(见教材P126表13-8,b和h稍小一些,故可以允许)
(纵向定位轴线校核(查《房屋建筑学》):
B2=750-(B1+B3)=750-(260+400)=90mm>80mm(可以))
Au=400×500=2.0×105mm2
Al=1000×500-2×
×190=2.435×105mm2
Iu=
×500×4003=2.67×109mm4
Il=
×(500×10003-380×683.43)=31.56×109mm4
(近似去掉2/3三角形部分的面积)
=0.085
四、荷载计算
1、恒荷载
⑴屋盖自重
三毡四油防水层0.35kN/m2;
20mm水泥砂浆找平层0.02×20=0.40kN/m2;
预应力大型屋面板及灌缝重=1.5kN/m2;
屋盖支撑=0.05kN/m2;
gk=2.3kN/m2
天沟板=2.24kN/m;
屋架69kN/榀
作用在横向平面排架柱顶的屋盖自重设计值为:
G1=1.2(2.3×6×18/2+2.24×6+69/2)=206.57kN
e1=hu/2-150=400/2-150=50mm
M1=206.57×0.05=10.33kN.m(上柱上截面)
M’1=206.57×0.3=61.97kN.m(上柱下截面)
⑵柱自重
上柱:
G2=1.2×25×0.4×0.5×3.5=21kN
e2=(1000-400)/2=300mm
M2=G2e2=21×0.3=6.3kN.m
下柱:
G3=1.2×25×0.2435×11.1×1.1=89.19kN
(1.1是考虑下柱矩形部分的增大系数)
⑶吊车梁及轨道联结重
G4=1.2×[45+0.49×6]=57.53kN
M4=G4e4=57.53×0.25=14.38kN.m
恒载汇总
柱A的下柱上截面
G2+G4=21+57.53=78.53KN
M’1+M2+M4=61.97+6.3-14.38=53.89kN.m
2、屋面活荷载
屋面标准值=0.5kN/m2
Q1=1.4×0.5×6×18/2=37.8kN
(因上下柱截面高度不同,故在1,2截面都产生弯矩)
MQ1=37.8×0.05=1.89kN.m(上柱上截面)
M‘Q1=37.8×0.30=11.34kN.m(上柱下截面)
3、风荷载
此地区基本风压W0=0.50kN/m2
风压高度变化系数μZ按B类地区考虑,
屋架端部高度h1=1.65m
屋架斜坡高度h2=2.65-1.65=1.00m,
在柱顶(H=14.1m),μZ=1.12(教材P106)
檐口处(H=14.1+1.65=15.75m),μZ=1.15
Fw=γQ[(0.8+0.5)h1+(0.5-0.6)h2]μZW0B
=1.4[1.3×1.65-0.1×1.00]×1.15×0.5×6=6.71kN
q1=γQμsμZW0B=1.4×0.8×1.12×0.5×6=3.76kN/m()(风向右吹)
q2=γQμsμZW0B=1.4×0.5×1.12×0.5×6=2.35kN/m()(风向左吹)
4、吊车荷载
⑴吊车竖向荷载
由图集查得:
Pmax,k=152kN,Pmin,k=(193+200)/2-152=44.5kN,B=4.836m,
轮距K=4m,小车重Q2k=57.97kN,吊车额定起吊量Q3k=200kN,吊车总重Qk=193kN
Dmax=0.9γQPmax,k∑yi
=0.9×1.4×152×(0.333+1+0.861+0.194)
=457.35kN
Mmax=Dmaxe3=457.35×0.25=114.34kN-m
Dmin=
Dmax
=(44.5/152)×457.35=133.9kN
Mmin=Dmine3=133.9×0.25=33.47kN-m
⑵吊车横向荷载(水平)
每个吊车轮子上的吊车水平制动力设计值(α=1.0)
Tk=
(Q2k+Q3)=(0.1/4)×(57.97+200)=6.45kN
Tmax=
Dmax=(6.45/152)×457.35=19.41kN
作用位置距柱顶:
3.5-1.2=2.3m
五、内力计算
㈠恒载作用
1、假设横向水平支座,求柱顶反力
已求得参数n=0.085;λ=0.315,查附录10-2,
C1=
=2.3212
在M1作用下,不动铰支座柱顶反力:
=1.64kN()
对牛腿顶面弯矩,查附录10-3
