单层厂房牛腿柱结构设计计算书.docx
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1、某单跨厂房钢筋混凝土排架设计(一)设计资料1. 基本参数:某生产车间为单层单跨无天窗厂房,跨度24m,柱间距6m,车间总长66m,厂房平面图及横剖面图如下:车间建筑平面图gCQ车间横剖面示意图2. 车间内设置两台起重量10t的工作制桥式吊车,吊车的轨顶标 高为+7.5m。3. 建设地点:山东省济南市4. 工程地质资料:场地地坪以下1.15m厚填土层,3.5m厚均匀 亚粘土层,地基承载力特征值f=240kN/m2,地下水位为-4.05m,无 腐蚀性。5. 环境条件:基本风压W0=0.40kN/m2基本雪压S0=0.25kN/m2。6. 材料:纵向受力钢筋采用HRB400,箍筋采用HPB300 ;
2、混凝 土采用C30,砌体采用240厚空心砖墙,M5.0砂浆。(二)结构设计一、构件选型1. 屋面板:选用04G410-1图集中1.5m*6m预应力混凝土大型 屋面板,代号YWB3,板重(包含灌封在内)标准值1.4kN/m2。2. 天沟:选用04G410-2图集中天沟板,板重12kN/块。3. 屋架:选用04G415-1图集中YWJ24-1,屋架自重标准值 106kN/棉。4. 吊车梁选用钢筋混凝土吊车梁,10t吊车的吊车梁高600mm , 自重标准值为44kN/根。5. 屋面做法:大型屋面板;20厚1 : 3水泥砂浆找平;冷底子 油、热沥青各一遍;60厚采用水泥膨胀珍珠岩保温层;20厚1 :
3、3 水泥砂浆找平;三毡四油防水。6. 基础:基础梁采用G320中钢筋混凝土基础梁J-1梁宽240mm , 梁高450mm,梁顶标高为-0.05m。二、排架柱截面特性及几何尺寸确定上柱 b1*h1=400mm*400mm :9.300截面积 A=1.6*105mm2 ;惯性矩 Ix=Iy=2.13*109mm4;首下柱 b*h=400mm*800mm7.500截面积 A=3.2*106mm2 ; 惯性矩 Ix=4.26*109mm4;Iy=1.71*1010mm4;卜林疆而下杵翻面三、荷载计算1. 恒荷载a. 屋盖部分传来的G1 :屋面板重(包含灌封重)20厚水泥砂浆找平层冷底子油、热沥青各一遍
4、1.2*1.4=1.68 kN/m21.2*0.4=0.48 kN/m21.2*0.05=0.06 kN/m21.2*0.6=0.72 kN/m260厚水泥膨胀珍珠岩保温层20厚水泥砂浆找平层1.2*0.4=0.48 kN/m2三毡四油防水1.2*0.4=0.48 kN/m2合计屋架天沟板g=3.9kN/m21.2*106=127.2kN1.2*12=14.4kN则屋架作用于柱顶的自重 G=6*12*3.9+0.5*127.2+14.4=358.8kN。e1=h 上-150=50mmb-柱自重上柱 G 上=1.2*1.8*0.4*0.4*2.5*10=8.64kN下柱 G 下=1.2*( 7.
5、5*0.8*0.4+( 0.2*0.6-0.2*0.2/2)*0.4) *2.5*10=61kNc.吊车梁及轨道自重 G2=1.2*(44+0.8*6)=58.56 kN2. 屋面活荷载由荷载规范查得屋面活荷载标准值为0.5kN/m2。大于该厂房 所在地区的基本雪压S0=0.25 KN/m2,,故屋面活荷载在每侧柱顶产 生的压力为Q1=1.4*0.5*6*12=50.4kN3. 风荷载基本风压W0=0.40kN/m2,风压高度变化系数巴(按B类地面粗 糙度取)为柱顶处:按 H=9.45m,四z=0.945檐口处:按 H=11.45m,巴=1.038屋顶处:按 H=12.9m ,四z =1.07
6、5风载标准值为:%邛 zPs0T.*0.8*0.945*.4=0.302%k邛 z/zT.0*0.5*0.945*0.4*89则作用于排架上的风荷载设计值为:q1=1.4*0.302*6=2.54 kN/mq2T.4*0.189*6=L59 kN/m=1.4*(0.8+0.5)*1.038*0.4*2+(-0.6+0.5)*1.075*0.4*1.45*6=8.54kN风荷载作用下的计算简图如图:4.吊车荷载查荷载规范可知,2台吊车荷载折减系数为0.9Fp max=0.7*(50%Q+10%Q+Q)/2=56kN轮距 W=3000mmFp min=0.3*(50%Q+10%Q+Q)/2=24k
7、N 车宽 B=3500mmppioO1则根据支座反力影响线求出作用于柱上的吊车竖向荷载为:情形一情形二情形一:=0.9*1.4*56*(0.417+0.917+1+0.5)=199.97 kN=0.9*1.4*24*(0.417+0.917+1+0.5)=85.70 kN情形二:=0.9*1.4*56*(0.458+0.958+0.958+0.458)=199.83 kN=0.9*1.4*24*(0.458+0.958+0.958+0.458) =85.64 kN经过比较,设计时采用情况二中的荷载,Dmax=199.97 kNDmin=85.70 kN,作用位置如上图情况一所示。作用于每一轮子
8、上的吊车横向水平刹车力=1.4*0.1/4*(100+100*10%)=3.85 kN=0.9*3.85*(0.417+0.917+1+0.5)=9.82 kN排架计算简图及荷载作用如图:四、内力计算1. 恒荷载作用下的排架内力a. 由q产生的弯矩和轴力G1=358.8kNM11=G1*e1=358.8*0.05=17.94 kN-mM12= G1*e2=358.8*0.2=71.76 kNmI 上=2.13*109mm4I 下=Iy=1.71*10i0mm4n= I 上/I 下=0.125入 堕 1.8/9.3=0.194入入- =1.804- =1.481R11=C1M11/H=1.804
