单层厂房课程设计27373.doc
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1、word单层钢筋混凝土柱厂房课程设计目录一、设计资料.(2)二、结构方案选择.(2)三、结构布置与构件选型.(3)四、计算单元与计算简图.(6)1标高.(6)2初定柱的截面尺寸.(6)3定位轴线.(6)4计算单元与计算简图.(6)五、荷载计算.(7)1屋盖荷载.(7)2柱和吊车梁等自重.(7)3吊车荷载.(8)4风荷载.(9)5内力分析.(9)6内力组合.(17)六、排架柱截面设计.(17)1选取控制截面最不利内力.(17)2A柱配筋计算.(18)3B柱配筋计算.(20)七、排架柱的裂缝宽度验算.(23)1A柱裂缝宽度验算.(23)2B柱裂缝宽度验算.(24)八、牛腿设计.(24)九、排架柱的
2、吊装验算.(26)十、锥形杯口根底设计.(30) 1荷载计算.(31) 2根底地面尺寸确定.(32)3地基承载力验算.(33)4根底受冲切承载力验算.(34)5根底底板配筋计算.(35)参考文献.(38)一、设计资料1、该车间双跨等高厂房,无天窗,长66m,柱距6m,跨度均为L=18m,无伸缩缝,厂房两端设有山墙。车间剖面如图1所示:图1 车间剖面图1、 根据工艺要求车间每跨设有软钩桥式起重机一台,A5工作级别。吊车起重量100KN,轨顶标高8.400m。2、 建设地点:某市郊区根本风压0.45kN/m2,根本雪压0kN/m2,无抗震设防要求。4、工程地质与水文地质条件:根据勘察报告,场地地形
3、平整,自地表向下为:杂填土,厚度0.70m ;粘土,红黄褐色,厚度m,容许承载力140kpa;粉质粘土,厚度,容许承载力210kPa;卵石层,较厚。未发现不良地质现象。地下水位较低,无腐蚀性。5、建筑构造1屋面不上人:卷材防水,其作法如下:三毡四油防水层上铺小石子 ,20厚1:3水泥砂浆找平层 ,100厚泡沫混凝土保温层;一毡二油隔气层 ,20厚1:3水泥砂浆找平层 ,预应力混凝土大型屋面板 。2墙体:240厚清水砖墙,钢门窗,门窗洞口宽4 m,女儿墙高度300500mm。3地面:室内地坪为混凝土地面,室内外高差150mm。6、 选用材料:柱混凝土可选C30,纵筋HRB400,箍筋HPB300
4、。柱下独立根底混凝土选C25,纵筋HRB335;根底垫层混凝土等级采用C15。二、结构方案选择选用传统钢筋混凝土单厂结构“板架柱体系,由以下四种结构组成:(1)由屋面板、屋架组成的屋盖结构;(2)由屋架、柱和根底组成的排架结构,为主要承重结构;(3)由屋盖支承、柱间支承组成的支撑结构;(4)由纵墙、山墙组成的维护结构;采用单独柱下现浇钢筋混凝土杯口根底,根底梁承托围护墙,山墙为非承重墙,设抗风柱。三、结构布置与构件选型1)厂房柱网平面布置如图2:图2 厂房柱网布置图 另外,根据混凝土结构设计规XGB50010-20109.1规定,装配式钢筋混凝土排架结构伸缩缝最大间距为100m(室内或土中)或
5、70m(露天)。而此题厂房总长66m,所以无需验算厂房的伸缩缝。 2)主要构件选型:1、屋面恒载:三毡四油防水层上铺小石220mm厚1:3水泥砂浆找平层20=0.4 kN/m2100mm厚泡沫混凝土保温层5=0.5 kN/m2一毡二油隔气层 kN/m220mm厚1:3水泥砂浆找平层 kN/m2 kN/m2 活载: 屋面不上人 kN/m2 雪压 0.5 kN/m2可变荷载效应控制组合: 由永久荷载效应控制组合: 选用由永久荷载效应控制组合值作为选用依据值。选用标准图集04G410-12中的1.5m6.0m一般预应力混凝土屋面板Y-WB-3中间跨,Y-WB-3s端跨,其允许外加均布荷载根本组合设计
