學(xué)士某單層工業(yè)廠房課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

30-目錄混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 -2-一、設(shè)計(jì)資料 -2-1）平面各剖面： -2-2）建筑構(gòu)造： -2-3）自然條件： -2-4）材料： -2-二、設(shè)計(jì)要求 -2-三、參考資料 -3-計(jì)算書 -3-一、結(jié)構(gòu)方案及主要承重構(gòu)件選型 -3-二、計(jì)算簡(jiǎn)圖 -5-三、荷載計(jì)算 -5-1）屋面恒載： -5-2）屋面活荷載 -7-3）吊車荷載 -7-4）風(fēng)荷載 -8-四、內(nèi)力分析 -9-1）柱的剪力分配系數(shù)計(jì)算 -9-2）恒荷載作用下的內(nèi)力分析 -9-3）屋面活荷載作用下的內(nèi)力分析 -12-4）吊車豎向荷載作用下的內(nèi)力分析 -14-5）吊車水平荷載作用下的內(nèi)力分析 -18-6）風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力分析 -18-五、內(nèi)力組合 -20-六、B柱的截面設(shè)計(jì) -20-1）上柱截面設(shè)計(jì) -20-2）下柱截面設(shè)計(jì) -21-3）B柱縱向筋的配置 -22-4)B柱的吊裝驗(yàn)算 -23-七、牛腿設(shè)計(jì) -24-1）牛腿高度驗(yàn)算： -24-2）牛腿局壓驗(yàn)算 -24-3)牛腿配筋計(jì)算 -25-八、基礎(chǔ)設(shè)計(jì) -25-1）A柱基礎(chǔ)設(shè)計(jì) -25-2）B柱基礎(chǔ)設(shè)計(jì) -27-九、抗風(fēng)柱設(shè)計(jì) -27-十、附錄混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資料1）平面各剖面：某機(jī)修車間，根據(jù)工藝和建筑設(shè)計(jì)的要求，確定本車間為兩跨等高廠房，車間高度72m ?？缍葹?8+18，各跨設(shè)有兩臺(tái)30/5t中級(jí)工作制吊車，軌頂標(biāo)高9.6m,柱頂標(biāo)高12.6m。車間平面、剖面分別見圖1、圖2。2）建筑構(gòu)造：屋蓋：APP卷材防水層20mm80mm20mm大型預(yù)制應(yīng)力混凝土屋面板圍護(hù)結(jié)構(gòu)：240m門窗：山墻門5.6m×6.0m，縱墻窗4.2m4.2m×2.13）自然條件：建設(shè)地點(diǎn)：衡陽(yáng)郊區(qū)，無(wú)抗震設(shè)防要求?；撅L(fēng)壓：0.4KN/㎡基本雪壓：0.35KN/㎡地質(zhì)條件：地質(zhì)持力層為粉質(zhì)粘土層，修正后的地基承載力特征值：250KN/㎡，持力層深度－2.0m4）材料：混凝土：基礎(chǔ)C25，柱采用C30。鋼筋：HPB235級(jí)、HRB335級(jí)、HRB400級(jí)各種直徑鋼筋。二、設(shè)計(jì)要求分析廠房排架內(nèi)力，設(shè)計(jì)柱及基礎(chǔ)：整理計(jì)算書一份。繪制結(jié)構(gòu)施工圖一份（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明，屋蓋、柱網(wǎng)及基礎(chǔ)置圖，柱及基礎(chǔ)等配筋詳圖）設(shè)計(jì)期限：兩周三、參考資料1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010—2002）2、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009—2001）3、建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007—2002）4、教材：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理5、標(biāo)準(zhǔn)圖集：（G410）、屋架（G415）、吊車梁（G323）、基礎(chǔ)梁（G320）、柱間支撐（G336）等。計(jì)算書一、結(jié)構(gòu)方案及主要承重構(gòu)件選型根據(jù)廠房跨度、柱頂高度及吊車載重大小，本車間采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)剖面如圖1所示，廠房平面圖如圖2所示。圖1、廠房剖面圖圖2、廠房平面布置圖構(gòu)件名稱 標(biāo)準(zhǔn)圖重力荷載標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件代號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋屋面板G410（一）1.5×61.4KN/㎡（包括灌縫座）YWB預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土拆線型屋架G415（三）68.2KN/榀（AB）跨YWJA鋼筋混凝土吊車梁G325（二）40.8KN/榀（AB）跨DL吊車軌道及軌道連接件G3250.8KN/m鋼筋混凝土連系梁G32117.5KN/根LL鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁G32016.7KN/根JL鋼窗0.45KN/㎡240厚磚窗5.24KN/㎡表1：廠房主要承重構(gòu)件選用如下表二、計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖三所示，計(jì)算單元寬度B=6.0m。