单层单跨工业厂房课程设计

-1-《混凝土与砌体结构》课程设计计算说明书设计题目：单层单跨工业厂房课程设计-2-2011年06月15日一经设计确定以下做法和相应荷载的标准值：1本工程为某单层单跨工业产房，无抗震设防要求。跨度为24m，长度为66m，柱距为6m。选用二台Q=10t的中级工作制A5桥式吊车，吊车轨顶标高为9.2m，厂房采用钢筋混凝土装配式结构。2（1）屋面板：选自[G410㈠]，板重：1.3kN/m2嵌缝重：0.1kN/m2（2）天沟板：选自[G410㈢]（3）天沟重（包括水重）：17.4kN/根（4）天窗架：Π形钢筋混凝土天窗架选自[G316]。天窗架及挡风板传到屋架上的重量（5）预应力钢混筋凝土折线形屋架选自[G415㈠]，屋架轴线图尺寸如图23所示。每榀屋架重60.5kN。（6）屋盖支撑：选自[G415㈠]重量为：0.05kN/m2(沿水平面)（7）基础梁：选自[G320]，b×h=250×450mm，每根自重：16.90kN（8）吊车梁：选自[G323㈠]，见图24每根自重：50kN轨道及垫层重：0.6kN/m9）连系梁与过梁，截面与尺寸见剖面图。（10）柱间支撑：选自[G142.1]二柱截面尺寸与高度的确定基础采用单独杯形基础，基础顶面标高为﹣0.6m柱顶标高为11.4m，牛腿顶面标高为7.8m。柱子尺寸：a）、柱子高度：上柱高mmmHU6.38.74.11下柱高mmmHL4.86.08.7柱总高mmmH0.126.04.11-3-11.10200400200+0.0001400224002008002-21502525150150100400240175017.80011.403004004001-1400150图25b）、柱截面尺寸：建议上柱为方形截面，b×h=400×400mm，下柱为工字形截面，b×h×hf=400×800×150mm，牛腿尺寸、柱下端矩形截面部分高度尺寸见图25。柱截面几何特征值为：251106.1mmA2911013.2mmImkNg/0.4125210775.1mmA2921038.14mmImkNg/44.42三荷载计算1、恒载（1）屋盖恒载（防水层+隔气层）自重2/35.0mkNmm20厚水泥砂浆找平层33/40.002.0/20mkNmmkN预应力混凝土屋面板（包括灌缝）2/40.1mkN屋盖钢支撑2/05.0mkN2/2.2mkN天窗架kN7.37天沟重（包括水重）根/4.17kN-4-屋架重力荷载为榀/5.60kN，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值：kNkNkNkNmmmkNG98.244)4.177.372/5.602/186/2.22.121（（2）吊车梁及轨道重力荷载设计值：kNmmkNkNG76.656/8.0502.13）（（3）柱自重重力荷载设计值：上柱kNmmkNGGBA28.176.3/42.144下柱kNmmkNGGBA76.444.8/44.42.1552、屋面活荷载屋面活荷载标准值为2/5.0mkN,学荷载标准值为2/2.0mkN，后者大于前者，故仅按前-5-者计算。屋面积灰荷载为kNmmmkNmmkNmmkN3.246)3/3.03/75.03/3.0(222作用于柱顶屋面活荷载设计值为：kNkNmmmkNQ82.713.242/186/5.04.121）（作用位置相同作用位置与11GQ。如图26。3、风荷载ozszk按计算，其中0.1,/55.02zomkN，z根据厂房各部分标高及B类地面粗糙度确定：柱顶（标高11.4m）039.1z檐口（标高13.5m）098.1z屋顶（标高16.92m）182.1z排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：2211/457.0/55.0039.18.00.1mkNmkNozszk2222/286.0/55.0039.14.00.1mkNmkNozszk则作用于排架计算简图（图27）上的风荷载设计值为：mkNmmkNq/84.36/457.04.121mkNmmkNq/40.26/286.04.122屋架各点处的z：-6-标高（m）z13.951.11116.621.17614.551.12716.591.175111.145.06.03.0098.11..2)5.08.0[()(001）（BhFznnzsQWkN40.33]0175.104.26.08.0176.167.24.1）（4、吊车荷载150/30kN吊车的参数为：kNFkNQkNgmKmBp183,150,1.66,1.4,2.5max,。根据重力荷载之间的平衡关系：gQGFFpp)(2min,max,得：kNFp33min,。根据B及K，可算得吊车梁支座反力影响线中各轮对应点的竖向坐标，如图28。（1）吊车竖向荷载吊车竖向荷载设计值为：kNkNyFDipQ83.550)075.0267.0808.01(1834.1max,maxkNyFDipQ33.9915.2334.1min,min（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计算：kNkNkNgQT403.51.661501.041)(41）（作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值计算kNyTTiQ3.1615.2403.54.1max-7-四排架内力分析柱剪力分配系数柱子HHIInulu//looEICHnC/)]1/1(1/[333iii/1/1A，B300.0148.0nEHCBAO31010268.0596.25.0BA1、恒载作用下的排架内力分析，计算简图如图29（a）kNmkNmkNkNeGeGGMmkNmkNeGMkNGGkNkNkNGGGkNGG94.2935.032.642.0)28.1798.244()(/25.1205.098.244.76.4460.8128.1732.62,98.2443301121111313211上下上排架为对称结构且作用对称荷载，排架结构无侧移，故各柱可按柱顶为不动铰支座计算内力。