1、单层工业厂房结构课程设计计算书 学号: 学院:水利与建筑 专业:土木工程 班级:1103姓名:一 设计资料1. 某金工车间,单跨无天窗厂房,厂房跨度L=24,柱距为6m,车间总长度为120m,中间设一道温度缝,厂房剖面图如图所示:2. 车间内设有两台双钩桥式起重机,吊车起重量为00/50k。3. 吊车轨顶标高为9.6。4. 建筑地点:哈尔滨、5. 地基:地基持力层为亚粘性层,地基承载力特征值为fk=180kN/m2。最高地下水位在地表5。6. 材料:混凝土强度等级为C3,纵向钢筋采用HRB40级,(36N/mm2)箍筋采用HB235级。(30Nmm2)二. 选用结构形式1. 钢屋盖,采用4米钢
2、桁架,桁架端部高度为1.m,中央高度为2。4,屋面坡度为,屋面板采用彩色钢板,厚4m、2. 预制钢筋混凝土吊车梁与轨道链接采用标准图G25,中间跨D-Z,边跨DLB,梁高。轨道连接采用标准图集353. 预制钢筋混凝土取轨道顶面至吊车梁顶面得距离,故牛腿顶面标高=轨顶标高9。61。-0.28、查附录12得,吊车轨顶至吊车顶部得高度为2、7m,考虑屋架下弦至吊车顶部所需空间高度为20mm,故柱顶标高=9。6+。70。22.52m,三 柱得各部分尺寸及几何参数上柱 bh40400mm (g1=4、0Nm) A=bh=。6152 =h/12=。3109mm4 图1厂房计算简图及柱截面尺寸下柱 bfbh
3、f=400mm80mm10mm00(g2=3。6kN/m) A2=04002+(-2100)1002150 =1。5105mm2 I2=5003012+2(4000012+4001002)+4(253150/3+343.7521/02)8、78mm4 nI/I22、3109/(8.7819)=。248 H1=、m;2=3。6+.6=2。2m。 =/H2=3.6/12。2=.295四。荷载计算 1。恒荷载(1)屋盖自重 SBS防水层 1.20。=0、2kNm2 0m厚水泥砂浆找平层 1。20.200、4kNm 大型预应力屋面板(包括灌缝重)。21.4=1、8kN/m2 总1 g1=3、3kN/m
4、2 屋架 1.260.5=7。6kN 则作用屋架一段作用于柱顶得自重为:G1=69。+、72、6=214、5N(2)柱自重 上柱: G1。23。64.=17、2k 下柱: 3=1、28。6。98。08N()吊车梁及轨道自重:G41、2(0.+.6)=42.2N.屋面活荷载 由荷载规范查得屋面活荷载标准值为0。5N/m,因屋面活荷载大于雪荷载0.4kN(50年一遇),故不考虑雪荷载。 Q=。40、5612=0.kN.风荷载 由荷载规范查得齐齐哈尔地区基本风压为 0=、4kN 风压高度变化系数(按B类地面粗糙度取)为 柱顶: (按2=11、m)z=1、04 檐口处:(按H213。8)z1、1 屋顶
5、: (按H2=1.m)z=1。15 风荷载标准值:1k=zs1z0=1、00。、40、5=0。kN/2 k=s2z01。0.1。04。0。23N/2 则作用于排架上得风荷载设计值为:q11.40、3763。15kN/m q2=1。21。97Nm Fw=Q(s+) 0h1+(3+s) 02B =1、4(0、8+、5)、110。452。3+(-0.60.5)1。150.45.66=1。85kN (屋面坡度为1/8) 风荷载作用下得计算简图如下图: 图2风荷载作用下计算简图4.吊车荷载 由附表1查得 Pk,max=180k; Pk,i=1/2(gQ)- P,a/2(228200)-80=46。5kN
6、 =500mm,K=4400mm 则根据支座反力影响线求出作用于柱上得吊车竖向荷载为: Dmaxc* Pk,mxy=0。91。4180(1+0。67+0、8+.07) =483。9k Dmc*Q Pk,mini=0、9。46、5(10、27+0。8+0、06) =5。03kN 作用于每一轮子上得吊车横向水平刹车力 Fh=Q/4(+g)=、0./4(207、2)=9、02k 则两台吊车作用于排架柱顶上得吊车横向水平荷载为 Fh=c Fh*yi=。99.702(10、267+0。8。067) =18、k五、内力计算1、恒荷载 (1)屋盖自重作用 因为屋盖自重就是对称荷载,排架无侧移,故按柱顶为不动
7、铰支座计算。由厂房计算简图及柱截面尺寸图取用计算截面图 图3 取用计算截面1=、5m,00、1m,G1=1。k,根据n0。248,=0。295查表得11、760,C3=1、2,则可得 RG12(e1+e*C3)=21。52、2(0。51、760+。1、26)=-4、97kN() 计算时对弯矩与剪力得符号规定为:弯矩图绘在受拉一边;剪力对杆端而言,顺时针方向为正( ),剪力图可绘在杆件得任意一侧,但必须注明正负号,亦即取结构力学得符号。这样,由屋盖自重对柱产生得内力如下图: 图4 恒荷载内力图 M-14、50.54、73、6=。17kNm 24、50、15+4。7、6=-14.28km 1、50
