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单层单跨厂房排架结构设计

单层单跨厂房排架结构设计 一设计内容和条件某厂装配车间,该车间为单跨厂房,柱距距为6米,厂房纵向长度为96米,跨度为27米,15/3t 中级工作制吊车二台,牛腿面标高9.00米,柱顶标高为13米。

设计条件1屋面活荷载:2/5.0M KN q =,不考虑积灰荷载,雪荷载2/25.0M KN q =2基本风压: 20/40.0M KN W =3屋面做法三毡四油:2/35.0M KN20mm 水泥砂浆找平层2/4.0M KN 合计21/75.0M KN g g k ==∑屋面活荷载:2/5.0M KN q =屋面板采用G410标准图集6.15.1⨯m 预应力混泥土屋面板(卷材防水) 允许外荷载:2/5.2M KN(板自重:22/40.1M KN g k = 灌缝重:23/1.0M KN g k =)大型屋面板(包括填缝2/50.1M KN屋架:屋架自重24/133M KN g k = 则KN g g g G k k k k k 75.2485.0g 2)(43211=⨯+⨯⨯++=厂房跨度柱距 4采用370mm 厚烧结粘土空心砖(重度2/8M KN )吊车梁以上设高侧窗,洞口尺寸为8.12.4⨯m ,吊车梁以下设低侧窗,洞口尺寸42.4⨯⨯高宽m ,圈梁设在柱顶处。

5排架柱:混泥土C30 钢筋:纵向受力钢筋HRB400级 箍筋:HPB235级 柱下独立基础:混泥土:C20,钢筋:HRB335级 6吊车:Q15/3t 桥式吊车 中级工作制吊车梁:先张法预应力混泥土吊车梁,自重根/5.47KN 轨道及联结重量M KN /5.1 桥跨:m L k 5.25= 桥宽:m B 6400= 轮距:mm K 5250=小车重:KN g 74= 最大轮压:KN P 195max = 最小轮压:KN P 60min =7柱高:柱顶H=13m 檐口=15.1m 屋顶=17.35m 二荷载及内力计算 1柱截面尺寸的确定Q 在15~20t 之间:m H m k 1210<<,由于是单跨结构,结构形式对称,因此A 、B 柱截面尺寸相同。

A 柱:上柱:400400⨯(mm ) 下柱:800400⨯mm 2荷载计算 ⑴永久荷载A 屋面板及每跨屋架传给每个柱子的荷载标准值KN G k 75.2481= 荷载设计值:KN G A 5.29875.2482.11=⨯=B 柱自重 A 、B柱:上柱:MKN g k /44.02522/=⨯= 下柱:M KN g k /88.04.025/3=⨯⨯=则:KN G A 2.19442.12=⨯⨯= KN G A 4.86982.13=⨯⨯= C 吊车梁自重:KN G A 8.67)65.15.47(2.14=⨯+⨯= 永久荷载作用如图:⑵可变荷载屋面活荷载2/5.0M KN q =,不考虑积灰荷载,雪荷载2/25.0M KN q =,不同时考虑可变荷载与雪荷载,取其中的大值,作用于每跨屋面下的柱 可变荷载为:KN Q 7.565.1365.04.11=⨯⨯⨯= 可变荷载作用如图:⑶吊车荷载已知m L k 5.25= mm B 6400= mm K 5250= KN P 195max = KN P 60min = 则:查表知9.0=β 1.0=αKN y P D ik k 24.339)125.01808.0(1959.0max,max,=++⨯⨯==∑β KN yP D ikk 11.104)125.01808.0(609.0min,min,=++⨯⨯==∑βKN D D k Q 94.474max,max ==γ KN D D Q 75.145min min ==γ KN G G T k k k 04.5)15074(9.01.041)(41,3,2max,=+⨯⨯⨯=+=αβ ⑷风荷载由已知条件可知:基本风压20/40.0M KN W =,风压高度变化系数按B 类地面(城市郊区)00w W z s k μμβ= 其中:0β为1.0由《建筑结构荷载规范》B 类地面查10m 处0.1=z μ 15m 处14.1=z μ 20m 处25.1=z μ 中间值按插值法求得,因此可得: 柱顶:H=13m 则084.1=z μ檐口:H=15.1 则142.1=z μ屋顶:H=17.35 则192.1=z μ 风荷载体形系数如下:风荷载标准值:201k 1/347.04.0084.18.0M KN w W z s =⨯⨯==μμ 202k 2/173.04.0084.14.0M KN w W z s =⨯⨯==μμ作用在排架上的风荷载为:M KN B W q k Q /91.26347.04.111=⨯⨯==γ M KN B W q k Q /45.16173.04.122=⨯⨯==γ作用在柱顶的集中荷载W F即将柱顶以上风荷载算作集中力作用柱顶,z μ按房屋檐口标高Z=15.1m 处计142.1=z μ[]M KN F W /90.964.0142.1)5.06.0(5.1)5.08.0(1.24.1=⨯⨯⨯+-⨯++⨯⨯=风荷载作用示意图如下:3内力计算:刚度:A 、B 柱:44331033.214.04.0121121m bh I u -⨯=⨯⨯==44331067.1708.04.0121121m bh I l -⨯=⨯⨯== Ⅰ永久荷载作用永久荷载作用包括物价自重、上柱自重、吊车梁自重等。

