杭州市郊区单层厂房结构设计 35页

'杭州市郊区单层厂房结构设计一、设计题目杭州市郊区×××厂装配车间。二、设计资料1.该车间抗震设防烈度为6度。2.该车间为单跨车间：跨度21m，柱距6m，总长156m；中间设一道伸缩缝，柱顶标高12.00m，轨顶标高9.60m。考虑基础顶面为-0.5m。3.车间跨内设有2台150/50kN中级工作制吊车，其参数见下表。表2.11吊车参数（大连起重机厂）起重量kN桥跨Lk/m最大轮压Pmax/kN小车重Q1/kN轮距K/m大车宽B/m额定起重量P/kN吊车总重Q/kN150/5019.516060.74.45.61502544.根据工程地质勘探报告，可选编号③的层土为持力层（粉质粘土），其深度距地表面1m左右，厚度约在5~8m，承载力修正后的特征值fa=140kN/m235 ，常年平均地下水稳定在地面下3m处。5.屋面：三毡四油防水层上铺小石子（自重标准值：0.4kN/m2）；20mm厚水泥混合砂浆找平层（自重标准值：20kN/m2）；100mm厚水泥珍珠岩制品保温层（自重标准值：4kN/m2）；预应力混凝土大型屋面板。另：屋面均布荷载标准值为0.5kN/m2。6.墙体：240mm厚清水墙（自重标准值：5.19kN/m2），每柱距内均有钢窗（或门）（自重标准值：0.45kN/m2），钢窗宽2.4m。7.标准构件选用：（1）预应力混凝土大型屋面板采用G410（一）标准图集，其板重（包括灌缝）标准值为1.35kN/m2。（2）屋架采用CG423标准图集中的预应力混凝土折线形屋架（适用于卷材防水屋面），自重标准值为74kN。屋面支撑的自重标准值为0.05kN/m2，天沟及雨水的自重标准值为20kN/m2。（3）吊车梁采用G425标准图集中的预应力混凝土吊车梁，梁高1000mm，自重标准值34.8kN，轨道及零件自重标准值0.82kN/m，轨道构造高度200mm。8.材料：柱采用C20混凝土，受力主筋用HRB400级钢筋，箍筋用HPB235级钢筋；基础采用C15混凝土；钢筋用HPB235级钢筋。9.设计依据：现行的《荷载规范》、《混凝土结构设计规范》等。10.风荷载：基本风压值ω0=0.5kN/m2，地面粗糙度为C类，查表10m与15m高度处μz均为0.74kN/m2。风载体型系数注于下图中：35 一、柱截面选定和排架计算简图1.柱截面尺寸的确定（1）根据建筑剖面，考虑基础顶面为-0.5m，并参考附表6、附表7，确定各柱截面尺寸为：A轴：上柱（矩形）：；下柱（工字形）：；B轴：上柱（矩形）：；下柱（工字形）：；（2）各柱的截面惯性矩为：A轴柱：上柱，下柱；B轴柱：上柱，下柱。2.计算简图35 排架计算简图一、荷载计算以下荷载计算均为标准值。1.永久荷载（恒载）（1）A/B轴柱承受的恒载：①由屋盖传下的：三毡四油小石子防水20mm厚水泥混合砂浆找平100mm厚水泥珍珠岩制品保温屋面板自重（包括灌缝）屋盖支撑系统自重屋架自重屋檐天沟及雨水35 A轴柱顶荷载位置图如右图所示，对上柱中心线的偏心距：②吊车梁及轨道重：如下图所示，对下柱中心线的偏心距：A轴柱承受的荷载简图③柱自重：包括上柱重与下柱重。上柱重：对下柱中心线的偏心距下柱重(具体计算略)（1）恒载作用下的计算简图如下图所示35 恒载计算简图1.屋面活载屋面均布活载标准值为0.5kN/m2，并通过屋架支点传给柱：A轴柱顶：活载作用下的计算简图如下图所示。35 屋面活载计算简图支座反力影响线1.吊车荷载（1）吊车竖向荷载：二台150/50kN吊车，位置如右图所示。计算简图如下图所示。当在A柱有：当在B柱，吊车竖向荷载与在A柱时对称。35 吊车竖向荷载计算简图（1）吊车水平荷载每个轮子计算简图如下图所示。吊车水平荷载计算简图1.风荷载基本风压ω0=0.5kN/m2，风载体型系数如设计资料图中所示。高度变化系数（地面粗糙度为C类）的计算：由柱顶离地面（即室外地坪）的高度为35 查表可得屋面平均高度为查表可得（1）左风：柱顶集中力：均布荷载：（2）右风：由于结构对称，所以在右风作用下的风荷载与左风作用时左右对称。风荷载作用计算简图如下图所示。风荷载计算简图35 一、内力分析（剪力分配法计算）1.剪力分配系数η柱号A柱2.510.5B柱2.510.52.恒载作用下的内力（1）恒载作用计算简图如下图所示。，。柱号A柱0.112.101.85B柱0.112.10-1.85柱号A柱0.111.154.31B柱0.111.15-4.31（2）各柱铰支座反力：A柱铰支座反力B柱铰支座反力35 （1）各柱顶剪力的计算（2）图见下图。（3）图见下图。35 （1）剪力图略。1.屋面活载作用下的内力：（1）计算简图如下图所示。