华中科技大学单层工业厂房课程设计Word格式.docx

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0.02=0.40

屋面活荷载0.50kN/m2

雪荷载0.5kN/m2

故屋面板选用标准图集中Y-WB-2Ⅱ（中间跨）及Y-WB-2Ⅱs（端跨）

允许荷载2.5kN/m2板自重标准值为1.4kN/m2，灌缝重标准值0.1kN/m2。

嵌口板选用KWB-1Ⅱ（中间跨）KWB-1Ⅱs（端跨），允许荷载2.58kN/m2板自重标准值为1.7kN/m2，灌缝重标准值0.1kN/m2。

2.天沟板{04G410

（二）}

三毡四油防水层（无小石子）0.15

20mm水泥砂浆找平层20×

水泥石灰焦渣砂浆找坡层0.08×

14=1.12

积水深为230mm（与高肋齐）0.23×

10=2.3

屋面活荷载0.7

∑1.2×

0.39×

（2.5×

0.15+0.40+1.12）+1.4×

（0.5+2.3）=2.42kN/m

选用TGB58-1天沟板，允许荷载2.9kN/m，板重标准值为2.02kN/m2。

3.天窗架{04G316}

选用门型钢筋混凝土天窗架GJ9-03，自重标准值2×

36kN/榀；

天窗端壁选用DB9-3，自重标准值为2×

36kN/榀。

4.屋架{04G415（三）}

屋面板以上的恒载标准值0.75

预应力屋面板及灌缝重1.5

屋面支撑及吊管自重0.15

恒载标准值2.40

屋面活荷载0.50

雪荷载0.50

屋面荷载设计值为：

1.2x2.40+1.4x0.50=3.86kN/m2

选用标准图集中的预应力混凝土折线屋架YWJ24-4-BC，屋架自重标准值为106kN/榀。

5.吊车梁{04G323-（三）}

采用标准图集中的先张法预应力混凝土吊车梁YXDL6-YXDL8，吊车梁高1200mm，自重标准值为44.2kN/根。

6.吊车轨道联结{04G325}

轨道及零件中为1kN/m2轨道及垫层构造高度为200mm。

按A4级工作级别，Q=30T，Lk=22.5m,根据吊车规格参数计算最大轮压设计值：

Pd=1.05×

1.4×

1.15×

Pk=1.05×

290=490.25kN

选用：

轨道联结DGL-11，490.25kN<

510kN满足要求。

7.基础梁{04G320}

墙厚度240mm，砖强度等级≥MU10，砂浆强度等级≥M5。

柱距为6m时窗宽3600mm，安全等级为二级，重要性系数1.0。

（1）.纵墙（柱距为6m）选用：

JL-3（有窗）；

（2）.山墙选用：

JL-24（有窗）。

三.排架柱截面尺寸确定

选用上柱为矩形截面，下柱为I字形截面。

轨顶标高为10.8，牛腿上搁置等截面吊车梁高1200mm，梁顶至轨顶高200mm。

①．竖向尺寸的确定

查得30/5t吊车轨顶以上标高为2698mm，设吊车顶部至屋架下弦的安全高度为100mm。

基础顶面标高-0.9m

下柱柱顶标高≥10.8-0.2-0.2=9.4m，上柱高度≥1.2+0.1+0.2+2.698=4.198m

取上柱高4.2m，下柱柱顶标高为9.6m

则上柱柱顶标高为9.6+4.2=13.8m，下柱高度为9.6+0.9=10.5m，柱的计算高度H=10.5+4.2=14.7m。

②．截面尺寸的确定

对下柱：

取b=500mm，h=1000mm，则可查表确定上柱截面矩形500mm×

500mm，下柱截面I形500×

1000mm×

200mm×

120mm

计算参数

截面尺寸/mm

面积mm2

惯性矩/mm4

上柱

500×

500

2.5×

105

5.2×

109

下柱

I形500×

1000×

200×

120

2.815×

3.58×

1010

③、牛腿几何尺寸的初步确定

牛腿截面宽度与柱宽相等为500mm，若取吊车梁外侧到牛腿外边缘距离为C1=130mm，吊车梁端部宽为340mm，吊车梁轴线到柱外侧的距离为900mm，则牛腿顶面的长度为900-500+340/2+130=700mm，则相应的牛腿水平截面高为700+500=1200mm，牛腿外边缘高度h1=400,倾角α=45度，牛腿的具体几何尺寸如下图所示。

