重庆大学-钢筋混凝土结构第二课程设计计算书--.xls

1、一一、选选定定标标准准构构件件1.预应力混凝土屋面板屋面防水层0.420mm水泥砂浆找平层0.4屋面恒载标准值0.8屋面活载标准值0.5可变荷载效应控制的基本组合设计值1.66永久荷载效应控制的基本组合设计值1.57查屋面板选用表，选用一般开间Y-WB-2II两端开间Y-WB-2IIs板自重标准值1.4 灌缝重0.12.预应力混凝土折线形屋架屋面防水层0.420mm水泥砂浆找平层0.4预应力混凝土屋面板1.4灌缝0.1屋面支撑及吊管自重0.15恒载标准值2.45活载标准值0.5可变荷载效应控制的基本组合设计值3.64永久荷载效应控制的基本组合设计值3.7975查承载能力等级选用表：两端外天沟选

2、用代号B无天窗选用代号a根据设计值取q=4.0kN/m2,选取屋架承载力代号为1无天窗屋架YWJ18-1Ba自重6.55 t3.天沟板焦渣混凝土找坡层按12m放排水坡0.5坡度，最低厚度为20mm205080600012000考虑6m天沟最大找坡层重(50+80)/2=0.065m焦渣混凝土自重取14 kN/m2G1,k=0.91 kN/m2水泥砂浆找平层(mm)20G2,k=0.4kN/防水层0.4kN/m2积水荷载按230mm高计算2.3kN/卷材防水考虑高、低肋覆盖部分，按天沟平均内宽b的2.5倍计算设计值q=1.2b*(0.91+0.4+2.5*0.4)+1.4b*0.9*2.3=5.

3、67 b取天沟板 TGB77b=770-190=580q=3.2886 kN/mq=4.26kN/m 合格4.吊车梁吊车起重量16/3.2t桥跨Lk(m)19.5 厂房跨度21选定中间跨DL-8Z边跨DL-8B梁重3.95t4.08t5.吊车轨道联结吊车起重量16/3.2t桥跨19.5 厂房跨度21最大轮压133 kN选用DGL-13钢轨38.73 kg/m联结件8.55 kg/m钢筋0.82 kg/m混凝土0.023 m3/m二二、排排架架计计算算（一）确定柱子高度和截面尺寸柱子高度H=11500mm轨顶标高9000下柱高度Hl=8100mmH*1585上柱高度Hu=3400mm取值b400

4、下柱截面宽度b 324mm取值h700取b=400mm取值hf150下柱截面高度h 675mm取值tw150取h=700mm300-500415 变量组1设上柱：矩形Au=160000 mm2Iu=2.13E+09 mm4下柱：工字型Al=1.86E+05Il=1.033E+10计算参数：n=0.207=0.29565217hbtwbbhf25（二）荷载计算1.屋盖荷载恒载标准值2.45(1)屋盖恒载F1,k屋架自重92.9屋面恒载（折算为线荷载）g1,kg1,k=14.7跨度L21000屋架自重Q1,kQ1,k=92.9挑出外天沟a770 变量组2屋架轴线跨度L=21000两端挑出外天沟a=

5、770上弦水平投影全长为L1=L+2*a=22540 mmF1,k=g1,k*L1/2+Q1,k*1/2=212.119 kNF1,k对上柱轴线的偏心距e1=50 mmF1,k边距(图)150 变量组3屋架高度范围内的砖墙重量通过柱顶圈梁（兼作联系梁）由砖墙传至基础梁不传给柱子。(2)屋面活载F6,k屋面活荷载0.5kN/,0.5*6=3.0kN/mF6,k=3.0*L1/2=33.81 kN作用位置同F1,k2.柱子自重F2,k、F3,k(1)上柱自重：F2,k=13.6 kN,作用在上柱中心线上(2)下柱自重：F3,k=45.25875 kN,作用在下柱中心线上3.吊车梁及轨道零件重F4,