8、、54。971、2=28.4kNm N =N=14。5kN,=4、N()柱及吊车梁自重作用 由于在安装柱子时尚未吊装屋架,此时柱顶之间无连系,没有形成排架,故不产生柱顶反力;因吊车梁自重作用点距离柱外边缘不少于750m,则内力如下图所示:M=0,M=4。20、5017、280.1=18、51mN17、28NN=17、28+42。.8N=59、48+35、5094.98kN。屋面活荷载作用 因屋面活荷载与屋盖自重对柱得作用点相同,故可将屋盖自重得内力乘以下列系数,即得屋面活荷载内力分布图如图所示,其轴向压力及剪力为: Q1G1=50。4214、0、3 N=N= =50。4kN,=.4.9=1。1
9、6k3.风荷载作用 为计算方便,可将风荷载分解为对称及反对称两组荷载、在对称荷载作用下,排架无侧移,则可按上端为不动铰支座进行计算;在反对称荷载作用下,横梁内力等于零,则可按单根悬臂柱进行计算。 图 柱作用正风压图当柱顶作用集中风荷载时,当墙面作用均布风荷载时,查表得C11=.355,则得 3C1121/(q-q2)=0。35512。21/(。1。97)=2、6N 当正风压力作用在A柱时横梁内反力R: R=R1+3=8.4N A柱内力图如图所示,其内力为 =(R)x1/q1 M=M(11.58、49)。6+123、15。62=36。0kNmM(11、85-8。49)1.2+1/23、151、2
10、=275。4kmN=NN=0V(Fw-R)+q1x=(11、858、9)+3。1512、242.4k 图A柱作用正风压 图 柱作用负风压当负风压力作用在A柱时(如图7所示),其内力为 M=-x/q2x2 M=-8。493、6/2。73。62=43。33Nm8.4912。/21、912。2=250。1kNm=N=N0=-Rq28。9-3、1512、2-32。54.吊车荷载 ()当max值作用于A柱(如图8a所示) 根据n0。28,=0.29查表得C3=.28。吊车轮压与下柱中心线距离按构造要求取e4=0、35,则得排架柱上端为不动铰支座时得反力值为: R1=-Dme4C32=48。990。1。2
11、682、=5。1kN() R2=-mineC3H215、。51。6/12、=6。50kN() 故RR1+R2=25.15+6、518。6k() 再将值反向作用于排架柱顶,按剪力分配进行计算、由于结构对称,故各柱剪力分配系数相等,即A=B0。5、(如图8b所示)各柱得分配剪力为: VA= VB=R0。18。65=.33kN() 最后各柱顶总剪力为: VA=R=9.3325。15=-。82() B =VR2=9。36、=15。3kN() 图8 吊车竖向荷载作用时柱顶剪力 (a)上端为不动铰支座时 ()柱顶作用R时则A柱得内力为:(如图a所示) M=x=5。823、6=56。95NmM=Ax+Dax
12、e4=-56。95+483.990、35=15.05kNmM=15、2、243。90、8.99NN=0N=N=483、99kNVVA=、82kN() 图9 吊车竖向荷载对A柱内力图 (a)当Dax作用于A柱时 (b)当Dmi作用于A柱时 (2)当Dmn值作用于柱时(如图9b所示) =-VAx=5。823、=56、95kNmM=Ax+Dmine4-56、95+25、55.57kN=-15。、2125、030。35=-0。49NmN0N=N=125.03kN=VA=15、2kN() (3)当Fh值自左向右作用时() 由于h值同向作用在A、B柱上,因此排架得横梁内力为零,则得柱得内力:(如图所示)
13、图10 吊车横向水平作用 (a)吊车横向水平作用于排架(b)横向水平作用时 M=M=Fhx=18.631.0=8、631。63(90.)=178、8kNmN=NV=Fh=1。63kN() ()当Fh值自右向左作用时() 其内力值与当值自左向右作用时相同,但方向相反。六。内力组合 单跨排架得A柱与B柱承受荷载得情况相同,故仅对A柱在各种荷载作用下得内力进行组合、表1为柱在各种荷载作用下内力汇总表,表为A柱承载力极限状态荷载效应得基本组合,表3为A柱正常使用极限状态荷载效应得标准组合及准永久组合、 表为A柱在各种荷载作用下内力汇总表荷载种类恒荷载屋面活荷载风荷载吊车荷载左风右风荷载编号1234-、
14、11。83.07-43、356。956、518.63-18。63231.80、45。981。425、7-30。950、680.6813、3-13、31193。1536。0-4.23。0-43、315。055、5718。6318、32.950.448。99。03.5.525、730.95132、18。913、13、31229、0、0345。7189.146。976、69275、4220、1948.99130、9178.517、827.98、483.915、03、91.164。2.52-、815。8218。6-18.639。144.819、195.9634。9-93、227。7527、7528。2
