單層廠房結(jié)構課程設計

1、<p>　　單層廠房結(jié)構課程設計</p><p>　　1.結(jié)構構件選型及柱截面尺寸確定</p><p>　　因該廠房跨度在15~36m之間，且柱頂標高大于8m，故采用鋼筋混凝土排架結(jié)構。為了使屋蓋具有較大剛度，選用預應力混凝土折線型屋架及預應力混凝土屋面板。選用鋼筋混凝土吊車梁及基礎梁。</p><p>　　由圖2-54可知柱頂標高為9.6m，牛腿頂面標高

2、為6m；設室內(nèi)地面至基礎頂面的距離為0.5m，則計算簡圖中柱的總高度H，下柱高度Hl，和上柱高度Hu分別為：</p><p>　　圖2-54 廠房剖面圖</p><p>　　根據(jù)柱的高度、吊車起重量及工作級別等條件，可確定柱的截面尺寸，見表2-22。</p><p>　　表2-22 柱截面尺寸及相應的計算參數(shù)</p><p>　　本設計僅

3、取一榀排架進行計算，計算單元和計算簡圖如圖2-55所示。</p><p>　　圖2-55 計算單元和計算簡圖</p><p><b>　　2.荷載計算</b></p><p><b>　　1.恒載</b></p><p>　?、盼萆w恒載 </p><

4、;p>　　20厚水泥砂漿找平層 2 </p><p>　　80厚泡沫混凝土保溫層 </p><p>　　預應力混凝土大型屋面板（包括灌縫） </p><p>　　屋蓋鋼支撐 </p

5、><p>　　總計 </p><p>　　屋架重力荷載為60.5kN/榀，則作用于柱頂?shù)奈萆w結(jié)構的重力荷載設計值為：</p><p>　　(2) 吊車梁及軌道重力荷載設計值：</p><p>　　(3)柱自重重力荷載設計值</p><p><b>

6、;　　A、C柱:</b></p><p><b>　　上柱：</b></p><p><b>　　下柱: </b></p><p><b>　　B柱:</b></p><p><b>　　上柱:</b></p><p>

7、<b>　　下柱:</b></p><p>　　各項恒載作用位置如圖2-56所示。</p><p>　　圖2-56 荷載作用位置圖 （單位：kN）</p><p><b>　　2.屋面活荷載</b></p><p>　　屋面活荷載標準值為，雪荷載標準值為，后者小于前者，故僅按前者計算。作用于柱頂

8、的屋面活荷載設計值為：</p><p>　　的作用位置與作用位置相同，如圖2-56所示。</p><p><b>　　3.風荷載</b></p><p>　　風荷載的標準值按計算，其中,,根據(jù)廠房各部分標高(圖2-54)及B類地面粗糙度確定如下： </p><p>　　柱頂(標高) </p>

9、<p>　　檐口(標高) </p><p>　　屋頂(標高) </p><p>　　如圖2-57所示，則由上式可得排架迎風面及背風面的風荷載標準值分別為：</p><p>　　圖2-57 風荷載體型系數(shù)及計算簡圖</p><p>　　則作用于排架計算簡圖(圖2-57)上的風荷載設計值為:</p>

10、<p><b>　　4.吊車荷載</b></p><p>　　由表2-16可得吊車的參數(shù)為：，，，，,,根據(jù)及可算得吊車梁支座反力影響線中各輪壓對應點的豎向坐標值如圖2-58所示。</p><p><b>　　(1)吊車豎向荷載</b></p><p>　　吊車豎向荷載設計值為：</p><

11、p>　　(2)吊車橫向水平荷載</p><p>　　作用于每一個輪子上的吊車橫向水平制動力為：</p><p>　　作用于排架柱上的吊車橫向水平荷載設計值為：</p><p>　　圖2-58 吊車荷載作用下支座反力影響線</p><p><b>　　3.排架內(nèi)力分析</b></p><p>