C3=
=1.011
=3.73kN()
VA=RA=RA1+R’A1=1.64+3.73=5.37kN()
2、内力
A(B)柱
M0=-10.33kN-m
M1=5.37×3.5-10.33=8.47kN-m
M2=5.37×3.5-10.33–53.89=-45.43kN-m
M3=5.37×14.6-10.33–53.89=14.18kN-m
N0=G1=206.57kN
N1=G1+G2=206.57+21=227.57kN
N2=G1+G2+G4=206.57+21+57.53=285.1kN
N3=G1+G2+G4+G3=
206.57+21+57.53+89.19=374.29kN
B柱与A柱作用大小相等,方向相反。
㈡屋面活荷载
1、假设横向支座,求Ri,R
C1=2.3212
在M1作用下,不动铰支座柱顶反力:
=0.3kN()
C3=1.011
=0.79kN()
RA=RQ1+RQ2=0.3+0.79=1.09kN()
B柱与A柱作用大小相等,方向相反。
2、求Vi(用剪力分配法)
由于A、B柱材料和尺寸都相等,所以ηA=ηB=0.50
R’=0VA=RA=1.09kN()
VB=RB=-1.09kN()
3、内力
M0=-1.89kN-m
M1=1.09×3.5–1.89=1.93kN-m
M2=1.09×3.5–1.89–11.34=-9.42kN-m
M3=1.09×12.4–1.89–11.34=2.68kN-m
N=37.8kN
㈢吊车竖向荷载(Dmax作用在A柱)
1、假设横向支座,求Ri,R
C3=1.011
=-7.92kN()
=2.32kN()
RA+RB=-7.92+2.32=-5.6kN
(本例考虑了厂房整体空间作用,教材表13-7中查得单跨厂房整体空间作用分配系数为0.8)
(注意:
此次课设不考虑厂房的整体空间作用。
)
R’=5.6×0.8=4.48kNηA=ηB=0.50
VA=RA+ηAR’=-7.92+0.5×4.48=-5.68kN
VB=RB+ηBR’=2.32+0.5×4.48=4.56kN
2、A柱内力
M0=0
M1=-5.68×3.5=-19.88kN-m
M2=114.34–19.88=94.46kN-m
M3=114.34–5.68×14.6=31.41kN-m
V3=-5.68kNN=457.35kN(仅下柱有)
3、B柱内力
M0=0
M1=4.56×3.5=15.96kN-m
M2=-33.47+15.96=-17.51kN-m
M3=-33.47+4.56×14.6=33.11kN-m
V3=+4.56kNN=133.9kN(仅下柱有)
㈣吊车横向水平荷载
1、假设横向支座,求Ri,R
A柱,(上柱高3.5m,T作用点距柱顶2.2m,
Y/Hu=0.657)
按附录10-4,(Y=0.6Hu)
C5=
=0.591
按附图10-5,(Y=0.7Hu)
C5=
=0.535
根据y/Hu=0.657采用内插的方法定C5
C5=0.625+(0.671-0.625)(0.7-0.647)/0.1=0.559
RA=C5T=-0.559×19.41=-10.85kN()
RB与RA方向相同,大小相等。
RB=RA=-10.85kN()
2、求Vi
VA=VB=-(1-μ)C5T=-(1-0.8)×0.559×19.41=-2.17kN()
(课本表13-7中查得单跨厂房整体空间作用分配系数为0.8)
3、内力
M’1=-2.17×2.3=-4.991kN-m
M1=-2.17×3.5+19.41×(3.5-2.3)=18.30kN-m
M3=-2.17×14.6+19.41×(14.6–2.1)=207.061kN-m
V3=-2.17+19.41=17.24kN
当T方向改变时,力的大小不变,方向改变,
并且B柱和A柱的内力总是大小相等,方向相反。
㈤风荷载
1、假设横向支座,求Ri,R
按附录10-8,
C11=
=0.31
RA=q1HC11=-3.76×14.6×0.31=-17.12kN
RB=q2HC11=-2.35×14.6×0.31=-10.64kN
R=Fw+RA+RB=-6.71-17.12-10.64=-34.47kN()
2、求Vi(R’=-R=34.47kN)
