单层单跨工业厂房-设计

目录1设计条件与资料..........................................................12结构构件选型与截面尺寸确定............................................13荷载计算.................................................................33.1恒载................................................................33.2屋面活荷载..........................................................43.3风荷载..............................................................43.4吊车荷载............................................................54排架内力分析............................................................64.1恒载作用下排架内力分析..............................................64.2屋面活荷载作用下排架内力分析.........................................74.3风荷载作用下排架内力分析（仅考虑左吹风）.............................94.4吊车荷载作用下排架内力分析..........................................105内力组合................................................................136柱截面设计..............................................................146.1选取控制截面最不利内力.............................................146.2上柱配筋计算.......................................................166.3下柱配筋计算.......................................................176.4柱的裂缝宽度验算...................................................176.5柱箍筋配置.........................................................176.6牛腿设计...........................................................176.7柱的吊装验算.......................................................187基础设计................................................................207.1作用于地基顶面上的荷载计算..........................................207.2基础尺寸及埋置深度.................................................217.3基础高度验算.......................................................227.4基础底板配筋计算...................................................24致谢参考文献大学混凝土结构课程设计11设计条件与资料某金工车间为单跨厂房，跨度为18m，柱距均为9m，车间总长度45m。该跨设有150/50kN吊车1台，吊车工作等级为A5级，轨顶标高为12.25m。采用卷材防水屋面，240mm厚双面清水围护砖墙，钢窗宽度6m，室内外高差为150mm，素混凝土地面，厂房建筑剖面如图1所示。厂房所在地点的基本风压0.45kN/m2，地面粗糙度为B类；修正后的地基承载力特征值为200kN/m2。活荷载组合值系数7.0c；风荷载组合值系数取0.6。要求进行排架结构设计（不考虑抗震设防）。2结构构件选型与截面尺寸确定因该厂房跨度在15～36m之间，且柱顶标高大于8m，故采用钢筋混凝土排架结构。为了使屋盖具有较大刚度，选用预应力混凝土折线形屋架及预应力混凝土屋面板。选用钢筋混凝土吊车梁及基础梁，厂房各主要构件选型见表1。表1主要承重构件选型表构件名称标准图集选用型号重力荷载标准值屋面板G410（一）1.5m×6m预应力混凝土屋面板YWB-2Ⅱs1.40kN/m2(包括灌缝重)天沟板G410（三）1.5m×6m预应力混凝土屋面板（卷材防水天沟板）TGB68-11.91kN/m2屋架G415（三）预应力混凝土折线形屋架（跨度24m）YWJA-24-1Aa80.00kN/榀0.05kN/m2（屋盖钢支撑）吊车梁G323（二）钢筋混凝土吊车梁（吊车工作级别A1～A5）DL-9B40.80kN/根轨道连接G325（二）吊车轨道连接详图0.80kN/根基础梁G320钢筋混凝土基础梁JL-316.70kN/根注：本表图集均按TJ10-1974《钢筋混凝土结构设计规范》设计，重力荷载已换算为法定计量单位。