钢筋混凝土单层厂房排架结构设计.doc

15 届课程设计 钢筋混凝土单层厂房排架结构设计 说明书 由于本学期开设了 混凝土结构设计 课程 在教学大纲的要求下我们需要开展课程设计 工作 进一步加强对本设计是钢筋混凝土结构学课程学习的最后一个实践环节 是对课程作业 的综合补充 对加深课程理论的理解和应用具有重要意义 此次课程设计目的是为了加强我对 钢筋混凝土结构设计知识的进一步了解 学习钢筋混凝土结构设计的主要过程 提高钢筋混凝 土结构的计算 设计及构造处理 绘制结构施工图的能力 培养正确熟练运用结构设计规范 手册 各种标准图集及参考书的能力 通过实际工程训练 初步建立结构设计 施工全面协调 统一的思想 我的设计任务是根据已有的资料对某厂房进行排架结构设计 目 录 1 设计任务 1 1 1 设计题目 2 1 2 设计内容 2 1 3 设计要求 2 1 4 设计资料 2 2 结构选型 2 3 荷载计算 5 3 1 恒载 5 3 2 屋面活荷载 6 3 3 风荷载 6 3 4 吊车荷载 7 4 排架内力分析 8 4 1 恒荷载作用下排架内力分析 9 4 2 屋面活荷载作用下排架内力分析 11 4 3 风荷载作用下排架内力分析 15 4 4 吊车荷载作用下排架内力分析 16 5 内力组合 23 6 柱截面设计 A 柱 25 6 1 上柱配筋计算 25 6 2 下柱配筋计算 27 6 3 柱裂缝宽度验算 29 6 4 牛腿设计 30 6 5 牛腿吊装验算 31 7 基础设计 33 7 1 作用于基础顶面上的荷载计算 34 7 2 基础尺寸及埋 置深度 35 7 3 基础高度验算 36 7 4 基础底板配筋验算 38 致谢 41 参考文献 42 1 设计任务 1 1 设计题目 单层工业厂房排架结构设计 1 2 设计内容 1 确定剖面尺寸和结构布置 包括支撑 圈梁 连系梁 基础梁等 2 构件选型 3 排架内力计算 确定计算简图 荷载计算 各种荷载下的内力计算 绘制 内力图 4 内力组合 5 设计某柱及柱下单独基础 6 绘制结构施工图一张 A1 内容包括 厂房平面结构布置图 要求从牛腿顶面处剖开 排架柱的配筋图和模板图 柱下独立基础的配筋图和模板图 结构说明 1 3 设计要求 1 计算书书写工整 插图应按一定比例绘制 图文并茂 纸张规格为 A4 2 图纸应符合 房屋建筑制图统一标准 GB T 50001 2001 和 建筑结构 制图标准 GB T 50105 2001 的要求 1 4 设计资料 某金工车间为单跨厂房 跨度为 22m 柱距为 9m 车间总长度 81m 每跨设有 300 50KN 吊 车 2 台 吊车工作级别为 A6 级 轨顶标高 9 6m 采用 SBS 放水卷材 0 45KN 240mm 厚双面 清水维护砖墙 钢窗宽度 4 8m 室内外高差为 150mm 素混凝土地面 厂房剖面如图 1 所示 厂房所在地点的基本风压为 0 45KN 地面粗糙度为 B 类 基本雪压为 0 45KN 修正后 的地基承载力特征值为 180KN 活荷载和吊车荷载组合值系数均取 风荷载组合值7 0 c 系数取 0 6 吊车荷载准永久值系数 活荷载和风荷载准用值系数均为 环境6 0 q 0 q 类别为一类 要求进行排架结构设计 不考虑抗震设防 1 跨度见表 1 1 柱距为 6m 厂房纵向长度为 66 48m 2 每跨内设有二台双钩桥式起重机 额定起重量 轨顶标高见表 1 1 4A 表 1 1 分组情况表 3 屋 面构造为 防 水层 六 层 作法 二 毡 三油铺绿 豆砂 找平层 20mm 厚水泥砂浆 预应力混凝土大型屋面板 2 结构构件选型及柱截面尺寸确定 采用 240mm 厚粘土墙 双面粉刷 在牛腿顶面标高处设一道连系梁 支承在边柱外侧的牛腿上 用以承受上部墙重 吊车梁以上设高侧窗 洞口 尺寸为 3 6 2 1m 4 8 吊车梁以下设低侧窗 洞口尺寸为宽 3 6m 高 4 8m 圈梁设在柱顶处 2 1 材料 排架柱 混凝土 C30 钢筋 纵向受力钢筋 HRB400 级 箍筋 HPB235 级 柱下单独基础 混凝土 C15 或 C20 钢筋 HPB235 级 相关资料见表 1 2 表 1 2 主要构件选型 起重量 跨度 尺寸 吊车工作级别 A4 梁 号 跨度 m 吊车起重量 kN 轨顶标高 m L1 30 300 50 L2 30 200 50 9 6 Q kN Lk m 宽度 B mm 轮距 K mm 轨顶以 上高度 H mm 轨道中心至 端部距离 Bl mm 最大 轮压 Fp max kN 最小 轮压 Fp min kN 起重机 起重量 G kN 小车 总质量 g kN 300 50 21 6650 5250 2600 300 320 88 515 117 200 50 21 6400 5250 2300 260 240 65 410 75 2 2 设计剖面尺寸 2 2 结构选型 该厂房跨度在 15 36 之间 