根據(jù)建筑剖面及其構(gòu)造，排架計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖3、4。其中上柱高=4.4m，下柱高=10.2m，柱總高=14.6m。三、荷載計(jì)算屋蓋結(jié)構(gòu)自重：APP卷材防水層0.1KN/㎡20mm厚水泥砂漿找平層0.02×20=0.4KN/80mm厚珍珠巖保溫層0.08×2.0=0.16KN/20mm厚水泥砂漿找平層0.4KN/1.5m×6.0m1.4屋蓋鋼支撐系統(tǒng)0.05KN/㎡2.51KN/㎡1）屋面恒載：a.屋架自重AB跨YWJA-18-168.2KN/榀BC跨YWJA-18-168.2KN/榀故作用于AB跨兩端柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)自重為==0.5×68.2×1.2+0.5×6×18×2.51×1.2=203.6KN=400/2-150=50mmb.柱的截面尺寸及自重見表2柱列截面尺寸（mm）自重（KN）面積（m㎡）慣性矩I（m㎡）A、C列上500×40026.42.02.67下500×1000×100×10055.081.824.58B列上500×60039.63.09.0下500×1200×100×10061.22.037.75上柱：;下柱：圖5：柱網(wǎng)平面布置圖c.吊車梁及軌道自重AB跨：=（40.8+6×0.8）×1.2=54.72KN=750-1000/2=250mm=750mm2）屋面活荷載由《荷載規(guī)范》查得，屋面活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值為0.5KN/㎡。而雪荷載的標(biāo)準(zhǔn)值為0.4KN/㎡，故僅按屋面活荷載計(jì)算。AB跨：屋面活載在每側(cè)柱上的作用點(diǎn)位置與屋蓋結(jié)構(gòu)自重相同。3）吊車荷載本車間選用的吊車梁主要參數(shù)如下：AB跨：30/5t吊車，中級(jí)工作制，吊車梁高1.2m，軌高0.2m。B=6.15mK=4.8m=290KNG=302KNg=118KN吊車梁支座反力影響線如圖所示故作用于排架柱上的吊車豎向荷載分別為：AB、BC跨：作用于每一個(gè)輪上的吊車橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：其中30/5t的軟鉤吊車=0.10=0.9故作用于排架上的吊車水平荷載分為：AB跨：4）風(fēng)荷載由《荷載規(guī)范》查得，衡陽(yáng)地區(qū)基本風(fēng)壓=0.4KN/㎡，風(fēng)壓高度系數(shù)按B類型地區(qū)?。褐敚篐=14.3m=1.12檐口：H=15.7m=1.16風(fēng)荷載體形系數(shù)如圖所示：圖7：風(fēng)荷載體型系數(shù)故風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為KN/㎡KN/㎡作用于排架上的風(fēng)荷載的設(shè)計(jì)值：KN/mKN/m柱頂架中風(fēng)力：=[（0.8+0.4）×1.12×（14.3-12.6）×0.4+（0.5-0.6）×1.16×1.4×0.4]×6.0×1.4=7.13KN風(fēng)荷載作用如圖所示：圖8：風(fēng)荷載圖四、內(nèi)力分析本廠為兩跨等高排架，采用毅力分配系數(shù)法計(jì)算內(nèi)力。1）柱的剪力分配系數(shù)計(jì)算柱列慣性矩I（）n柱A上2.671.070.3012.4490.268下24.58柱B上9.00.2382.7620.464下37.75柱C上2.670.1092.4490.268下24.562）恒荷載作用下的內(nèi)力分析恒荷載作用下排架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示：圖9：恒載計(jì)算簡(jiǎn)圖A柱列：=203.6KN=203.6×0.05=10.18KN·m=54.72+26.4=81.12KN=(203.6=26.4)×0.3-54.72×0.25=55.32KN·m其中：為屋架荷載產(chǎn)生的重量，為吊車軌道自重，為上柱自重。B柱列：=2=2×203.6=407.2KN=0=2×54.72+39.6=149.04KN=0各類不動(dòng)鉸支座反力分別為：A柱列：n=0.107=0.301=2.145=1.111（、用公式計(jì)算）=2.145×10.18/14.6=1.496KN（→）=1.111×55.32/14.6=4.21KN（→）∴=+=4.21+1.496=5.706KN（→）B柱列：=0C柱列：C柱與A柱對(duì)稱=5.706KN（←）∴排架柱頂不動(dòng)鉸支座的總反力為=+-=0各柱頂最后剪力分別為：=5.706KN（→）=0=-5.706KN（→）恒載作用下的彎矩和軸力如圖10、圖11所示：圖10恒載彎矩圖圖11恒載軸力圖3）屋面活荷載作用下的內(nèi)力分析a.