钢筋混凝土单层工业厂房结构设计单层厂房计算书-毕业论文.doc
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1、浙江农林大学土木工程专业课程设计计算书 共 46 页 第53 页混凝土结构设计课程设计计算书 设计题目钢筋混凝土单层工业厂房结构设计专业班级 土木工程102 学生姓名 刘成祥 学 号 201008370225 指导教师 张 文 金 完成时间 2013.6.22 成 绩 目录一、 设计项目.3二、 设计资料.3三、 计算简图.5四、 荷载计算.6五、 内力分析 .101、剪力分配系数计算 .102、恒荷载作用下的内力分析 .113、屋面活荷载作用下的内力分析 .134、吊车竖向荷载作用下的内力分析 .165、吊车水平荷载作用下的内力分析 .226、风荷载作用下的内力分析 .24六、 内力组合 .
2、26七、 截面设计 .29八、 牛腿设计 .37九、 基础设计 .38十、 附柱、基础施工图 .46 一、 设计项目某机械加工制作车间。二、设计资料1、建设地点:临安市某厂区。2、自然条件: 1)、基本风压:0.45 KN/m2。2)、基本雪压:0.45 KN/m2。3)、屋面均布活荷载标准值:0.5KN/m2。4)、地质条件:场地土组成情况从上至下依次为:0.8m厚杂填土,重度15KN/m3;1.5m厚粉土,c10、重度17KN/m3、承载力特征值fak=140KPa;3.0m厚粉质粘土,e及IL均0.85,重度19KN/m3、承载力特征值fak=180KPa。5)、抗震设防烈度:6度。3、
3、结构型式:钢筋混凝土排架结构。4、建筑平面:车间长度为60m,柱距为6 m;车间宽度选用48m,其中AB跨及BC跨尺寸均为24m。5、建筑剖面:两跨等高排架,室内外高差0.2m,柱牛腿顶标高9.3m,轨道顶标高10.7m,上柱顶标高13.5m。6、排架柱计算参数:上柱均采用bh=400mm400mm矩形截面,下柱均采用工字形截面,下柱的截面几何参数分别为:A、C列柱: bhhfbw=400mm900mm150mm100mm,A=1.875105 mm2, I=1.951010 mm4, 自重标准值为4.69KN/m;B列柱: bhhfbw=400mm1000mm150mm100mm,A=1.9
4、75105 mm2, I=2.561010 mm4, 自重标准值为4. 94KN/m。7、吊车系统计算参数:1)、吊车:两跨均设有两台20/5t软钩电动桥式吊车,工作级别均为A4,其中21m跨度为:桥架跨度Lk=19.5m, 宽度B=5.55m, 轮距K=4.4m, 最大轮压标准值Pmax,k=205KN, 大车质量m1=28t, 小车质量m2=7.5t;24m 跨度为:桥架跨度Lk=22.5m, 宽度B=5.55m, 轮距K=4.4m, 最大轮压标准值Pmax,k=215KN, 大车质量m1=32t, 小车质量m2=7.5t。2)、吊车梁: 采用预应力钢筋混凝土等截面薄腹吊车梁,梁高1.2m
5、, 自重标准值为44.2KN/根。3)、轨道:高为0.2m, 轨道及连接件自重标准值为0.8KN/m。4)、屋盖钢支撑体系:取自重标准值为0.05KN/m2。8、屋盖构件计算参数:1)、屋面板:采用预应力钢筋混凝土大型屋面板,1500mm6000mm240mm,板重标准值(含灌缝)为1.4 KN/m2。2)、屋架: 采用梯形钢屋架,共8个节间,21m跨端部高度为1.99m、跨中央高度为3.04m;24m跨端部高度为1.99m、跨中央高度为3.19m。屋架自重标准值按下式计算:0.120.011L(KN/m2),其中L为屋架跨度,以m计。3)、钢筋混凝土天沟板:580mm6000mm400mm,
6、板重标准值为12.8 KN/块。9、屋面做法:三毡四油防水层;20mm厚1:3水泥砂浆找平层;250mm厚1:8水泥珍珠岩制品保温层;一毡二油隔气层;20mm厚1:2.5水泥砂浆找平层;预应力钢筋混凝土大型屋面板,板下喷大白浆两道。10、围护结构:1)、墙体:370mm厚烧结普通砖砌体,自重标准值取19KN/m3,外清水墙、内喷大白浆两道。2)、钢窗:上窗1.8m3.6m、下窗3.6m3.6m,自重标准值取0.45KN/m2。11、材料供应:1)、混凝土强度等级:选用C30。2)、钢筋:柱内受力纵筋采用HRB335级,柱内箍筋采用HPB300级。12、环境类别为一类。3、画出车间平面图及剖面图
