鋼混廠房設(shè)計

1、塔里木大學混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計1工程概況某金工車間為兩跨廠房，跨度為18m，柱距均為6m，車間總長度66m。該跨設(shè)有500/50kN吊車2臺，吊車工作等級為A5級，軌頂標高為11.1m。采用卷材防水屋面，240mm厚雙面清水圍護磚墻，鋼窗寬度3.6m，室內(nèi)外高差為150mm，素混凝土地面，廠房建筑剖面如圖所示。廠房所在地點的基本風壓0.53kN/m2，地面粗糙度為B類；基本雪壓為0.61KN/m2修正后的地基承載力特征值為170kN/m2?；詈奢d和吊車組合值系數(shù)；風荷載組合值系數(shù)取0.6，吊車荷載準永久值系數(shù)，活荷載和風荷載準永久值系數(shù)均為。環(huán)境類別為一類。要求進行排架結(jié)構(gòu)設(shè)計（不考慮抗震設(shè)防）

2、。2結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型與柱截面尺寸確定因該廠房跨度在1536m之間，且柱頂標高大于8m，故采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)。為了使屋蓋具有較大剛度，選用預應力混凝土折線形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(chǔ)梁，廠房各主要構(gòu)件選型見表1。表1 主要承重構(gòu)件選型表構(gòu)件名稱標準圖集選用型號重力荷載標準值屋面板04G4101.5m×6m預應力混凝土屋面板YWB-2(中間跨)YWB-2s(端跨)1.4kN/m2(包括灌縫重)天溝板G4101.5m×6m預應力混凝土屋面板（卷材防水天溝板）TGB68-11.91kN/m2屋架G415預應力混凝土折線形屋架（跨度24m）YWJA-24-1

3、Aa106kN/榀0.05kN/m2（屋蓋鋼支撐）吊車梁G323鋼筋混凝土吊車梁（吊車工作級別A1A5）DL-9Z（中間跨）DL-9B（邊跨）39.5kN/根40.8kN/根軌道連接G325吊車軌道連接詳圖0.80kN/根基礎(chǔ)梁G320鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁JL-316.7kN/根圖1 廠房剖面圖 由圖1可知柱頂標高為13.8m，牛腿頂面標高為9.6m，設(shè)室內(nèi)地面至基礎(chǔ)頂面的距離為0.5m，則計算簡圖中柱的總高度H，下柱Hl和上柱高度Hu分別為：H=13.8m+0.5m=14.3mHl=9.6m+0.5m=10.1m Hu=14.3m-10.1m=4.2m根據(jù)柱的高度，吊車起重量及工作級別等條件，可

4、確定柱截面尺寸，見表2。表2 柱截面尺寸及相應的計算參數(shù)計算參數(shù)柱號截面尺寸/mm面積/mm2慣性矩/mm4自重/（KN/m）A,C上柱矩500×6003×1059×1097.5下柱I500×1400×100×2002.7×10585.75×1096.7536B上柱矩500×7003.5×10514.3×1098.75下柱I I500×1600×120×3001.55×105142.09×1093.88 圖2 計算單元和計算簡圖3 荷載

5、計算3.1 恒載（1）屋蓋恒載 SBS防水層 20mm厚水泥砂漿找平層 100mm厚水泥蛭石保溫層 一氈兩油隔氣層 20mm厚水泥砂漿找平層 屋蓋鋼支撐 合計 屋架重力荷載為，則作用于柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)重力荷載設(shè)計值為:（2）吊車梁及軌道重力荷載設(shè)計值 （3）柱自重重力荷載設(shè)計值A(chǔ)，C柱：上柱： 下柱：B柱；上柱：下柱：各柱恒載作用位置如圖3.1所示。 圖3 荷載作用位置圖（單位：）3.2屋面活荷載屋面活荷載標準值為，雪荷載標準值為。雪載小于屋面活載，故按屋面活載計算，作用于柱頂?shù)奈菝婊詈奢d設(shè)計值為：的作用位置與作用位置相同。如圖3所示。3.3風荷載，根據(jù)廠房各部分標高及類地面粗糙度由附表確定如下

6、：柱頂（標高） 檐口（標高） 屋頂（標高） 排架迎風面及背風面的風荷載標準值分別為：則作用于排架上的風荷載設(shè)計值為： 圖4 風荷載體型系數(shù)及排架計算簡圖3.4吊車荷載由表可知吊車參數(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，如圖所示。 圖5 吊車荷載作用下支座反力影響線(1)吊車豎向荷載吊車豎向荷載設(shè)計值為：+(2)吊車橫向水平荷載橫向水平制動力:橫向水平荷載設(shè)計值:4.排架內(nèi)力分析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。表3柱剪力分配系柱別A，C柱B柱4.1恒載作用下排架內(nèi)力分析圖6 恒載作用下的排架內(nèi)力圖 排架為對稱結(jié)構(gòu)且作用對稱荷載，排架結(jié)構(gòu)無