，。柱号A柱0.112.100.27B柱0.112.10-0.27柱号A柱0.111.150.72B柱0.111.15-0.72（2）各柱铰支座反力：A柱铰支座反力B柱铰支座反力（3）各柱顶剪力：（4）图见下图。35 （1）图、图略。1.吊车竖向荷载作用下的内力（1）当作用在A轴柱时①计算简图如下图所示。，。柱号A柱0.111.15-9.42B柱0.111.152.47②各柱顶剪力的计算：③图见下图。35 ①图、图略。（1）当作用在B轴柱时，由于结构左右对称，其内力图与作用在A轴柱时左右对称。1.吊车水平荷载作用下的内力①计算简图如下图所示。，。柱号A柱11.240.110.616.86B柱11.240.110.616.86②各柱顶剪力：35 ①图见下图。②图、图略。1.风荷载作用下的内力（1）左风载作用下的内力①计算简图如下图所示。，，。柱号均布A柱-1.780.110.332-7.39B柱-1.110.110.332-4.61②各柱顶剪力：③图见下图。35 ①图、图略。（1）右风载作用下，由于结构左右对称，其内力图与左风载作用时对称。一、内力组合因该结构为对称结构，故只对A轴柱进行计算分析。35 A轴柱内力（标准值）风载右风g－19.790－19.790－130.470－17.38左风f14.13014.130148.06022.97吊车水平荷载e±11.240±11.240±111.280±11.24吊车竖向荷载Dmax在B柱d－21.4205.4689.6－47.5089.6－5.95Dmax在A柱c－21.42080.97341.328.02341.3－5.95屋面活载b1.9831.5－5.9031.52.9131.50.99恒载a11.14235.2－35.74274.919.08322.36.16荷载种类编号内力图M(kN•m)N(kN)M(kN•m)N(kN)M(kN•m)N(kN)V(kN)柱号及正向内力Ⅰ—ⅠⅡ—ⅡⅢ—Ⅲ控制截面35 A轴柱内力组合表Nmin及相应M,V数值－50.83235.2－63.45274.9226.36167.14322.3322.338.3229.13注：①该柱各截面内力组合时均考虑为由可变荷载效应控制，且柱采用对称配筋：上柱Nb=α1fcbξbh0=1.0×9.6×400×0.518×(400-40)=716.08(kN)上柱Nb=α1fc[bξbh0+(b’f－b)h’f]=1.0×9.6×[100×0.518×(900－40)+(400－100)×150]=859.66(kN)②组合中c与d，f与g只能取其中之一，并且如果取e，则一定要取c或d。③两台吊车荷载折减系数为0.9。④Mk,Nk与Vk均为设计基础需要荷载效应组合的标准值。组合项1.0a＋1.4[0.9(c＋e)＋g]×0.91.0a＋1.4g1.0a＋1.4fNmax及相应M,V数值16.14326.3473.30759.92198.41144.45816.80629.4714.0610.92组合项1.2a＋1.4b1.2a＋1.4×0.9(c＋e)1.2a＋1.4×0.9(c＋e)－Mmax及相应N,V数值－50.83235.2－81.81471.18－325.37－226.95423.91394.88－35.23－23.41组合项1.0a＋1.4[0.9(c＋e)＋g]×0.91.2a＋1.4[b＋0.9(d＋e)＋g]×0.91.0a＋1.4[0.9(d＋e)＋g]×0.9＋Mmax及相应N,V数值33.67321.9386.63661.93371.08267.79813.48627.1043.5832.01组合项1.2a＋1.4(b＋＋f)×0.91.0a＋1.4[0.9(c＋e)＋f]×0.91.2a＋1.4[b＋0.9(c＋e)＋f]×0.9内力M(kN•m)N(kN)M(kN•m)N(kN)M(kN•m)Mk(kN•m)N(kN)Nk(kN)V(kN)Vk(kN)截面Ⅰ—ⅠⅡ—ⅡⅢ—Ⅲ35 一、柱设计（A轴柱）1.设计资料截面尺寸：上柱，矩形，，下柱，工字型，，；，材料等级：混凝土C20，钢筋HRB400级钢筋HPB235级计算长度：查附表4。排架方向：上柱，下柱，（当不考虑吊车荷载时：）垂直排架方向：上柱：下柱：2.配筋计算（1）上柱（I-I截面）：从内力组合表中可知，各组内力均为大偏压(,）。由N与M的相关性可以确定为该截面所需配筋最多的内力，即控制内力。取，，取；35 为此，应该计算的值：该截面此刻为大偏压取；选配2C18（）。（1）下柱（Ⅱ-Ⅱ截面和Ⅲ-Ⅲ截面）：从内力组合表中可知，各组内力均属大偏压（）。