6、k吊车梁自重：中间跨39.5边跨40.8吊车梁自重40.15轨道联结DGL-13：钢轨0.3873 kN/m中间跨39.5联结件0.0855 kN/m边跨40.8弹性垫板0.00437 kN/m轨道联结DGL-13 变量组4找平层0.0082 kN/m0.552 kN/m共计1.03737 kN/mF4,k=46.37422 kN,作用在吊车梁中心线上。4.吊车荷载吊车宽度B6040(1)吊车竖向荷载Dmax,k、Dmin,k轮距K5000由给出的设计资料，查表3得B、K，则Pmax,k132100S=B-K=1040 mmPmin,k27.427.5B1B2K1SK2P1max,kP2max

7、,k60006000y1=1y2=0.166667y3=0.826667y4=-0.00667作用在排架上的吊车竖向荷载Dmax,k、Dmin,k为：起重量Q1610Dmax,k=Pmax,kyi=213 kN小车重G2,k29.9123.03Dmin,k=Pmin,kyi=49.23 kN作用在吊车梁中心线上。(2)吊车横向水平荷载Tmax,k由起重量Q，小车重G2,k求得：对于软钩吊车：Ti,k=4.74775kN3.6909作用在排架上的吊车横向水平荷载Tmax,k为：Tmax,k=7.731167 kN作用在吊车梁面处。5.风荷载wk=zszw0w0=0.4kN/,z=1计算墙面风压时

8、，z按柱顶高度考虑；h11650 变量组7计算无天窗屋盖风压时，z按檐口高度考虑。h21300(查图集)(1)风压高度系数按柱顶室外天然地坪的高度=11150mmz=1+(1.14-1)*(F125/1000-10)/(15-10)=1.0322qa,k=1.981824 kN/mqb,k=1.23864 kN/my2y1y3y4(2)求Wk风压高度变化系数按檐口离室外地坪的高度=12800mm取值z=1+(1.14-1)*(F129/1000-10)/(15-10)=1.0784Wk=(0.8+0.5)h1+(0.5-0.6)h2zw0B=5.2151424 kN（三）柱顶不动铰支反力计算1

9、.柱顶作用一单位水平力时的位移u u2.柱顶作用一弯矩时C C0 0=C C1 1=331-2(1-1/n)1+3(1/n-1)21+3(1/n-1)=2.729024=1.82278034u=u=H3 EcIlC0R=R=MC1/H3.在牛腿面作用一弯矩时4.离柱顶y处作用一水平集中力时m m=y/HuC C3 3=0.6470588231-2C C5 5=21+3(1/n-1)2-3m+m3=1.24524 n 21+3(1/n-1)=0.66671382R=R=MC3/HR=R=TC5h h1 1h h2 2-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5+0.8+0.8-0.6-0.6

10、+0.8+0.8H Hq qB,kB,k左左风风q qA,kA,kH Hu uH HI IlI IuuuH HI IlH Hu uI IuM MR RH HH Hu uI IuI IlT Tmax,kmax,kR RI IlH HI IuM MH Hu uy y2-3m+3-(2-3m)5.沿柱高承受均布风荷载时C C1111=31+4(1/n-1)=0.35114281+3(1/n-1)R=R=qHC11（四）内力符号规定M M 柱的左边受拉为正，右边受拉为负。弯矩图绘在受拉边。N N 压力为正。V V 柱对基础顶面的剪力，向右为正。（五）排架内力分析P=VA+VBVA=u/uAVB=u/u

11、BVA=(1/uA)P/(1/uA+1/uB)VB=(1/uB)P/(1/uA+1/uB)本工程A、B柱的高度和截面均相同，1/uA=1/uB，因此剪力分配系数A=B=1/2，柱顶剪力VA=VB=1/2P。1.屋盖恒载作用因荷载和排架柱均对称，故屋盖恒载作用下排架没有侧移，柱顶相当于不动铰支座。e1=50mme0=150mmM1=-F1,ke1=-10.606M2=-F1,ke0=-31.81785RA1=M1C1/H=-1.68107RA2=M2C3/H=-3.4452913R=RA1+RA2=-5.12636-10.615.13212.126.82-24.9916.53计算柱截面内力并绘内