9、*17.94/9.3=3.48kN ()R12=C3M12/H=1.481*71.76/9.3=11.43 kN ()N1=358.8 kNR1=R11+R12=14.91 kN()b. 由柱自重产生的弯矩和轴力上柱:G 上=8.64kNM22= G 上*e2=8.64*0.2=1.73 kNmR2=C3M22/H=1.481*1.73/9.3=0.28 kN()N2=8.64 kN下柱:G下=61 kNN3=61 kN只产生轴力不产生弯矩c. 由G2产生的弯矩和轴力G2=58.56kNM33= G2*e3=58.56*0.22=12.88 kNmR3=C3* M33/H=1.481*12.8
10、8/9.3=2.05 kN()N4=58.56 kN恒荷载作用下的计算简图及内力图如下:2. 屋面活荷载作用下的排架内力Q1=50.4 kN与G1作用位置相同,反力成比例Rq=14.91*50.4/358.8=2.09 kN()Miiq=17.94*50.4/358.8=2.52 kN-mMi2q=71.76*50.4/358.8=10.08 kN-mNq=50.4 kN屋面活载下的计算简图及内力图:3.吊车竖向荷载作用下排架内力考虑结构对称性,只考虑Dmax作用于A柱,B柱配筋同A柱。A 柱:MA=Dmax*e3=199.97*0.22=43.99 kN-mB 柱: MB=Dmin*e3=8
11、5.70*0.22=18.85 kN-mRa=C3*Ma/H=1.481*43.99/9.3=-7.01 kN()Rb=C3*Mb/H=1.481*18.85/9.3=3.00 kN()剪力分配系数nA=nB=0.5,则A柱与B柱柱顶的剪力为:A 柱:VA= RA-nA(RA+ Rb ) =-7.01-0.5*(-7.01+3.00)=-5.01kN()B 柱:VB= RB-nB(RA+ Rb ) =3.00-0.5*(-7.01+3.00)=5.01kN() 内力图如下:199.97N(KN)4. 吊车水平制动力作用下的排架内力: 考虑对称性,按Fh向左作用计算 柱中1轴力为0。n=0.12
12、5入 h=0.194FhA=FhB=Fh=7.39kN吊车梁高600mmy/H 上=(1.8-0.6 )/1.8=0.67 0.778RA=RB=C5Fh=0.778*9.82=7.64 kN考虑空间分配系数m,查表得m=0.80,剪力分配系数nA=nB=Q5计算简图如下:则A柱和B柱的柱顶剪力为:VA=RA-nAm(RA+ Rb)=1.53 kN()VB= Va=1.53 kN()水平荷载作用下内力图(实线为Fh向左,虚线为Fh向右)5. 风荷载作用下排架内力为计算方便,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,则可按上端为不动较支座进行计算;在反 对称荷载作用下
13、,横梁内力等于零,则可按单根悬臂柱进行计算。柱 作用正风压。如日g二LJ当柱顶作用集中风荷载Fw时:q2.54 kN/m()q2=1.59 kN/m()Fw=8.54 kN()R=1/2Fw=4.27 kN当墙面作用均不风荷载时,二-0.372R3=CiiH*1/2(qi-q2)=1.64当正风压力作用在A柱时横梁内反力R :R= R1+ R3=5.91 kN则A柱的内力M=(Fw-R)l+1/2q1l2M广Mii=(8.54-5.91)*1.8+0.5*2.54*1.82=8.84 kNm Miii=(8.54-5.91)*9.3+0.5*2.54*9.32=134.30 kNm Viii=
14、(Fw-R)+q1l=(8.54-5.91)+2.54*9.3=26.25 kN 当负风压力作用在A柱时,则A柱的内力:M= -Rl-1/2q2l2M广Mii=-5.91*1.8-0.5*1.59*1.82=-13.21 kNmM =-5.91*9.3-0.5*1.59*9.32=-123.72 kNmA柱作用负风压123.72N*m五、内力组合表1 A柱在各种荷载作用下内力汇总表荷载种类恒荷载活荷载风荷载吊车荷载左风右风DmaxD .min35荷载编号12345678I-IM5.711.248.84-13.21-9.02-9.02-3.143.14N367.4450.40000004.760
15、.896.32-9.45-6.45-6.45-2.252.25A306.0836.040.000.000.000.000.000.00II-IIM-54.98.848.84-13.2124.119.83-3.143.14N42650.400199.9785.7000-45.736.326.32-9.4517.247.03-2.252.25354.8636.040.000.00142.9861.280.000.00III-IIIM43.656.83134.30-123.72-13.46-27.74-65.3165.31N48750.400199.9785.7000V12.592.0926.25-
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