单层单跨厂房排架结构设计 27页

'单层单跨厂房排架结构设计一设计内容和条件某厂装配车间，该车间为单跨厂房，柱距距为6米，厂房纵向长度为96米，跨度为27米，15/3t中级工作制吊车二台，牛腿面标高9.00米，柱顶标高为13米。设计条件1屋面活荷载：,不考虑积灰荷载，雪荷载2基本风压:3屋面做法三毡四油：20mm水泥砂浆找平层合计屋面活荷载：屋面板采用G410标准图集m预应力混泥土屋面板（卷材防水）允许外荷载：（板自重：灌缝重：）大型屋面板（包括填缝屋架：屋架自重则4采用370mm厚烧结粘土空心砖（重度）吊车梁以上设高侧窗，洞口尺寸为m，吊车梁以下设低侧窗，洞口尺寸m，圈梁设在柱顶处。5排架柱：混泥土C30钢筋：纵向受力钢筋HRB400级箍筋：HPB235级柱下独立基础：混泥土：C20，钢筋：HRB335级6吊车：Q15/3t桥式吊车中级工作制吊车梁：先张法预应力混泥土吊车梁，自重轨道及联结重量桥跨：27 桥宽：轮距：小车重：最大轮压：最小轮压：7柱高：柱顶H=13m檐口=15.1m屋顶=17.35m二荷载及内力计算1柱截面尺寸的确定Q在15~20t之间：，由于是单跨结构，结构形式对称，因此A、B柱截面尺寸相同。A柱：上柱：（mm）下柱：mm2荷载计算⑴永久荷载A屋面板及每跨屋架传给每个柱子的荷载标准值荷载设计值：B柱自重A、B柱：上柱：下柱：则：C吊车梁自重：永久荷载作用如图：27 ⑵可变荷载屋面活荷载,不考虑积灰荷载，雪荷载,不同时考虑可变荷载与雪荷载，取其中的大值，作用于每跨屋面下的柱可变荷载为：可变荷载作用如图：27 ⑶吊车荷载已知则：查表知⑷风荷载由已知条件可知：基本风压，风压高度变化系数按B类地面（城市郊区）其中：为1.0由《建筑结构荷载规范》B类地面查10m处15m处20m处中间值按插值法求得，因此可得：柱顶：H=13m则27 檐口：H=15.1则屋顶：H=17.35则风荷载体形系数如下：风荷载标准值：作用在排架上的风荷载为：作用在柱顶的集中荷载即将柱顶以上风荷载算作集中力作用柱顶，按房屋檐口标高Z=15.1m处计风荷载作用示意图如下：3内力计算：刚度：A、B柱：Ⅰ永久荷载作用永久荷载作用包括物价自重、上柱自重、吊车梁自重等。永久荷载作用示意图如下：27 在永久荷载作用下排架的内力如图：A、B柱：由（←）27 Ⅱ可变荷载作用可变荷载作用简化作用于柱顶如图，可变荷载作用下排架内力图如下查表得（←）27 Ⅲ吊车竖向荷载：当作用在A柱，作用在B柱时，吊车竖向荷载作用见图如下：在吊车竖向荷载作用下内力如图;27 A、B柱：（→）（←）（←）由于A、B柱剪力分配系数各柱上的剪力分配值：（→）（←）在吊车竖向荷载作用下的内力图如下：当作用在A柱，作用在B柱上时，吊车荷载作用见图及在吊车竖向荷载作用下的内力图如下：27 内力图：Ⅳ水平刹车力作用下水平刹车力：作用于牛腿顶面1.4米处，当刹车力向右时，作用见图如下27 内力图如下由于同向作用在A、B柱上，因此排架的横向内力为零，剪力同理得当刹车力向左时排架的受力简图和内力图如下27 Ⅴ风荷载的作用将柱顶以上风荷载作集中力作用于柱顶，柱上的风荷载看做是水平均布荷载。当左风作用时作用简图如下：A、B柱：在风荷载作用下的内力图27 当右风作用时作用简图及内力图如下：A柱在各种荷载作用下的内力见表：27 柱号及正向内力荷载种类恒荷载可变荷载吊车竖向作用吊车水平作用风荷载在A在B向右向左左来风右来风编号12345678内力图控制截面Ⅰ-Ⅰ8.4352.925-37.76-37.7610.16-10.1632.52-20.8427 317.756.7------Ⅱ-Ⅱ-31.375-8.415128.46913.2510.16-10.1632.52-20.84385.556.7474.94145.75---Ⅲ-Ⅲ21.1854.54543.509-43.50973.38-73.38275.93-152.56471.956.7474.94145.75-----5.841.44-9.44-9.447.056-7.05640.1411.2627 柱的内力组合：截面内力及相应的N、V及相应的N、V及相应的M、V及相应的M、V组合项数值组合项数值组合项数值组合项数值Ⅰ-Ⅰ1+0.9（2+7）40.341+0.9（3+6+8）-53.451+0.9（2+7）40.341+0.9（3+6+8）368.73317.7368.73Ⅱ-Ⅱ1+0.9（3+5+7）122.661+0.9（2+8）-57.71+0.9（2+3+5+7）115.091+0.9（2+8）812.95436.53863.98Ⅲ-Ⅲ1+0.9（2+3+5+7）378.811+0.9（4+6+8）-221.321+0.9（2+3+5+7）378.811+0.9（4+6+8）950.38603.08950.3841.121.1341.121.1327 柱的截面设计：1选取控制截面的大偏心受压界限破坏时的轴力为：上柱：KN下柱：KN经比较A柱的所有N<,所以A柱组合后的内力值均为大偏心受压，对大偏心受压，对称配筋的柱，在“”相差不多时，N越小越不利，N相差不大时，越大越不利，由此可以确定各柱的最不利内力。