12、力图：M0-0=-F1,ke1=-10.606V0-0=5.126362N0-0=212.119M1-1=-F1,ke1+RHu=6.823682V1-1=5.126362N1-1=212.119M2-2=-F1,k(e1+e0)+RHu=-24.9942V2-2=5.126362N2-2=212.119I IuH Hu uH HI IlqR RM2M1F F1,k1,kR RR RA1R RA2e e1 1e e0 0e e1 1e e0 0F F1,k1,kR RH HH HuH Hly yT TmaxmaxF F1 1F F2 2F F4 4e e1F F3 3u uA=u=uu uB=

13、u=uP PV VAV VAV VBV VBM3-3=-F1,k(e1+e0)+RH=16.52937V3-3=5.126362N3-3=212.1192.柱和吊车梁自重作用e4=400 mme0=150 mm计算柱截面内力并绘内力图：M0-0=0V0-0=0N0-0=0M1-1=0V1-1=0N1-1=13.6M2-2=F4,ke4-F2,ke016.50969V2-2=0N2-2=59.97422M3-3=F4,ke4-F2,ke016.50969V3-3=0N3-3=105.23316.5113.659.97105.233.屋面活荷载作用计算方法与屋盖恒载作用相同。e1=50mme0=1

14、50mmM1=-F6,ke1=-1.6905M2=-F6,ke0=-5.0715RA1=M1C1/H=-0.26795RA2=M2C3/H=-0.5491507R=RA1+RA2=-0.8171(负值)-1.690.8233.811.09-3.982.63计算柱截面内力并绘内力图：M0-0=-F6,ke1=-1.6905V0-0=0.817099N0-0=33.81M1-1=-F6,ke1+RHu=1.087638V1-1=0.817099N1-1=33.81M2-2=-F6,k(e1+e0)+RHu=-3.98386V2-2=0.817099N2-2=33.81M3-3=-F6,k(e1+e

15、0)+RH=2.634643V3-3=0.817099N3-3=33.814.吊车竖向荷载作用，Dmax,k在A柱，Dmin,k在B柱。F F2 2,kF F4 4,kF F3 3,ke e0 0e e4 4e e0 0e e1 1M2M1R RA1R RA2R RF F6,k6,kR Re e0 0e e1 1F F6,k6,kA AA AB BB BD Dmax,k D Dmin,kD Dmin,kD Dmax,kR RAR RBA AB BRR(1)柱顶不动铰支反力：e4=400 MA=Dmax,ke4=85.2 RA=MAC3/H=9.225602 MB=-Dmin,ke4=-19.6

16、92 RB=MBC3/H=-2.13228 R=RA+RB=7.093318(2)把R反向作用于排架A柱顶，得A、B柱顶剪力均为VA=VB=R/2()(1)+(2)得：A柱柱顶剪力：VA=RA-R/2=5.67894264 5.678943()B柱柱顶剪力：VB=R/2-RB=5.67894264 5.678943()计算柱截面内力并绘内力图：A柱：-5.6865.89-19.3121319.89B柱：5.6819.3149.23-0.3845.625.吊车竖向荷载作用，Dmin,k在A柱，Dmax,k在B柱。A柱内力相当于Dmax,k在A柱时B柱的内力，但弯矩、剪力符号相反。B柱内力相当于D

