排架结构――温龙

1设计资料(1)工程名称:某金工车间。（2）工程情况：本工程为某城市郊区一金工车间，无抗震设防要求。工艺要求为一单层单跨厂房，柱距为6m，车间总长度66m。设有一台Q10t中级工作制A5的桥式吊车。厂房采用钢筋混凝土结构。(3)自然条件:基本风压200.35kN/m，基本雪压20s0.25kN/m，地面粗糙度为B类，后的基本地基承载力特征值为2cf=180kN/m，活荷载组合系数c0.7，风荷载组合系数f0.6。(4)平面布置：建筑平面布置形式如下图图1.1建筑平面布置图吊车10t1234567891011122AAB1A1.1屋面做法及围护结构层面做法：SBS防水屋面20mm厚1：3水泥砂浆找平层100厚的水泥蛭石保温层一毡两油隔气层20厚1：2水泥砂浆找平层预应力钢筋混凝土大型屋面板板下喷大白浆二遍屋盖钢支撑围护结构：240mm厚普通砖墙，钢框玻璃窗：3.6×3.6m，1.8×3.6m。1.2材料选用钢筋采用HPB235，HRB335。混凝土：基础采用C25，柱采用C25。2结构构件选型及柱截面尺寸确定2.1结构构件选型因该厂房的跨度在1536m之间，且柱顶标高大于8m故采用钢筋混凝土排架结构。为了使屋盖具有较大的刚度，选用预应力混凝土折线形为奸及预应力混凝土屋面板。选用钢筋混凝土吊车梁及基础梁。厂房各构件选型见表2.1构件名称标准图集选用型号重力荷载标准值屋面板G410（一）1.5m*6m预应力混凝土屋面板YWB-2Ⅱ（中间跨）YWB-2Ⅱs（端跨）1.4kN/m2（包括灌缝重）天沟板G410（三）1.5m*6m预应力混凝土屋面板（卷材防水天沟板）TGB68-11.91kN/m2屋架G415（三）预应力混凝土折线形屋架（跨度24m）YWJA-24-1Aa80kN/榀0.05kN/m2（屋盖钢支撑）吊车梁G323（二）钢筋混凝土吊车梁（吊车的工作等级为A1-A5）DL-9Z(中间跨)DL-9B（边跨）39.5kN/根40.8kN/根轨道链接G325(二)吊车轨道联结详图0.80kN/m基础梁G320钢筋混凝土基础梁JL-316.7kN/根注：本表图集均按TJ10-1974《钢筋混凝土结构设计规范》设计，重力荷载以换算为法定计量单位图2.1建筑剖面图由图2.1可知柱顶标高为12.3m，牛腿的顶面标高为8.4m，设室内地面至基础顶面的距离为0.5m，则计算简图中的柱的总高度H，下柱高度Hl和上柱高度Hu分别为：  H12.30.512.8m，l  H8.40.58.9mu        H=12.88.93.9m2.2柱截面确定根据柱的高度，吊车起重高度、吊车起重量及工作级别等条件，课有表2.4.2并参考表2.4.4确定柱截面尺寸，见表2.1计算参数柱号截面尺寸/mm面积/mm2惯性矩/mm4自重/（kN/m）A,B上柱矩40040051.610421.3104.0下柱I40090010015051.875108195.38104.69取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图2.2A、B柱一榀排架EA=∞2AAB1A1234567图2.2计算单元和计算简图3荷载计算3.1屋盖恒载改性沥青防水层（sbs）20.45kN/m20mm厚的水泥砂浆找平层3220kN/m0.02m0.40kN/m100mm厚的水泥蛭石保温层325kN/m0.1m0.50kN/m一毡两油隔气层20.05kN/m20mm厚的水泥砂浆找平层3220kN/m0.05m0.40kN/m预应力混凝土屋面板（包括灌缝）21.40kN/m屋盖钢支撑20.05kN/m总计23.25kN/m屋架重力荷载为80kN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为：21G1.23.25kN/m6m2480kN/2328.8kN（）吊车梁及轨道重力荷载设计值3G1.239.5kN0.8kN/m653.16kN（）柱自重重力荷载设计值A,B柱上柱4A4BGG1.24kN/m3.9m18.72kN下柱5A5BGG1.24.69kN/m8.9m50.09m3.2屋盖活荷载屋面活荷载标准值为22.0kN/m，雪荷载标准值为20.25kN/m，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：21Q1.50.5kN/m6m24m/250.40kN各恒载作用位置和活载作用位置如图3.1图3.1荷载作用位置3.3风荷载风荷载标准值按式（2.5.2）计算，其中200.4kN/m，z1.0，z根据厂房各部分标高（图2.1）及B类地面粗糙度由附表5.1确定如下：柱顶（标高12.30m）z1.064檐口（标高14.60m）z1.129屋顶（标高16.00m）z1.170z如图3.2.1所示，由式（2.5.2）可得排架迎风面及背风面荷载标准值分别为：221kzs1z01.00.81.0640.4kN/m0.340kN/m222kzs2z01.00.51.0640.4kN/m0.2128kN/mG4A=18.72kNG3=53.16kNG4A=328.8kNG5A=50.09kN(Q1=201.6kN)G5A=50.09kNG3=53.16kN(Q1=201.6kN)G4A=328.8kN图3.2.1风荷载体形系数及排架计算简图则作用于排架计算简图（图3.2.1）上的风荷载设计值为：21q1.40.340kN/m6.0m2.856kN/m2q21.40.2128kN/m6.0m1.788kN/mwQs1s2z1s3s4z2z0Fh()hB21.40.80.51.1292.3m