15、36.345、718、314。140.8、623.06-11.11。13。1-1。1 注:()内力得单位就是kNm,轴力得单位就是k,剪力得单位就是;(2)表中弯矩与剪力符号对杆端以顺时针为正,轴向力以压为正;(3)表中第1项恒荷载包括屋盖自重、柱自重、吊车梁及轨道自重;(4)组合时第3项与第4项、第5项与第6项、第项与第八项二者不能同时组合;(5)有Fh作用时候必须有Dax或Dmn同时作用。表2为A柱承载力极限状态荷载效应得基本组合组合荷载组合内力名称-由可变荷载效应控制得组合(简化规则)+0。9(+)+0、9(5+7)+.(2+7)32。677。120。01、4505、94。48+0.(+
16、8)1+0.(24+)10.9(4+6+8)99。8523。8-4.742、756.61386。51-55.301+0。9(2468)+0、9(+3+)1+0、(2+3+5+7)98。377.421。825、555.9375.9346.1+0、9(+6+)1+.9(4+6+8)1+.9(4+6+8)-99、85231。78-。52387。43-456.136.5155.30注:由永久荷载效应控制得组合:其组合值不就是最不利,计算从略、表3 A柱正常使用极限状态荷载效应得标准组合组合荷载组合内力名称由可变荷载效应控制得组合(简化规则)值:活:0.;风:。6;吊车:0。1+3+0。721+5+。6
17、30、7+3+0、7(2+5+7)32。72218、6、47、7350。599、523、7910.7(+)1+40.7(2+6+)1+4+0。7(8)7、89 193。135.7216、80-9、49290.84-36.151+0。71+5+。63+0、7(+7)1+5.63+0、7(27)32、7 18、358、1599。9283、42599。2320.351+40、(6+8)+4+。7(6+8)40。7(6+8)-7.8 19。15-33。929。6-291。9290。84-3、5注:对准永久组合计算,其值要小于标准组合时得相应对应计算值,故在表中从略。七。柱子设计 1。上柱配筋计算 从表
18、2中选取两组最不利得内力 M1=-99。85kN;N1=2、8kN、 M=-98、34km;N2=277、4k。(1) 先按M1,N1计算l0/23600/00=185,故需要考虑纵向弯曲影响,其截面按对称配筋计算,偏心距为: e0=M1/N1=9。85/23、78=0、41 ea=h30400/31、33mm20mm,取20mm =0ea41+2=51m 1=。5A/N=0。1.31。605(23。7803)=4.91。 取1=.0 又l/181,故取2=1、15-、01l0/=、150、01180.97 +1=、00.1.99 ei=1、941=532.5m0。3h0=109.mm 故按大
19、偏心受压计算 则e=eh/s=532、5400/23=69。75m 0、2 1fch0=N(1fcbh0)=。103/(、014、34065)=.11b h0=、115=0、5mm2a=70mm 不满足 取x2as=70mm,则 2ash=70/3650.12 s=sN-1fbh02(1。5)/fy(h0s)ei+/2as=532、75+400/235=7。75s31、71367、751.4、340036520。192(1-0.50、9)360(35-3)27、96m2因As=247.96m21、0 取1=1. 又l0/h815,故取。15-0.00/h1。5-0。1180。9 1+12=1+
20、1、00.71。2 ei=1.23338=46。0mm0、3h0109.5m 故按大偏心受压计算 则e=ei+/2-as46。07400/35=631、07m b0、82 N1fcbh0/(1cbh)=277、1410/(1、014。340035)0.33b h0=.1335=48。m2s=7m 不满足 取as=70mm,则 =2as/h0=70/36=0、192 AsAs=Ne1fch02(1.)/(h0s)i+/2s=466、07+4/2-35=3、07mAs=7。10363.071、014.3400350、192(10。50.92)/30(3-35)=358。8m因As=3、m2minbh=0。0240400=3mm 取As8、82mm2配置220(As=628mm2) 综合两组计算结果,最后上柱钢筋截面面积每侧选用(220(A=628mm2) 2。下柱配筋计算 从表2中选取两组最不利得内力 M1456。61kNm;N1=6、1。 M2=50.93kNm;N=54、93k
