钢筋混凝土结构课程设计2某单层工业厂房设计

1河南工程学院《钢筋混凝土结构》课程设计Ⅱ某单层工业厂房设计学生姓名：学院：专业班级：专业课程：指导教师：2016年1月8日2某单层工业厂房设计一、设计题目某单层工业厂房设计。二、设计资料(一)车间条件某机械加工车间为单层单跨等高厂房，车间总长为60m，跨度24m,柱距6m；车间内设有两台相同的软钩吊车,吊车重量15/3t，吊车工作级别为A5级，轨顶标高10.8m。采用钢屋盖、预制钢筋混凝土柱、预制钢筋混凝土吊车梁和柱下独立基础。屋面不上人,室内外高差为0.15m。纵向围护墙为支承在基础梁上的自承重空心砖砌体墙，厚240mm，双面采用20mm厚水泥砂浆粉刷，墙上有上、下钢框玻璃窗，窗宽为3.6m，上、下窗高为1.8m和4.8m，钢窗自重0.45KN/m2，排架柱外侧伸出拉结筋与其相连。（二）自然条件基本风压0.35kN/㎡、基本雪压0.30kN/㎡；地面粗糙类别为B类；地基承载力特征值165kN/㎡。不考虑抗震设防。（三）材料箍筋采用HRB335，纵向钢筋采用HRB400，混凝土采用C30。三、设计内容和要求（一）构件选型1.钢屋盖采用如图1所示的24m钢桁架，桁架端部高度为1.2m，中央高度为2.4m，屋面坡度为1/12，钢檩条长6m，屋面板采用彩色钢板，厚4mm。2.预制钢筋混凝土吊车梁和轨道连接采用标准图G323（二），中间跨DL-9Z，边跨DL-9B。梁高bh=1.2m。轨道连接采用标准图集G325（二）。33.预制钢筋混凝土柱取轨道顶面至吊车梁顶面的距离ah=0.2m，故：牛腿顶面标高=轨顶标高-bh-ah=m4.92.02.18.10；由附录12查得，吊车轨顶至吊车顶部的高度为2.15m，考虑屋架下弦至吊车顶部所需空隙高度为220mm，故：柱顶标高22.1322.03.28.10基础顶面至室外地坪的距离为1.0m，则基础顶面至室内地坪的高度为1.00.151.15m，故：从基础顶面算起的柱高H13.321.1514.47m；上部柱高Hu13.329.43.92m；下部柱高lH14.473.9210.55m。参考表12-3，选择柱截面形式和尺寸：上部柱采用矩形截面hb400mm400mm；下部柱采用I形截面ffhbhb450mm900mm100mm150mm。图124m钢桁架4.柱下独立基础采用锥形杯口基础（二）计算单元及计算简图1.定位轴线1B：由附表12可查的轨道中心线至吊车端部的距离1B=260mm；2B：吊车桥架至上柱内边缘的距离，一般取2B≥80mm；3B：封闭的纵向定位轴线至上柱内边缘的距离，3B=400mm。41B+2B+3B=260+80+400=740mm＜750mm,可以。故封闭的定位轴线A,B都分别与左右纵墙内皮重合。2.计算单元由于该机械加工车间厂房在工艺上没有特殊要求，结构布置均匀，除吊车荷载外，荷载在纵向的分布是均匀地，故取一榀横向排架为计算单元，计算单元的宽度为纵向相邻柱间距中心线之间的距离，即B=6.0m，如图2所示。3.计算简图排架的就是简图如图3所示。图2计算单元图3计算简图（三）荷载计算1.屋盖荷载（1）屋盖恒荷载近似取屋盖恒荷载标准值为1.2kN/㎡,故由屋盖传给排架柱的集中恒荷载设计值：1F1.21.2126103.68kN，作用于上部柱中心线外侧0e=50mm外。2.屋面活荷载《荷载规范》规定，屋面均布活荷载标准值为0.5kN/㎡，比屋面雪荷载标准值0.3kN/㎡大。故仅按屋面均布活荷载计算。于是由屋盖传给排架柱的集中活荷载设计值：6F1.40.512650.4kN，作用于上部柱中心线外侧0e=50mm外。2.柱和吊车梁等恒荷载5上部柱自重标准值为5.06kN/㎡，故作用在牛腿顶截面处的上部柱恒荷载设计值：2F1.23.925.0623.8kN；下部柱自重标准值为5.1kN/m，故作用在基础顶截面处的下部柱恒荷载设计值：3F1.210.555.164.57kN；吊车梁自重标准值为39.5kN/根，轨道连接自重标准值为0.8kN/m，故作用在牛腿顶截面处的吊车梁和轨道连接的恒荷载设计值：4F1.239.560.853.16kN（）；如图4所示F1、F2、F3、F4和F6的作用位置。图4各恒荷载作用位置3.吊车荷载吊车跨度kL=24-2×0.75=22.5m；查附录12.得Q=15/3t,kL=22.5m时的吊车最大轮压标准值、最下轮压值kPmin,、小车自重标准值kG，2以及与吊车额定起重量相对应的重力标准值kG,3：kPmax,=185kN，kPmin,=50kN,kG，2=69kN,kG,,3=150kN；并查得吊车宽度B和轮距K：B=6.4m，K=5.25m。（1）吊车竖向荷载设计值maxD、minD由图5所示的吊车梁支座反力影响线知：6yikkPDmax,max,0.918510.8080.2670.075357.98kN；kQDrDmax,max1.4357.98501.17kN；kkPPDDmax,min,maxmin357.98(50185)96.75kN。图5吊车梁支座反力影响线（2)吊车横向水平荷载设计值maxT）kkkGGT,3,2(411/40.1691505.475kN；kkPTDTmax,maxmax501.17(5.475/185)12.76kN4.风荷载（1)作用在柱顶处的集中风荷载设计值W这时风荷载的高度变化系数z按檐口离室外地坪的高度0.15+13.32+1.2（屋架端部高度）=14.67m计算，查表10-4，得离地面10m时，z=1.0；离地面15m时，z=1.14，用插入法，知：z=1+10150.114.114.67101.13。