单层工业厂房钢筋混凝土排架结构.pdf

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1、实用标准 精彩文档 单厂钢筋混凝土结构设计计算 一、设计任 务及资料 本工程为一工业厂房，根据工艺要求，该车间为单跨，跨度为24 米，柱距 6 米， 长 60 米，跨内有20 吨中级工作制吊车（A4）一台，轨顶标高不低于7.5 米，建筑平 面图、剖面图如图1，已知该厂房所在地区基本风压为0.6 KN/m 2 , 地面粗糙度 B类， ， 基本雪压0.6KN/m 2，该地区工程地质良好，地面下 1.5 米左右为中密粗砂层，地基承 载力特征值为200 KN/m 2，常年地下水位为 -5 米以下。抗震设防烈度为6 度，不要求 进行抗震计算，按构造设防。 ， 厂房平面图、剖面图 二、确定做法 1. 屋面

2、用二毡三油防水层加小豆石（0.35 KN/m 2） ，下为 20 厚水泥砂浆找平（20 KN/m 2） ，80 厚加气混凝土保温层（ 0.65 KN/m 2） 。 2. A4 工作制下20/5t 吊车，最大轮压PMAX= 215 KN ，最小轮压PMIN=45 KN/ ，轮距 4400mm ,小车重 75 KN。 1 3. 围护墙用240 厚砖砌墙，钢门窗（0.45 KN/m 2） ，围护墙直接支承于基础梁。基础 梁高 450mm 。 4. 取室内外高差围150mm, 得基础顶面标高为-0.5m 。 三、构件选型 及相应荷载标 准值 1. 屋面板选用1.5 6 m 预应力混凝土大型屋面板，屋面

3、荷载标准值： 防水层 G 1k =0.35kN/m 2 保温层 G2k =0.65kN/m 2 20mm 厚水泥砂浆找平层 G 3k =0.40kN/m 2 雪荷载 Q k =0.60kN/m 2 外加荷载基本组合设计值 q=1.35 （ 0.35+0.65+0.4）+1.4 0.7 0.60 = 2.478 kN/m 2 采用标准图集04G410-1 中的 Y-WB-2,允许荷载： 2.50 kN/m22.478 kN/m 2 自 重标准值为1.5 KN/m 2（包括灌缝重） 。不设天窗，采用内天沟板选用 TGB68sa 。 算得屋面总荷载为2.97 KN/m 2 2. 24m 跨折线型预应

4、力混凝土屋架，荷载设计值： 防水层 Gik =0.35kN/m 2 保温层 G2k =0.65kN/m 2 20mm 厚水泥砂浆找平层 G 3k =0.40kN/m 2 屋面板 Y-WB-2（含灌缝） G 4k =1.50kN/m 2 雪荷载 Qk =0.60kN/m 2 永久荷载效应控制的基本组合设计值： q=1.35 （ 0.35+0.65+0.4+1.5）+1.4 0.7 0.60=4.598 kN/m 20.3 A = B =0.5 自重荷载：上柱： 15.6 KN 下柱： 49.5KN 2 四、荷载计算 1. 屋面恒载： 11 2.97 6(120.77)110.5/ 2271.4

5、AB PPKN 1 200 15050 A emm 11 271.4 0.0513.57 AB MMKN m 2 200emm 2 271.4 0.254.28 A MKN m 2. 柱自重：15.6PKN 上 .PKN 下469 MKN m 上3.12 3. 吊车梁及轨道：45.50.81 650.36PKN 4 e4A=0.35m 0.3517.63MKN m 454.36 3 4. 雪荷载（屋面均布荷载不与雪荷载同时考虑，取两者中较大值， 故只考虑雪荷载） ： 雪荷载标准值 K S=0.6 KN/m 2, 作用于一跨时： 1 0.6 6 (120.77)36.51 A QKN 1 1.8

