单层厂房排架结构课程设计

单层单跨工业厂房课程设计第1页共30页致谢第2页共30页第-1-页共-30-页第一章设计资料1.1设计资料(1)工程名称:某锻工车间。(2)建筑地点:车间所在场地，天然地面下0.8m内为填土，填土下层3.5m内为粉质粘土，地基承载力设计值2/200mkNf，设计水位很低，不予考虑。(3)自然条件:基本风压20/3.0ωmkN基本雪压20/25.0mkNs。屋面积灰荷载2/5.0mkN(4)建筑平面、剖面如图1-1和图1-2所示。图1-1建筑平面布置图图1-2I-I剖面图第-2-页共-30-页第二章厂房标准构件及排架柱材料选用2.1厂房中标准构件选用情况2.1.1屋面做法两毡二油防水层上铺小石子：0.35kN/m220mm水泥沙浆找平层：0.4kN/m2100mm珍珠岩保温层：0.5kN/m2一毡二油隔气层：0.05kN/m220mm水泥沙浆找平层：0.4kN/m2合计：21/7.1ΣmkNggk==屋面活荷载：21/0.1mkNqk屋面外荷载：211/7.20.17.1mkNqgkk屋面板采用G410（一）标准图集：1.5m×6m预应力混凝土屋面板（卷材防水）中间跨：YWB—2II边跨：YWB—2IIS允许外荷载：2/46.2mkN板自重：22/30.1mkNgk=灌缝重：23/10.0mkNgk=2.1.2檐口板、嵌板檐口板、嵌板采用G410（二）标准图集体。中间跨：YWB—1边跨：YWB—1S允许外荷载：2.50kN/m2板自重：1.65kN/m2灌缝重：0.10kN/m22.1.3屋架屋架采用G415（一）标准图集的预应力混凝土折线型屋架（YWJ—24—1Ba）允许外荷载：4.00kN/m2屋架自重：24/5.60mkNgk=2.1.4天沟板天沟板采用G410（三）标准图集。中间跨：TGB77中间跨左开洞：TGB77—1b中间跨右开洞：TGB77—1a第-3-页共-30-页端跨左开洞：TGB77—1sb端跨右开洞：TGB77—1sb允许荷载：3.05kN/m2构件自重：1.90kN/m22.1.5吊车梁吊车梁选用G323（二）标准图集,中级工作制备，两台起重量为10t的吊车,mLk5.13,选用吊车梁：中间跨:DL—8Z,边跨DL—8B：构件自重：根根/8.40/5.395kNkNgk=。吊车轨道联接选用G325标准图集,中级吊车自重：mkNgk/8.06=。2.2排架柱材料选用(1)混凝土：采用C30)/01.2,/3.14(22mmNfmmNftkc==。(2)钢筋：纵向受力钢筋采用HRB335级)/102,55.0ξ,/300(252mmNEmmNfsby×===。(3)箍筋：采用HPB235级)/210(2mmNfy=。(4)型钢及预埋铁板均采用HRB235,HPB235。第三章排架柱高与截面计算3.1排架柱高计算由吊车资料表可查得：H＝1876mm,轨顶垫块高为200mm。牛腿顶面标高＝轨顶标高－吊车梁－轨顶垫块高＝9.000－1.200－0.200＝7.600m(取7.800m)柱顶标高＝牛腿顶面标高+吊车梁高+轨顶垫块高+H+0.3＝7.800+1.200+0.200+1.876+0.3＝11.376m(取12.00000m)上柱高uH＝柱顶标高－牛腿顶面标高＝12.000-7.800=4.200m全柱高H＝柱顶标高－基顶标高＝12.000－(－0.500)＝12.500m下柱高lH＝全柱高－上柱高＝12.500－4.200＝8.300m实际轨顶标高＝牛腿顶面标高+吊车梁高+轨顶垫块高第-4-页共-30-页＝9.200m则(9.2m－9.0m)÷9.0m＝0.022＜0.200满足要求。