12、;　　該廠房為兩跨等高排架，可用剪力分配法進行排架內(nèi)力分析。其中柱的剪力分配系數(shù)計算，見表2-23。</p><p>　　表2-23 柱剪力分配系數(shù)</p><p><b>　　; </b></p><p><b>　　; </b></p><p><b>　　; <

13、/b></p><p>　　由于圖2-59a所示排架為對稱結(jié)構且作用對稱荷載，排架結(jié)構無側(cè)移，故各柱可按柱頂為不動鉸支座計算內(nèi)力。柱頂不動鉸支座反力可根據(jù)相應公式計算。對于A，C柱，則：</p><p>　　本例中。求得后，可用平衡條件求出柱各截面的彎矩和剪力。柱各截面的軸力為該截面以上重力荷載之和，恒載作用下排架結(jié)構的彎矩圖和軸力圖分別見圖2-59、。</p><

14、;p>　　圖2-59d為排架柱的彎矩、剪力和軸力的正負號規(guī)定，下同。</p><p>　　圖2-59 恒載作用下排架內(nèi)力圖</p><p>　　2．屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析</p><p>　　(1)AB跨作用屋面活荷載 </p><p>　　排架計算簡圖如圖2-60所示，其中，它在柱頂及變階處引引起的力矩為：</p&g

15、t;<p><b>　　對于A柱，，,則</b></p><p><b>　　對于B柱,，則</b></p><p>　　將R反作用于柱頂，計算相應的柱頂剪力，并與相應的柱頂不動鉸支座反力疊加，可得屋面活荷載作用于AB跨時的柱頂剪力，即</p><p>　　排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力如圖2-60b，c

16、所示。</p><p>　　圖2-60 AB跨作用屋面活荷載時排架內(nèi)力圖</p><p>　?。?）BC跨作用屋面活荷載</p><p>　　由于結(jié)構對稱，且BC跨與AB跨作用荷載相同，故只需將圖2-60中內(nèi)力圖的位置及方向調(diào)整一下即可，如圖2-61所示。</p><p>　　圖2-61 BC跨作用屋面活荷載時的排架內(nèi)力圖</p&g

17、t;<p>　　3．風荷載作用下排架內(nèi)力分析</p><p><b>　　(1）左吹風時</b></p><p>　　計算簡圖如圖2-62a所示。對于A，C柱, ，得</p><p><b>　　各柱頂?shù)募袅Ψ謩e為</b></p><p>　　排架內(nèi)力如圖2-62b所示</p&g

18、t;<p>　　(a) (b)</p><p>　　圖2-62 左吹風時排架內(nèi)力圖</p><p><b>　　(2)右吹風時</b></p><p>　　計算簡圖如圖2-63a所示。將圖2-62b所示A，C柱內(nèi)力圖對換且改變內(nèi)力符號后可得，如圖2-63b所示。&l

19、t;/p><p>　　圖2-63 右吹風時排架內(nèi)力圖</p><p>　　4.吊車荷載作用下排架內(nèi)力分析</p><p>　　(1)作用于A柱 </p><p>　　計算簡圖如圖2-64a所示。其中吊車豎向荷載，。在牛腿頂面處引起的力矩為：</p><p><b>　　對于A柱，，則</b>&l

20、t;/p><p><b>　　對于柱，，，得</b></p><p>　　排架各柱頂?shù)募袅Ψ謩e為：</p><p>　　排架各柱彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖2－64b,c所示。</p><p>　　圖2-64 作用在A柱時排架內(nèi)力圖</p><p>　　(1) 作用于B柱左</p>&

21、lt;p>　　計算簡圖如圖2-65a所示,計算如下：</p><p>　　柱頂不動鉸支反力，及總反力分別為：</p><p><b>　　各柱頂剪力分別為：</b></p><p>　　排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖2-65b，c所示</p><p>　　圖2-65 作用于B柱左時排架內(nèi)力圖</p&