VA=-17.12+0.5×34.47=0.12kN()
VB=-10.64+0.5×34.47=6.6kN()
3、内力
A柱:
M1=0.5×3.76×3.52+0.12×3.5=23.45kN-m
M3=0.5×3.76×14.62+0.12×14.6=402.49kN-m
V3=3.76×14.6+0.12=55.02kN
B柱:
M1=0.5×2.35×3.52+6.6×3.5=37.49kN-m
M3=0.5×2.35×14.62+6.6×14.6=346.82kN-m
V3=2.35×14.6+6.6=40.91kN
(内力组合参见教材P116-117,只需组合A柱,B同A)
(见附页)
七、柱的设计
材料:
砼C25,纵向受力钢筋HRB400,其它筋HPB235。
按对称配筋计算。
㈠内力组合值选择
上柱:
(b×h=500×400mm,h0=400-40=360)
ξb=0.518
Nb=α1fcbh0ξb=11.9×500×360×0.518=1109556N=1109.56kN≈1110kN
在内力组合表中,上柱(截面1-1)各内力组合的N值均小于Nb,故应按大偏心受压柱计算配筋,从轴力小相应弯矩大的内力组合中选择配筋计算控制值,即:
M=61.07kN-m,N=188.88kN
下柱:
(h0=1000-40=960)
Nb=α1fcbh0ξb+α1fc(b’f-b)h’f=11.9×120×960×0.518+11.9×(500-120)×162.5
=1444960N≈1444.9kN
在内力组合表中,下柱(截面2-2,3-3)各内力组合的N值均小于Nb,故应按大偏心受压计算配筋。
对2-2截面:
M=84.88kN-m,N=648.25kN
对3-3截面:
M=593.46kN-m,N=819.93kN
㈡柱配筋计算
本例略。
(做课程设计不能略)
㈢柱在排架平面外的承载力验算
本例略。
(做课程设计不能略)
㈣柱的裂缝宽度验算
本例略。
(做课程设计不能略)
㈤牛腿设计
⑴几何尺寸
牛腿顶面长度l和a、c
l=750-400+170+280=800mm
a=750-1000=-250mm
c=400+800-1000=200mm
牛腿高度h0:
a<0,取a=0,β=0.8,
C25砼,ftk=1.78N/mm2,
FVs=Dmax/1.4+G4/1.2=457.35/1.4+57.53/1.2=374.62kN
Fhs=Tmax/1.4=19.41/1.4=13.86kN
由式13-17
374.62×103≤
=
得h0≥268mm,实取h=700mm,h0=700-40=660mm
牛腿外边缘高度h1=500mm>h/3=700/3=233mmα=45°
⑵纵向受拉钢筋
a=-250mm<0,按构造配筋,AsV=412,Ash=212,总612,As=678mm2,
ρ=678/(500×660)=0.21%<0.6%且>0.2%
⑶水平箍筋
取φ8@100,在2h0/3=2×660/3=440范围内,
Ak=2×50.3×440/100=443mm2>As/2=615/2=308mm2(合适)
⑷弯起钢筋
由于a/h0=0<0.3,故可不设弯起钢筋。
⑸局部承压验算(设垫板400×400mm)由式(13-18)
=374620/(400×400)=2.34N/mm2<0.75fc=0.75×11.9=8.93N/mm2(可以)
㈥吊装验算
(按前述柱配筋计算结果进行柱吊装验算。
因本例略去了柱配筋计算过程,学生应使用各自的柱配筋计算结果进行本节的柱吊装验算)
采用一点平吊,吊点在牛腿根部
设柱插入杯口深度为900mm,则柱的预制、吊装总长度为14600+900=15500mm。
1、荷载(取动力系数为1.5)
上柱自重标准值(G2=21kN)
1.5×
=7.5kN/m
下柱自重标准值(G3=89.19kN)
1.5×
=9.29kN/m
2、内力计算
MC=0.5×7.5×3.52=45.94kN-m
MB=7.5×3.5×(3.5/2+0.7)+0.5×9.29×0.72=66.59kN-m
3、承载力验算
按双筋梁承载力公式验算,结构重要性系数0.9
截面C,b×h=400×500mm,412(As=A’s=452mm2)
Mu=fyAs(h0-a’s)=3