混凝土结构课程设计(单层厂房)—单跨21

单层工业厂房课程设计一、工程名称二、设计资料某单层单跨钢筋混凝土装配车间跨度21米，长72米，柱距6米；①建筑地点：杭州市境内②车间所在场地，地坪下0.7米内为杂填土，填土下层3米内为亚粘土，地基容许承载力标准值2/200mkNfk，地下水位-1.5米，该地区历年最大冻深为0.5米，地下水及土质无腐蚀性。基本风压20/45.0mkNW，基本雪压20/45.0mkNS。屋面活荷载为0.5kN/m2。三、结构构件选型及柱截面尺寸确定因该厂房跨度为21m，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下表：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)1.5mx6m预应力混凝土屋面板YWB–2Ⅱ1.4KN/m2天沟板G410(三)1.5mx6m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21m）YWJA—21—2Ad92.9KN/榀0.05KN/m2吊车梁G323(二)钢筋混凝土吊车梁（吊车工作级别为A1~A5）DL--940.8KN/根轨道连接G325(二)吊车轨道联结详图0.80KN/m基础梁G320钢筋混凝土基础梁JL--1813.1KN/根四、排架的荷载计算1．排架计算简图的确定(1)确定柱高。牛腿标高=7.2m柱顶标高=10.5m吊车梁顶标高=吊车梁高+牛腿标高=1.2+7.2=8.4m轨顶标高=吊车梁顶标高+轨道构造高度=8.4+0.2=8.6m上柱高Hu=柱顶标高--牛腿标高=10.5-7.2=3.3m全柱高H=柱顶标高—基顶标高=10.5-（-0.5）=11m下柱高Hl=H--Hu=11-3.3=7.7m,λ=Hu/H=3.3/11=0.3（2）初步拟订柱尺寸根据表一的参考尺寸，取上柱b×h=400mm×400mm,下柱b×h×hf=900mm×400mm×200mm,截面尺寸如图所示。（3）参数计算上柱：493102.133004400121mmIu下柱：36/150254-650100121650400121900400121I3333L410102.532mm比值：0.0842luIIn排架计算简图如图（6）2．荷载计算(1)恒载计算。1)屋盖结构自重标准值：三毡四油绿豆沙防水层0.4KN/m220mm厚水泥砂浆找平层；20×0.02=0.4KN/m260mm水泥珍珠岩保温层；4×0.06=0.24KN/m220mm厚水泥砂浆找平层；20×0.02=0.4KN/m2预应力混凝土屋面板1.4KN/m2屋盖钢支撑0.07KN/m2gk=2.91KN/m2天沟板1.91×6=11.46KN屋架自重92.9KN则作用在一榀横向平面排架一端柱顶的屋盖自重标准值为kNGk24.24129.9246.11212691.21mmheu501502400150212)柱自重标准值：上柱G2k=25×0.4×0.4×3.3=13.2kNmmhheul052204020909222下柱G3k=25×7.7×[0.2×0.4×2+0.4×0.1+2×kN451.1]025.0)1.04.0(21注（1.1为考虑下柱仍有部分矩形截面而乘的增大系数）3e=03）吊车梁及轨道自重标准值：G4k=40.8+0.8×6=45.6kN4e=750—1000÷2=250mm（2）屋面活荷载标准值由《荷载规范》可知，不上人屋面均不活荷载为0.50KN/m2，不大于基本雪压，屋面活荷载在每侧柱顶产生的压力为Q1k=0.5×6×21÷2=31.5KN（3）吊车荷载标准值吊车规格表吊车跨度mLk9.51额定起重量Q（kN）吊车宽度B（m）轮距K（m）吊车总量G（kN）小车重g（kN）最大轮压maxP（kN）最小轮压minP（kN）1005.554.42083610020根据B与K及支座反力影响线图，可求得yPDkk,1max,max)]075.0267.0808.01(001[9.04.1kN9.270yPDkk,1minmin,kN18.5415.2209.04.1kNQTkk4.3)36100(1.041g)(41yTTkkmax,kN21.92.154.39.01.4其作用点到柱顶的距离y=46.03.31.2/,1.22.13.3ueuHymhH（4）风荷载标准值。计算21qq、时风压高度变化系数按柱顶至室外天然地坪的高度10.5+0.3=10.8m取值，计算kW时风压高度变化系数按檐口标高10.8+1.65=12.45m取值)(/72.56.045.007.1]56.11.01.653.1[])6.05.0()5.08.0[(07.1)1045.12(0.101500.114.10.1)(/1.38654.020.15.0)(/2.2654.020.18.01.02)108.10(0.101500.114.10.10210201mkNBwhhWmkNBwqmkNBwqzkzzskzskz3．内力计算(1)恒载作用下。由于单层厂房多属于装配式结构，柱、吊车梁及轨道的自重，是在预制柱吊装就位完毕而屋架尚未安装时施加在柱子上的，此时尚未构成排架结构。但在设计中，为了与其他荷载项计算方法一致，并考虑到使用过程的实际受力情况，在柱、吊车梁及轨道的自重作用下，仍按排架结构进行内力计算。