钢筋混凝土课程设计.docx

钢筋混凝土课程设计.docx

《钢筋混凝土课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢筋混凝土课程设计.docx（24页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

钢筋混凝土课程设计

钢筋混凝土结构-2

课程设计

题目：

钢筋混凝土单层厂房结构设计

姓名：

班级：

学号：

20101

学部：

土木工程部

河北联合大学轻工学院

2013年7月8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、厂房跨度24米，总长5.7米，中间设伸缩缝一道，柱距5.7米。

2、车间内设有两台软钩20／5kN5A级工作制吊车，轨顶设计标高+9.000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、基本风压W0=0.4kN/m2;基本雪压S0=0.3kN/m2。

5、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。

6、建议采用材料：

（1）、柱：

混凝土C30，纵向受力钢筋HRB335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=900mm，b=100mm，hf=150~170mm。

9、屋面做法：

单层厂房课程设计

计算书

1、计算简图的确定1

（1）计算上柱高及柱全高1

（2）初步确定柱截面尺寸1

（3）上、下柱截面惯性与其比值1

2、荷载计算3

（1）恒荷载3

（a）房屋结构自重3

（b）柱自重4

（c）吊车梁与轨道自重4

（2）屋面活荷载4

（3）吊车荷载4

（4）风荷载5

3、内力计算7

（1）恒荷载作用下7

（a）在G1作用下7

（b）在G2的作用下8

（c）在G4的作用下8

（2）屋面活荷载作用下8

（3）吊车荷载9

（a）吊车垂直荷载作用下9

（b）吊车水平荷载作用下10

（4）风荷载11

（a）风从左向右吹11

（b）风从右向左吹11

4、最不利内力组合12

5、排架柱设计13

（1）柱截面配筋计算13

（a）最不利内力组合的选用13

（b）确定柱在排架方向的初始偏心距

、计算厂

及偏心距增大系数

14

（C）柱在排架平面内的配筋计算14

（d）柱在排架平面外承载力计算15

（2）裂缝宽度验算16

（3）柱牛腿设计17

（a）牛腿几何尺寸的确定17

（b）牛腿配筋17

（c）牛腿局部挤压验算18

（4）柱的吊装演算18

（a）吊装方案：

18

（b）荷载计算18

（c）内力计算18

（d）截面承载力计算19

（e）裂缝宽度演算19

6、基础设计20

（1）荷载计算20

（a）由柱传至基顶的荷载20

（b）由基础梁传至基顶的荷载21

（C）作用于基底的弯矩和相应基顶的轴向力设计值分别为21

（2）确定基底的高度24

（a）在个组荷载设计值作用下的地基最大净反力24

（b）在第一组荷载作用下的冲切力24

（c）变阶处的抗冲切力24

（3）基底配筋计算25

（a）沿短边方向的计算25

（b）沿长边方向的配筋计算25

1、构建选型

1、钢筋混凝土屋盖

2、预制钢筋混凝土吊车梁和轨道连接

采用标准图G323

（二），中间跨DL-9B，梁高

。

轨道连接采用标准图集G325

（二）。

3、预制钢筋混凝土柱

取轨道顶面至吊车梁顶面的距离

，故

牛腿顶面标高=轨顶标高

基础顶面至室外地坪的距离为1.0m，则

基础顶面至室内地坪的高度为1.0+0.15=1.15m，故

从基础顶面算起的柱高H=11.52+1.15=12.67m

上部柱高

下部柱高

选择柱截面尺寸：

上部柱采用矩形截面

下部柱采用I形截面

4、柱下独立基础

采用锥形杯口基础。

2、计算单元及计算简图

1、定位轴线

B1：

轨道中心线至吊车端部的距离B1=260mm；

B2吊车桥架至上柱内边缘的距离B2=80mm；

B3封闭的纵向定位轴线至上柱内边缘的距离，B3=400mm；

B1+B2+B3=260+80+400=740mm<750mm

2、计算单元

图2

取一榀横向排架为计算单元，计算单元宽度为纵向相邻柱间距中心线间的距离，即B=5.7m，如图2

排架计算简图如图3（a），柱截面如图3（b）

图3（a）

图3（b）

3、荷载计算

1屋盖荷载

（1）屋盖恒荷载

（а）房屋结构自重

预应力混凝土大型屋面板

20mm水泥沙浆找平层

一毡二油隔气层

100mm水泥珍珠岩制品保温层

20mm水泥沙浆找平层

天沟板

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

作用于上部柱中心线外侧

（2）屋面活荷载

屋面均布活荷载标准值为0.5kN/

比屋面雪荷载标准值0.3kN/

，故按屋面均布荷载计算。

于是由屋盖传给排架柱得集中活荷载设计值

作用于上部柱中心线外侧

2柱和吊车梁等恒荷载

上部柱自重标准值为4.0kN/m，故作用在牛腿截面处上部柱恒荷载设计值

下部柱自重标准值为4.69kN/m，故作用在基础顶截面处的下部柱恒荷载设计值

吊车梁自重标准值为39.5kN/跟，轨道连接自重标准值为0.80kN/m，故作用在牛腿顶截