設(shè)AB跨作用有屋面活荷載時(shí)由屋面活荷載在每側(cè)柱頂產(chǎn)后的壓力為：==37.8KN其在A柱列、B柱列頂及變階處引起的彎矩見圖12：圖12活載計(jì)算簡(jiǎn)圖=37.8×0.05=1.89KN·m（←）=37.8×0.3=11.34KN·m（←）=37.8×0.15=5.67KN·m（←）=0各柱不動(dòng)鉸支座分別為A柱列：n=0.107=0.301=2.145=1.11（、用公式計(jì)算）=2.145×1.89/14.6=0.278KN（→）=1.111×11.34/14.6=0.862KN（→）∴=+=0.278+0.862=1.14KN（→）B柱列：n=0.238=0.301=1.187（用公式計(jì)算）∴=5.67×1.187/14.6=0.461KN（→）排架柱頂不動(dòng)鉸支座的總反力為：=+=0.461=1.14=1.60KN（→）排架柱頂最后剪力分別為=1.14-0.268×1.6=0.712KN（→）=0.461-0.464×1.6=-0.281KN（←）=0-0.268×1.6=-0.429KN（←）=0則AB跨作用有屋面活荷載時(shí)，排架柱的彎矩和軸力如圖13、圖14所示：圖13活載彎矩圖圖14活載軸力圖4）吊車豎向荷載作用下的內(nèi)力分析a.AB跨作用于A柱列時(shí)吊車豎向荷載與的偏心作用在柱中引起彎矩為==721.67×0.25=180.42KN·m==174.20×0.75=130.65KN·m其計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖15所示：圖15吊車豎向荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖（作用于A柱）各柱列不動(dòng)鉸支座反力分別為：A柱列：n=0.107=0.301=1.111（、用公式計(jì)算）=1.11×180.42/14.6=13.73KN（←）B柱列：n=0.238=0.301=1.255=1.255×130.65/14.6=11.23KN（→）排架柱頂不動(dòng)鉸支座總反力為：=++=13.73-11.23+0=2.5KN（←）故排架柱頂最后剪力為：=13.73-0.268×2.5=13.6KN（←）=-11.23-0.464×2.5=-12.39KN（→）=0-0.268×2.5=-0.67KN（→）=0計(jì)算排架各柱彎矩圖各軸力圖如圖16、圖17所示：b.AB跨作用于B柱列左側(cè)由AB跨和的偏心作用而在柱中引起的彎矩為==721.67×0.75=541.25KN·m==174.20×0.25=43.55KN·m其計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖18所示：圖18吊車豎向荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖（作用于B柱）各柱不動(dòng)鉸支座反力分別為：A柱列：n=0.107=0.301=1.11=1.11×43.55/14.6=3.31KN（←）B柱列：n=0.238=0.301=1.255=1.255×541.25/14.6=-46.53KN（→）排架柱頂不動(dòng)鉸支座總反力為：=++=3.31-46.53+0=-43.22KN（→）故排架柱頂最后剪力為：=3.31+0.268×43.22=14.89KN（←）=-46.53+0.464×43.22=-26.48KN（→）=0+0.268×43.22=11.58KN（←）=0排架柱的彎矩圖和軸力圖如圖19、圖20所示：c.BC跨作用于B柱右側(cè)與作用于C柱分別和情況（a）（b）對(duì)稱，其彎矩各軸力圖分別如圖21、圖22、圖23、圖24所示：作用于B柱右側(cè)時(shí)：②作用于C柱右側(cè)時(shí)：5）吊車水平荷載作用下的內(nèi)力分析a.當(dāng)AB跨作用有吊車橫向水平荷載=23.4KN時(shí)，各不動(dòng)鉸支座反力分別為：A柱列：n=0.107=0.301X/=3.2/4.4=0727查表并用插入法得=0584==0.584×23.4=13.66KN（←）B柱列：n=0.238=0.301X/=3.2/4.4=0727查表并用插入法得=0.64==0.64×23.4=14.98KN（←）排架柱頂不動(dòng)鉸支座的總應(yīng)力為：=++=13.66+14.98+=28.64KN（←）排架柱頂最后剪力分布為：=13.6-0.268×0.8×28.64=7.52KN（←）=14.98-0.464×0.8×28.64=4.35KN（←）=0-0.268×0.8×28.64=-6.14KN（→）=7.52+4.35-6.14=5.73KN（←）排架的彎矩、剪力如圖25所示：圖25Tmax作用M、V圖6）風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力分析左風(fēng)來(lái)時(shí)，