且柱顶标高大于 8m 故采用钢筋混凝土排架结构 为了使屋盖具有较大的刚度 选用预应力混凝土折线形屋架及预应力混凝土屋面板 选用钢筋混凝土吊车梁及基础梁 厂房的各主要构件选型见表 2 1 表 2 3 主要承重构件选型表 构件名称 标 准 图 集 重力荷载标准值 屋面板 G410 一 1 5m 6m 预应力混凝土屋面板 1 40kN m2 包括灌缝重 天沟板 G410 三 1 5m 6m 预应力混凝土屋面板 卷材防水天沟板 1 91kN m2 屋 架 G415 三 预应力混凝土折线形屋架 跨度 30m 139 5 kN 榀 0 05 kN m2 屋盖钢支撑 吊车梁 G323 二 钢筋混凝土吊车梁 吊车工作级别为 A4 39 5kN 根 轨道连接 G325 二 吊车轨道联结详图 0 80kN m 基础梁 G320 钢筋混凝土基础梁 16 7kN 根 由表 1 1 知轨顶标高为 11 4 米 由设计剖面尺寸可知轨顶至柱顶的高度为 3 3 米 牛腿顶面标高为 10 2m 设室内地面至基础顶面的距离为 0 5 米 则计算简图 中柱的总高度 H 下柱高度 Hl 和上柱的高度 Hu 分别为 H 11 4m 3 0m 0 5m 15 2m Hl 10 2m 0 5m 10 7m Hu 15 2m 10 7m 4 5m 表 2 4 柱截面尺寸及相应的参数 计算参数 柱号 截面尺寸 mm 面积 mm 2 惯性矩 mm 4 自重 kN m 上柱 矩 500 500 2 5 105 52 08 108 6 25A 下柱 I 500 1000 100 200 2 7 105 348 92 108 6 75 上柱 矩 500 600 3 105 90 108 7 5B 下柱 I 500 1200 100 200 2 9 105 557 108 7 25 上柱 矩 500 400 2 105 26 67 108 5C 下柱 I 500 1000 100 200 2 7 105 348 92 108 6 75 本题仅取一榀排架进行计算 计算单元和计算简图如图 2 所示 屋架重力荷载为 则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为 80KN榀 KNmG85 673 106 5 3212 2 吊车梁及轨道重力荷载设计值 53 8 09 3 3 柱自重重力荷载设计值 A B 柱 48 129 4 215754 下 柱 上 柱 KNmKNGBA 各项恒载作用位置如图 3 所示 3 荷载计算 3 1 屋盖恒载 SBS 防水卷材 20 45KNm 20mm 厚水泥砂浆找平层 3220 20 4KNmKNm 100mm 厚水泥蛭石保温层 515 一毡两油隔气层 20mm 厚水泥砂浆找平层 2 k 预应力混凝土屋面板 包括灌缝 2 屋盖钢支撑 0 5KNm2 83 屋架重力荷载为 139 5kN 榀 则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设计值为 G1 1 2 3 15 kN m2 6m 30m 2 139 5kN 2 354 66kN 1 吊车梁及轨道重力荷载设计值 G3 1 2 39 5kN 0 8 kN m 6m 53 16kN 2 柱自重重力荷载设计值 A 柱 上柱 G4A 1 2 6 25kN m 3 9m 29 25kN 下柱 G5A 1 2 6 75kN m 9 9m 80 19N B 柱 上柱 G4B 1 2 7 5kN m 4 5m 40 5kN 下柱 G5B 1 2 7 25kN m 10 7m 93 09kN C 柱 上柱 G4C 1 2 5kN m 3 9m 35 1kN 下柱 G5C 1 2 6 75kN m 9 9m 92 07kN 3 2 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 0 5 kN m2 6m 21 44 1kN Q1 的作用位置与 G1 作用位置相同 3 3 风荷载 风荷载标准值按 k z s z 0 计算 其中 0 0 4kN m2 z 1 0 z 根据厂房各部 分标高及 B 类地面粗糙度由附表 5 1 确定如下 柱顶 标高 14 70m z 1 092 檐口 标高 16 50m z 1 153 屋顶 标高 18 00m z 1 84 s 如图 3 2 所示 由式 k z s z 0 可得排架的风荷载的标准值 k1 z s1 z 0 1 0 0 8 1 092 0 4 0 393kN m2 k2 z s2 z 0 1 0 0 4 1 092 0 4 0 197kN m2 图 3 2 风荷载体型系数和排架计算简图 则作用于排架计算简图上的风荷载设计值为 q1 1 4 0 393 6 3 30kN m q2 1 4 0 197 6 1 565kN m FW Q s1 s2 zh1 s3 