17、max,k在A柱时A柱的内力，但弯矩、剪力符号相反。6.吊车水平荷载作用，Tmax,k在A、B柱上。D Dmax,kR RAR RAA AA AB BB BD Dmin,kR RBR RBe e4 4e e4 4MAMBA AD Dmax,ke e4 4e e4 4D Dmin,kB BV VAV VBRRA AA AB BB BB BA AT Tmax,k T Tmax,kT Tmax,kT Tmax,kR RAR RBA AA AB BB BA AB BRR(1)柱顶不动铰支反力 RA=Tmax,kC5=5.154476 RB=Tmax,kC5=5.15447592(2)把RA+RB反向作

18、用于排架A柱顶 得A、B柱的柱顶剪力均为y=(RA+RB)/22200A柱柱顶剪力：VA=RA-(RA+RB)/2=0B柱柱顶剪力：VB=RB-(RA+RB)/2=0计算柱截面内力并绘内力图：(图集)A柱：吊车梁高1200 变量组89.287.7371.9B柱：9.287.7371.97.风荷载作用，左风(1)柱顶不动铰支反力：RA=Wk+qA,kHC11=13.21802 RB=qB,kHC11=5.001798 R=RA+RB=Wk+qA,kHC11+qB,kHC11=18.21982(2)把R反向作用于排架A柱顶，得A、B柱的 柱顶剪力均为R/2 (1)+(2)得：A柱柱顶剪力：VA=W

19、k-RA+R/2=1.107032(正值，)R RAT Tmax,kA Ay yA Ay yT Tmax,kV VAy yB BV VBT Tmax,kA AB BRRA AB BA AB Bq qA,kq qA,kq qB,kq qB,kWkWkR RAR RBA Aq qA,kq qB,kWkR RBR RAB BA AA AB BB BB BA A B柱柱顶剪力：VB=R/2-RB=4.10811(正值，)计算柱截面内力并绘内力图：A柱：1.1115.227.85143.7823.9B柱：4.1121.138.32129.1518.358.风荷载作用，右风A柱内力相当于左风时B柱的内力，

20、但符号相反。B柱内力相当于左风时A柱的内力，但符号相反。（六）荷载组合及内力组合1.荷载组合厂房使用过程中，各种荷载以不同方式作用在结构上，但所有可变荷载都同时达到规定值的几率毕竟很小。按建筑结构荷载规范GB50009-2001的规定，应考虑下面几种荷载组合：(1)由可变荷载效应控制的组合：a.恒荷载+任一活荷载，即：GSGk+QSQ1kb.恒荷载+0.9(任意两个或两个以上活荷载之和)，即：GSGk+0.9QiSQik(2)由永久荷载效应控制的组合(此时可变荷载仅限于竖向荷载)，即：GSGk+QiciSQik。在本设计中ci=0.7。2.内力组合内力组合一般可考虑以下四种情况：(1)+Mma

21、x及相应N、V(2)-Mmax及相应N、V(3)Nmax及相应M、V(3)Nmin及相应M、V3.内力组合注意事项(1)组合表格见附表；(2)每种组合必须包括恒载；(3)Dmax及Dmin二者仅选一项组合；(4)对于吊车荷载项要注意，当有T时必有D，但有D时不一定有T，有D一般也有T；(5)风荷载可左可右，组合时只取一项；A Aq qA,kq qB,kV VAV VBB B(6)当进行以Nmax及Nmin为组合目标时，应使相应的M尽可能大。三三、柱柱截截面面设设计计(一)材料混凝土取C20C30，主筋用HRB335级()或HRB400级()钢筋箍筋用HPB235级()钢筋(二)内力值的取舍对于

22、工字型截面柱，在多数情况下属大偏心受压构件。偏心距e(e=M/N)的值越大(M越大，N越小)，截面配筋就越多，因此一般应选取偏心距e值较大的组合。求得钢筋面积后，再对轴力N最大的组合进行校核。(三)计算方法1.上柱(I-I控制截面)混凝土强度C30主筋HRB400b*h=160000 mm2c=30as=as=40h0=360 mmfc=14.3fy=360变量组9内力值M(kNm)54.4632N(kN)270.864x=N/1fcb47.3538462 2as取2as=80偏心受压类型大偏心受压e0=M/N201.0721248ei=e0+ea221.07212481=0.5fcA/N4.