面处的吊车梁和轨道连接的恒荷载设计值

图4示出了

的位置。

图4

3吊车荷载

吊车跨度

Q=20/5，时的吊车最大轮压标准值，最小轮压标准值，小车自重标准值，以及与吊车额定起重量相对应的重力标准值分别为：

并查得吊车宽度B和轮距K：

B=5.55m，K=4.40m

（1）

吊车竖向荷载设计值

由图5所示吊车梁支座反力影响线知，

图5

（2）

吊车横向水平荷载设计值

4风荷载

（1）作用在柱顶处的集中风荷载设计值

风荷载的高度变化系数按檐口离室外地坪的高度0.15+11.52+1.2=12.87m来计算。

由内插法得

由图1得

（3）

（2）沿排架柱高度作用的均布风荷载设计值吊车竖向荷载设计值

风压高度变化系数按柱顶离室外地坪的高度0.15+11.52=11.67m来计算。

4、内力分析

内力分析取荷载设计值计算。

屋盖荷载作用下的内力分析

（1）屋盖集中恒荷载作用下的内力分析：

柱顶不动支点反力

按，得柱顶弯矩作用下的系数

（4）屋盖集中活荷载作用下的内力

在F1、F6作用下的排架柱弯矩图、轴力图和柱底剪力图，分别见图6（a）和（b）图。

图6（a）

图6（b）

2柱自重吊车梁及轨道连接等自重作用下的内力分析。

不做排架分析，其对排架柱产生的弯矩和轴力如图7所示

图7

3吊车荷载作用下的内力分析

（1）作用在A柱，作用在B柱时，A柱的内力分析

偏心距e指吊车轨道中心线至下部柱截面形心的水平距离。

A柱顶的不动支反力

A柱顶水平剪力

B柱顶水平剪力

内力图如图8（a）

图8（b）

（2）作用在A柱，作用在B柱时的内力分析

此时A柱顶剪力与作用在A柱时的相同8.68kN内力值如图8（b）所示。

（5）Tmax作用下的内力分析

Tmax至牛腿顶面的距离为9-7.6=1.4m，

Tmax至柱底的距离为9+0.15+1.0=10.15m.。

因A柱与B柱相同受力也相同故柱顶水平位移相同没有柱顶水平剪力，故A柱的内力如图9所示。

图9

4风荷载作用下，A柱的内力分析

左风时在q1、q2作用下柱顶不动铰支座反力

A柱顶水平剪力

故左风和右风时，A柱的内力图分别为图10（a）和（b）。

图10（a）

图10（b）

5、内力组合表及说明

（1）内力组合计算

（a）恒荷载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）

1-1截面

-Mmax及相应N

-Mmax=-1.63+0+0.9×（-0.82-34.03-24.89-30.74）=-83.06kNm

N=98.5+18.82+0.9×（47.88+0+0+0）=160.41kNm

Nmax及相应M

M=-1.63+0+0.9×（-0.82-34.03-24.89-30.74）=83.06Kn

N=98.5+18.82+0.9×（47.88+0+0+0）=160.41kN

Nmin及相应

M=-1.63+0+0.9×（-34.03-24.89-30.74）=82.32kN

N=98.5+18.82+0.9×（0+0+0）=117.32kN

2-2截面

+Mmax及相应N

Mmax=-1.63+11.16+0.9×（132.24+24.89+22.28）=+171kNm

N=98.5+52.87+0.9×（555.88+0+0）=651.66kN

-Mmax及相应N

-Mmax=-1.63+11.16+0.9×（-0.82+0.88-24.89-30.74）=-40.48kNm

N=98.5+52.87+0.9×（47.88+116.35+0+0）=299.18kN

Nmax及相应M

M=-1.63+11.16+0.9×（-0.82+132.24+24.89+22.28）=170.26kNm

Nmax=98.5+52.87+0.9×（47.88+555.88+0+0）=694.75kN

3-3截面

+Mmax及相应N、V

+Mmax=-5.72+11.16+0.9×（2.68+59.79+180.47+220.56）=434.03kNm

N=98.5+120.94+0.9×（47.88+555.88+0+0）=762.82kN

V=+0.84+0+0.9×（0.4-8.68+17.78+34.39）=40.34kN

-Mmax及相应N、V

-Mmax=-5.72+11.16+0.9×（-75.07-180.47-192.49）=-386.35kNm

N=98.5+120.49+0.9×（116.35+0+0）=324.16kN

V=+0.84+0+0.9×（8.68-17.78-25.84）=46.23kN

Nmax及相应M、V

M=-5.72+11.16+0.9×（2.68+59.79+180.47+220.56）=434.02kNm

Nmax=98.5+120.49+0.9×（47.88+555.88+0+0）=762.82kN

V=+0.84+0+0.9×（0.4-8.68+17.78+34.39）=40.34kN

（b）恒荷载+任一种活荷载

1-1截面

+Mmax及相应N

Mmax=-1.63+0+22.88=20.65kNmN=98.5+18.82+0=117.32kN

Nmax及相应M

M=-1.63+0-0.82=-2.45kNmNmax=98.5+18.82+47.88=165.2kN