s4 zh2 z 0B 1 4 0 8 0 4 1 153 1 8m 0 6 0 5 1 206 1 5m 1 0 0 4 kN m2 6 0m 11 05KN 3 4 吊车荷载 由表 1 2 可查得 300 50 吊车的参数为 B 6 65m K 5 25m g 117kN Q 300kN F p max 320kN F p min 88kN 200 50 吊 车的参数为 B 6 4m K 5 25m g 75kN Q 200kN F p max 240kN F p min 65kN 根据 B 及 K 可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标值 如图 3 3 所示 1 吊车的竖向荷载 AB 跨 Dmax QFp max yi 1 4 320kN 0 767 1 0 125 842 45kN Dmin QFp min yi 1 4 88kN 1 892 203 35kN BC 跨 Dmax QFp max yi 1 4 240kN 0 808 1 0 125 649 49kN Dmin QFp min yi 1 4 65kN 1 933 175 9kN 2 吊车的横向荷载 AB 跨 作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力计算 由于软钩吊车起重量在 160 500kN 时 0 10 T 1 4 Q g 1 4 0 1 300kN 117kN 10 425kN 作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为 Tmax QT yi 1 4 10 425kN 1 892 27 61kN BC 跨 作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力计算 由于软钩吊车起重量在 160 500kN 时 0 10 T 1 4 Q g 1 4 0 1 200kN 75kN 6 875kN 作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为 Tmax QT yi 1 4 6 875kN 1 933 18 61kN 4 排架内力分析 4 1 柱剪力分配系数 柱别 ulnIH 300 1 lCnEI 1 ii A 柱 0 282 310A 2 9865H A0 243 B 柱 0 1629n 0310B 47CE B 8 C 柱 7026 0310C 2854H C0 19 恒载作用下排架的计算简图如图 6a 所示 图中的重力荷载 及力矩 M 是根据图 3 确定的 G 即 12343 152140367 4 5 163 82628701 74 AAGKNGKNMeKNmMe m 由于图 6a 所示排架为对称结构且作用对称荷载 排架结构五侧移 故各柱可按柱顶为不 动铰支座反力 可根据表 2 所列的相应公式计算 对于 A B 柱 则 iR 0 18 264n 21233123 51 10 6 0567 4 128 9ABCnMKNKNmRCHR 求得 后 可用平衡条件求出柱各截面的弯矩和剪力 柱各截面的轴力为该截面以上重i 力荷载之和 恒载作用下排架的弯矩图和轴力图分别见图 6b c 图 6d 为排架柱的弯矩 剪力 和轴力的正负号规定 b 图 2 计算单元和计算简图 4 1 恒荷载作用下排架内力分析 恒载作用下排架的计算简图如图 4 1 所示 途中的重力荷载 及力矩 M 是根G 据图 3 1 确定的 即 1342AG43 9kN G5 16kN3 7586 91kN 5A867 294 B346 5B 0 0 2 374CG 1kN8016k 1502uhem 0025 317e 1Me423 9kN0 1m42 39kG 2A3 e 75 5 6N0 25m1 kN 14051uhe 01h302 30e3 9k kG 1 44C03M Ge2 N 7 m5 16N0 251 98kNm 该厂房为双跨等高排架 偏心力矩作用下 各柱的弯距和剪力可用剪力分配法 计算 对于 A 柱 则0 149 26n 2 21 33 3123 1 194 9 60 23 40 152ACCnnMkNmkNmRH 对于 C 柱 则0 76 2 21 33 34C1311 5 0421 0 5 981 63 12nCnMkNmkNmRH 图 4 1 恒载作用下排架内力图 4 2 屋面活荷载作用下排架内力分析 1 AB 跨作用屋面活荷载 排架计算简体如图 4 2 所示 其中 Q1 63kN 则在柱顶及变阶处引起的力矩为 11630 6 3AMQekNmk 025172 N12 9 4Bekk 对于 A 柱 3 96C 12 1 605 71 92 05 2AMmkmRH 对于 B 柱 0 n 2131 92nC 