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖26所示：圖26左風(fēng)荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖各柱不動(dòng)較支座反力分別為：A柱列：n=0.107=0.301=0.326==0.326×3.01×14.6=14.34KN（←）C柱列：n=0.107=0.301=0.326==0.326×1.56×14.6=7.24KN（←）排架柱頂不動(dòng)鉸支座的總反力分別為：=+++=7.13+14.34+0+7.42=28.89KN（←）排架柱頂最后剪力分布為：=14.34-0.268×28.89=6.60KN（←）=0-0.464×28.89=-13.40KN（→）=7.42-0.268×28.89=-0.32KN（→）=6.6-13.4-0.32=-7.13KN（→）排架的彎矩、剪力如圖27所示：圖27左風(fēng)作用下M、V圖五、內(nèi)力組合考慮廠房空間整體作用，對(duì)B柱進(jìn)行最不利組合，組合方法見附表一。六、B柱的截面設(shè)計(jì)B柱的縱向鋼筋計(jì)算上柱截面設(shè)計(jì)由內(nèi)力組合表四可見，上柱Ⅰ—Ⅰ截面共有7組內(nèi)力組合。采用對(duì)稱配筋，不考慮由彎矩的正負(fù)號(hào)而取其絕對(duì)值，經(jīng)過(guò)分析比較，其最不利內(nèi)力為：由表查得有吊車廠房上柱排架方向的計(jì)算高度為：附加偏心矩取20mm和中較大值，故取故取按大偏心受壓計(jì)算。故選用2）下柱截面設(shè)計(jì)下柱的控制截面為Ⅱ—Ⅱ、Ⅲ—Ⅲ，由內(nèi)力組合表四分析比較，取最不利內(nèi)力為：由表查得有吊車廠房下柱排架方向的計(jì)算高度為：附加偏心矩取20mm和中較大值，故取故取先按大偏心受壓計(jì)算，令此時(shí)中和軸在腹板內(nèi)，由重新求解故按大偏心受壓計(jì)算。故選用3）B柱縱向筋的配置綜合考慮，實(shí)際配置的柱內(nèi)縱向鋼筋為：上柱：下柱：嚴(yán)格的說(shuō)，為了確定柱內(nèi)的箍筋，應(yīng)對(duì)上、下柱的控制截面最不利進(jìn)行組合，然后對(duì)上、下柱分別選擇剪力絕對(duì)值最大的一組進(jìn)行對(duì)斜截面的承載力進(jìn)行計(jì)算，但對(duì)非地震區(qū)的單層工業(yè)廠房柱無(wú)特殊要求，一般柱內(nèi)箍筋均由構(gòu)造要求確定，選擇的箍筋。4)B柱的吊裝驗(yàn)算采用翻身起吊，吊點(diǎn)設(shè)在牛腿下部，起吊時(shí)混凝土達(dá)到強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的100%，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖27所示。圖27B柱吊裝計(jì)算簡(jiǎn)圖a.荷載計(jì)算：考慮動(dòng)力系數(shù)，各段荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：上柱：牛腿：下柱：（h小于600按矩形柱計(jì)算）b.內(nèi)力分析：c.承載力驗(yàn)算：上柱：下柱：滿足要求。七、牛腿設(shè)計(jì)設(shè)牛腿高度h=750mm，根據(jù)吊車梁支承位置截面尺寸見圖29圖29牛腿形狀簡(jiǎn)圖1）牛腿高度驗(yàn)算（左右所受荷載相同，只需設(shè)計(jì)作用于牛腿頂部荷載標(biāo)準(zhǔn)組合豎向力值為：作用于牛腿頂部荷載標(biāo)準(zhǔn)組合豎向力值為=721.67/1.4+54.72/1.2=561.10KN牛腿頂部水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值取即==0（吊車梁頂與上柱相連）牛腿有效高度=800-40=760mm裂縫控制系數(shù)=0.65（考慮疲勞驗(yàn)算）豎向作用點(diǎn)位于下柱截面內(nèi)，a=750-600=150mm=0.65×2.01×500×760/(0.5+170/760)=637.51＞=561.10KN牛腿高度符合要求2）牛腿局壓驗(yàn)算取墊板為300×250的鋼板=7.483)牛腿配筋計(jì)算a.牛腿縱向鋼筋計(jì)算作用于牛腿頂部的豎向標(biāo)準(zhǔn)值和水平標(biāo)準(zhǔn)值分別為：=721.67+54.72=776.39KN=0a=170mm取a=0.3=0.3×760=228mm選用420=1018牛腿彎起鋼筋選218（）牛腿箍盤選用2/3×9×2×50.3=603.6>=509八、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)1）A柱基礎(chǔ)設(shè)計(jì)a.由Ⅲ—Ⅲ截面的基本組合值計(jì)算，根據(jù)A柱內(nèi)力組合表中，選擇最不利內(nèi)力對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)：①：②：b.確定基礎(chǔ)底面尺寸邊柱考慮墻重：基礎(chǔ)底面面積：放大20%~40%后，取，c.