四.确定定位轴线及计算简图

1.横向定位轴线的确定

端部的横向定位轴线位于山墙的内边缘，并把端柱的中心线内移600mm。

其余的横向定位轴线均过下柱截面几何中心线。

2.纵向定位轴线的确定

B1+B2=900-500=400mm≥B1+B2,B3=500mm

则B1+B2+B3=900mm>

750mm

故采用非封闭式定位轴线，取B31=B32=250mm，

B1+B2+B3=750mm，满足要求。

3.计算简图的确定

上柱高度H1=4.2m，下柱高度H3=10.5m；

全柱高度H2=14.7m。

，0.52/3.58=0.1453，计算简图如下：

五.荷载计算

1.屋盖恒荷载

预应力混凝土大型屋面板：

1.2×

1.4=1.68（kN/m2）；

20mm厚水泥砂浆找平层：

20×

0.02=0.48（kN/m2）；

一毡二油隔气层：

0.05=0.06（kN/m2）；

100mm厚水泥珍珠岩制品保护层：

4×

0.1=0.48（kN/m2）；

三毡四油防水层1.2×

0.35=0.42（kN/m2），

所以屋面恒荷载kN/m2屋架自重：

106=127.2（kN）；

天沟板自重：

2.02=2.424（kN）；

天窗端壁：

57=68.4（kN）；

作用横向平面排架一端柱顶的屋盖结构自重设计值为：

G1=0.5×

（跨度×

柱距）×

（屋面荷载+支撑荷载）+0.5×

屋架重+柱距×

天沟自重+天窗自重=0.5×

（24×

6）×

（3.6+0.05）+0.5×

127.2+6×

2.424+68.4=409.3（kN）

偏心距：

e1=500/2-190=60（mm）。

2.柱自重

上柱自重设计值：

G2=1.2×

10-1×

4.2×

25=31.5（kN），

e2=（h-hu）/2=（1000-500）/2=250（mm）；

下柱自重设计值：

G5=1.2×

10.5×

25×

（0.2×

0.5×

2+0.55×

0.12+2×

0.025×

（0.12+0.5）/2=88.7（kN），偏心距：

e5=0

3.吊车梁及轨道等自重设计值

G4=1.2×

（44.2+1×

6）=60.24（kN）

e4=（L-Lk）/2-h/2=（24000-22500）/2-1000/2=250（mm）

4.屋面活荷载

屋面活荷载的标准值是0.5KN/m2，作用于柱顶的屋面活荷载设计值：

Q1=1.4×

6×

24/2=50.4KN

5.吊车竖向荷

采用两台中级工作制吊车，起重量分别为Q=30/5t，10t。

吊车具体参数见下表：

额定起重量Q（t）

吊车宽度

B（m）

轮距

K（m）

吊车总重

G（kN）

小车重

g（kN）

最大轮压

Pmax（kN）

最小轮压

Pmin（kN）

吊车跨度

Lk（m）

30/5

6.15

4.80

420

118

290

70

22.5

10

5.84

4.05

180

34.61

123

22

16.5

如图所示：

查表可得β=0.9

情况a：

Dmax=0.9×

[290×

（0.2+1）+123×

（0.74+0.063）]=402.1kN；

Dmin=0.9×

[70×

（0.2+1）+22×

（0.74+0.063）]=101.7kN；

情况b：

[123×

（1+0.325）+290×

（0.74+0）]=339.8kN；

[22×

（1+0.325）+70×

（0.74+0）]=72.9kN；

经比较，设计时采用情况a中的荷载。

6.吊车水平荷

每个轮子水平刹车力：

30/5T吊车：

T1=1/4α（Q+g）=1/40.1（300+118）=10.45kN，10T吊车：