23、223521767 1，取1=1l0/h15173020.98=1+l02121.32943095 1400*eih2/h0ei293.9001248As=N(ei-h/2+as)314.8326683fy(h0-as)配筋4 18As=1017 mm2变量组10=As/(h0b)=0.70625 minh/h0上柱l0/b=17查表，得=0.75Nu=2028.845 kNNmax=337.8558 kN2.下柱(-和-控制截面)bf=400h=700c=30as=40h0=660b=150fc=14.3fy=360内力值M(kNm)103.7154271.1562N(kN)594.8884

24、42.8498x=x=N104.001398677.42129371N-1fchf(bf-b)1fcbf偏心受压类型大偏心受压大偏心受压e0=M/N174.3444144612.2983458ei=e0+ea194.3444144632.29834581=0.5fcA/N2.238552 1，取13.007086 1，取1l0/h11.57143 15,2取1 11.57143 15=1+l02121.3248013271.09983155 1400*eih2/h0ei257.467738695.4216695e=ei+h/2-as567.4677381005.421669As=Ne-1fcb

25、fx(h0-x/2)-108.0275101762.1546571fy(h0-as)配筋5 18As=1256 mm2 =1.26868687 minh/h0A=186250 mm2 I=1.033E+10 mm2 i=sqrt(I/A)=235.5064 mml0/i=34.39397查表=0.98173152变量组11Nu=0.9(fcAc+2fyAs)=3136.39737 kN Nmax=679.02 kN3.裂缝宽度验算-截面不需验算，因为它截面较大可有效抵抗开裂弯矩。对I-I截面，Mk=33.777 kNmNk=225.72 kN 故e0=Mk/Nk=149.6411 0.55h0

26、=363此截面不需验算。现只对-截面进行验算：te=As/Ate0.013955556内力值Mk242.914Nk490.117e0=Mk/Nk495.6245141s=1+l02由l0/h144000*e0h2/h0取s=1e=se0+h/2-as805.6245141h0=(0.87-0.12(h0/e)2)h0521.0445613sk=Nk(e-h0)/(Ash0)213.1275356=1.1-0.65ftk/(tesk)0.660738924wmax=2.1sk/Es(1.9c+0.08deq/te)0.236853509一类环境：wlim=0.3mm满足要求，柱箍筋按构造配筋62

27、001fcbx=x=104.001398677.42129371N-1fchf(bf-b)四四、牛牛腿腿设设计计(一)牛腿尺寸牛腿荷载标准值设计值 c1 100吊车梁及轨道自重F4,k46.3742255.649064 吊车梁底 300吊车最大轮压Dmax,k213298.2h1400竖向荷载 Fvk=259.37422Fv=363.123908ftk2.01(水平拉力)吊车水平荷载Fhk=7.7311671Fh=10.8236339由构造要求=45c1取100mm变量组12 c=750-h+吊车梁底宽/2+c1=300 mm取h1=400 mm，h=700 h0=h1-as+ctan=660

28、牛腿尺寸应符合下列裂缝控制要求和构造要求：fvk (1-0.5Fhk/Fvk)ftkbh0/(0.5+a/h0)=560.629649,满足要求。局部受压验算：fvk/A=2.161452 0.75fc=10.725，满足要求。(二)承载力计算和配筋构造a=500.3h0=198取a=198As Fva/(0.85fyh0)+1.2Fh/fy=392.0826 mm2配筋4 14As=615mm2 =0.23295455 min=0.2箍筋8100水平箍筋和弯起钢筋的构造要求：牛腿应设置水平箍筋，箍筋直径612mm,间距宜为100150mm,且在上部2/3h0范围内的水平箍筋总截面面积不宜小于