A柱：Ⅰ-Ⅰ①②Ⅲ-Ⅲ①②截面纵向配筋计算表：截面Ⅰ-ⅠⅠ-ⅠⅢ-ⅢⅢ-Ⅲ40.34-53.45378.81-221.32368.73317.7950.38603.08109168399367与20mm中的较大值202027271291884263943.13.62.43.798899202011.2511.2527 3.1>1取13.6>1取12.4>1取13.79>1取10.950.95111.761.521.611.17108108228228/227286686461671263261012143471195235实配钢筋(mm)42242242242212511251125112510.39%>0.2%0.39%>0.2%0.39%>0.2%0.39%>0.2%0.78%>0.6%0.78%>0.6%0.78%>0.6%0.78%>0.6%即上柱：422下柱：4223箍筋的配置因柱底剪力较小：若剪跨比=3则;远大于柱底的剪力值（还没有考虑轴向压力对斜截面的有利影响），所以排架柱的箍筋按构造配置为φ10@200，柱箍筋加密区取为φ10@1004牛腿的设计㈠牛腿几何尺寸的确定27 牛腿截面宽度与柱宽度相等为400mm，若取吊车梁外侧至牛腿外边缘的距离，吊车梁端部宽为340mm,吊车梁轴线到柱外侧的距离为750mm则牛腿面的长度为600mm，牛腿外缘高度为500mm，牛腿的截面高度为700mm，牛腿的几何尺寸及配筋示意图如下：㈡牛腿高度验算作用于牛腿顶部按荷载标准组合计算的竖向力值;牛腿顶部按荷载标准组合计算水平拉力值;牛腿截面有效高度：竖向力作用点位于下柱截面内，a=0满足要求牛腿的配筋由于吊车垂直荷载作用于下柱截面内，故该牛腿可按构造要求配筋，纵向钢筋取416，箍筋取φ8@100。牛腿局部受压验算，满足要求牛腿纵向受压钢筋的计算因为，取取416,804mm取0.2%0.2%<27 柱的吊装验算采用翻身吊，吊点设牛腿与下柱的交接处，起吊时，混凝土达到设计强度的100%，计算简图如下荷载计算根据构造要求，取柱插入基础的深度0.9h=720，取800mm自重线荷载，考虑动力系数1.5，各段荷载标准值分别为上柱：牛腿：内力分析由得：所以，令得柱下最大弯矩发生在：米处则上柱吊装验算：上柱配筋：受弯承载力验算：>满足要求。27 裂缝宽度验算：从弯矩图上可以看出，只需对上柱处的裂缝宽度进行验算即可。满足要求下柱验算：受弯承载力验算(裂缝不需要验算)27 柱的配筋图：基础设计：①②由基础梁传至基础顶面的外墙重量的设计值为（厚墙容重取为）确定基础尺寸；柱插入深取杯底厚度选杯口底垫层为50mm，则基础的高度即为1100mm，由于杯壁厚度，且大于基础梁宽，取。基础底面尺寸地基承载力设计值按下式计算并由表查的，取土平均自重，则得由的一组荷载，按轴压基础初估其底面尺寸因该基础为偏心受压，故取底面选为矩形。则基础底面的，基础及其上填土重27 地基承载力验算：作用于基础底面的力矩及轴力设计值：第一组荷载：第二组荷载：27 （顺时针）验算基地应力：计算公式：；且满足：；由前：按上式计算公式的计算结果列于下表：荷载组别①301.8554.39178.12②216.5674.4145.48故按所设计的基础底面尺寸合适基础受冲切承载力验算按第一组荷载验算（因改组荷载产生的基础底边净反力为最大）。此时，，；则基础底边净反力为：柱边冲切面承载力验算：因则冲切荷载设计值：冲切投影面积：抗冲切承载能力：故抗冲切承载力满足变阶处冲切承载力验算：27 此时冲切破坏面与柱边破坏边重合，故可不验算基础底边净反力计算公式同前：,各组荷载作用下的结果列于下表，以上公式中，及见下图基础长边方向配筋取以上二组荷载中来计算27 荷载组别①1895.21251.328154.5833.85123.73278.2330.77②1547.91251.328121.86479.0171.08192.9449.92荷载组别①278.2330.77183.8213.11462.03491.34309②192.9449.92138.37155.3331.31348.24242.86取以上两组荷载中来计算则此时取第一组荷载值为那么相应于Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ截面配筋则钢筋选为:1614(14@183)基础短边方向配筋取以上两组荷载中来计算27 那么，相应于Ⅲ-Ⅲ和Ⅳ-Ⅳ截面的配筋为则钢筋选为：2318（8@170），27'