6、3 A MKN m 2 7.302 A MKN m 5. 吊车荷载： MAX D在 A柱时 : 4 215 (1 0.2667)268.75 AMAX PDKN 4 268.75 0.3594.06 A MKN m 4 45 (1 0.2667)56.25 BMIN PDKN 4 56.25 0.3519.69 B MKN m 横向水平荷载： 20/5t 吊车一个轮子横向水平制动力0.1 (20075) / 46.88TKN 当一台 20/5t 吊车作用时 6.88 (1 0.2667)8.7 MAX TKN 6. 风荷载：查荷载规范风荷载 ikss q =60.63.6 zz Q Q1 Q2

7、 Q3 Q4 Q5 Q6 Z 1.02 1.02 1.05 1.05 1.11 1.11 S 0.8 0.5 0.8 0.5 0.6 0.5 ik Q 2.94 1.836 3.024 1.89 2.40 2.00 作用长度1.18 1.18 1.92 1.92 作用方向 1 2.94/qKNm 2 1.84/qKNm 1.18 3.024 1.18 1.89 1.92 2.4 1.92 2.005.03 W FKN 荷载汇总表 4 荷载类型简图 A柱 N（KN）M(KN m) 恒载 P1A=271.4 P上=15.6 P4+P上 =50.36+15.6=65.96 P 下=46.9 M1=1

8、3.57 24 +=39.77 A MMM 上 雪荷载Q1A=36.51 M1A=1.83 M2A=7.30 吊车 竖向荷载 Dmax在 A P4A=268.75 Dmin在 A P4A=56.25 M4A=94.06 M4A=19.69 吊车横向 水平荷载 Tmax=8.7 风荷载 q1=2.94 q2=1.84 FW=5.03 A柱内力汇总表 荷载类型序号 简图 M:KN m N: KN V: KN - - - M N M N M N V 恒载a 11.21 287 -28.5 6 337.3 6 14.96 384.2 6 6.4 雪荷载b 2.26 36.51 -5.04 36.51

9、2.09 36.51 1.05 5 吊车竖向 荷载 c -34.9 0 59.16 268.7 5 -1.7 268.7 5 -8.95 d -7.31 0 12.4 56.25 -0.32 56.25 -1.87 横向荷载e 10.44 0 10. 44 0 69.6 0 8.7 风荷载 f 24.75 0 24.75 0 174.8 8 0 32.08 g -31.2 1 0 -31.2 1 0 -152. 57 0 -24.1 1 A柱内力组合表 截面组合目的被组合内力序列号M(KNm) N(KN) - max, MN相应1.2 a0.9 1.4bdef 51.44 390.40 max

10、,MN相应1.2 a0.9 1.4ceg-83.00 344.40 maxmax NM ， 相应 1.2 a0.9 1.4bceg-80.15 390.40 minmax NM ， 相应 1.2 a0.9 1.4ceg -83.00 344.40 - max, MN相应1.2 a0.9 1.4cef 84.61 743.46 max, MN相应1.2 a0.9 1.4bdeg -77.48 521.71 maxmax NM ， 相应 1.2 a0.9 1.4bcef78.26 789.46 6 minmax NM ， 相应 1.2a1.40.9()deg -71.13 475.71 - max

11、, MN相应1.2 a0.9 1.4bdef328.23 578.00 max, MN相应1.2 a0.9 1.4ceg -264.12 799.74 maxmax NM ， 相应 1.2 a0.9 1.4bcef 326.39 845.74 minmax NM ， 相应 1.2a1.40.9()def 325.60 532.00 五、 柱的配 筋计算 材料： C30 混凝土 f c=14.3 N/mm 2, f t=1.43N/mm 2, f tk=2.01N/mm 2 钢筋用 HRB335 fy =fy =300N/mm2, Es=2.0 10 5 N/mm2 箍筋用 HRB235 ，fy

12、 =210 N/mm 2 柱截面参数： 上柱 - 截面： b=400 mm, h=400 mm, A=1.6 10 5 mm2 a=a=45mm, h0=400-45=355 mm, 上柱排架方向计算长度 l 0=2.0 HU=7800 mm 下柱-， - 截面： b 100 mm ，bf=400mm , hf 162.5 mm，h800 mm A=1.77510 5 mm2, a=a=45 mm, h0=800-45=755mm, 下柱排架方向计算长度 l0=1.0 HU=6800mm 相对受压区高度： 1 5 0.8 0.55 300 1 1 2 100.0033 b y scu f E