19 45 1 2BMkNmRH 则排架柱顶不动铰支座总反力为 0 93 24AB Rk kN 将 R 反作用于排架柱顶 计算相应的柱顶剪力 并与柱顶不动铰支座反力叠 加 可得屋面活荷载作用与 AB 跨时的柱顶剪力 即 17 60 5 38 7 1 627580AABBVKKRNN Vc 排架各柱的弯矩图 轴力图及柱底剪力如图 4 2 所示 图 4 2 AB 跨作用屋面活荷载时排架内力图 2 BC 跨作用屋面活荷载 排架计算简体如图 4 3 所示 其中 Q1 63kN 则在柱顶及变阶处引起的力矩为 11630 53 2CMQekNmk 018921 4B2ekkN 对于 C 柱 3 5 0C 122 3518 9 041 79 MmkmRH 对于 B 柱 0 6 9n 2131 92nC 19 45 2BMkNmRH 则排架柱顶不动铰支座总反力为 71 92 8CB Rk kN 将 R 反作用于排架柱顶 计算相应的柱顶剪力 并与柱顶不动铰支座反力叠 加 可得屋面活荷载作用与 AB 跨时的柱顶剪力 即 0 243 980 72 AVkm 1 1 CRNk N 7 84BBk 排架各柱的弯矩图 轴力图及柱底剪力如图 4 3 所示 图 4 3 BC 跨作用屋面活荷载时排架内力图 4 3 风荷载作用下排架内力分析 1 左吹风时 对于 A 柱 得 0 149 26n 13 8Cnl 1 04 15 20 3415 76 ARqHkNmN 对于 C 柱 得769 413 0 2581nl 取上柱柱底控制截面 及下柱柱底截面 为弯矩控制截面 有 排架内力图如图 4 4 所示 0 243 980 72 AV RkNm 图 4 4 左吹风时排架内力图 2 右吹风时 对于 A 柱 max3in16 490 3489 7 28BMDeKNmKN 各柱顶剪力分别为 0 43 90 72 AV Rk 1438 90 12 CNk Nm 7 BBk 取上柱柱底控制截面 及下柱柱底截面 为弯矩控制截面 有 排架内力图如图 4 5 所示 图 4 5 右吹风时排架内力图 4 4 吊车荷载作用下排架内力分析 1 D max 作用于 A 柱 计算简图如图 4 6 所示 其中吊车竖向荷载 Dmax D min 在牛腿顶面处引起的力 矩为 max3847 620 521 9AMekNmkN in17483BD 对于 A 柱 则3 9C321 9 126 5mAkNRkNH 对于 B 柱 由表 2 5 2 得 0 16 n 233 071Cn 374 8 23 8 5BMkNmRkNH 16 74A 排架各柱顶剪力分别为 0 243 980 72 AV RkNm 1438 90 12 C kN m 84BBk 排架各柱的弯矩图 轴力图及底面剪力图如图 4 6 所示 图 4 6 Dmax 作用在 A 柱时排架内力图 2 D max 作用于 B 柱左 计算简图如图 4 7 所示 M A M B 计算如下 Amin32 10 58 2ekNmkN Bax8476637 柱顶不动铰支座反力 RA R B 及总反力 R 分别为 35 21 924 5 AkCkNH 365 721 075 48 BMkNmRCkNH 4 89A 排架各柱顶剪力分别为 0 23 980 72 AVRkNm 1438 90 12 C kN m 84BBk 排架各柱的弯矩图 轴力图及底面剪力图如图 4 7 图 4 7 Dmax 作用在 B 柱左时排架内力图 3 D max 作用于 B 柱右 计算简图如图 4 8 所示 M B M C 计算如下 Bmax649 0 7548 12ekNmkN Cin31239 柱顶不动铰支座反力 RB R C 及总反力 R 分别为 B3487 12 0738 6 5mMkNkNH C91 B86 Rk 排架各柱顶剪力分别为 0 243 90 72 AV kNm 1438 90 12 CRkN m 84BBk 排架各柱的弯矩图 轴力图及底面剪力图如图 4 8 所示 图 4 8 Dmax 作用在 B 柱右时排架的内力 4 D max 作用于 C 柱 计算简图如图 4 9 所示 M B M C 计算如下 Bmin175 90 13 9DekNmkN Cax364267 柱顶不动铰支座反力 RB R C 及总反力 R 分别为 B31 91 0 48 52kkNH C67 MNm B1048 63 Rk 排架各柱顶剪力分别为 0 243 9 72 AV kNm 10438 90 12 CRkN m 84BBk 排架各柱的弯矩图 轴力图及底面剪力图如图 4 9 所示 图 4 9 Dmax 作用在 C 柱时排架的内力 5 T max 作用于 AB 跨柱 当 AB 跨作用吊车横向水平荷载时 排架计算简图 4 10 所示 对于 A 柱 由表 2 5 3 得 a 4 5 1 2 4 5 0 733 则0 149 26n C5 0 570 1 2 