在屋盖自重G1k、上柱自重G2k、吊车轨道及连接G4k作用下，由于结构对称、荷载对称，故可简化为如图（10）的计算简图1）在G1k作用下)m-12.06(kN=0.05×24.241-=eG=M11k11k)m-60.31(kN=0.25×-241.24=eG=M21k12k2)在G2k作用下)m-3.3(kN=0.25×-13.2=eG=M22k22k3)在G4k作用下m)kN11.4(=0.25×45.6=eG=M44k42k)叠加以上弯矩M1k=M11k=-12.06(mkN)M2k=M12k+M22k+M42k=-60.31-3.3+11.4=-52.21(mkN)图（10）恒荷载作用下计算简图已知,422.0,810.0n由规范公式：43.0)1081.01(422.01)081.011(242.0123)11(1)11(12332321nnC在M1k作用下)(0.471106.1243.0111kNHMCRk由规范公式1.22)1081.01(422.01242.0123)11(1132322nC在M2k作用下)(79.51152.2122.1222kNHMCRk在G1k、G2k、G3k、G4k共同作用下的弯矩图和轴力图如图（11）在G1k、G2k、G3k、G4k共同作用下的弯矩图和轴力图如图M11k=12.06kN·mM12k=60.31kN·mM22k=3.3kN·mM42k=11.4kN·mM1k=12.06kN·mM2k=52.21kN·mG1k作用下G2k作用下G4k作用下恒载作用下++=图（11）恒荷载作用下弯矩图和轴力图（2）活荷载作用。1）屋面活荷载作用下：由于Q1k作用位置与G1k相同)(87.725.05.31)(58.150.031.521111211mkNeQMmkNeQMkQkQkk)(0.87117.8722.1)(06.01158.143.012211121kNHMCRkNHMCRkkkkQQQQ在Q1k作用下的M图和N如图（12）所示MQ11k=1.58kN·mMQ12k=7.87kN·mRQ1k=0.06kNRQ2k=0.87kN0.66kN·m7.21kN·m3.61kN·m1.58kN·m31.5kN图（12）屋面活荷载作用下的弯矩和轴力2）吊车竖向荷载作用下：当Dmax,k作用在A柱时A柱mkNeDMkk73.7652.09.7024max,max,B柱mkNeDMkk55.3152.018.454min,min,与恒载计算方法相同，可得C2=1.22A柱)(51.7),(51.71173.6722.11max,2kNVkNHMCRAkAB柱)(50.1),(50.11155.1322.1M1min,2kNVkNHCRBkBA柱与B柱相同，剪力分配系数5.0BA)(51.4),(51.4351.7)(00.3)50.151.7(5.0)(2122kNVkNVVVkNRRVVBAAABAAAB内力图如图（13）Mmax,k=67.73kN·mMmin,k=13.55kN·mDmax=270.9kNDmin=54.18kNV=6.01kN5.70kN·m58.03kN·m1.14kN·m12.41kN·m82.61kN·m16.5kN·m图（13）吊车竖向荷载作用下内力图3）吊车水平荷载作用下：当Tmax向左作用时64.03.32.13.3uHy242.0,081.0n由规范公式可得当675.0)]11(1[2)029.0(22时，64.0335nnCHyu)(22.6,22.621.9675.011max,5kNVVkNTCRRBAkBA考虑空间作用分配系数，可以查表得85.0)(93.0)(93.029.522.6)(29.5)22.622.6(85.05.0)(212122kNVVVkNVVVkNRRuVVBBBAAABAABATmax向左作用的M图如图（14）所示。Tmax向右作用的M图与上述情况相反。270.9kN54.18kN图（14）吊车水平荷载作用下内力图4）风荷载作用下：风从左向右作用，在q1和q2作用下，由规范公式：34.0)]1081.01(242.01[)]1081.01(242.01[83)]1(1)]11(1[83341346nnC)(16.5),(16.51138.134.0)(23.8),(23.8112.234.012621161kNVkNHqCRkNVkNHqCRBA)(4.456.916.5)(33.156.923.8-)(56.9)16.523.872.5(5.0)(21212122BBBAAAkABAVVVVVVkNRRWVV风荷载作用下的M、N图如图（15）当风从右向左吹时，其M、N图与上述情况相反。图（15）风荷载作用下内力图四、最不利内力组合由于排架单元为对称结构，可仅考虑A柱截面，荷载内力汇总表见表一，内力组合见表二C表一A柱内力汇总表柱号截面荷载项内力恒荷载屋面活荷载吊车竖向荷载吊车水平荷载风荷载G1kG2kG3kG4kQ1kDmax,k在A柱Dmin,k在A柱Tmax,k左风右风1234567A柱1-1M4.390.66-5.70-1.14-3.073.0714.63-14.52N254.4431.5270.954.1800002-2M-47.827.2158.0312.41-3.073.0714.49-4.36N299.447.87270.954.1800003-3M23.913.6116.15-82.61110.42-110.4293.67-83.49N345.0431.5270.954.18000