厂房课程设计钢筋混凝土单层厂房结构设计.doc
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1、 钢筋混凝土单层厂房结构设计1、 结构构件选型及柱截面尺寸确定 因该厂房跨度在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刚度,选用预应力混凝土折线型屋架及预应力混凝土屋面板,选用钢筋混凝土吊车梁及基础梁。厂房构件选型见表2.1.1 表2.1.1主要承重构件选型表构件名称标准图集选用型号动荷载标准值屋面板G410(一)1.5m6m预应力钢筋混凝土屋面板YWB-3II(中)YWB-3IIS(端)1.4KN/天沟板G410(三)卷材防水天沟板TGB68-11.91KN/屋架AB:G415(三)折线型屋架BC:G415(一)折线型屋架YWJA-18-1AaYWJA
2、-24-1Ab65.5KN/112.75KN/吊车梁G323(二)钢筋混凝土吊车梁(A4级)18m:DL-9B(边)Z(中)S(伸)24m:DL-7 B(边)Z(中)S(伸)39.5KN/榀(中)40.8KN/榀(边)天窗架G512II型钢天窗架及侧板GCJ9-316.37KN基础梁G320钢筋混凝土基础梁JL-316.1KN/根轨道连接G325(二)18m:DGL-1224m:DGL-90.8KN/m由资料知,吊车轨顶标高为7.8m,AB跨对起重量为300/50KN,工作级别为A4的吊车;BC跨对起重量为150/30KN,工作级别为A5级。当厂房跨度为18m,可得吊车跨度 LK=18-0.7
3、52=16.5m:当厂房跨度为24m时,LK=24-0.752=22.5m,吊车轨顶以上高度为2.4m,梁高h=1.2m,吊车顶面至吊车梁顶面距离h=0.3m,牛腿顶面标高为7.8m-1.2m=6.6m,柱顶标高为 7.8m+2.4m+0.3m=10.5m,设室内地面至基础顶面的距离为0.5m,则计算简图中柱的总高度H为:H=10.5m+0.5m=11.0m下柱高度HL为:HL=6.6m+0.5m=7.1m上柱高度HU为:HU=11m-7.1m=3.9m根据柱的高度,吊车起重量及工作级别等条件,可由表2.4.2并参考表2.4.4确定柱截面尺寸;见下表2.1.2 计算参数柱号截面尺寸/mm面积/
4、mm2惯性矩/mm4自重KN/mA上柱矩 4004001.610521.31084.0下柱工 40010001001501.975105256.341084.94B上柱矩 4006002.410572.01086.0下柱工 40010001001501.975105256.341084.94C上柱矩 4004001.610521.31084.0下柱工 4008001001501.475105116.61083.69取一榀排架进行计算,计算单元和计算简图如图2.1.1所示2、 荷载计算2.1 恒载2.1.1 屋盖恒载 二毡三油上铺小石子 0.35 KN/m2 20mm厚水泥砂浆抹平 0.4KN/
5、m2 100mm厚加气混凝土隔热 0.6KN/m2 大型屋面板(包括灌缝) 1.4KN/m2 屋盖支撑 0.06KN/m2 2.81KN/m2 18m跨屋架重力荷载为65.5KN/榀;24m跨屋架重力荷载为112.75KN/m,天窗架重力荷载为6.37KN/榀。则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载标准值为:18m跨:G1=1.2(2.81618/2+65.5/2)=221.39KN24m跨:G2=1.2(2.81624/2+112.75/2+6.37/2)=314.26KN 2.1.2吊车梁及轨道重力荷载标准值: G3=1.2(40.8KN+0.8KN/m6)=54.72KN G4=1.2(39.5
6、KN+0.8KN/m6)=53.16KN 2.1.3柱自重重力荷载标准值 A柱: 上柱:G5A=1.24KN/m3.9m=18.72KN 下柱:G6A=1.24.94KN/m7.1m=42.09KN B柱 上柱:G5B=1.26.0KN/m3.9m=28.08KN 下柱:G6B=1.24.94KN/m7.1m=42.09KN C柱 上柱:G5C=1.24.0KN/m3.9m=18.72KN 下柱:G6C=1.23.69KN/m7.1m=31.44KN各项恒载作用位置如图2.2.1所示:屋面活荷载标准值为0.5 KN/m2,雪荷载标准值为0.2KN/m2,后者小于前者,故按前者计算。作用于柱顶的