32 33 naa RA T maxC5 27 61kN 0 57 15 74kN 同理 对于 B 柱 a 0 733 C5 0 611 则0 6 9n RB T maxC5 27 61kN 0 611 16 87kN 排架柱顶总反力 R 为 R RA RB 15 74kN 16 87kN 32 61kN 各柱顶剪力为 VA RA AR 15 74kN 0 243 32 61kN 7 82kN VB RB BR 16 87kN 0 438 32 61kN 2 59kN VC C R 0 319 32 61 10 40kN 排架各柱的弯矩图及柱底剪力图如图 4 10 所示 当 Tmax 方向相反时 弯矩图 和剪力图只改变符号 方向不变 图 4 10 Tmax 作用在 AB 跨时排架内力图 6 T max 作用于 BC 跨柱 当 BC 跨作用吊车横向水平荷载时 排架计算简图 4 11 所示 对于 B 柱 a 0 733 C 5 0 611 则0 162 9n RB T maxC5 18 61kN 0 611 11 37kN 同理 对于 C 柱 a 0 733 C5 0 540 则 70 26 RC T maxC5 18 61kN 0 54 10 05kN 排架柱顶总反力 R 为 R RB RC 11 37kN 10 05kN 21 42kN 各柱顶剪力为 VA AR 0 243 21 42kN 5 20kN VB RB BR 11 37kN 0 438 21 42kN 1 99kN VC RC CR 10 05kN 0 319 21 42kN 3 22kN 排架各柱的弯矩图及柱底剪力图如图 4 11 所示 图 4 11 Tmax 作用 BC 跨时排架内力图 5 内力组合 以 A 柱内力组合为例 内力组合按 计算 除 及 11 20 9 35GKQniKiGKQiciiSS maxN 相应的 M 和 N 一项外 其他三项均按式 计算求得最不利1 20 9nGKQiKiSS 内力值 对于 及相应的 M 和 N 一项外 和 截面均按 max 求得最不利内力值 二 I I 截面按 求得最不利内力 1 2 4GKQS 35GKQS 对柱进行裂缝验算时 内力采用保准值 且只对 的柱进行验算 0 eh 结果如表 5 1 表 5 2 所示 表 5 1 A 柱内力设计值汇总表 屋面活载 吊车竖向荷载 吊车水平荷载 风荷载 荷载类别 恒载 作用在 AB 跨 作用在 BC 跨 Dmax 作用 在 A 柱 Dmax 作用 在 B 柱左 Dmax 作用 在 B 柱右 Dmax 作用 在 C 柱 Tmax 作用 在 AB 跨 Tmax 作用 在 BC 跨 左风 右风 序号 M 12 13 0 52 1 29 71 78 77 09 39 02 0 68 2 66 23 4 6 03 13 64 N 383 31 44 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 M 67 85 10 29 1 29 140 12 12 51 37 18 0 68 2 66 23 4 6 03 13 64 N 437 64 44 1 0 842 45 203 350 0 0 0 0 0 0 M 8 09 1 64 30 55 30 55 188 82 118 92 78 2 28 206 69 75 8 221 84 172 61 N 517 66 44 1 0 842 45 203 350 0 0 0 0 0 0 V 7 69 1 84 0 33 16 2 16 11 7 58 0 113 18 81 5 11 38 03 22 71 注 M 单位为 kN m N 单位为 kN V 单位为 kN 表 5 2 A 柱内力组合表 截面 M max 及相应 N V M max 及相应 N V Nmax 及相应 M V Nmin 及相应 M V MK N K 备注 M 69 67 65 48 46 52 76 14 58 22 N 0 9 0 9 514 35 0 9 0 8 0 9 432 11 0 9 0 9 558 96 0 9 0 9 467 21 381 42 Nmax 一 项 取 1 35SGK 0 7 1 4SQK M 72 40 138 48 40 97 116 9 N 0 9 0 8 0 9 1121 10 0 9 0 8 0 9 658 31 0 9 1273 67 0 9 0 9 510 81 M 556 19 450 54 81 14 442 95 N 1207 77 822 01 1360 34 587 77 V 58 63 33 80 1 19 50 01 MK 403 66 315 43 64 34 311 57 NK 933 82 658 28 987 80 482 66 VK 0 9 0 8 0 9 43 42 0 9 0 8 0 9 22 