3.2排架截面尺寸计算截面尺寸需要满足的条件为：b≧Hu/25＝344mm.h≥Hu/12＝717mm取柱截面尺寸为：上柱：（b×h）＝400×400下柱：I(bf×h×b×hf)＝400×800×100×150（如图3-1）图3-1下柱截面图第四章排架柱上的荷载计算4.1屋盖自重计算5.02.12)(2.143211××+××++×=kkkkggggG厂房跨度柱距=1.2×（1.70+1.30+0.10）×6×15/2+1.2×60.5×0.5=203.7KN(作用在柱顶)150-2/400150-2/1==上he)(50与上柱中心线的偏心距mm=4.2柱自重计算上柱：=2GkN6.15（作用于上柱中心线）下柱：)(31.404作用于下柱中心线kNG4.3吊车、吊车梁及轨道自重计算)(2.1653柱距×+×=kkggG)(72.54)68.08.40(2.1作用于牛腿顶N)(350mm800/2-750/27503与下柱中心线偏心距下he4.4屋面活荷载计算第-5-页共-30-页BQ2/14.11厂房跨度)(631GkN作用位置同4.5吊车荷载计算竖向荷载：=kp.max115kN,=kp.min20kN,K=4050mm,B=5840mm,=kQ100kN,=kg34.61kN。根据B与K，由影响线（见图4-1）可以求得1y＝0.0272y＝0.7023y＝1.00,4y＝0.176由上求得ikQypDΣγ9.0.maxmax=905.11154.19.0)(04.2763GkN作用同ikQinypDΣγ9.0.minm=905.1204.19.0)(01.483GkN作用同吊车水平荷载为第-6-页共-30-页kNgQTkkk038.4)61.34100(412.0)(4α则作用于吊车梁顶面(77.10Σ4.1maxkNyTTik→←)4.6风荷载计算基本风压:20/3.0ωmkN风压高度变化系数μz按B类地区考虑，根据柱顶标高12.15m，查看《荷载规范》用内插法得060.1μz檐口标高14.25m,用内插法得119.1μz，则:mkNBqzs/14.263.0060.18.04.1ωμμ4.101mkNBqzs/34.163.0060.15.04.1ωμμ4.102柱顶风荷载集中力设计值：2010ωμ)5.0-6.0(-ωμ5.08.04.1BhBhFzzwBhhz021ωμ)14.0-82.1(63.0119.1)2.114.0-1.282.1(kN36.7第五章内力计算5.1xG作用内力计算5.1.11G作用(排架无侧移)mkNeGM86.1105.018.2371111mkNeGM44.472.018.2372112由1207.0luIIn,336.05.122.4λHHu,则：13.2)1-1(λ1)1-1(λ-123321nnC故11M作用下不动铰承的柱顶反力为kNHMCR02.2-5.1286.1113.2-11111(→)同时有043.1)1-1(λ1λ-123322nC故在12M作用下不动铰承的柱顶反力为第-7-页共-30-页kNHMCR-3.965.1244.47043.1--12212(→)故在1211MM和共同作用下（即在G1作用下）不动铰支承的柱顶反力为kNRRR98.512111(→)相应的计算简图及内力图如图5-1所示图5-1恒荷载作用下的内力(a)G1的作用；(b)M图(kN·m)；(c)N图（kN）5.1.2432GG、、G作用计算简图及内力图kNG6.152,kNG54.723=,kNG31.404,mme3503相应的计算简图及内力图如图5-2所示。第-8-页共-30-页图5-2G2、G3、G4作用计算简图及内力图(a)G2、G3、G4作用；(b)M图(kN·m)；(c)N图(kN)5.2屋面活荷载内力计算对于单跨排架，1Q与1G一样为对称荷载，且作用位置相同，但数值大小不同。