6、值为,满足要求。 kN/m2。2、嵌板与檐口板选用标准图集04G410-1中的1.5m6.0m一般预应力混凝土屋面板Y-KWB-2中间跨,Y-KWB-2s端跨,其允许外加均布荷载根本组合设计值为,满足要求。 kN/m2kN/m2 kN/m2。板宽900mm。3、天沟板屋面采用有组织排水,选用标准图集04G410-12中的天沟板TGB58,中间跨:TGB58无落水洞,TGB58a、TGB58b有落水洞口,边跨:TGB58sa、TGB58sb。允许外加均布荷载根本组合值q=3 kN/mq=2.85 kN/m。板自重标准值2.01 kN/m。天沟板宽580mm。天沟板外荷载为:积水荷载按210mm高
7、计: 2.1 kN/m2活荷载: 0.5 kN/m2外加均布荷载根本组合值: q=1.4x(1.85+2.1)x(580-190)+1.3x0.7x0.5x(580-190)=2.33kN/m5.2kN/m2,满足要求;自重标准值65.5kN/榀,端部高度为1650mm,中央高度为2650mm。屋面梁选用标准图集G353-46中:SL12-2C,屋面梁自重51.33.4kN/根。5、吊车梁,采用钢筋混凝土吊车梁。选用标准图集G323-12,根据吊车起重量100KN、某某重工起重集团DQQD型、中级工作制A5、车间每跨设有软钩桥式起重机一台,查A4、A5中级工作制吊车梁选用表,边跨选用编号DL-
8、7B,允许内力Mmax=301.1KN.m,梁重28.2KN/根;中跨选用DL-7Z,允许内力Mmax=421.6KN.m,Va=285.2KN,Vz=142.8KN,梁重27.5KN/根。 电动单钩桥式吊车数据表 表1吊车起重量Q跨度LK起升高度中级工作制A5吊车总重PmaxPmin小车重g吊车总重吊车最大宽度B打车轮距K大车底面至轨道顶面的距离FB1轨道顶面至吊车顶面的距离轨道中心至吊车外缘的距离KNmmKNKNKNKNmmmmmmmmmm100121172618651504050226吊车梁截面与尺寸如图2所示:图2 吊车梁截面与尺寸6、吊车梁走道板选用标准图集04G337,取边跨上柱截
9、面:400x400;中间跨上柱截面:矩形400x600。对中跨:,取600mm,选用DB60-3。对边跨:,取400mm,选用DB40-3S。7、吊车轨道联结与车挡轨道连接:最大轮压标准值为Pdk=117KN。最大轮压设计值330KN。如此选用标准图集04G325中,吊车梁上螺栓孔距为200mm,轨道联结型号DGL-6,轨道面至梁顶面距离164mm184mm;车挡型号CD-2,自重89.08+1.95=910.3N,为便于计算取其计算值为0.9KN,且吊车梁端应根据CD-2安装要求预留螺栓。8、根底梁墙高约。根底梁承托围护墙,突出于柱外的墙厚240mm,墙有窗洞。选用标准图集04G320中,
10、JL-3(中跨),重力荷载标准值16.1kN/根;JL-17边跨,重力荷载标准值13.1kN/根。;山墙有门,选用JL-4,重力荷载标准值16.7 kN/根。四、计算单元与计算简图1标高12查DGL-6,轨道顶面至吊车梁顶面的距离ha=0.19,故牛腿顶面标高=轨顶标高-ha-hb=8.4-0.19-1.2=7.01m,牛腿顶面标高取为7.0m。3柱顶标高吊车轨顶至吊车顶部高度为2.475m;屋架下弦至吊车顶部所需空隙高度为220mm;屋架下弦至柱顶高度为75mm。柱顶标高=8.4+2.475+0.22+0.075=11.02m,柱顶标高取为11.0m。4)取根底顶面至室内外地坪高差为0.8m
11、,如此从根底顶面算起的:上柱高Hu下柱高Hl2初定柱的截面尺寸当吊车起重量为100KN和轨顶标高为8.400m时,如此实腹柱截面高度hHk/14=657mm;截面宽度b maxHl/14,400=400mm。对边柱A(C)柱:上柱:矩形截面400mmx400mm,截面积Al2,自重4KN/m,Iu-3m4。吊车桥架外边缘与上柱内边缘之间的空隙=750-400-230=120mm80mm,满足要求。下柱:I形截面400mmx900mmx120mmx150mm,Al2,自重4.825KN/m,Il-3m4。对中柱B柱:上柱:矩形截面400x600, Al2,自重6KN/m,Iu-3m4。吊车桥架外