60 0 9 0 55 0 9 0 9 41 68 注 M 单位为 kN m N 单位为 kN V 单位为 kN 6 柱截面设计 A 柱 混凝土强度等级为 C30 f c 14 3N mm2 f tk 2 01N mm2 采用 HRB400 级 钢筋 f y fy 360 N mm2 b 0 518 上 下柱均采用对称配筋 6 1 上柱配筋计算 查表 5 2 可见 上截面柱共有 4 组内力 取 500mm 40mm 460mm 经判别0h 3 组大偏心受压 只有 一组为小偏心受压 8 9 58 9MkNmkN 且 故按此组210 513 46173 bcNafh 内力计算时为构造配筋 对三组大偏心受压内力 选取弯矩较大且轴力较小一 组 即取 76 14 57 6MkNmkN 查表得有吊车厂房排架方向上柱的计算长度 2 4 5m 9 0m 附加偏心距 取0l ae 20mm 60 037 14017 167201875iaNememm 由 故应考虑偏心距增大系数 0 9 85lhm 21 0 143 053 19076cfANN 取 1 0 02 90 151 5 7lh 2 201 1 0978544601 5il me 210 045760 139 13 48 74c sNNfbhmmah 取 进行计算 2sxa 21 5875 2480 isehamm 2 20460 75 3 sysNeNAf 选 4 20 2615sm 则 615 500mm 500mm 0 25 0 2 满足要求 Sbh 查表得垂直于排架方向柱的计算长度 1 25 4 5m 5 625m 0l 则 5625mm 500mm 11 25 0 98 0 l max 9 814 350361523 2ucysNfAkN 满足弯矩作用平面外的承载力要求 6 2 下柱配筋计算 取 h0 1000 40 960mm 与上柱分析办法相似 在表 5 2 的 8 组内力中选择 两组最不利内力 56 19207MkNm 42 9578MkNm 1 按 计算 10 下柱计算长度去 1 0 1 0 10 7 10 7m 0llH 附加偏心距 1000mm 30 33 3mm 大于 20mm b 100mm ae 400mm 150mm fbfh 60 035 1904 5 46 53 49 827iaMNme emm 由 故应考虑偏心距增大系数 且取150 1 0 7lh 2 251 5 143 710 981 00cfANm 取 1 02 201170 1 0 59493 8046ilehm 0 593 8572 968i mh 故为大偏心受压 先假定中和轴位于翼缘内 则 2110 18 20 43 5fcfNkNx mhb 且058967 hm 4sxa 中和轴位于翼缘内 2 310 2013 isea m 10 22 168 9073 143 50168 9 0 260 964 539 1csysxNfbhAmNm 2 按 计算4 5 97 48MkNmkN 60 039101 741 3 74 37 8iae emm 由 故应考虑偏心距增大系数 且取150 17 0 7lhm 2 251 5 143 7102 598cfANm 取 1 02 201107 1 0 14 0496ilehm 0 7 853 2 3968i mh 故为大偏心受压 先假定中和轴位于翼缘内 则 21948 20 03 50fcfNkNx mhb 且05867 h 4sxa 中和轴位于翼缘内 23 10 2013 7iseamm 10 22 83 6597483 7 143 5083 6 90 260 964 0 csysxNfbhANmmm 综合上述计算结果 下柱选用 4 20 215sA 则 1256 500mm 1000mm 0 25 0 2 满足要求 SAbh 2 查表得垂直于排架方向柱的计算长度 0 8 10 7m 8 56m 0l 则 8560 500mm 17 0 84 0 l 25222max0 9 841 3 71036 156 25 7ucysNfANmNmK 满足弯矩作用平面外的承载力要求 6 3 柱裂缝宽度验算 规范 规定 对 e0 h0 0 55 的柱应进行裂缝宽度验算 在 A 柱只有下柱出现 e0 h0 0 55 的内力 故应进行裂缝宽度验算 验算过程见表 6 1 其中上柱 As 615mm 2 下柱 As 1256mm 2 E s 2 0 10 5kN mm2 构件受力特征系数 cr 2 1 混凝土保护层厚度 c 取 25mm 表 6 1 柱的裂缝宽度验算表 柱截面 下柱 kNmM 322 78 内力标准值 497 9 mm0 ke 648 0 55ho 5 steffAbh 0 0096 Fvk2 016 所以所选的尺寸满足要求 3 牛腿配筋计算 纵向受拉钢筋总截面面积 As 由于 a 0 因而该牛腿可按构造要求配筋 