钢筋混凝土单层厂房结构设计

钢筋混凝土结构-2

题目：钢筋混凝土单层厂房结构设计

课程设计

姓 名： 王方良 班 级：

学 号201203238297 学 院：舟山奥鹏

大连理工大学 2013年 8 月 30 日

钢筋混凝土结构-2课程设计任务书

一、 题目：钢筋混凝土单层厂房结构设计

二、 目的与要求：了解单层厂房结构设计的全过程，培养单层厂房结构设计的工作

能力。要求：（1）、掌握单层厂房结构布置和结构选型的一般原则和方法；（2）、综合运用以往所学的力学及钢筋混凝土结构的知识，掌握排架内力分析方法以及构件截面设计方法；（3）、掌握单层厂房结构施工图的表达方法。 三、 设计内容：1、完成计算书一份，内容包括：（1）设计资料；（2）结构布置与

选型；（3）排架内力分析及柱、基础的配筋计算。2、绘制施工图：（1）柱子模板图及配筋图；（2）基础平面布置图及配筋图。 四、 设计资料：

1、 2、

厂房跨度24米，总长102米，中间设伸缩缝一道，柱距6米。 车间内设有两台软钩200／50kN中级工作制吊车，轨顶设计标高10.000米。 3、

建筑场地地质情况：地面下0.8米范围内为杂填土，杂填土下面3.5米内为均匀粉土，其承载力标准值fk＝200kPa,地下水位为地面下4.50米，无腐蚀性。 4、 5、 6、

基本风压W0=0.4kN/m2; 基本雪压S0=0.35kN/m2。

屋面是不上人的钢筋混凝土屋面，屋面均布可变荷载标准值为0.7/m2。 建议采用材料：

（1）、柱：混凝土C30，纵向受力钢筋II级，箍筋I级。 （2）、基础：混凝土C30，II级钢筋。 7、

选用的标准图集：

（1）、屋面板：G410（一）标准图集，预应力混凝土大型屋面板，板重标准值（包括灌缝在内）1.4KN/m2。

（2）、天沟板：G410（三）标准图集，JGB77-1天沟板，板重标准值2.02kN／m。

（3）、屋架：G415（三）标准图集中预应力混凝土折线形屋架，屋架自重标准值106kN。

（4）、吊车梁：G323-1~2标准图集DLZ-4，梁高1200毫米，翼缘宽600毫米，腹板宽300毫米，梁自重标准值44.2kN/根，轨道及零件重1kN/米，轨道及

- 1 -

垫板高度200毫米。 8、

建议采用的柱截面尺寸：上柱为矩形 bxh=400x400mm,下柱为I形 bf=400mm，h=800mm，b=100mm，hf=150~170mm。 9、

屋面做法：

防水层（0.4KN/平米）20厚水泥砂浆找平层（0.4KN/平米）屋面板

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12400025280640 144060006000600060006000600060006000600050060001033806000600060006000600060006000440平面布置图640 - 3 -

15.99014.30012.400180020010.0008.60040601350510024000剖面图 5500 4400吊车尺寸图 150±0.0001200-0.150

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结构计算书

一、 结构的计算

1、计算简图的确定

（1）计算上柱高及柱全高 根据图2.107及有关设计资料：

上柱高Hu=柱顶标高-轨顶标高+吊车梁高+轨道构造高=12.4-10.0+1.2+0.20=3.8m 全柱高H=柱顶标高-基顶标高=12.4-（-0.5）=12.9m 故下柱高Hl=H-Hu=12.9-3.8=9.1m 上柱与全柱高的比值

??3.8?0.29512.9（2）初步确定柱截面尺寸

根据表2.9（A）的参考数据，上柱采用矩形截面，b×h=400mm×400mm，下柱选用I形,b×h×hf=400mm×800mm×150mm（其余尺寸见图2.108），根据表2.8关于下柱截面宽度和高度的限值，验算初步确定的截面尺寸，对于下柱截面宽度

Hl9100

25

对于下柱截面高度，有吊车 无吊车时

?25?364mm?b?400mm(可以）Hl9100??758mm?h?800mm(可以)1212

1.5H???????????3??774mm?h?800mm(可以)2525（3）上、下柱截面惯性与其比值 排架平面内：

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上柱

Iu?下柱

1?400?4003?2.33?109mm41211?400?8003?2??150?483.43?1.42?1010mm41212Il?