7、见施工图图1-1和1-2三、计算简图1、可以从整个厂房中选择具有代表性的排架作为计算单元,计算柱距为6m,其计算简图如下1-3所示: 上柱高:下柱高:柱总高:2、柱截面几何参数,列表如下:柱列上柱下柱(mmmmA()I()A()I()A4004001.62.1318751.95B4004001.62.1319752.56C4004001.62.1318751.95四、荷载计算(标准值)1、恒荷载1)、屋盖自重 三毡四油防水层 20mm厚1:3水泥砂浆找平层 250mm厚1:8水泥珍珠岩制品保温层 一毡二油隔气层 20mm厚1:2.5水泥砂浆找平层 预应力钢筋混凝土大型屋面板 屋盖钢支撑体系 屋
8、面恒荷载 屋架自重(24m跨) 钢筋混凝土天沟板 12.8 KN/块故作用于AB、BC跨两端柱顶的屋盖结构自重为: 2)柱自重 边柱A:上柱 下柱 中柱B:上柱 下柱 边柱C:上柱 下柱 3)吊车梁及轨道自重 AB跨: BC跨:各恒荷载作用位置如图1-4所示。图1-4 恒荷载作用位置2.屋面活荷载 由荷载规范查得,屋面均布活荷载标准值0.5,而雪荷载的标准值为0.45,所以仅按屋面活荷载计算。 AB跨: BC跨:3.吊车荷载 本车间选用的吊车参数如下: 24m跨:20/5t吊车,工作级别为,吊车梁高为1.2m,B=5.55m,k=4.4m,=215KN,=45KN,G=280KN,g=75KN
9、,;吊车梁与支座影响线如1-5所示。故作用于排架柱上的吊车竖向荷载分别为:AB跨(同BC跨):作用在每个车轮上的吊车横向水平荷载标准值:对于20/5t软钩吊车:=0.1,AB跨(同BC跨):4.风荷载 由已知条件可知,基本风压为,风压高度系数按B类地面取。柱顶:H=13.5+0.2m=13.7m,=1.104 檐口:H=13.5+1.99+0.2=15.69m,=1.155 屋顶:H=13.5+3.19+0.2=16.86m,=1.181 1-6 风荷载体形系数作用在排架上的风荷载标准值为:左吹风 =(0.8+0.4)1.155(15.69-13.7)0.45+(-0.6+0.5)1.181(
10、16.86-15.69)0.45 6=7.07KN右吹风荷载相差很小,故取相同荷载值风荷载作用示意图如1-7所示。五、内力分析本厂房为两跨等高排架,可用剪力分配系数法进行内力分析。1、剪力分配系数的计算1)A列柱(同C列柱)柱顶位移值计算 上柱: 下柱: n= 查附录9附图9-1得=2.46则2)B列柱柱顶位移值的计算 上柱:下柱:查附录9附图91得=2.31,则3)各柱剪力分配系数(2)恒荷载作用下的内力分析恒荷载下排架的计算简图,如下图18所示 A列柱:=294.250.05= (逆时针)=(+)=16.8+49=65.8 KN=(+)-=(294.25+16.8)0.25-490.3=6
11、3.06(逆时针)=45.96KNB列柱:=+=294.25+294.25=588.5N =.-.=0(顺时针) =+=49+16.8+49=114.8 KN =0 =48.4KNC列柱:=294.25KN =.=294.250.05=14.71(顺时针) =(+)=16.8+49=68.5 KN =(+)-. = (294.25+16.8)0.25-490.3 =63.06 =45.96KN各柱不动铰支座反力为:A列柱:n=0.109, =0.3,查附录9附图9-2,9-3 得 =2.14 , =1.13 =14.71/14.02.14=2.25KN =63.06/14.01.13=5.09
12、KNKN()B列柱:n=0.083,=0.3,查附录9附图9-2,9-3可得:=2.32=0/14.02.32=0()C列柱:n=0.109,=0.3,查附录9附图9-2,9-3可得:=2.14 , =1.13=-14.71/14.02.14=-2.25KN()=63.06/14.01.13=-5.09KN()KN()所以,排架柱不动铰支座总反力:KN()各柱柱顶最后剪力为:KN()KN()KN()恒荷载作用下排架柱弯矩图和轴力图如图1-9所示:(3)屋面活荷载作用下的内力分析1)AB跨作用有屋面活荷载时由屋面活荷载在每侧柱顶产生的压力:在A.B柱顶及变截面处引起的弯矩分别为:各柱不动铰支座反