永久荷载作用示意图如下:在永久荷载作用下排架的内力如图:M KN G M A ·925.1405.05.298)15.04.05.0(11=⨯=-⨯⨯=MKN G G G M A A A ·81.392.0)2.195.298(35.08.672.0)()4.075.0(2142=⨯++⨯-=⨯++-⨯-=A 、B 柱:125.067.17033.21===l u I I n 308.0134===H H u λ 由07.2)11(1)n 111·5.1321=-+--=nC λλ( 13.1)11(11·5.1323=-+-=nC λλ KN C H M R 38.207.213925.14111=⨯==KN C H M R 46.313.11381.39322=⨯== KN R R V 84.521=+=(←)Ⅱ可变荷载作用可变荷载作用简化作用于柱顶如图,可变荷载作用下排架内力图如下M KN Q M ·835.205.07.5615.04.021·11=⨯=-⨯=)(M KN Q M ·11.340.256.7.20·11=⨯== 查表得07.21=C 13.13=C KN C H M R 45.007.213835.2111=⨯==KN C H M R 99.013.11334.11322=⨯==KN R R V 44.121=+=(←)Ⅲ吊车竖向荷载:KN D D k Q 94.474max,max ==γ KN D D Q 75.145min min ==γ 当max D 作用在A 柱,min D 作用在B 柱时,吊车竖向荷载作用见图如下:在吊车竖向荷载作用下内力如图;KN M A 229.16635.094.4742=⨯= KN M B 01.512=A 、B 柱:125.067.17033.21===l u I I n 308.0134===H H u λ 13.13=CKN C H M R A A 45.1413.113229.166322-=⨯=-=(→) KN C H M R B B 43.413.11301.51322=⨯==(←) KN R R R B A 02.1022-=+=(←) 由于A 、B 柱 剪力分配系数5.0==B A ηη 各柱上的剪力分配值:KN R V V A A A 44.945.1401.52-=-=-=、(→) KN R V V B B B 44.943.401.52=+=-=、(←) 在吊车竖向荷载作用下的内力图如下:当min D 作用在A 柱,max D 作用在B 柱上时,吊车荷载作用见图及在吊车竖向荷载作用下的内力图如下:内力图:Ⅳ水平刹车力作用下水平刹车力:KN T 056.704.54.1max =⨯=作用于牛腿顶面1.4米处,当刹车力向右时,作用见图如下内力图如下由于n F 同向作用在A 、B 柱上,因此排架的横向内力为零,剪力KN V 056.7 同理得当刹车力向左时排架的受力简图 和内力图如下Ⅴ风荷载的作用将柱顶以上风荷载作集中力作用于柱顶,柱上的风荷载看做是水平均布荷载。

当左风作用时作用简图如下:A 、B 柱:125.067.17033.21===l u I I n 308.0134===H H u λ 331.0)11(18)1n 1133411=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=n C λλ(KN q q R A 14.3331.013)45.191.2(21)(21211=⨯⨯-⨯=-= KN F R W A 45.49.95.0212=⨯== KN R R R A A 59.745.414.321=+=+= 2121)(x q x R F M W +-= x q R F V W 1)(+-= KN V A 14.40= KN V B 26.11=在风荷载作用下的内力图当右风作用时作用简图及内力图如下:A柱在各种荷载作用下的内力见表:- 14 -- 15 -- 16 -柱的截面设计:1选取控制截面的大偏心受压界限破坏时的轴力b N 为: 上柱:56.113236055.04003.14101=⨯⨯⨯⨯==h b f N b c b ξαKN 下柱:96.239076055.04003.14101=⨯⨯⨯⨯==h b f N b c b ξαKN经比较A 柱的所有N<b N ,所以A 柱组合后的内力值均为大偏心受压,对大偏心受压,对称配筋的柱,在“M ”相差不多时,N 越小越不利,N 相差不大时,M 越大越不利,由此可以确定各柱的最不利内力。

A 柱:Ⅰ-Ⅰ①⎩⎨⎧==N KN N M KN M ·73.368·34.40 ②⎩⎨⎧=-=N KN N M KN M ·7.317·45.53Ⅲ-Ⅲ①⎪⎩⎪⎨⎧===KN V N KN N M KN M 12.41·38.950·81.378 ②⎪⎩⎪⎨⎧==-=KN V N KN N M KN M 13.1·08.603·32.221 截面纵向配筋计算表:222241251即上柱:422 下柱:4223箍筋的配置因柱底剪力较小:KN V 12.41max =若剪跨比λ=3 则;KN bh f t 19.19076040043.11375.1175.10=⨯⨯⨯+=+λ 远大于柱底的剪力值(还没有考虑轴向压力对斜截面的有利影响),所以排架柱的箍筋按构造配置为φ10@200,柱箍筋加密区取为φ10@100 4牛腿的设计㈠牛腿几何尺寸的确定牛腿截面宽度与柱宽度相等为400mm ,若取吊车梁外侧至牛腿外边缘的距离mm C 801=,吊车梁端部宽为340mm,吊车梁轴线到柱外侧的距离为750mm 则牛腿面的长度为600mm ,牛腿外缘高度为500mm ,牛腿的截面高度为700mm ,牛腿的几何尺寸及配筋示意图如下: ㈡牛腿高度验算作用于牛腿顶部按荷载标准组合计算的竖向力值;KN G D F A v 74.5428.6794.4744max =+=+=KN G D F k A k vk 74.3955.5624.339,4max,=+=+= 牛腿顶部按荷载标准组合计算水平拉力值;KN T F k hk 536.404.59.09.0=⨯== KN F h 35.6506.79.0=⨯==牛腿截面有效高度: mm a h h s 760407000=-=-= 竖向力vk F 作用点位于下柱截面内,a=0vk tk vk hk F KN h a bh f F F >=+⨯⨯⨯=+-88.68505.066040001.265.05.0)5.01(00β满足要求牛腿的配筋由于吊车垂直荷载作用于下柱截面内,故该牛腿可按构造要求配筋,纵向钢筋取416,箍筋取φ8@100。

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