22、gt;<p><b>　?。?）作用于B柱右</b></p><p>　　根據(jù)結(jié)構對稱性及吊車噸位相等的條件，內(nèi)力計算與作用于B柱左的情況相同，只需將A，C柱內(nèi)力對換并改變?nèi)繌澗丶凹袅Ψ?，如圖2-66所示。</p><p>　　圖2-66 作用于B柱右時排架內(nèi)力圖</p><p><b>　?。?）作用于C柱<

23、;/b></p><p>　　同理，將作用于A柱情況的A，C柱內(nèi)力對換，并注意改變符號，可求得各柱的內(nèi)力，如圖2-67所示。</p><p>　　圖2-67 作用在C柱右時排架內(nèi)力圖</p><p>　?。?）作用于AB跨柱</p><p>　　當AB跨作用吊車橫向水平荷載時，排架計算簡圖如圖2-68a所示，對于A柱，，，得，則<

24、;/p><p>　　同理，對于B柱，，，,，則：</p><p>　　排架柱頂總反力R為：</p><p><b>　　各柱頂剪力為：</b></p><p>　　排架各柱的彎矩圖及柱底剪力值如圖2-68b所示。當方向相反時，彎矩圖和剪力只改變符號，方向不變。</p><p>　　圖2-68 作用于A

25、B跨時排架內(nèi)力圖</p><p>　　(6) 作用于BC跨柱</p><p>　　由于結(jié)構對稱及吊車噸位相等，故排架內(nèi)力計算與作用AB跨情況相同，僅需將A柱與C柱的內(nèi)力對換，如圖2-69所示。</p><p>　　圖2-69 作用于BC跨時排架內(nèi)力圖</p><p><b>　　5.內(nèi)力組合</b></p>

26、<p>　　以柱內(nèi)力組合為例。表2-24為各種荷載作用下柱內(nèi)力標準值匯總表，表2-25～</p><p>　　表2-32、表2-33為柱內(nèi)力組合表，這兩表中的控制截面及正號內(nèi)力方向如表2-24中的例圖所示。</p><p>　　對柱進行裂縫寬度驗算時，內(nèi)力采用標準值，同時只需對的柱進行驗算。為此，表2-33中亦給出了和的組合值，它們均滿足的條件，對設計來說，這些值均取自及相應的

27、和一項。</p><p>　　表2-24 柱內(nèi)力設計值匯總表</p><p>　　注：單位()，單位，單位。</p><p>　　表2-25 1.2恒載+1.4屋面活荷載</p><p>　　注：單位()，單位，單位。</p><p>　　表2-26 1.2恒載+1.4吊車荷載</p><p

28、>　　注：單位()，單位，單位。</p><p>　　表2-27 1.2恒載+1.4風荷載</p><p>　　注：單位()，單位，單位。</p><p>　　表2-28 1.2恒載＋0.91.4（屋面活荷載＋吊車荷載＋風載）</p><p>　　注：單位()，單位，單位</p><p>　　表2-29

29、 1.2恒載＋0.91.4（屋面活荷載＋吊車荷載）</p><p>　　注：單位()，單位，單位。</p><p>　　表2-30 1.2恒載＋0.91.4（屋面活荷載＋風載）</p><p>　　注：單位()，單位，單位。</p><p>　　表2-31 1.2恒載＋0.91.4（吊車荷載＋風載）</p><p&g

30、t;　　注：單位()，單位，單位。</p><p>　　表2-32 1.35恒載+0.71.4屋面活荷載+0.71.4吊車豎向荷載</p><p>　　注：單位()，單位，單位。</p><p>　　表33 柱內(nèi)力組合表</p><p>　　注：單位()，單位，單位</p><p><b>　　6. 柱截

31、面設計</b></p><p>　　以柱為例?；炷翉姸鹊燃墳?，；采用HRB400級鋼筋，，。上、下柱均采用對稱配筋。</p><p><b>　　1．上柱配筋計算。</b></p><p>　　上柱截面共有4組內(nèi)力。取</p><p>　　而截面的內(nèi)力均小于，則都屬于大偏心受壓，所以選取偏心距較大的一組內(nèi)