塔里木大学混凝土结构课程设计2图1厂房剖面图由图1可知柱顶标高为14.3m，牛腿顶面标高为10.4m，设室内地面至基础顶面的距离为0.5m，则计算简图中柱的总高度H，下柱lH和上柱高度uH分别为：mmmH8.145.03.14mmmHl9.105.04.10mmmHu9.39.108.14根据柱的高度，吊车起重量及工作级别等条件，可确定柱截面尺寸，见表2。表2柱截面尺寸及相应的计算参数柱号计算参数截面尺寸/mm面积/mm2惯性矩/mm4自重/（kN/m）A,B上柱矩500×6003.0×10590.0×1097.5下柱I500×1200×150×2003.375×105125.1×10108.44本例仅取1榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图2所示。大学混凝土结构课程设计3图2计算单元和计算简图3荷载计算3.1恒载（1）屋盖恒载SBS防水层0.45kN/m220mm厚水泥砂浆找平层20kN/m3×0.02m=0.40kN/m2100mm厚水泥蛭石保温层5kN/m3×0.1m=0.50kN/m2一毡两油隔气层0.05kN/m220mm厚水泥砂浆找平层20kN/m3×0.02m=0.40kN/m2预应力混凝土屋面板（包括灌缝）1.40kN/m2屋盖钢支撑0.05kN/m2合计3.25kN/m2屋架重力荷载为80kN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值363.90kN80kN/2)18m/29m(3.25kN/m1.221G（2）吊车梁及轨道重力荷载设计值57.60kN9m)8kN/m.0(40.8kN1.23G（3）柱自重重力荷载设计值上柱35.10kN3.9m7.5kN/m1.244BAGG下柱110.39kN10.9m8.44kN/m1.255BAGG各项恒载作用位置如图3所示塔里木大学混凝土结构课程设计4图3荷载作用位置图（单位：kN）3.2屋面活荷载屋面活荷载标准值为0.5kN/m2，雪荷载标准值为0.54kN/m2，后者小于前者，故仅按前者计算，作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：61.24kN18m/29m0.54kN/m1.421Q1Q的作用位置与1G作用位置相同，如图3所示。3.3风荷载风荷载标准值按式0zszk计算，其中200.45kN/m，0.1zz根据厂房各部分标高（图1）及B类地面粗糙度由《混凝土结构设计》附表5.1确定如下：柱顶（标高13.00m）1204.1z檐口（标高15.50m）1752.1z屋顶（标高17.00m）2060.1zs如图4a所示，由式0zszkw可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：2210.403kN/m0.45kN/m1.12040.81.0kw91.805AG91.805AG大学混凝土结构课程设计52220.252kN/m0.45kN/m1.12040.51.0kw图4风荷载体型系数及排架计算简图作用于排架计算简图4b上的风荷载设计值为：5.08kN/m9.0m0.403kN/m1.421q3.18kN/m9.0m0.252kN/m1.422qBhhF0z2zs4s31zs2s1Qw18.97kN9.0m0.45kN/m1.01.4m1.2060.5)0.6(2.3m1.17520.50.81.423.4吊车荷载由《混凝土结构设计》表2.5.1可得500/50kN吊车的参数为：kN35,kN165150kN,kN,69,m40.4,m65.5minp,maxp,FFQgKB根据B及K，可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标值，如图5所示。图5吊车荷载下支座反力影响线（1）吊车竖向荷载由公式iyFDmaxpi,maxiyFDminpi,min可得吊车竖向荷载设计值为：349.04kN0.511)(1.0165kN1.4maxp,QmaxiyFDkN04.740.511)(1.0kN351.4minp,QminiyFD塔里木大学混凝土结构课程设计6（2）吊车横向水平荷载作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力按公式gQT41计算10.95kN69kN)(150kN0.24141gQT作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值23.16kN1.51110.95kN1.4QmaxiyTT4排架内力分析该厂房为单跨排架，可用剪力分配法进行排架内力分析，其中柱的剪力分配系数i按公式niii1/1/1计算，结果见表3。表3柱剪力分配系数柱别luIIn/HHu/)1/1(1/330nClEICH03/iii/1/1A,B柱264.0719.0nEHCBA310010727.3979.25.0BA4.1恒载作用下排架内力分析恒载作用下排架的计算简图如图6a所示。图中的重力荷载G及力矩M是根据图3确定的，即：kNGG9.36311;92.70kN31.5kN54.72kN4A32GGG110.39kNA53GGm36.39kN0.1m363.9kN111eGMmkNeGeGGMA18.1082.06.573.0)1.359.363(330412由于图6a所示排架结构无侧移，故各柱可按柱顶为不动铰支座计算内力。柱顶不动铰支座反力iR可根据《混凝土结构设计》表2.5.2所列的相应公式计算。对于A,B柱，719.0n264.0，则385.1111123,530.111111123323321nCnnC6.94kN14.8m1.385m108.18kN1.530m36.39kN3211CHMCHMRAkN94.6BR求得iR后，可用平衡条件求出柱各截面的弯矩和剪力，柱各截面的轴力为该截面以上重力