比值

Iu2.133?109????0.150Il1.42?1010排架平面外：

上柱

Iu?2.133?109mm4下柱

Il?2?158.3?400483.4?100??1.729?109mm4121233

排架计算简图（几何尺寸及截面惯性矩）如图2.109所示

图2.108 形截面尺寸

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图2.109 排架计算简图

2、荷载计算

（1）恒荷载 （а）房屋结构自重 预应力混凝土大型屋面板

1.2?1.5?1.8KNm2

20mm水泥沙浆找平层 1.2?20?0.02?0.48KNm2

一毡二油隔气层 1.2?0.05?0.06KNm2

100mm水泥珍珠岩制品保温层 1.2?4?0.1?0.48KNm2

1.2?0.35?0.42KNm220mm水泥沙浆找平层 2g?3.72KNm

天沟板 1.2?60?72KN天窗端壁

1.2?100?120KN屋架自重

天窗架 1.2×40=48KN

则作用于横向水平面排架一端柱顶的屋盖结构自重

24120G1?3.72?6??14.4?72??48?462.24KN

?22 - 7 -

hu400e1??150??150?50mm 22

(b)柱自重 上柱

G2?1.2?25?0.4?0.4?3.8?18.24KN

hlhu800400e2?????200mm

2222 下柱

(0.1?0.4)??G3?1.2?25?9.1??0.15?0.4?2?0.45?0.1?2??0.025??1.12???48.46?1.1?53.5KN e3?0

（c）吊车梁与轨道自重

G4?1.2?(45?1?6)?61.2KN

（2）屋面活荷载

由《荷载规范》可知,屋面均匀活荷载标准值为0.7 KN/m,大于该厂房所在地区的基本雪压S0=0.30 KN/m,故屋面活荷载在每侧柱顶产生的压力为 ， Q1=1.4×0.7×6×12=70.56KN e1=50mm （3）吊车荷载

由电动双钩桥式吊车数据查得

Pmax..K=200KN. Pmin.k=50KN, B=5000mm. k=4000mm Q2.K=75KN

根据B与K及反力影响线，可算得与各轮对应的反力影响线竖标（图2.110），于是可求的作用与上柱的吊车垂直荷载

2，

2

Dmax?0.9?QPmax.k?yi?0.9?1.4?200?(1.0?0.267?0.8?0.067)?588KNDmin?

Pmin50Dmax??588?147KNPmax200

e4?750?hl800?750??350mm22 - 8 -

图2.110计算简图

作用于每个轮子上的吊车水平制动设计值

T??4(?QQc.k??GQ2.K)?0.1(200?75)?6.875KN4

则作用于排架上的吊车水平荷载，按比例关系由 求得Dmax

T6.875

Tmax?Dmax??588?20.2KN?QPmax.k200

其作用点到柱顶的垂直距离 y?Hu?he?3.8?1.2?2.6m y2.6??0.684

Hu3.8

（4）风荷载

**地区的基本风压 w0?0.35KNm2,对于大城市市郊，风压高度变化系数 ?z

按B类地区考虑，高度的取值，对 q1,q2按柱顶标高12.4m考虑，查《荷载规范》得

?z?1.08;对Fw按天窗檐口标高19.86m考虑，查《荷载规范》得?z?1.26.风荷

载体型系数?z的分布图2.111所示。故集中风荷载 Fw为

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风向图2.111 风荷载体型系数

Fw??Q(1.3h1?0.4h2?1.2h3)?z?0B?1.4?(1.3?1.9?0.4?1.69?1.2?3.87)?1.26?0.35?6?28.86KN

q1??Q?s1?z?0B?1.4?0.8?1.080?0.35?6?2.54KNm

q2??Q?s2?z?0??1.4?0.5?1.080?0.35?6?1.59KNm

排架受荷总图如图2.112所示。

图2.112 作用于排架上的荷载

3、内力计算

（1）恒荷载作用下

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如前所述，根据恒荷载的对称性和考虑施工过程中的实际受力情况，可将图2.112中的恒载