7、屋面活荷载标准值为:Q1=0.5KN/m26m18m/2=37.8KNQ2=0.5KN/m26m24m/2=50.4KNQ1、Q2的作用位置分别与G1、G2作用位置相同,如图2.2.1所示。2.3风荷载 风荷载标准值按式(2.5.2)计算,其中W0=0.3KN/m2,Z=1.0,Z根据厂房各部分标高如附图2剖面所示及B类地面粗糙度由附表5.1确定如下:柱顶(标高11.2m) Z=1.028檐口(标高13.5m) Z=1.092屋顶(标高14.9m) Z=1.132 (标高16.35m) Z=1.1702.3.1左吹风 S如图2.2.2a所示,则由式(2.5.2)可得排架迎风面及背风面的风荷载标
8、准值分别为:W1K= Z S1 Z W0=1.00.81.0350.4=0.247KN/m2W2K= Z S 2Z W0=1.00.41.0350.4=0.123KN/m2则作用于排架计算简图上的风荷载设计值如图2.2.2(b)q 1=1.40.247KN/m26.0m=2.07KN/mq 2=1.40.123KN/m26.0m=1.03KN/mFW=YQ( S1+ S2) Zh1+( S3+ S8) Zh2+( S4+ S5) Zh3+( S5+ S6) Zh4 Z W0 B =11.51KN2.3.2右吹风时 S如图所示,则由式(2.5.2)可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值为:W1K=
9、 Z S1 Z W0=1.00.81.0280.3=0.247KN/m2W2K= Z S 2Z W0=1.00.41.0280.3=0.123KN/m2则作用于排架计算简图上的风荷载设计值为:q 1=1.40.247KN/m26.0m=2.07KN/mq 2=1.40.123KN/m26.0m=1.03KN/m如图2.2所示:FW=YQ( S1+ S2) Zh1+( S3+ S8) Zh2+( S4+ S7) Zh3+( S5+ S6) Zh4 Z W0 B =14.63KN2.4 吊车荷载 2.4.1 AB跨:由表2.5.1可得200/50吊车的参数为:B=6.05m,K=4.60m,g=1
10、17KN,Q=300KN,Fp1max=270KN,Fp1min=50KN,根据B及K,可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标值,如图2.4.1所示。2.4.1.1吊车竖向荷载 由式(2.5.4)和(2.5.5)可得吊车竖向荷载标准值为:Dmax1=VFp1max=1.4270KN(-0.008+0.758+1+0.233)=749.57KNDmin1=VFp1min=1.450KN(1+0.758+0.233-0.008)=138.81KN 2.4.1.2 吊车横向水平荷载作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力按式(2.5.6)计算,即:T=1/4(Q+g)=1/40.1(300
11、KN+117KN)=10.425KN作用于排架柱上的吊车横向水平荷载标准值为:Tmax=VT=1.410.425KN1.983=28.94KN2.4.2 BC跨 由表2.5.1知150KN吊车的参数为B=5.55m,K=4.40m,G=69KN,Q=150KN,Fp1max=185KN,Fp1min=50KN。格局B及K,可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标值如图2.4.2所示。 2.4.2.1吊车竖向荷载由式(2.5.4)和(2.5.5)可得吊车竖向荷载标准值为:Dmax1=VFp1max=1.4185KN2.15=556.85KNDmin1= Fp1min=1.450KN2.