29、承受竖向力的受拉钢筋截面面积的二分之一。当牛腿的剪跨比a/h00.3时，宜设置弯起钢筋。弯起钢筋宜采用HRB335级或HRB400级钢筋，并宜使其与集中荷载作用点到牛腿斜边下端点连线的交点位于牛腿上部l/6至l/2之间的范围内，l为该连线的长度,其截面面积不宜小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的二分之一，根数不宜少于2根，直径不宜小于12mm。纵向受拉钢筋不得兼作弯起钢筋。五五、柱柱下下独独立立基基础础设设计计(一)材料混凝土采用C20，HPB235级钢筋或HRB335级钢筋。(二)确定基础荷载计算值在内力组合表中选出-截面Mk的绝对值最大(Mmax,Mmin)的两组内力(包括Nk、Vk)。由于

30、本工程中外墙荷载作用在基础顶面上，还要把选出来的两组内力分别与外墙荷载作用组合起来计算作用在基底的两组力。组合以后正反两个方向两组力差别不太大时，基础可以设计成对称的。Mmax,k242.914Nk490.117Vk31.039Mmax,k-178.374Nk351.811Vk-22.607外墙荷载G1k=(柱距x墙高-窗总面积)x单位面积墙重+窗总面积x单位面积钢窗重=260.976 kN/m2G1k作用在轴线外侧1/2基础梁宽(即0.12m)处柱距=6m,24墙双面粉刷共重5.24kN/m2,墙高=13.15 m窗宽4.2m,窗总高按窗地面积比(窗洞面积与地面面积之比)为1/2确定，并分为

31、吊车梁上下两段。钢窗重量0.4kN/m2窗总高度=7.5 m(三)确定基础底面积1.基础埋置深度d的确定d=h+500mm(计算时以m为单位)1450 mmh=柱的插入深度h1+垫层厚度(50mm)+基底厚(取200mm)950 mm对于截面高度500mmhc800mm的矩形、工字形柱，柱的插入深度h1hc,且h1还应同时满足柱纵向受力钢筋锚固长度的要求，以及柱吊装时稳定性时的要求即h10.05倍柱长。2.基础底面尺寸的确定：先根据柱传来的最大轴力（即内力组合表中的Nmax,k组合）和墙传来的荷载G1k,按中心受压基础估算底面积A1。然后考虑基础偏心荷载的影响，根据偏心距的大小将面积A1增大2

32、040作为偏心受压基础的底面积A。即：A1(Nmax,k+G1k)/(fa-md)=2.77156089 m2 取A=1.4A1=3.880185 m2设基础底面长边b,短边为l，并令b/l=m,m=2，于是 b=sqrt(mA)=2.78574415l=A/b=1.392872根据已求得的b、l值验算基底持力土层的应力：取值b3Pkmax/kmin=Ndk/A(16e/b)式中：e=Mdk/Ndk取值l1.8 变量组13Mdk=Mk+Vkh+G1k(hc/2+0.12)Ndk=Nk+G1k+mdAMk、Nk、Vk分别为排架计算求得的基础顶面的弯矩、轴力、剪力，应同属于所采用的某一组内力，并注

33、意力的作用方向也要与实际情况符合。Mmax,k242.914Nk490.117Vk31.039Mdk=Mk+Vkh+G1k(hc/2+0.12)=151.29428 kNm Ndk=Nk+G1k+mdA=907.693e=Mdk/Ndk=166.68 mm Pkmax=Ndk/A(1+6e/b)=224.126215 kN/m2 Pkmin=Ndk/A(1-6e/b)=112.056378 kN/m2Pkmax=224.1262 1.2fa=360 kN/m2Pkmin=112.0564 0 Pk=1/2(Pkmax+Pkmin)=168.091296 fa=300kN/m2,满足要求。Mmax,k-178.374Nk351.811Vk-22.607Mdk=Mk+Vkh+G1k(hc/2+0.12)=-323.63972 kNm Ndk=Nk+G1k+mdA=769.387e=Mdk/Nd