其M与N的数值如下：(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)由N与M的相关性可知，（f）组内力配筋必大于(a),(b),(c),(e),(g)组；而(h)组必大于(d)组，故选取(f)组和(h)组计算配筋。①(f)组内力配筋计算（大偏心）：，属第一类T形截面。35 ，取；为此，应该计算的值：该截面此刻为大偏压取；，②（h）组内力配筋计算（大偏心）：，属第一类T形截面。，取；35 为此，应该计算和的值：由前可知由以上计算，下柱配筋按配筋。验算，满足。选配2C22（）。1.牛腿设计预先假定牛腿高度如图6.1所示。图6.1裂缝控制验算图按下列裂缝控制公式进行验算：35 式中，，上述公式中，右边>左边（）满足要求。由于竖向吊车荷载的作用点至下柱边缘的距离（见图3.2），因而只需按构造配筋即可。1.柱子吊装阶段验算只考虑平卧单点起吊的验算情况。（1）荷载：（上柱、牛腿和下柱的自重）。上柱：牛腿：下柱（柱插入基础0.8m）因其由永久荷载效应控制，考虑荷载分项系数1.35，动力系数1.5，结构重要性系数0.9。35 （1）内力（2）C点截面验算：（）①承载力：设混凝土达到设计强度时起吊，平卧工字型截面可以视为的矩形截面。，已配有2C22（），满足要求。②裂缝宽度：（略）。（3）D点截面验算：①承载力：35 已配有2C18（），满足。②裂缝宽度：（略）1.A轴柱的模板及配筋见下图35 A轴柱模板图35 A轴柱配筋图35 一、基础设计（A轴）1.设计资料地下水位标高-3.000m，地基承载力修正后的特征值。基础梁按标准图集G320选用，其顶标高为-0.05m。材料：混凝土C15，钢筋HPB235级，杯口用C20细石混凝土填实。2.基础剖面尺寸按构造要求初步确定如下：柱插入深度杯口深度杯底厚度垫层厚度杯口壁厚底板边缘高度杯口壁高度，取杯口顶部长杯口顶部宽杯口底部长杯口底部宽基础底面标高3.基础底面尺寸确定（1）荷载计算：基础除承受由柱Ⅲ—Ⅲ截面传来的荷载外，还承受由基础梁直接传来的荷载，其计算如下：梁自重：窗重：墙（包括圈梁）:35 （标准值）（设计值）对基底面中心线的偏心距：按前述柱内力组合对弯矩的符号规定，此弯矩为负值，即，。对基础底面，柱传来的荷载与基础梁传来的荷载效应标准组合值见下表。（表中轴向力、弯矩的单位分别为kN和kNm）内力种类及相应N，V及相应N，V及相应N，V及相应N，V轴向力柱传来627.10394.88629.47322.3基础梁传来317.04317.04317.04317.04合计944.14711.92946.51639.34弯矩柱传来267.79-226.95144.45167.14柱剪力产生33.61-24.5811.4730.59基础梁传来-190.22-190.22-190.22-190.22合计111.18-441.75-34.307.51（2）底面尺寸选取：①先按组合考虑，并取：取底面积为，确定取。②地基承载力验算：，地基反力计算见下表，其中35 地基反力标准值组合组合组合组合78.6859.3378.8853.2833333333125.58147.55116.1787.2297.7837.11107.5985.34由上表可见，基础底面不出现拉应力，且最大压应力为，同时有均小于，所以满足要求。1.基础高度验算由下表可见最大的为组合产生，其值。基础边缘最大地基净反力设计值组合组合组合组合柱传来轴力（N）813.48423.91816.80322.3基础梁传来轴力（P）380.45380.45380.45380.45柱传来弯矩（M）371.08-325.37198.41226.36柱剪力产生（1.05V）弯矩45.76-36.9914.7640.24基础梁产生弯矩-228.27-228.27-228.27-228.27合计M188.57-590.63-15.1038.3323.5773.831.894.79123.06140.86101.6663.3575.92-6.8097.8853.77（1）验算柱边冲切：35 ，，，，基础高度，按线性内插得（满足要求）（2）验算变阶处冲切：，，，，（满足要求）1.基础底板配筋由4中表格可判断，组合、组合或需配筋均可能较多。（1）截面Ⅰ－Ⅰ：35 ，，，；有：，①在组合下：②在组合下：故35 基础配筋计算简图（2）截面Ⅰ’－Ⅰ’：，，；①在组合下：②在组合下：故35 故沿b边按设置，满足构造要求。（3）截面Ⅱ－Ⅱ：，，；①在组合下：②在组合下：故（4）截面Ⅱ’－Ⅱ’：，，；①在组合下：②在组合下：故故沿l边按及构造要求配置（解毕）35 基础配筋图35'