12、15=150.5KN2.4.2.2 吊车横向水平荷载作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力为:T=1/4(Q+g)= 1/40.1219KN=5.48KN作用于排架柱上的吊车横向水平荷载标注值为: Tmax=VT=1.45.475KN2.15=16.49KN3 排架内力分析该厂房为两跨等高排架,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,结果见表3.0.4:柱别n=Iu/Il =Hu/HC0=/1+3(1/n-1) =H3/C0EIl i=y i/A柱n=0.083=0.355C0=2.008 =0.19410-10H3/E A=0.344B柱n=0.281
13、=0.355C0=2.692 =0.14510-10H3/E B=0.461C柱n=0.183=0.355C0=2.51 =0.34310-10H3/E C=0.195 3.1 恒载作用下排架的计算简图3.3.1所示,图中的重力荷与M力矩是根据图3.1.1确定的,即G1=221.39KN G2=73.44KN G3=39.5KN+0.8KN/m6=42.09KNG4=1.2(39.5KN+0.8KN/m6)=53.16KN G5A=1.24KN/m3.9m=18.72KN G6A=1.24.94KN/m7.1m=42.09KNG5B=1.26.0KN/m3.9m=28.08KN G6B=1.2
14、4.94KN/m7.1m=42.09KN G5C=1.24.0KN/m3.9m=18.72KN G6C=1.23.69KN/m7.1m=31.44KNM1=G1e1=221.39KN0.05m=11.07KNmM2=e1G1+G5Ae0-G3e3=58.35KNmM3=G2e1-e1G1=13.93KNmM4=e1G2+G4e2-G1e1 G3e2=12.76KNmM5=G1e1=15.71KNmM6=G2e0 +G5Ce0 G4e3=47.99KNm各柱按柱顶为不动铰支座计算内力,柱顶不动铰支座反力Ri可根据公式计算:对于A柱:n=0.083 =0.355 C0=2.008 C1=C0=2.
15、406 C3=C0=2.008(1-0.3552)/2=0.880RA=M1C1/H+M2C3/H=(11.072.406+58.350.88)/11.0=7.09KN() 对于B柱:n=0.281 =0.355 C0=2.692 C1=C0=1.780 C3=C0=1.177 RB=M3C1/H+M4C3/H =1.78013.93/11.0+1.177x12.76/11.0=3.62() 对于C柱:n=0.183 =0.355 C0=2.51 C1= C0=1.954 C3=C0=1.208 RC=M5C1/H+M6C3/H =(15.711.954+47.991.208)/11.0=7.
16、92()排架柱顶不动铰支座总反力为:R=RA+RB+RC=7.09+3.62-7.92=2.79KN()将R反向作用于排架柱顶,计算相应的柱顶剪力,并与柱顶不动铰支座反力叠加,可得屋面恒载作用时的柱顶剪力:VA=RA-AR=7.09+0.3442.79=6.13KN()VB=RB-BR=-3.62+0.4612.79=2.33KN()VC=RC-CR=-7.92+0.1952.79=8.46KN()图3.1.1为排架柱的弯矩,剪力和轴力正负号规定下同: 3.2 屋面活荷载作用下排架内力分析 3.2.1 AB跨作用屋面活荷载:排架计算简图如图3.2.1所示,其中Q1A=Q8A=37.8KNM1=
17、37.80.05=1.89 KNm M2=37.80.3=11.34KNmM3=37.80.15=5.67 KNm对于A柱:n=0.083 =0.355 C0=2.008 C1=2.406 C3=0.88 所以,RA= M1C1/H+M2C3/H=1.32KN()对于B柱:n=0.281 =0.355 C0=2.692 C1=1.780所以,RB=M3C1/H=5.671.780/11=0.92KN()R=RA+RB=1.32KN+0.92KN=2.24KN()柱顶剪力:VA=RA-AR=1.32-0.3442.24=0.55KN()VB=RB-BR=0.92-0.4612.24=0.11KN
18、()VC=CR=0.1952.24=0.44KN()排架各柱的弯矩图,轴力图及底部剪力图如图3.2.2所示:3.2.2 BC跨作用屋面活荷载 排架计算简图3.2.3所示,Q1BC=Q1C=50.4KNM1=50.40.05=2.52KNm M2=50.40.20=10.08KNmM3=50.40.15=7.56 KNm对于C柱:n=0.183 =0.355 C0=2.51 C1=1.954 C3=1.208所以,RC=M1C1/H+M2C2/H=1.55KN()对于B柱:n=0.281 =0.355 C0=2.692 C1=1.177所以,RB=M3C1/H=1.22KN() R=RB+RC=
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