钢筋混凝土装配式单层单跨厂房设计

建筑工程学院-1-1XX钢筋混凝土装配式单层单跨厂房设计一、设计资料：1、工程情况：本工程为某城市郊区某铸造车间，无抗震设防要求。工艺要求为一单跨单层厂房，跨度为18m，长度为66m，柱距为6m。选用二台Q=150/30kN的中级工作制桥式吊车，吊车轨顶标高为9.2m，由于散热要求需设置天窗和挡风板。厂房采用钢筋混凝土装配式结构。2、工程地质情况：由勘探资料得知天然地面下1.2m处为褐黄色粘土老土层,可作为基础的持力层，该层土修正后的地基承载力特征值fa为105kN/m2。初见地下水位在天然地面下0.7m（标高为-0.85m）处，无侵蚀性。3、建筑设计平面、立面和剖面见图15、图16和图17。4、荷载资料：钢筋混凝土容重25kN/m3钢门窗自重0.45kN/m2水泥砂浆容重20kN/m3（防水层+隔气层）自重0.35kN/m2墙体自重4.5kN/m2(包括双面粉刷)屋面施工荷载0.5kN/m2(沿水平面)屋面积灰分布情况及取值见图18屋面基本雪压0.2kN/m2(沿水平面)，屋面积雪分布系数见图19。房屋基本风压W0=0.55kN/m2，风载体型系数见图9，风载高度变化系数如下：离地高度（m）5101520高度变化系数μZ1.01.01.141.25吊车规格如下5、材料强度等级：混凝土：柱用C30，基础用C20钢筋：柱纵筋用HRB335，其它均用HPB235。6、参考标准图集：1.5×6m预应力钢混筋凝土屋面板[G410㈠㈡]天沟板[G410㈢]Π形钢筋混凝土天窗架[G316]预应力钢混筋凝土折线形屋架[G415㈠]钢筋混凝土吊车梁[G323]钢筋混凝土基础梁[G320]柱间支撑[CG326㈠]吊车轨道联结[G159]跨度总重宽度(B)小车重轮距(K)起重量(Qc)最大轮压16.5m285kN5.5m71.9kN4.4m150/30kN152kN建筑工程学院-2-3000立面图天窗位置150/30KN桥式吊车1490600060006000150/30KN桥式吊车420028001800300018003600600300150240B180009009002404901260004200900600042009009006600042006000420090039009004900900560004200900图1560001900平面图6600060004200900900420076000420090090089009490900106000420090060004200900600042009001124090049012240A图16建筑工程学院-3-16.623600600150180030045017001800255030040018000BA图71-1剖面2406000+0.000600024049060003.3004.5007.8009.20014.5513.9525503300-0.150150490180030030060045011.401700180030013.50400大型屋面板防水层20mm找平层16.9216.591建筑工程学院-4--0.5+0.8+.000-0.1501.0-0.6-0.8usur1.01.4-0.7-0.7-0.6-0.600.81.40.3KN/㎡0.3KN/㎡0.75KN/㎡0.3KN/㎡0.75KN/㎡+0.3+1.4-0.8图18图19建筑工程学院-5-二、结构选型：选用的结构形式：1、屋面板：选自[G410㈠]，见图20板重：1.3kN/m2(沿斜面)嵌缝重：0.1kN/m2(沿斜面)2、天沟板：选自[G410㈢]，见图213、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见图222370=11.5kN=26.2kN23802975600559602PP21P1P1P2P298图225、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。348228501500150088501502300018000132397029065430022500300730601502600200014302800图2359501480图20400图580501902402070207021建筑工程学院-6-6、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：16.90kN8、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]三、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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2501200550120图24建筑工程学院-7-25210775.1mmA2921038.14mmImkNg/44.42四、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建筑工程学院-8-2、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：建筑工程学院-9-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：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、吊车荷载建筑工程学院-10-150/30kN吊车的参数为：kNFkNQkNgmKmBp152,150,9.71,4.4,5.5max,。根据重力荷载之间的平衡关系：gQGFFpp)(2min,max,得：kNFp5.65min,。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：kNkNyFDipQ52.457)075.0267.0808.01(1524.1max,maxkNyFDipQ155.19715.25.654.1min,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：kNkNkNgQT548.59.711501.041)(41）（作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值计算kNyTTiQ7.1615.2548.54.1max五、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）建筑工程学院-11-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）（，）（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：建筑工程学院-12-)(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）。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）建筑工程学院-13-（2）