13、- 截面： 0 14.3 0.55 400 3551116.83 bcb NfbhKN - ， - 截面： 0 1290.93 bcbff Nfbhbb hKN 各组轴力中N都小于 b N, 各控制截面都是大偏压，均用N小，M大的内力组合作为 配筋依据：其中- 截面以83.00MKN m344.4NKN - ， - 截面以328.23MKN m578.00NKN计算 A柱截面配筋计算表 截面- - 内力 M(KNm) 83.00 572.74 N(KN) 344.40 534.08 0 /()eMN mm241.00 851.73 max(20,)() 30 a h emm 20 26.67

14、0 () ia eee mm261.00 878.4 7 001 2;() U lHlHmm 7800 8200 1 0.5/1.0 cc f AN1.0 1.0 20 1.15(0.01)/1.0lh0.955 1.0 2 0 12 0 1 1 1400 i l e h h 1.504 1.065 () cfc NN xxmm bfb f 或60.212a f h=162.5 2 0 22 () 2 () () i ss y xaxa h Nea AAmm fha 当时，取 879.68 2 0 2 () 22 () () i ss y xa hx Ne AAmm fha 当时， 1360.

15、34 2 min () c A mm一侧纵向钢筋320 355 2 ()mm一侧被选受拉钢筋及面积 216 218 (911) 416(804) 六、牛腿计算 A柱的牛腿计算 max 44() 54.36268.75323.11 VKA D FPPKN 1.2 54.36 1.4 268.75441.48 V FKN max 8.70 hk FTKN 1.4 8.712.18 h FKN 400bmm600hmm 1 400200 3 h h4545 s amm 01 tan555 s hhac0a0.65 8 0 0 10.5572.28 0.5 hktk VK VK Ff bh F a F

16、 h 满足要求 计算纵向受拉钢筋，取 0 0.3ah 2 0 1.2568.11() 0.85 Vh s yy F aF Amm h ff ，选用 414（615） ，另选 212 作为锚 筋焊在牛腿顶面与吊车梁连接的钢板下。 验算纵筋配筋率615/ 400 6000.2%0.45/0.21% tk ff满足要求。 验算牛腿顶部局部承压，取A=400 420，0.75 1801.8 cvk f AF，满足要求。 按构造要求布置水平箍筋，取8100，上部 2/3h0(=370mm)范围内水平箍筋总 面积250.3 370/100372.22/ 2 s A可以。 因为 a/h00.3 ，可不设弯筋

17、。 七、柱子吊装 阶段验算 柱子的吊装验算 56 1.755 10 /10254.44/KNm 1 q 56 1.6 10 /10254.0/KNm 2 q 0.2 0.2 (0.80.2)0.60.425/ 0.69.67/ 2 KN m 3 q D算得裂缝宽度：面 6 2 0 1.5 30.42 10 162.18/ 0.870.87 355 911 s s M Nmm h A te te 911 0.01139 0.5400 400 s A D A 面： 用 te和 18dmm，查得 2 190/ sss Nmm满足条件 9 因为 cb MM，所以只计算B面： 6 2 0 1.5 41.

18、52 10 117.93/ 0.870.87 755 804 s s M N mm h A te te 804 0.00906 0.5 100800300162.5 s A A 用 te 和16dmm，查得 2 200/ sss Nmm满足条件 八、 A柱 基础设计 1.设计资料：地下水位标高为-5.000m, 承载力特征值 2 200/ a fKNm，地下 1.5 m 左右为中密粗砂，基础梁按照GB04320选用，顶面标高为+0.05m。 基础用 C20混凝土， 2 9.6/ c fN mm， 2 1.10/ t fN mm 钢筋用235HRB， 2 210/ y fN mm，钢筋的保护层厚