32、力作為最不利內(nèi)力。即取 </p><p>　　=78.783,= 237.61；</p><p>　　吊車廠房排架方向上柱的計算長度。附加偏心矩?。ù笥冢?lt;/p><p><b>　　，</b></p><p>　　應考慮偏心距增大系數(shù)。</p><p><b>　　， 取</

33、b></p><p><b>　　且 </b></p><p><b>　　選318，則</b></p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　而垂直于排架方向柱的計算長度，則，（內(nèi)插） 滿足彎矩作用平面外的承載力要求。

34、</p><p><b>　　2.下柱配筋計算</b></p><p>　　取與上柱分析方法類似。</p><p>　　而，截面的內(nèi)力均小于，則都屬于大偏心受壓。所以選取偏心距最大的一組內(nèi)力作為最不利內(nèi)力。</p><p><b>　　按，計算</b></p><p>　　下

35、柱計算長度取，附加偏心距（大于20）。，，</p><p>　　應考慮偏心距增大系數(shù)且取</p><p>　　, 取 先假定中和軸位于翼緣內(nèi)，則</p><p><b>　　即中和軸過翼緣</b></p><p><b>　　且</b></p><p><b>

36、;　　選用418</b></p><p>　　垂直于彎矩作用面的承載力計算：</p><p><b>　　， </b></p><p><b>　　3．柱箍筋配置</b></p><p>　　由內(nèi)力組合表，相應的，</p><p>　　驗算截面尺寸是否滿足要求。&

37、lt;/p><p>　　截面滿足要求。 </p><p>　　計算是否需要配箍筋：</p><p><b>　　取 </b></p><p>　　可按構造配箍筋，上下柱均選用箍筋。</p><p>　　滿足彎矩作用面的承載力要求。</p><p>　　4．柱的裂縫寬度驗算&

38、lt;/p><p>　　相應于控制上、下柱配筋的最不利內(nèi)力組合的荷載效應標準組合為：</p><p>　　表2-34 柱的裂縫寬度驗算表</p><p>　　上柱=763，下柱=1018；構件受力特征系數(shù)；混凝土保護層厚度取30mm。驗算過程見表2-34。</p><p><b>　　5．牛腿設計</b></p>

39、<p>　　根據(jù)吊車梁支承位置、截面尺寸及構造要求，初步擬定牛腿尺寸，如圖2-70所示。其中牛腿截面寬度=400mm，牛腿截面高度=600mm, =565mm。</p><p>　　圖2-70 牛腿尺寸簡圖</p><p>　　(1)牛腿截面高度驗算</p><p>　　=0.65, ，(牛腿頂面無水平荷載), </p><p>

40、;<b>　　取 。</b></p><p><b>　　按下式確定。</b></p><p>　　故截面高度滿足要求。</p><p><b>　　2)牛腿配筋計算。</b></p><p>　　由于, 因而該牛腿可按構造要求配筋。根據(jù)構造要求，</p>&l

41、t;p>　　且縱筋不宜少于4根，直徑不宜少于12，所以選用416。</p><p>　　由于，則可以不設置彎起鋼筋，箍筋按構造配置，牛腿上部范圍內(nèi)水平箍筋的總截面面積不應小于承受的受拉宗縱筋總面積的，箍筋選用。</p><p>　　局部承壓面積近似按柱寬乘以吊車梁斷承壓板寬度取用：</p><p><b>　　滿足要求。</b></

42、p><p>　　6．柱的吊裝驗算。 </p><p>　　采用翻身起吊，吊點設在牛腿下部，混凝土達到設計強度后起吊。柱插入杯口深度為,取,則柱吊裝時總長度為,計算簡圖如圖2-71所示。</p><p>　　圖2-71 柱吊裝計算簡圖</p><p>　　柱吊裝階段的荷載為柱自重重力荷載(應考慮動力系數(shù))，即：</p><p&