故由1G的内力计算过程可得到1Q的内力计算数值；mkNeM15.350.063Q1111mkNeM6.1252.063Q2112kNHMCR53.011111kNHMCR051.12212kNRRR58.112111(→)相应的计算简图及内力图如图5-3所示。第-9-页共-30-页图5-3Q1作用计算简图及内力图(a)Q1的作用；(b)M图(kN·m)；(c)N图(kN)5.3吊车竖向荷载作用内力计算maxD作用于A柱，minD作用于B柱，其内力为mkNeDMD61.9635.004.2763maxmaxmkNeDMD8.1635.001.483minmin厂房总长72m,跨度为15m，吊车其重量为10t,则查得有檩条屋盖的单跨厂房空间作用分配系数μ＝0.85。HCMMVDDA2minmaxmaxμμ25.05.12043.18.1685.061.9685.025.0)←(23.5kNHCMMVDDB2minmaxmaxμ2μ5.05.12043.18.1685.0261.9685.05.0)(23.4kN相应的计算简图及内力图如图5-4所示。图5-4Dmax作用计算简图及内力计算(a)Dmax的作用；(b)M图(kN·m)；(c)N图(kN)Dmin作用于A柱时，由于结构对称，故只需A柱与B柱的内力对换，并注意内力变号即可。第-10-页共-30-页5.4吊车水平荷载作用内力计算当Tmax向左时，A、B柱的柱顶剪力按推导公式计算：Y＝0.667H，用内插法求得C5＝0.55有Tmax＝10.77kN，μ＝0.85则VTA＝VTB＝－(1－μ)C5Tmax＝－0.89kN(←)相应的计算简图及内力图如图5-5所示。图5-5Tmax的作用计算简图及内力图（a）Tmax的作用；(b)M图(kN·m)；(c)V图(kN)当Tmax向右时，仅荷载方向相反，故弯矩值仍可利用上述计算结果，但弯矩图的方向与之相反。5.5风荷载作用风从左向右吹时，先求柱顶反力系数C11为=++=11λ111λ1833411nnC321.01-1207.01336.011-1207.01336.018334对于单跨排架，A、B柱顶剪力分别为AV＝0.5[Fw－C11H(q1－q2)]＝0.5×[7.36-0.307×12.5×(2.14-1.34)]＝2.15kN(→)BV＝0.5[Fw+C11H(q1－q2)]＝0.5×[7.36+0.336×12.5×(2.14-1.34)]＝5.22kN(→)第-11-页共-30-页相应的计算简图及内力图如图5-6所示。图5-6风荷载作用计算简图及内力图(a)风荷载的作用；(b)M图（kN·m）风从右向左吹时，仅荷载方向相反，故弯矩值仍可利用上述计算结果，但弯矩图的方向与之相反。5.6最不利荷载组合。由于本例结构对称，故只需对A柱（或B柱）进行最不利内力组合，其步骤如下：（1）确定需要单独考虑的荷载项目。本工程为不考虑地震作用的单跨排架，共有8种需要单独考虑的荷载项目，由于小车无论向右或向左运行中刹车时，A、B柱在Tmax作用下，其内力大小相等而符号相反，在组合时可列为一项。因此，单独考虑的荷载项目共有7项。（2）将各种荷载作用下设计控制截面（I—I、II—II、III—III）的内力M、N（III—III截面还有剪力V）填入组合表5-1。填表时要注意有关内力符号的规定。（3）根据最不利又最可能的原则，确定每一内力组的组合项目，并算出相应的组合值。计算中，当风荷载与活荷载（包括吊车荷载）同时考虑时，除恒荷载外，其余荷载作用下的内力均应乘以0.85的组合系数。排架柱全部内力组合计算结果列入表5-1。柱号截面荷载项目内力恒荷载屋面活荷载吊车荷载风荷载内力组合第-12-页共-30-页表5-1排架柱内力组合表第六章排架柱设计6.1柱截面配筋计算最不利内力组的选用：由于截面3—3