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单层工业厂房结构课程设计

一、设计条件工程概况某厂装配车间为一双跨钢筋混凝土厂房,跨度为24米,长度为米,柱顶标高为米,轨顶标高为米,厂房设有天窗,采用两台20t和一台30/5t的A4工作制吊车。

屋面防水层采用二毡三油,维护墙采用240mm厚的转砌体,钢门窗,混凝土地面,室内外高差为150mm,建筑剖面图详见图1.结构设计资料自然条件:基本风压值为m2,基本雪压值为KN/m2地质条件:厂区自然地坪以下为厚填土,填土一下为厚中层中密粗砂土(地基承载力特征值为250 KN/m2),再下层为粗砂土(地基承载力特征值为350 KN/m2),地下水位在地面下米,无腐蚀性。

吊车使用情况车间设有两台20t和一台30/5t的A4工作制吊车,轨顶标高为米,吊车的主要参厂房标准构件选用情况屋面板采用预应力钢筋混凝土屋面板,板自重标准值为m2。

天沟板天沟板自重标准值为块,积水荷载以m计天窗架门窗钢筋混凝土天窗架,每根天窗架支柱传到屋架的自重荷载标准值为屋架采用预应力钢筋混凝土折线型屋架,自重标准值为106KN/榀。

屋架支撑屋架支撑的自重标准值为m2吊车梁吊车梁为先张法预应力钢筋混凝土吊车梁,吊车梁的高度为1200mm,自重标准值为根。

轨道及零件重标准值为1kN/m,轨道及垫层高度为200mm。

基础梁基础梁尺寸;基础梁为梯形截面,上顶面宽300mm,下底面宽200mm,高度450.每根重。

材料选用混凝土:采用40钢筋:纵向受力钢筋采用HRB400,箍筋采用HRB335.基础混凝土:采用C40钢筋:采用HRB335级钢。

屋面做法20厚1:3水泥砂浆找平层(重力密度为20 KN/m3)冷底子油两道隔气层KN/m2100厚泡沫混凝土隔热层(抗压强度4MPa,重力密度5 KN/m3)15厚1:3水泥砂浆找平层(重力密度20 KN/m3)屋面或则在标准值的取值相关建筑材料的基本数据钢筋混凝土容重3kN m25/水泥砂浆容重3kN m20/石灰水泥混合砂浆容重3kN m19/240厚双面粉刷机制砖墙重3kN m19/钢门窗自重2kN.0m/40防水层自重KN/m2找平层自重2kN.0m/40图 建筑剖面图二、计算简图的确定计算上柱高及柱全高根据任务书的建筑剖面图:上柱高u H =柱顶标高-轨顶标高+轨道构造高度+吊车梁高= 标高=吊车梁顶标高-吊车梁高= 全柱高H=柱顶标高—基顶标高=()=下柱高l H =H-u H = λ= u H /H=14=初步确定柱截面尺寸根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件,可确定柱的截面尺寸,见表。

表 柱截面尺寸及相应的计算参数排架计算单元和计算简图如下图所示。

计算参数 柱号截面尺寸/mm 面积/2mm惯性矩/4mm自重/()kN/mA ,C上柱 矩400⨯500⨯ ⨯ 下柱I400⨯1000*100*150⨯⨯ B上柱矩500⨯600 ⨯90⨯108计算单元和计算简图三、荷载计算恒载屋盖结构自重二毡三油防水层KN/m2100厚泡沫混凝土隔热层KN/m220m厚1:3水泥砂浆找平层20.4/kN m冷底子油两道隔气层KN/m2预应力混凝土屋面板(包括灌缝)21.4/kN m15厚1:3水泥砂浆找平层KN/m2屋盖支撑2kN m0.05/KN/m2G1=*(*6*24/2+106/2)=柱自重A、C柱上柱G4A= G4C =×5×=下柱G5A= G5C =××=B柱上柱G4B=×*=下柱G5B=××=吊车梁及轨道自重G3=*+1*6)=各项恒荷载作用位置如图所示。

图荷载作用位置图(单位:kN )屋面活荷载标准值屋面活荷载标准值为 KN/m 2,雪荷载标准值为 KN/m 2,后者小于前者,故仅按前者计算。

作用于柱顶的屋面活荷载设计值为Q 1=**6*24/2=1Q 的作用位置与1G 作用位置相同,如图所示。

风荷载某地区的基本风压2=0.35/o w kN m ,对21,q q 按柱顶标高考虑,查规范得 1.098z μ=,对w F 按天窗檐口标高考虑,查规范得 1.134z μ=。

屋顶标高考虑,查规范得 1.158z μ=。

天窗标高考虑,查规范得 1.252z μ=。

风载体型系数s μ的分布如图下图 风荷载体型系数及排架计算简图则作用于排架计算简图(图)上的风荷载设计值为:吊车荷载根据B 与K 及支座反力影响线,可求得图 吊车荷载作用下支座反力影响线吊车竖向荷载由公式求得吊车竖向荷载设计值为: =×280×(1+++)= 吊车横向水平荷载作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力为: 作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为: 其作用点到柱顶的距离y= 5.1 1.2 3.9,/ 3.9/5.10.765u e u H h m y H -=-===四、内力计算恒载作用下排架内力分析该厂房为两跨等高排架,可用剪力分配法进行排架内力分析。