由图1知21hh=1.2m，BWhhkWz0216.05.05.08.0[0.80.51.20.50.61.2]1.1360.353.49kN；7kQWrW1.43.905.46kN。（2)沿排架柱高度作用的均布风荷载设计值1q、2q这时风压高度变化系数z按柱顶离室外地坪的高度0.15+13.32=13.47m来计算：z=1+10150.114.113.47101.10；BWrqzsQ011.40.81.100.3562.59kN/m；BWrqzsQ021.40.51.100.3561.61kN/m。（四）内力分析内力分析时取得荷载值都是设计值，故得到的内力值都是内力的设计值。1.屋盖荷载作用下的内力分析（1)屋盖集中恒荷载1F作用下的内力分析柱顶不动支点反力：11CHMR，011eFM103.680.055.18kN.m；按luIIn/=0.109，HHu/=0.271。查附图9-2，得柱顶弯矩作用下的系数1C=2.16，按公式计算：1111115.1321nnC=2.17；可见计算值与查附图9-2所得的接近，取1C=2.17，11CHMR=77.017.247.1418.5kN。（2)屋盖集中活荷载6F作用下的内力分析066eFM50.40.052.52kN.m，38.015.247.1452.216CHMRKN；8在1F、6F分别作用下的排架柱弯矩图、轴力图和柱底剪力图，分别如图6（a）、(b)所示，图中标注出的内力值是指控制截面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ截面的内力设计值。弯矩以排架柱外侧受拉上的为正，反之为负；柱底剪力以向左为正，向右为负。2.柱自重、吊车梁及轨道连接等的自重作用下的内力分析不作排架分析，其对排架柱产生的弯矩和轴力如图7所示。图6屋盖荷载作用下的内力图（a）屋盖恒荷载作用下的内力图（b）屋盖活荷载下的内力作用用图图7柱自重及吊车梁等作用下的内力图3.吊车荷载作用下的内力分析1）maxD作用在A柱，minD作用在B柱时，A柱的内力分析eDMmaxmax501.170.750.45150.35kNm；9eDMminmin96.750.750.4529.03kNm；这里的偏心距e是指吊车轨道中心线至下部柱截面形心上网水平距离。A柱顶的不动支点反力，查附图9-3，得3C=1.1，1109.01309.01309.015.111115.132323nC=1.09，取3C=1.09。A柱顶不动支点反力max3150.351.0911.3314.47AMRCHkN(←)B柱顶不动支点反力min329.031.092.1914.47BMRCKNH（→）A柱顶水平剪力BAAARRRV2111.330.511.332.196.76kN()B柱顶水平剪BABBRRRV212.190.511.332.196.76kN()内力如图8（a）所示。（2）minD作用在A柱、maxD作用在B柱时的内力分析此时，A柱顶剪力与maxD作用在A柱时的相同，也是AV=4.91KN(←),故可得内力值，如图8（b）所示。图8吊车竖向荷载作用下的内力图（a）maxD作用在A柱时（b）minD作用下的A柱时10（3)在maxT作用下的内力分析maxT至牛腿顶面的距离为1.2m；maxT至柱底的距离为10.551.211.75m；因A柱与B柱相同，受力也相同，故柱顶水平位移相同，没有柱顶水平剪力，故A柱的内力如图9所示。图9maxT作用下的内力图4.风荷载作用下，A柱的内力分析左风时，在1q、2q作用下的柱顶不动铰支座反力。由附图9-8查得11C=0.326，1109.010309181109.01309.01311181113343411nnC=0.325；取11C=0.325，不动铰支座反力：111HCqRA2.5914.470.32512.18kN；112HCqRB1.6114.470.3257.57kN()；A柱顶水平剪力：BAAARRWRV2112.180.55.4612.187.570.43kN()；BABBRRWRV217.570.55.4612.187.575.04kN()；故左风和右风时，A柱的内力分别如图10（a）、（b）所示。11图10风荷载作用下A柱内力图（a）左风时（b）右风时（五）内力组合表及其说明1.内力组合表A柱控制截面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ的内力组合表，见表1。2.内力组合的说明（1)控制截面Ⅰ-Ⅰ在以+maxM及相应N为目标进行恒荷载+0.9×（任意两种或两种以上活荷载）的内力组合时，由于“有T必有D”，有maxT产生的是正弯矩+12.75kNm,而在minD或maxD作用下产生的是负弯矩-26.50kNm,如果把它们组合起来，得到的是负弯矩，与要得到+maxM的目标不符，故不予组合。（2）控制截面Ⅰ-Ⅰ在以maxN及相应M为目标进行恒荷载+0.9×（任意两种或两种以上活荷载）的合力组合时，应在得到maxN的同时，使得M尽可能的大，因此采用①+②+0.9×（③+④+⑥+⑧）。（3）maxD、minD、maxT和风荷载对截面Ⅰ-Ⅰ都不产生轴向力N，因此对Ⅰ-Ⅰ截面进行maxN及相应M的恒荷载+任一活荷载内力组合时，取①+②+③。（4）在恒荷载+任一种活荷载的内力组合中，通常采用恒荷载+风荷载，但在以maxN为内力组合目标时或在对Ⅱ-Ⅱ截面以+maxM为内力组合目标时，则常改用恒荷载+maxD。（5）评判Ⅱ-Ⅱ截面的内力组合时，对+m