T2=1/4α（Q+g）=1/40.12（100+34.61）=4.04kN；

产生Tmax时吊车的作用位置与竖向荷计算中情况a相同，则有Tmax=0.9×

[10.45×

（0.2+1）+4.04×

（0.74+0.063）]=14.21kN。

7.风荷载

风荷载标准值按ωk=βzμsμzω0计算其中ω0=0.35KN/m2,βz=1.0,μz根据厂房各部分及B类地面粗糙度表确定。

单层厂房的风荷载体型系数如下图所示，根据《建筑结构荷载规范》可得风压高度变化系数如下表所示，框架计算简图如下图所示：

风压高度变化系数μs（B类粗糙度）

标高（m）

15

20

30

μs

1.00

1.14

1.25

1.42

柱顶：

离室外地坪高度为：

（4.2+9.6）+0.3=13.8m，上表插入法得：

μs=1.1064

檐口：

6.013+（4.2+9.6）+0.3=19.813m，有上表插入法得：

μs=1.245886，则风荷载设计值为：

Fw=γQ[（μs1+μs2）×

h1+（μs3+μs4）×

h2+（μs5+μs6）×

h3]μzβzω0B=1.4×

[（0.8+0.5）×

1.9+（0.6-0.2）×

1.3+（0.6+0.6）×

2.813]×

1.246×

1×

0.35×

6=23.32kN。

排架风荷载标准值：

ωk1=βzμs1μzω0=1.0×

0.8×

1.1064×

0.5=0.44256KN/m2

ωk2=βzμs2μzω0=1.0×

0.4×

0.5=0.22128KN/m2

q1=1.4×

0.44256×

6=3.72KN/m2q2=1.4×

0.22128×

6=1.86KN/m2

排架承受荷载总图为：

六.排架内力计算

1.在G1作用下的内力计算

由于结构对称，荷载对称，故结构可取半边计算，上端为不动铰支座。

0.52/3.58=0.1453

M1K作用时，

M2K作用时

M1K=-G1e1=-409.3×

0.06=-24.56kN.m；

M2K=-G1e2=-409.3×

0.2=-81.86kN.m；

R=（M1kC1+M2kC2）/H=（-24.56×

1.953+-81.86×

1.211）/14.7=-10.01kN（←）

则V1k=-R=10.01kN（→）

求出未知反力R后，求解静定结构的内力：

由图一∑M=0得：

M=14.7V1k-M1K-M2K=14.7×

10.01-24.56-81.86=40.73kN.m

由图二∑M=0得：

M=4.2V1k-M1K=4.2×

10.01-24.56=17.48kN.m

由图三∑M=0得：

M=4.2V1k-M1K-M2K=4.2×

10.01-24.56-81.86=-64.38kN.m

内力图如下右图所示：

2.由柱自重和吊车梁自重产生的弯矩和轴力

M4K=G4Ke4-G2Ke2=60.24×

0.25-31.5×

0.25=7.2kN.m

NK=G2+G3+G4=31.5+88.7+60.24=180.44kN（内力图见下图）

3.活载Q1作用下的内力计算

Q1内力图与G1内力图成比例，比例系数k=Q1/G1=50.4/409.3=0.12314，下图为活载Q1作用下的内力图，轴力N=50.4kN，剪力V=1.233kN。

4.吊车竖向荷作用下的排架内力

①最大轮压作用于A柱：

A柱：

MA=Dmaxe4=402.1kN×

0.25m=100.5kN.m（→弯）

B柱：

MB=Dmine4=101.7kN×

0.25m=25.4kN.m（←弯），计算简图如下图所示：

（←）

（→）

A柱与B柱相同，剪力分配系数==0.5，则A柱与B柱柱顶剪力为：

内力图如下:

②最大轮压作用于B柱：

由于结构的对称性，A柱同①中B柱的情况，B柱同①中A柱的情况。

M，N图可参照下图：

5.吊车水平荷作用下的排架内力

Tmax从左向右作用于A,B柱的内力，可按左图（a）所示的简图进行计算，A,B的柱顶剪力为VA=VA=0，则相应的弯矩图如下图（a）所示。

Tmax从右向左作用于A,B柱的内力，与上述情况仅荷载相反，故弯矩仍可利用上述计算结果，但弯矩图与之相反（见上图（b））

6.风荷载作用下的内力

①风从左向右吹

首先求柱顶反力系数C11、当风荷载沿柱高均匀分布时由公式可求得：

对于单跨排架，A,B柱柱顶剪力可按下式计算：

A,B相应的弯矩如下图左图所示：

②风从右向左吹

在这种情况下，荷载方向相反，则弯矩图也与风从左向右吹的相反，见上图右图所示。

七.排架内力分析

考虑的是以下四种的内力组合：

（1）+Mmax及相应的N，V；

（2）-Mmax及相应的N，V；

（3）Nmax及相应的M，V；

（4）Nmin及相应的M，V；

由于本厂房结构对称，故只需对A柱或者B柱其中之一进行最不利内力组合即可。

因为采用的是钢筋混凝土屋架，自重较大，除考可变荷载效应控制的组合外，还应考虑由永久效应控制的组合。

基本步骤如下：

（1）、确定需要单独考虑的荷载项目。

共有八种需要单独考虑的荷载项目；

由于小车无论向右或向左运行刹车时，A,B柱在Tmax作用下，其内力的大小相等二符号相反，在组织时可列为一项。

因此单独考虑的荷载项目共7项。

（2）、将各种荷载作用下设计控制截面（1-1、2-2、3-3）的内力M、N（3-3截面还有剪力V）填入组合表，见下表。

填表时要注意有关内力符号的规定。

（3）、根据最不利又最可能的原则，确定每一内力组的组合项目，并算出相应的组合值。

计算中，当风荷载与活荷载（包括吊车荷载）同时考虑时，除恒荷载外，其余荷载作用下的内力均应乘0.9的组合系数。

排架柱内力表：

柱号

截面

内力组

恒荷载

屋面

活载

吊车荷载

风荷载

G1,G2

G3,G4

Q1

Dmax在A柱

Dmin在A柱

Tmax

左风

右风

①

②

③

④

⑤

⑥

⑦

A柱

1-1

M/kN.m

17.48

2.15

-21.8

+17.72

62.26

-73.57

N/kN

440.8

50.4

0.0

2-2

-51

-7.93

78.72

3.62

529.5

402.1

101.7

3-3

47.93

5.02

24.28

-50.82

+172.76

505.0

-401.03

589.74

V/kN

10.01

1.233

-5.185

+14.77

61.7

-40.95

排架柱内力组合表：

内力

由可变荷载效应控制的组合

恒载+任一活载

组合项

及相应

的N,V

的M,V

Ⅰ-Ⅰ

M

①+⑥

79.74

①+⑦

-56.09

①+②

19.63

N

491.2

Ⅱ-Ⅱ

①+③

21.54

-124.57

931.6

Ⅲ-Ⅲ

552.93

-353.1

72.21

991.84

V

71.71

-30.94

-4.825

恒载+0.9×

任意两种或两种以上的活荷载

①+0.9×

（②+⑥）

75.449

①+0.9（③+⑤+⑦）

-84.301

①+0.9（②+③+⑤+⑦）

-82.366

486.16

①+0.9（③+⑤+⑥）

91.83

①+0.9（②+⑤+⑦）

-140.298

①+0.9（②+③+⑤+⑥）

84.693

①+0.9（⑤+⑦）

-133.16

891.39

479.85

936.75

684.284

①+0.9（④+⑤+⑦）

-514.219

-468.48

996.99

681.27

75.276

-44.805

-40.138

八.排架柱设计（材料：

C30混凝土、HRB335钢筋）

（一）.柱截面配筋计算

1.最不利内力组合的选用

根据内力组合表可知，截面3-3的弯矩和轴力的设计值比截面2-2的大，故下柱的配筋由截面3-3的最不利组合控制，而上柱的配筋由截面1-1的最不利组合控制。

经比较，用于上下柱截面配筋计算的最不利组合列入下表：

内力组合

e0/mm

h0/mm

ei/mm

ζ1

l0/mm

h

ζ2

η

-84.3

191

460

211

1.0

8400

0.982

1.43