(0.60.5)1.171.4m1.00.40kN/m6m10.79kN3.4吊车荷载由表2.5.1可得100kN吊车的参数为B5.55m，K4.40m，g38kN，Q10kN，p,maxF125kN，p,minF47kN，根据B及K，可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应的竖向坐标值，如图3.4.1所示3.4.1吊车竖向荷载由式（2.5.4）和式（2.5.5）可得吊车竖向荷载设计值为：maxQp,maxiDFy1.4125kN(10.267)221.73kNminQp,miniDFy1.447kN(10.267)83.39kN3.4.2吊车横向水平荷载作用于每个轮子上的吊车横向水平制动力按式（2.5.6）计算，即11T(Qg)0.1(100kN38kN)4.14kN44作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值按式（2.5.7）计算，即maxQiTTy1.44.14kN2.157.34kN图3.4吊车荷载作用下支座反力影响线4排架内力计算该厂房为一跨等高排架，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按式（2.5.16）计算，计算结果见表4.1柱别ulnI/IuH/H30C3/[1(1/n1)]30lH/CEIiii1/1/A，B柱n0.1090.3050C0.2435310ABH0.21010EAB0.504.1恒载作用下的排架内力分析恒载作用排架的计算简图如图4.1所示，图中重力荷载_G及力矩M是根据图3.1.1a确定，即_GG1328.8kN；_234AGGG53.16kN18.72kN71.88kN_GG5A50.09kN_11MGe328.8kN0.05m16.44kNm_124A033M(GG)eGe(328.8kN18.72kN)0.25m53.16kN0.3m72.67kNm由图3.1.1a所示排架为对称结构且作用对称荷载，排架结构为侧移，故各柱可按柱顶为不动铰支座计算内力。柱顶不动铰支座反力iR可根据表2.5.2所列的相应公式计算。对于A,B柱，n0.109，0.305，则21311(1)3nC2.143121(1)n，23331C1.104121(1)n故1M作用下不动铰承的柱顶反力为1A11M16.44RC2.1432.75kNH12.8（）2M作用下不动铰承的柱顶反力为2A23M70.67kNRC1.1046.10kNH12.8m（）故在A1M和A2M共同作用下（即在G1作用下）不动铰支承的柱顶反力为AA1A2RRR-8.85kN（）相应的计算简图及内力图如4.1.1b，c所示图4.1.1恒荷载作用下的排架内力4.2屋面活荷载作用下排架内力分析排架计算简图如图4.2.1所示，其中1Q210.6kN，他在柱顶及变阶处引起的力矩为1AM210.6kN0.05m10.08kNm；2AM201.6kN0.25m50.4kN.m;其1B1AMM;2B2AMM;对于A,B柱1C=2.143，3C=1.1041A2BA13MM10.08kNm50.4kNRCC2.1431.1046.035kNHH12.8m12.8m（）同理ABRR6.035kN则排架柱顶不动铰支座总反力为：单位（kN）ABR=R+R=6.035kN6.035kN=0（）将R反作用于排架柱顶，用式（2.5.15）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跨市的柱顶剪力，即AAAV=R-R=6.035kN-0kN=6.035kN()BBBV=R-R=-6.035kN-0kN=-6.035kN()排架各柱的弯矩图，轴力图及柱底剪力如图4.2.1所示。图4.2.1AB跨作用屋面活荷载是排架内力图4.3风荷载作用下的排架内力分析因为此厂房为单层单跨等坡对称厂房，故左右吹风时只用考虑一种就可以，用最大的弯矩配置两边的柱子的钢筋。左吹风时计算简图如图4.3.1所示，对于A,B柱，n0.109，0.305，由表2.5.2得：441133111110.3051n0.10933C0.32688111110.3051n0.109A111RqHC-2.856kN/m12.8m0.32611.92kNB211RqHC1.79kN/m12.8m0.3267.48kN则排架柱顶不动铰支座总反力为：M1AM1BM1BM1BQ1Q1单位（kN）ABwR=R+R+F=11.92kN7.48kN10.79kN=30.19kN（）各柱顶分配的剪力分别为：AAAV=R-R=11.92kN+0.530.19kN=3.175kN()BBBV=R-R=7.48kN+0.530.19kN=7.615kN()排架内力图如图4.3.1所示图4.3.1左吹风排架内力4.4吊车荷载作用下的排架内力分析（1）maxD作用于A柱计算简图4.4.1a所示，其中吊车的竖向荷载maxD，Dmin在牛腿顶面处引起的力矩为：Amax3MDe221.725kN0.3m63.52kNBmin3MDe83.73kN0.3m25.12kN对于A,B柱，3C1.104，则AA3M63.52kNmRC1.1045.48kN()H12.8mBB3M25.12kNmRC1.1042.17kN()H12.8m则排架柱顶不动铰支座总反力为:ABR=R+R5.48kN2.17kN3.31kN()各柱顶分配的剪力分别为:AAAV=R-R=5.48kN+0.53.31kN=3.825kN()BBBV=R-R=2.17kN+0.53.31kN=3.825kN