对于A、B柱300.0,148.0n。kNRkNmkNmkNCHMCHMRnCnnGBA96.496.412184.1·94.29971.1·25.12181.11111·23971.1)11(1111·23321132332）（，）（-8-求得iR后，由于平衡条件可得各柱截面的弯矩和剪力。柱各截面的轴力为该界面以上重力荷载之和，恒载作用下的轴力弯矩如图29（b）（c）。2、屋面活荷载作用下的排架内力分析排架计算简图如图30（a）。其中kNQ82.711，它在柱顶及变阶处引起的力矩为：)(00.212181.1·36.14971.1·59.3181.1,971.1,·36.1420.082.71,·59.305.082.713211312,1kNmkNmkNCHAMCHAMRCCmkNMmkNmkNMAAA则排架各柱的弯矩轴力图如图30（b）（c）。-9-3、风荷载作用下的排架内力分析（1）左风吹时计算简图如图31（a）。A,B柱300.0,148.0n有表2.5.2得)(92.5843.3379.97.15)(792.934.012/4.2)(7.1534.012/84.3340.0)]11(1[8)]11(1[31121113411kNkNkNkNFRRRkNmmkNHCqRkNmmkNHCqRnnCWBABA各柱顶剪力分别为：)(67.1992.585.079.9)(36.1792.585.07.15kNkNkNRRVkNkNkNRRVBBBAAA排架内力如图31（b）-10-（2）右风吹时由于死单跨，与左风吹情况相同，内力反向，计算简图和内力图如图32。4、吊车荷载作用下排架内力分析（1）maxD作用于A柱计算简图如图33（a），其中吊车竖向荷载minmax,DD在牛腿顶面处引起的力矩为)(91.879.67.15)(79.618.112·69)(7.1518.112·13.160,18.1·6935.016.197·13.16035.052.4573333min3maxkNkNkNRRRkNmmkNCHMRkNmmkNCHMRCAmkNmkNeDMmkNmkNeDMBABBAABA则柱，对于排架各柱顶剪力分别为：)(79.691.85.079.6)(25.1191.85.07.15kNkNkNRRVkNkNkNRRVBBBAAA-11-排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图33（b）（c）。·（1）maxD作用于B柱由同理可得，内力图如图34。（3）maxT作用下当作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图35（b）。-12-)(96.20)48.10(48.10)(48.10627.070.16627.0,670.0,305.0,148.0)(48.10627.070.16627.0)]32()1)(1([32,670.06.3/)2.16.3(,300.0,148.05max55235kNkNkNRRRRkNkNCTRCanBkNkNCTRnanaaaCmmmanABABMAXA为：排架柱顶总反力则柱，同理，对于则柱，对于各柱顶剪力为：0)96.20(5.048.100)96.20(5.048.10kNkNRRVkNkNRRVBBBAAA排架各柱的弯矩图及柱底剪力如图35（a）。-13-五、内力组合表1A柱内力设计值汇总表柱号及正向内力荷载类别恒载屋面活载吊车竖向荷载吊车水平荷载风荷载maxD作用在A柱maxD作用在B柱左风右风序号①②③④⑤⑥⑦Ⅰ—ⅠM5.613.61﹣40.57﹣40.57±23.3874.41﹣86.26N262.2671.8200000Ⅱ—ⅡM﹣24.33﹣10.75119.5628.43±23.3874.41﹣86.26N326.5871.82457.52197.16000Ⅲ—ⅢM17.336.0524.89-66.24±163.66441.6﹣408.48N371.3171.82457.52197.16000V4.962.00﹣11.27﹣11.27±16.7059.84﹣48.44注：M(单位为mkN·)，V(单位为kN)。表2A柱内力设计值组合表-14-截面maxM及相应NM,maxM及相应VN,maxN及相应VM,minN及相应VM,kkNM,备注Ⅰ—ⅠM①+0.9(②+⑥)75.83①+0.9[0.9（③+⑤）+⑦]﹣123.82①+0.9[②+0.9（③+⑤）+⑦]﹣82.02①+0.9[0.9（③+⑤）+⑦]﹣123.82﹣87.78QKGKSSN4.17.035.1max一项取N326.90262.26345.32262.26218.55Ⅱ—ⅡM①+0.9[0.9（③+⑤）+⑥]158.42①+0.9(②+⑦)﹣111.64①+0.9[②+0.9（③+⑤）+⑥]152.84①+0.9⑦﹣101.96N697.17391.22761.81326.58Ⅲ—ⅢM①+0.9[②+0.9（③+⑤）+⑥]572.94①+0.9[0.9（④+⑤）+⑦]