7、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)所列的相應公式計算。 4.2屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析跨作用屋面活荷載： 圖7 AB跨作用屋面活荷載時排架內(nèi)力圖對于柱，（柱與其相同）。對于柱: ，排架柱頂不動鉸支座總反力為：BC跨作用屋面活荷載：由于結(jié)構(gòu)對稱，且BC跨與AB跨作用荷載相同，因此，內(nèi)力圖位置及方向與AB跨內(nèi)力圖對稱。圖8 BC跨作用屋面活荷載時排架內(nèi)力圖4.3風荷載作用下排架內(nèi)力分析（1）左吹風時，對于A,C柱,， 各柱頂剪力分別為： 圖9 左吹風時排架內(nèi)力圖(2)右吹風時，將左吹風時內(nèi)力圖對換且改變內(nèi)力符號。圖9 右吹風時排架內(nèi)力圖4.4吊車荷載作用下排架內(nèi)

8、力分析（1）作用于A柱對于柱，則 對于B柱，則排架各柱頂剪力分別為： 圖10 作用于A柱時排架內(nèi)力圖(2)作用于B柱左柱頂不動叫鉸支座反力RA,RB及總反力R分別為；排架各柱頂剪力分別為：圖11 作用于B柱左時排架內(nèi)力圖(3)作用于B柱右根據(jù)結(jié)構(gòu)對稱性及吊車噸位相等的條件，內(nèi)里計算與DMAX作用于B柱左的情況相同，只需將A，C柱內(nèi)里對換并改變?nèi)繌澗丶凹袅Ψ枴D12 作用于B柱右時排架內(nèi)力圖（4）作用于C柱將“作用于A柱”的情況的A，C柱內(nèi)里對換，并改變符號即可得圖13 作用于c柱左時排架內(nèi)力圖(5)作用于跨柱對于柱， 則對于B柱：則 排架柱頂總反力R為：各柱頂剪力為：圖14 作用于AB跨柱

9、時排架內(nèi)力圖(6) 作用于跨柱由于結(jié)構(gòu)對稱及吊車噸位相等，故排架內(nèi)里計算與“作用于跨柱”的情況相同，僅需將A柱與C柱的內(nèi)里對換。圖15 作用于BC跨柱時排架內(nèi)力圖5.內(nèi)力組合33風荷載右風-122.110-122.110-109.920-17.85表24 A柱內(nèi)力設(shè)計值匯總表左風5.8905.890168.050-17.85吊車水平荷載Tmax作用在BC跨±33.940±33.940±115.540±8.08Tmax作用在AB跨±21.350±32.350±1221.40±22.01吊車豎向荷載Dmax作用在C柱-

10、12.470-12.470-30.010-2.97Dmax作用在B柱右12.52012.52030.0902.98 Dmax作用在B柱左-65.10-93.67158.76-165.55158.76-15.5Dmax作用在A柱-81.440247.44351.392.54351.39-24.79屋面活載作用在BC跨6.1706.17021.0101.47作用在AB跨24.07151.2-13.73151.2-62.32151.21.47恒載19.732412.44-58.82465.631.41547.459.0荷載類別序號MNMNMNV-柱號及正向內(nèi)力表25 A柱內(nèi)力組合表備注M =51.1

11、7N =343.7M =167.52N =249.16Nmin及相應的M，V50.71343.7-160.8388227.89461.3045.87166.52394.7133.84+0.9+0.7（+）+0.7×0.9+0.6/1.2+0.9+0.7+0.7×0.9+0.7×0.9+0.6 /1.2+0.7+ 0.7×0.9+0.7+0.7+0.7Nmax及相應的M，V51.25185.09198.66719.84230.381109.0215.31168.29857.2912.011.35/1.2+0.9+0.7（+）+0.7×0.9+0.

12、6/1.2+0.9+0.7+0.7×0.9+0.7×0.9+0.6/1.2+0.7+0.7 +0.7×0.9+0.7+0.7+0.7Mmax及相應的M，V-162.244343.7-239.11556.61-371.28257.58-175.29-258.36249.1622.52/1.2+0.9+0.7（+）+0.7×0.9+0.6/1.2+0.9+0.7+0.7×0.9+0.7×0.9+0.6/1.2+0.7+0.7 +0.7×0.9+0.7+0.7+0.7Mmax及相應的M，V77.084518.28210.80704

13、.25374.21768.83400.54290.81613.8130.03 /1.2+0.9+0.7（+）+0.7×0.9+0.6 /1.2+0.9+0.7+0.7×0.9+0.7×0.9+0.6+0.7+0.7+0.7×0.9+ 0.7+0.7+0.7截面?zhèn)渥NMNMNVMKNKVK-6.柱截面設(shè)計混凝土：,， 鋼筋：受力鋼筋為，。上下柱均采用對稱配筋。6.1上柱配筋計算取 上柱最不利內(nèi)力為：查附表11.1可得有吊車廠房排架方向柱的計算長度為：，取，取 取進行計算。選用318 (),則由附表11.1得垂直于排架方向柱的長度則，滿足彎矩作用平面外的承