其中柱的剪力分配系数i η计算,见表。

对A 、C 柱,已知295.0,109.0==λn 由规范公式:=-+--⨯=-+--⨯=)1109.01(364.01)109.011(364.0123)11(1)11(12332321n n C λλ因此,在21M M 和共同作用(即在G1作用下)柱顶不动铰支承的反力图 恒载作用下排架内力图在屋面活荷载作用下排架内力分析AB 跨作用屋面活荷载排架计算简图如图a 所示,其中Q 1=,它在柱顶及变阶处引引起的力矩为: 对A 柱,1C =,3C = 对B 柱,1C =则排架柱顶不动铰支座总反力为:将R 反向作用于排架柱顶,计算相应的柱顶剪力,并与柱顶不动铰支座反力叠加,可得屋面活荷载作用于AB 跨时的柱顶剪力,即图 AB 跨作用屋面活荷载时排架内力图BC 跨作用屋面活荷载 由于结构对称,且BC 跨与AB 跨作用的荷载相同,故只需将图中个内力图的位置及方向调整一下即可,如图所示。

图 BC 跨作用屋面活荷载时排架内力图吊车荷载作用下排架内力分析 D max 作用在A 柱A 柱:m kN e D Mk k⋅=⨯==05.1813.05.6033max,max,B 柱:m kN e D M k k ⋅=⨯==48.13475.03.1793min,min,对A 柱132.13=C 3181.05. 1.13215.8912.9A A M KN mR C KN H m=-=-⨯=- 对B 柱23331 1.285121(1)C nλλ-=⨯=+- 3134.45. 1.28513.4012.9B B M KN mR C KN H m==⨯=()15.8913.40 2.49A B R R R KN KN KN =+=-+=-( )排架各柱顶剪力分别为:15.890.286 2.4915.18A A A V R R KN KN KN η=-=-+⨯=-( ) 13.400.429 2.4914.47B B B V R R KN KN KN η=-=+⨯=( )0.286 2.490.71C C V R KN KN η=-=⨯=( )排架各柱的弯矩图,轴力图和柱底剪力值如图所示。

图maxD 作用A 柱时排架内力图max D 作用在B 柱左柱顶不动铰支座反力A R ,B R 及总反力R 分别为:353.78. 1.132 4.7212.9A A M KN mR C KN H m =-=-⨯=-( ) 3452.63. 1.28545.0912.9B B M KN m R C KN H m==⨯=( )4.7245.0940.37A B R R R KN KN KN =+=-+=( )各柱顶剪力分别为:4.720.28640.3716.27A A A V R R KN KN KN η=-=--⨯=-( ) 45.090.42940.3727.77B B B V R R KN KN KN η=-=-⨯=( )0.28640.3711.55C C V R KN KN η=-=-⨯=-( )排架各柱的弯矩图,轴力图及柱底剪力值如图所示图maxD 作用B 柱左时排架内力图D max 作用在B 柱右根据结构对称性及吊车吨位相等的条件,内力计算与max D 作用于B 柱左的情况相同,只需将A ,C 柱内力对换并改变全部弯矩及剪力符号,如图所示。

D作用B柱右时排架内力图图maxD作用于C柱max同理,将作用于A柱情况的A,C柱内力对换,并注意改变符号,可求得各柱的内力,如图所示。

D作用C柱时排架内力图图maxT max作用在AB跨柱对A 柱 287.0,109.0==λn a=()/= 对A 柱629.05=C ,则 对B 柱69.05=C ,则排架柱顶总反力R 为: 各柱顶剪力为:T max 作用在AB 跨的M 图、N 图如图所示。

T max 作用在BC 跨由于结构对称及吊车吨位相等,故排架内力计算与max T 作用AB 跨情况相同,仅需将A 柱与C 柱的内力对换,如图所示。

图 Tmax 作用于BC 跨时排架内力图风荷载作用下排架内力分析左吹风时对A 、C 柱 287.0,109.0==λn各柱顶剪力分别为:风从左向右吹风荷载作用下的M 、N 图如图图 左吹风时排架内力图右吹风时计算简图如所示。

将图所示A,C 柱内力图对换且改变内力符号后可得,如图所示。

图 右吹风时排架内力图五、最不利荷载组合max N max N 及相应的M 和N 一项,II II -和III III -截面均按(1.2 1.4Gk Qk S S +)求得最不利内力值,而I I - 1.35Gk Qk S S +)求得最不利内力。

对柱进行裂缝宽度验算时,内力采用标准值。

六、柱截面设计A 柱的截面设计柱在排架平面内的配筋计算注 1. 00/,,20/30i a a e M N e e e e h ==+=、的较大者,考虑吊车荷载2. 000(2.0 1.0, 1.5l u l H l H l H ===上柱),不考虑吊车荷载时,。

3. 对于单厂为有侧移结构],)(/140011[.21200ξξηhl h e i +=综上所述:下柱截面选用5Ф22(19002mm ) 柱在排架平面外的承载力验算上柱,N max =,考虑吊车荷载时,按规范有 由规范知78.0=ϕ下柱N max =,当考虑吊车荷载时,按规范有5max (2) 1.0(14.3 1.8751023001900)3821.25877.65u c c y s N f A f A kN N kN φ=+=⨯⨯⨯+⨯⨯=>= 故承载力满足要求。

裂缝宽度验算2252=1140,A =1900,=2.010/s s s A mm mm E N mm ⨯上柱下柱;构件受力特征系数1.2cr =α;混凝土保护层厚度c 取25mm 。

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