12、边缘与上柱内边缘之间的空隙=750-300-230=220mm80mm,满足要求。下柱:I形截面400mmx1100mmx120mmx150mm, Al2,自重5.425KN/m,Il-3m4图3 柱截面尺寸3定位轴线B1: 由厂房设计任务书上所给附表查得,轨道中心线至吊车端部的距离B1=230mm。B2:吊车桥架至上柱内边缘的距离,当吊车起重量不大于500KN时,一般B280mm,取B2=80mm。B3:边柱的上柱截面高度或中柱边缘至其纵向定位轴线的距离,取B3=400mm。e= B1+ B2+ B3=710mm750mm,满足要求。计算中取e=750mm。故取封闭的定位轴线A、B都分别与左
13、右外纵墙内皮重合。4计算单元与排架的计算简图由于该车间没有特殊要求,结构布置均匀,除吊车荷载外,荷载在纵向的分布是均匀的,故可取一榀横向排架为计算单元,计算单元的宽度为纵向相邻柱间距中心线之间的距离,即B=6.0m,如图2(a)所示。排架的计算简图如图2(b)所示。图4(a)图4(b)五、荷载计算1屋盖荷载1取屋盖恒荷载标准值为3.4KN/m2,屋架自重标准值65.5kN/榀,故屋盖传给排架柱的集中恒荷载设计值G1作用于上部柱中心线外侧e0=50mm。2屋面活荷载 由荷载规X规定,屋面均布活荷载标准值为0.5KN/m2,与雪荷载相等,故仅取其一项计算。如此由屋盖传给排架柱的集中活荷载设计值为:
14、 Q1作用于上部柱中心线外侧e0=50mm处。2柱和吊车梁等自重吊车梁与轨道: 边跨:G3 中跨:G3边柱A(C)柱:上柱:G4A= G4C下柱: G5A中柱B柱:上柱:G4B= G4C下柱: G5B各永久荷载作用位置如图5所示: A柱 B柱 C柱 图5 各永久荷载作用位置 3吊车荷载 由表一可查得,Pmax,k =117KN,Pmin,k=26KN,G2k=39KN,B=5150mm,K=4050mm。 图6 吊车梁支座反力影响线由于每跨只有一台吊车,如此:4风荷载根本风压;按B类地面粗糙度,根据各局部标高,可由教材表10-4查得风压高度变化系数z为:柱顶(标高11.1m):檐口(标高12.
15、75m):屋顶(标高13.75m):风荷载体型系数s与排架计算简图见图4: 图7 风荷载体型系数与排架计算简图 如此作用于排架上的迎风面和背风面的风荷载设计值分别为:屋盖受到的风荷载对排架的作用,考虑成集中荷载作用在柱端,其设计值为:5内力分析 等高排架可用剪力分配法进展排架内力分析。5.1、柱剪力分配系数 柱剪力分配系数 表2柱号边柱A、Cn=0.107;C0=2.269;-3中柱Bn=0.221;C0=2.641;-3 单阶变截面柱柱顶反力系数 表3简图柱顶反力系数边柱A、C中柱B其中a=(4-1.2)/4=0.7。5.2、永久荷载作用下排架内力分析内力正负号规定:排架柱的弯矩图画在受拉侧
16、,剪力以顺时针方向为正,轴力以受压为正。结合图3可得如下:弯矩方向见图5。由于排架为正对称结构并作用对称荷载,排架结构无侧移,故各柱可按柱顶为不动铰支座计算内力。结合表三可得: RCKN() 此时排架各柱内力图见图8:图8 恒载作用下排架内力图5.3、屋面可变荷载作用下排架内力分析当AB跨作用屋面活荷载时的内力图与BC跨作用屋面活荷载的内力图呈镜像对称,所以只需讨论AB跨作用屋面活荷载时的内力图即可。在柱顶附加不动铰支座:撤销附加的不动铰支座,在排架柱顶施加集中力-(RA+RB),并与柱顶附加不动铰支座时反力叠加,可得屋面活荷载作用于AB跨时的各柱顶剪力,即:此时排架各柱内力图见图9: 图9
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