G1、G2及G4的作用简化为图2.113a、b、c所示的计算简图。

（a） 在G1作用下

M11?G1e1?462.24?0.05?23.11(KN?m)

M12?G1e2?462.24?0.25?115.56(KN?m)

已知n=0.151，λ=0.295，由附图2.2中的公式

图2.113 恒荷载作用下的内力（）的作用；（）的作用；（）的作用；（）图（·）（）图（）

故在M11作用下不动铰支承的柱顶反力

1??1??1??2?1??1?0.2952?1??33n0.15?????1.95C????2?1?2?1?1??3??1?1?0.2953??1??n??0.15?1R??C111M23.112??1.95???3.49kN???H12.9112由附图2.3中的公式

C?23?21??31?0.295???1.2112????1??2??1?1?0.2952??1??n??0.15?22

故在M12作用下不动铰支承的柱顶反力

R??C122M115.56??1.2???10.75kN???H12.9

122

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因此，在M11和M12共同作用下（即在G1作用下）不动铰支承的柱顶反力

R?R?R??3.5?10.75??14.25kN???11112相应的弯矩图如图2.113a所示

(b)在G2的作用下

M??Ge??18.24?0.2??3.65kN?M2222相应的弯矩图如图2.113b所示。

(c)在G4的作用下

M??Ge?61.2?0.35??21.42kN?M4444R??Q1Q70.56?R??14.25???2.18kN???G462.24112相应的弯矩图如图2.113c所示。将图2.113a、b、c的弯矩图叠加，得在G1、G2、G3和G共同作用下的恒荷载弯矩图（2.113d）,相应的轴力N图如图2.113e所示。

（2）屋面活荷载作用下

对于单跨排架，Q与G一样为对称荷载，且作用位置相同，仅数值大小不同。故由G的内力图按比例可求得Q的内力图。如：柱顶不动铰支承反力

相应的M图如图2.114a,b所示。

图2.114 屋面活荷载作用下的内力图 （）的作用；（）图（）

（3）吊车荷载（考虑厂房整体空间工作）

厂房总长102m，中间设一道伸缩缝，跨度为24m，吊车起重量为20t，由表2.13可查得无

檩屋盖的单跨厂房空间作用分配系数?=0.9

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（a）吊车垂直荷载作用下

Dmax作用在A柱的情况

图2.122中吊车垂直荷载作用下的内力，可按如图2.115所示的简图进行计算。因此，A、B

柱顶剪力按图2.115a所示简图推导的下列公式进行计算：

VAmax??0.5???2???MDmax??MDmin?C2 H21.2 12.9 ??0.5???2?0.9??588?0.35?0.9?147?0.35?? =-12.68KN（绕杆端反时针转）

VBmax?0.5???MDmax??2???MDmin?C2 H21.2 12.9 =0.5??0.9?588?0.35??2?0.9??147?0.35? =11.25KN

(绕杆端顺时针转为正)相应的弯矩如图2.115b所示。

图2.115 吊车垂直荷载作用下的内力图Dmin在A柱的情况：

由于结构对称，故只需将A柱与B柱的内力对换，并注意内力变号即可。

（b）吊车水平荷载作用下

Dmin从左向右作用在A、B柱的情况（图2.112中吊车水平荷载作用下）的内力，可按如图

2.116a所示简图推导的下列公式计算：

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TTA= VTB= ?(1??)C5Tmax

由式中C5可按附录Ⅰ的附图1.4~1.6的公式计算： 当y=0.6Hl时，由附图1.4中的公式

?0.416??0.416?2?1.8???3??0.2?2?1.8?0.295?0.2953???0.2??n???n??0.67

C5????1???1??2?1??3???1?2?1?0.2953????1?n0.15????????当y=0.7Hl时，由附图1.5中的公式

?0.243??0.243?2?2.1???3??0.1?2?2.1?0.295?0.2953???0.1??n???n??0.62C5? ????11????2?1??3???1?2??1?0.2953????1??n???0.15????

当y=0.684Hl时，用内插法求得

G?0.67?5?0.67?0.62??0.084?0.6820.1max5

V?T???1???CTTATB???1?0.9??0.628?20.2??1.27kN???

相应的弯矩图如图2.116a所示。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/pz86.html