19、度为40 mm 基层采用 C10 混凝土，厚 100 mm 先按构造要求假定基础尺寸：H1200 mm，分三个阶梯，每阶高度400 mm ， 0 1 1155mmH， 0 2 1150mmH， 柱插入深度 1 900mmH， 杯底厚250mm， 杯壁最小厚度t375mm， 2 400mmH， 2 t 0.94 H ，故杯壁可以不配筋， 柱截面尺寸为400800。 2.基础底面尺寸的确定： 荷载计算：基础梁传来的荷载： 梁自重0.240.4562516.2KN 窗重(1.23.0)3.60.456.8KN 墙（圈梁） 10.20.050.1861.23.03.65.24277.00KN 10 3

20、00 wk NKN300 1.2360 W NKN 对基底的偏心距 120400520 w emm 156 kwkw MPeKN 187.2MKN m 柱传来荷载与基础梁传来荷载效应标准组合（对基础底面） 内力种类 max N MV 及 相应、 max M N 及 相应、V 轴 向 力 柱传来（ K N）689.52 653.01 基础梁传来 （ K P） 300 300 合计（ K N）989.52 953.01 弯 距 柱传来259.83 -208.91 柱剪力产生 （1.2 K V） 47.14 -35.36 基础梁传来-156 -156 合计（ dk M）150.17 -400.27

21、3. 底面尺寸选取 与地基承载力 验算 底面尺寸：先按 max N ， 考虑，取 3 m 20/mKN 2 0 m 989.52 5.96 200201.7 K a N Am fd ， 按 0 (1.11.4)A估计偏心受压基础 底面积 A，取底面积3.82.17.98A 地基承载力： 24 (3.8 2.1 1.2)17 (3.8 2.1 0.5)297.65 K GKN 23 1 2.63.85.054m 6 W dk max kk k MNG P AW dk min kk k MNG P AW 地基反力计算见下表，由该表可见，基础底面无拉应力，且最大压应力 2 240(/ m ) a f

22、KN235.971.2， 同时有 maxmin 2 kk PP 均小于 2 200/ m a fKN 满足要求 11 地基反力标准值计算表 max M组合 max M组合 k N A 124 119.42 k G A 37.3 37.3 dk M W 29.71 79.20 2 max( m ) k PKN191.01 235.97 2 min( m ) k PKN131.59 77.52 4. 基础高度验算基础边缘最大地基静反力设计值见下表 基础边缘最大地基静反力设计值计算表 +Mmax组合-Mmax组合 柱传来轴力 (N) 845.74 799.74 基础梁传来轴力(P) 360 360

23、N bl 151.10 145.3 柱传来弯距 (M) 326.39 -264.12 柱剪力产生 （1.2 K V） 弯距 58.93 -53.928 基础梁产生弯距-187.2 -187.2 合计 M 198.12 -505.25 M W 39.2 99.97 max M N P blW 190.3 245.27 min M N P blW 111.9 45.33 5. 验算柱边冲切 显然以 max M的基底反力验算，根据比例关系，得到： 1 166.35 n PKN 2 192.65 n PKN 3 218.96 n PKN 进行冲切验算： 12 11截面：0 1 120045=1155

24、I Hmm 0 1 24002 11552710 I bHmm 0 1 400 11551555 I bHmm 属于 0 120 1 2 II bHLbH情况 1 0 12 186. 16 22 LNMAXI Lh VPHLKN 3 0 10 1 0.71341.5 10 uhtIIl VfbHHV 满足要求 0.97 h算得为 其它各台阶高度验算均满足要求，不另赘述。 6. 底板配筋计算计算过程见下表： 底板配筋计算表 截面1 2 3 2 (/)P KN m411.62 437.92 464.23 302.2 22 ()Cm9.0 4.0 1.0 2.89 ()E m 22.10.44.6 22.11.255.45 22.12.16.3 23.80.88.4 13 21 48 MPC E ()KN m 355.02 198.89 60.93 152.8 2 () s Amm1626.3 1393.8 908.1 703.0 实配钢筋 2 ()mm 1612，即 12130, 2 1809.6 s Amm 1910, 即 10200 ， 2 1491.5 s Amm