13、力分别为:A列柱:n=0.109,=0.3,=2.14 ,=1.13=1.8/14.02.14=0.28KN =9/14.01.13=0.73KNKN()B列柱:则=5.4/14.02.32=0.89()排架柱不动铰支座总反力:KN()排架柱最后剪力分别为:KN()KN()KN()AB跨作用有屋面活荷载时,排架柱的弯矩图和轴力图如下图1-10所示:2) BC跨作用有屋面活荷载时由屋面活荷载在每侧柱上产生的压力为其在B.C柱顶及变截面处弯起的弯矩:(顺时针 )(顺时针)各柱不动铰支座压力分别为:B列柱:则=-=5.4/14.02.32=-0.89()C列柱:n=0.109,=0.3,=2.14
14、,=1.13=-1.8/14.02.14=-0.28KN()=-9/14.01.13=-0.73KN()排架柱不动铰支座总反力为: 各柱柱顶最后剪力分别为:KN()KN()KN()BC跨作用于屋面活荷载时,排架柱的弯矩图和轴力图如下图1-11所示:(4)吊车竖向荷载作用下的内力分析(不考虑厂房整体空间工作)1)AB跨作用于A列柱时由于吊车竖向荷载,的偏心作用而在柱中引起的弯矩为:(顺时针 )(逆时针)其计算简图如图1-12所示:各柱不动铰支座反力分别为:A列柱:n=0.109,=0.3,=1.13=-124.92/14.01.13=-10.08KN()B列柱:n=0.109,=0.3,=1.1
15、3=65.37/14.01.13=5.28KN()故排架柱不动铰支座总反力为: KN()故排架柱柱顶最后剪力分别为:KN()KN()KN()当AB跨作用于A列柱时,排架柱各柱的内力如图1-13所示:2)AB跨作用于B列柱左侧时由于AB跨中吊车竖向荷载,的偏心作用而在柱中引起的弯矩为:(顺时针)(逆时针)其计算简图如图1-14所示:排架柱柱顶各柱不动铰支座反力分别为:A列柱:n=0.109,=0.3,=1.13=-26.15/14.01.13=-2.11KN()B列柱:n=0.109,=0.3,=1.13=312.31/14.01.13=25.18KN()所以排架柱不动铰支座总反力为: KN()
16、故排架柱柱顶最后剪力分别为:KN()KN()KN()当AB跨作用于B列柱左侧时,排架柱各柱的内力如图1-15所示:3)BC跨作用于B列柱右侧时由于BC跨,的偏心作用而在柱中引起的弯矩为:(顺时针)(顺时针)(逆时针)其计算简图如图1-16所示:排架柱柱顶各柱不动铰支座反力分别为: B列柱:n=0.109,=0.3,=1.13=312.31/14.01.13=25.18KN()C列柱:n=0.109,=0.3,=1.13=26.15/14.01.13=2.11KN()所以排架柱不动铰支座总反力为: KN()故排架柱柱顶最后剪力分别为:KN()KN()KN()当BC跨作用于B列柱右侧时,排架柱各柱
17、的内力如图1-17所示:4) BC跨 作用于C列柱时由于BC跨 与的偏心作用而在柱中引起的弯矩为:(顺时针 )(顺时针 ) ( 逆时针)其计算简图如下图118所示。各柱不动铰支座反力分别为:B列柱:n=0.109,=0.3,=1.13 =-65.37/14.01.13=-5.28KN ()C列柱: n=0.109,=0.3,=1.13 =124.92/14.01.13=10.08KN ()所以排架柱不动铰支座总反力为: KN()故排架柱最后剪力分别为:KN()KN()KN() 当BC跨作用于C列柱时,排架各柱的内力图如下图1-19所示(5)吊车水平荷载作用下的内力分析(不考虑厂房整体空间工作)
18、1)AB跨作用有横向水平荷载时, 计算简图如下图1-20所示;各柱不动铰支座反力分别为:A列柱:,=0.3, =0.587 KN()B列柱:,=0.3, =0.559 KN()排架柱顶部动铰支座的总反力: KN()排架柱顶最后剪力分别为:KN()KN()KN()排架柱各柱的弯矩图如图121所示2)BC跨作用有横向水平荷载时, 计算简图如下图1-22所示;各柱不动铰支座反力分别为:B列柱:,=0.3, =0.559 KN()C列柱:,=0.3, =0.587 KN()所以排架柱顶不动铰支座总反力为: KN()故排架柱顶最后剪力分别为:KN()KN()KN()排架柱各柱的弯矩图如图1-23所示:(
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