根据构造要求 As minbh 0 002 500mm 600mm 600 mm2 根据规定 纵向受拉钢筋 As 的最小配筋率为 0 002bh 实际选用 4 14 A s 616mm2 水平箍筋选用 100 的双肢筋 根据构造要求 牛腿水平箍筋 100 2h 0 3 2 565 3 377mm 2h0 范围内有 4 根箍筋 其水平截面面积为 1 根 钢筋的计算截面面积 50 3 mm2 4 2 50 3 402 4 mm2 As 2 616 2 308 mm2 满足构造要求 6 5 牛腿吊装验算 采用翻身起吊 吊点设在牛腿下部 混凝土达到设计强度后起吊 规范可 知当 hc 柱截面场边尺寸 800mm 2 hc 1000 mm2 插入杯口深度为 h1 0 9hc 且 800mm h1 0 9 1000mm 900mm 取 h1 900mm 则柱吊装时的总长度为 4 5 10 7 0 9 16 1m 柱吊装阶段的荷载为柱自重 重力荷载 应考虑动力系数 即 柱吊装阶段的荷载为柱的自重重力荷载 考虑动力系数 即 q1 Gq1k 1 5 1 35 6 25kN m 12 67kN m q2 Gq2k 1 5 1 35 0 5m 1 1m 25kN m 3 27 84kN m q3 Gq3k 1 5 1 35 6 75kN m 13 67kN m 在上面荷载作用下 柱各控制截面的弯矩为 2 211 67 4 518 uMHkNmkNm 22 0 74 12 67 0 617 50kmkN 由 23BARlqlM 得2311167 503 67 9 6kNlkNmk 令 得 59 96kN 13 67kN m 4 39m 330AxdRq 3 AxRq 则下柱段最大弯矩 为 3M 23159 64 3 67 4 391 52MkNmkNmkN 柱截面受弯承载力及裂缝宽度验算过程见表 6 2 表 6 2 柱吊装阶段承载力及裂缝宽度验算表 柱 截 面 上 柱 下 柱 kNm 128 28 95 02 167 50 124 07 0 uyssMfAha 229 82 0 9 128 28 115 45 505 74 0 9 167 50 150 7520 87 sks 156 2 101 511 65tkesf 0 26 0 0099 0 2 取 0 2max 908 pskcr tedwmE 0 06 0 2 满足要求 0 05 0 2 满足要求 7 基础设计 建筑基地基础设计规范 规定 对于 6 m 柱距地单层多跨厂房 基地承 载力特征值 160KN m2 fk 180 KN m2 200 KN m2 吊车起重量 200 300KN 厂 房跨度 l 30m 设计等级为丙级时 可不做地基变形验算 基础混凝土强度等级采用 C20 下设 100 m m 厚 C10 的素混凝土垫层 7 基础顶面上的荷载计算 图 7 1 基础截面尺寸 7 1 基础截面尺寸 1 作用于基础顶面上的荷载计算 作用于基础顶面上的荷载包括柱底传给基础的 M N V 以及外墙自重重 力荷载 前者可由内力组合表的 截面选取 见表 7 1 其中内力标准值用 于地基承载力验算 基本组合值用于受冲切承载力验算和底板配筋计算见图 2 基础面积计算 作用于基础顶面上的荷载包括柱底 截面 传给基础的 M N V 以及 外墙自重重力荷载 其中 B 柱无墙自重重力荷载 基础设计的不利内力见表 8 其中内力组合标准值用于地基承载力验算 基本组合值用于受冲切承载力验 算和底板配筋计算 表 7 1 柱下基础设计的不利内力 荷载效应基本组合 荷载效应标准组合 组别 MkNm k VN kMm kN kV 第 1 组 556 19 1207 77 58 63 403 66 933 82 43 42 第 2 组 450 54 822 01 33 80 315 43 658 28 22 60 第 3 组 81 14 1360 34 1 39 64 34 1042 80 0 55 由上图可见 A 列柱每个基础承受的外墙总宽度为 6 0m 总高度为 h 16 5m 0 05m 16 55m 墙体为 240mm 实心砖墙 19KN m 钢框玻璃窗 0 45KN m 基础梁重量为 16 7kN 根 每个基础承受的由墙体传来的重力荷 载为 240mm 厚砖墙 319 0 24 66 5 81 3 9 54kNmmkN 钢框玻璃窗 24 18 基础梁 16 70kN 367 42wkN 距基础形心的偏心距 为 wkNwe 240mm 1000mm 2 620mm1 2 367 40 9wkNkNk 7 2 基础尺寸及埋置深度 1 按构造要求拟定高度 h 150am 查表得柱的插入深度 查表得10 9 9c 1950m 取 h 杯底厚度 应不小于 250mm 取 300mm 则1a1 h 950mm 300mm 50mm 1300mm 基础顶面标高为 0 500m 