14、載力要求。6.2下柱配筋計算下柱的最不利內(nèi)力： 下柱計算長度取，附加偏心，。 ，取。先假定中和軸位于受壓翼緣內(nèi)，則且，為大偏心受壓構(gòu)件，受壓區(qū)在受壓翼緣內(nèi)，取進行計算 下柱截面選用318（）。6.3驗算垂直于彎矩作用面的受壓承載力，滿足要求。6.4柱的裂縫寬度驗算 按荷載準永久組合計算，上柱及下柱的偏心距分別為：上柱：,下, .故可不進行裂縫寬度驗算.6.5柱箍筋配置非地震區(qū)的單層廠房柱，其箍筋數(shù)量一般由構(gòu)造要求控制。根據(jù)構(gòu)造要求，上下柱均選用8200箍筋。6.6牛腿設(shè)計根據(jù)吊車梁支承位置、截面尺寸及構(gòu)造要求，初步擬定牛腿尺寸如圖所示。其中牛腿截面寬度，牛腿截面高度。（1）牛腿截面高度驗算，（

15、牛腿頂面無水平荷載） 故牛腿截面高度滿足要求。圖16 牛腿尺寸簡圖牛腿配筋計算由于，因而該牛腿可按構(gòu)造要求配筋。根據(jù)構(gòu)造要求，選用416。水平箍筋選用8100。6.7柱的吊裝驗算 （1）內(nèi)力計算 插入杯口深度為。則柱吊裝時總長為：，計算簡圖如圖所示。圖17 柱吊裝計算簡圖柱吊裝階段的荷載為柱自重重力荷載，則在上述荷載作用下，柱各控制截面的彎矩為：由得， ，則 令，得則下柱段最大彎矩為：（2）承載力和裂縫寬度驗算 上柱受彎承載力驗算： 上柱裂縫寬度驗算如下：，取0.01.滿足要求。下柱承載力驗算：下柱裂縫寬度驗算：，取0.01.滿足要求。7.基礎(chǔ)設(shè)計基礎(chǔ)混凝土強度等級采用，下設(shè)厚素混凝土墊層。7

16、.1作用于基礎(chǔ)頂面上的荷載計算作用于基礎(chǔ)頂面上的荷載包括柱底（-截面）傳給基礎(chǔ)的以及外墻自重重力荷載。前者可由前表控制截面組合內(nèi)力設(shè)計值表中的-截面選取，其中內(nèi)力標準組合值用于地基承載力驗算，基本組合值用于受沖切承載力驗算和底板配筋計算。表6 基礎(chǔ)設(shè)計的不利內(nèi)力組別荷載效應基本組合荷載效應標準組合第1組第2組第3組圖18 基礎(chǔ)荷載示意圖每個基礎(chǔ)承受的外墻總寬度為，總高度為，墻體為厚雙面清水磚墻（）。鋼框玻璃窗（）基礎(chǔ)梁重量為.每個基礎(chǔ)承受的由墻體傳來的重力荷載為：厚磚墻 鋼框玻璃窗 基礎(chǔ)梁 距基礎(chǔ)形心的偏心距為：7.2基礎(chǔ)尺寸及埋置深度（1）按構(gòu)造要求擬定高度h柱的插入深度，取杯底厚度應大于，

17、取，則基礎(chǔ)頂面標高為，故基礎(chǔ)埋置深度為：杯壁厚度，取；基礎(chǔ)邊緣高度取，臺階高度取。（2）擬定基礎(chǔ)地面尺寸?。?）計算基底壓力及驗算地基承載力驗算地基承載力，其中驗算結(jié)果見下表，基礎(chǔ)底面尺寸滿足要求。表7 基礎(chǔ)底面壓力計算及地基承載力驗算表類別第1組第2組第3組7.3基礎(chǔ)高度驗算這時采用基地凈反力設(shè)計值，和計算，結(jié)果見下表7.3。表8 基礎(chǔ)底面凈反力設(shè)計值計算表類別第1組第2組第3組因臺階高度與臺階寬度相等，所以只需驗算變階處的受沖切承載力。變階處受沖切承載力截面如圖所示。變階處截面有效高度。因為即：；因，所以取，??；故基礎(chǔ)高度滿足要求。圖19 變階處的沖切破環(huán)截面7.4基礎(chǔ)底板配筋計算（1）柱邊及變階處基底反力計算基礎(chǔ)底板配筋計算時長邊和短邊方向的計算截面簡圖如圖7.3所示。三組不利內(nèi)力設(shè)計