Nmin及相应M

M=-1.63+0-30.74=-32.37kNmN=98.5+18.82+0=117.32kN

2-2截面

+Mmax及相应N

+Mmax=-1.63+11.16+132.24=141.77kNmN=98.5+52.87+555.88=707.25kN

-Mmax及相应N

-Mmax=-1.63+11.16-30.74=-21.21kNmN=98.5+52.87+0=151.37kN

Nmax及相应M

M=-1.63+11.16+132.24=141.77kNmNmax=98.5+52.87+555.88=707.25kN

Nmin及相应M

M=-1.63+11.16+22.28=31.81kNmNmin=98.5+52.87+0=151.37kN

3-3截面

+Mmax及相应N、V

Mmax=5.72+11.16+220.56=237.44kNmN=98.5+120.49+0=219.44kN

V=0.84+0+34.39=35.23kN

-Mmax及相应N、V

-Mmax=5.72+11.16-192.49=-175.61kNmN=98.5+120.49+0=219.44kN

V=0.84+0+25.84=25kN

Nmax及相应M、V

M=5.72+11.16+59.79=76.67kNmNmax=98.5+120.49+555.88=775.33kN

V=0.84+0-8.68=7.84kN

Nmin及相应M、V

M=5.72+11.16+220.56=237.44kNmNmin=98.5+120.49+0=219.44kN

V=0.84+0+34.39=35.23kN

表1

表2

1-1

荷载组合

内力组合

恒荷载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）

恒荷载+任一种活荷载

组合项目

M

N

V

组合项目

M

N

V

+Mmax及相应N

①+②+⑦

20.65

117.32

-Mmax及相应N

①+②+0.9×（③+④+⑥+⑧）

-83.06

160.41

Nmax及相应M

①+②+0.9×（③+④+⑥+⑧）

-83.06

160.41

①+②+③

-2.45

165.2

Nmin及相应M

①+②+0.9×（④+⑥+⑧）

82.32

117.32

①+②+⑧

-32.37

117.32

2-2

+Mmax及相应N

①+②+0.9×（④+⑥+⑦）

171

651.66

①+②+④

141.77

707.25

-Mmax及相应N

①+②+0.9×（③+⑤+⑥+⑧）

-40.48

299.18

①+②+⑧

-21.21

151.37

Nmax及相应M

①+②+0.9×（④+③+⑥+⑦）

170.26

694.75

①+②+④

141.77

707.25

Nmin及相应M

①+②+⑦

31.81

151.37

3-3

+Mmax及相应N、V

①+②+0.9×（④+③+⑥+⑦）

434.03

762.82

40.34

①+②+⑦

237.44

219.44

35.23

-Mmax及相应N、V

①+②+0.9×（⑤+⑥+⑧）

-386.35

324.16

-46.23

①+②+⑧

-175.61

219.44

-25

Nmax及相应M、V

①+②+0.9×（④+③+⑥+⑦

434.02

762.82

40.34

①+②+④

76.67

775.33

7.84

Nmin及相应M、V

①+②+⑦

237.69

219.44

35.23

（2）内力组合说明

（1）控制截面1-1在以+Mmax及相应N为目标进行恒荷载+0.9×（任意两种或两种以上活荷载）的内力组合时，由于“有T必有D”，由Tmax产生的是正弯矩24.89kNm，而在Dmax或Dmin作用下产生的是负弯矩-34.03kNm，若把他们组合得到负弯矩，与要得到+Mmax不符合，不与组合。

（2）控制截面1-1在以Nmax及相应M为目标进行恒荷载+0.9×（任意两种或两种以上活荷载）的内力组合时，应得到Nmax的同时，使得M尽可能地大因此采用①+②+0.9×（③+④+⑥+⑧）的组合。

（3）Dmax、Dmin、Tmax和风荷载对截面1-1都不产生轴向力，因此对1-1截面进行Nmax及相应M的恒荷载+任一种活荷载组合时取①+②+③。

（4）在恒荷载+任一种活荷载组合内力组合中，通常采用恒荷载+风荷载，但在以Nmax为内力组合目标时或在对2-2截面以+Mmax为内力组合目标时，则常改用恒荷载+Dmax。

（5）评判2-2截面内力组合时对+Mmax=171kNm及相应N=651.66kN，

但小于的不多，考虑到P-△二阶效应后弯矩会增大，故估计是大偏压，因此取其为最不利内力组合；对3-3截面，Nmin=219.44kN及相应M=239.69kNm，e=1.107m，偏心距很大，故也取为最不利内力组合。

（6）控制截面3-3的-Mmax及相应N、V的组合，是为基础设计用的。

（7）

6、排架柱截面设计

采用就地预制柱，混凝土强度等级为C30，纵向受力钢筋为HRB335级钢筋，采用对称配筋。

1、上部柱配筋计算

由内力组合表2知控制截面1-1的内力设计值为

M=77.33kNm,N=122.5kN，

（1）考虑P-△二阶效应

（2）截面设计