故基础埋置深度为 d h 0 5m 1 300m 0 5m 1 800m 杯壁厚度 t 350mm 取 375mm 基础边缘高度 取 400mm 台阶高度取2a 450mm 2 拟定基础底面尺寸 max 223104 867 49 7 18kwkNkNkA mfdm 适当放大 取 3 6 bl 3 计算基底压力及验算地基承载力 3220 1 80 38 kmGdAkNkN 1646Wlbm 基底压力按 计算 计算结果见表 7 2 max inkkpMA 验算地基承载力 其中 ax i min21 kkakfpf 22 80 16 afkNkm 表 7 2 柱基础底面压力计算及地基承载力验算表 类 别 第 1 组 第 2 组 第 3 组 kM 403 66 64 34 322 78kN 933 82 1042 80 497 90 kV 43 42 24 29 43 74wkbG N 1690 04 1414 5 1799 02 bkkwkMVhNe m 232 31 572 61 162 75 maxin 2 kpbkAW 192 33 120 64 214 34 42 61 191 69 141 46 ax min min 1 2kkkapNff 156 48 180 192 33 216 130 97 180 214 34 216 166 58 180 191 69 1216 7 3 基础高度验算 基础高度验算采用基底净反力设计值 按 计算 max injjp和 maxibpNMAW 第二组内力 800mm 由线性内插法得 1 0 则由式hp 21 tfN 得 0 7lhptmFfa 20 1 1508304 7831 t lNmKFkN 故基础高度满足要求 7 4 基础底板配筋验算 1 1 柱边及变阶处基底反力计算 基础底板配筋计算时长边和短边方向的计算截面如下图所示 三组不利内 力设计值在柱边及变阶处的基底净反力计算见表 7 4 其中 1 3 组内力产生的基底反力示意图见图 20 第 2 组内力产生的基底反力 示意图见图 19 用表中公式计算第 2 组内力产生的 时 相应的 2 3 3 6IjjIp和 和 2 7 3 6 分别用 2 252 3 552 和 2 652 3 552 代替 且 min0j 表 7 4 柱边及变阶处基底净反力计算 公 式 第 1 组 第 2 组 第 3 组2 min max in2 7 36jIjjjppkN 168 05 148 69 175 10 i i jIjjjm 180 36 175 38 181 76 max2 2jjIk 188 05 192 06 185 92 ax2 jjIpN 194 21 205 41 189 24 max in2 2jjk 152 66 116 94 166 79 2 柱边及变阶处弯矩计算 max221 429 06 3 61 0 3 0 5 32 69jjII ccpMblkNmmkN max221 2405 3 61 8 31 20 8jjII ccpblk k max in2 21 246 79 3 0 5 3 61 0 356 7jjI ccpMlbkNmkNm max in221 246 79 3 01 3 61 8 0 76jjIVccplbk k 3 配筋计算 基础底板受力钢筋采用 HPB235 长边方向钢筋面积为 20 yfNm 6 220352 911486 9 9 04 IsIyMAhfm 6 220 83 07 0 IsIyf Nm 选用 14 100 21539sA 基础底板短边方向钢筋面积为 6 220 710153 6 9 13045 IsIyMA mhfmN 6 2208 0 IVsIy mf 选用 14 100 21539sA 由于 所以不需要配筋 2 37 40 75thm 致 谢 本设计的完成是在我们的导师李林老师的细心指导下进行的 在每次设计遇到问题时 老师不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行 从设计的选题到资料的搜集直至最后设 计的修改的整个过程中 花费了李老师很多的宝贵时间和精力 在此向导师表示衷心地感 谢 导师严谨的治学态度 开拓进取的精神和高度的责任心都将使学生受益终生 还要感谢和我一起做设计的同学 是你们在我平时设计中和我一起探讨问题 并指出 我设计上的误区 使我能及时的发现问题把设计顺利的进行下去 没有你们的帮助我不可 能这样顺利地结稿 在此表示深深的谢意 参考文献 1 沈蒲生 梁兴文编 混凝土结构设计原理 第 4 版 M 北京 高等教育出版社 2012 2 沈蒲生 梁兴文编 混凝土结构设计 第 4 版 M 北京 高等教育出版社 2012 3 孙训方 方孝淑 关来泰 材料力学 第 5 版 M 北京 高等教育出版社 2010 4 龙驭球 包世华 结构力学 第 2 版 M 高等教育出版社 2006