钢混厂房设计

1、塔里木大学混凝土结构课程设计1工程概况某金工车间为两跨厂房，跨度为18m，柱距均为6m，车间总长度66m。该跨设有500/50kN吊车2台，吊车工作等级为A5级，轨顶标高为11.1m。采用卷材防水屋面，240mm厚双面清水围护砖墙，钢窗宽度3.6m，室内外高差为150mm，素混凝土地面，厂房建筑剖面如图所示。厂房所在地点的基本风压0.53kN/m2，地面粗糙度为B类；基本雪压为0.61KN/m2修正后的地基承载力特征值为170kN/m2。活荷载和吊车组合值系数；风荷载组合值系数取0.6，吊车荷载准永久值系数，活荷载和风荷载准永久值系数均为。环境类别为一类。要求进行排架结构设计（不考虑抗震设防）

2、。2结构构件选型与柱截面尺寸确定因该厂房跨度在1536m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，厂房各主要构件选型见表1。表1 主要承重构件选型表构件名称标准图集选用型号重力荷载标准值屋面板04G4101.5m×6m预应力混凝土屋面板YWB-2(中间跨)YWB-2s(端跨)1.4kN/m2(包括灌缝重)天沟板G4101.5m×6m预应力混凝土屋面板（卷材防水天沟板）TGB68-11.91kN/m2屋架G415预应力混凝土折线形屋架（跨度24m）YWJA-24-1

3、Aa106kN/榀0.05kN/m2（屋盖钢支撑）吊车梁G323钢筋混凝土吊车梁（吊车工作级别A1A5）DL-9Z（中间跨）DL-9B（边跨）39.5kN/根40.8kN/根轨道连接G325吊车轨道连接详图0.80kN/根基础梁G320钢筋混凝土基础梁JL-316.7kN/根图1 厂房剖面图 由图1可知柱顶标高为13.8m，牛腿顶面标高为9.6m，设室内地面至基础顶面的距离为0.5m，则计算简图中柱的总高度H，下柱Hl和上柱高度Hu分别为：H=13.8m+0.5m=14.3mHl=9.6m+0.5m=10.1m Hu=14.3m-10.1m=4.2m根据柱的高度，吊车起重量及工作级别等条件，可

4、确定柱截面尺寸，见表2。表2 柱截面尺寸及相应的计算参数计算参数柱号截面尺寸/mm面积/mm2惯性矩/mm4自重/（KN/m）A,C上柱矩500×6003×1059×1097.5下柱I500×1400×100×2002.7×10585.75×1096.7536B上柱矩500×7003.5×10514.3×1098.75下柱I I500×1600×120×3001.55×105142.09×1093.88 图2 计算单元和计算简图3 荷载

5、计算3.1 恒载（1）屋盖恒载 SBS防水层 20mm厚水泥砂浆找平层 100mm厚水泥蛭石保温层 一毡两油隔气层 20mm厚水泥砂浆找平层 屋盖钢支撑 合计 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:（2）吊车梁及轨道重力荷载设计值 （3）柱自重重力荷载设计值A，C柱：上柱： 下柱：B柱；上柱：下柱：各柱恒载作用位置如图3.1所示。 图3 荷载作用位置图（单位：）3.2屋面活荷载屋面活荷载标准值为，雪荷载标准值为。雪载小于屋面活载，故按屋面活载计算，作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：的作用位置与作用位置相同。如图3所示。3.3风荷载，根据厂房各部分标高及类地面粗糙度由附表确定如下

6、：柱顶（标高） 檐口（标高） 屋顶（标高） 排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：则作用于排架上的风荷载设计值为： 图4 风荷载体型系数及排架计算简图3.4吊车荷载由表可知吊车参数为：,，。根据及，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，如图所示。 图5 吊车荷载作用下支座反力影响线(1)吊车竖向荷载吊车竖向荷载设计值为：+(2)吊车横向水平荷载横向水平制动力:横向水平荷载设计值:4.排架内力分析该厂房为两跨等高排架，可用剪力分配法进行排架内力分析。表3柱剪力分配系柱别A，C柱B柱4.1恒载作用下排架内力分析图6 恒载作用下的排架内力图 排架为对称结构且作用对称荷载，排架结构无

7、侧移，故各柱可按柱顶为不动铰支座计算内力。柱顶不动铰支座反力可根据所列的相应公式计算。 4.2屋面活荷载作用下排架内力分析跨作用屋面活荷载： 图7 AB跨作用屋面活荷载时排架内力图对于柱，（柱与其相同）。对于柱: ，排架柱顶不动铰支座总反力为：BC跨作用屋面活荷载：由于结构对称，且BC跨与AB跨作用荷载相同，因此，内力图位置及方向与AB跨内力图对称。图8 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,C柱,， 各柱顶剪力分别为： 图9 左吹风时排架内力图(2)右吹风时，将左吹风时内力图对换且改变内力符号。图9 右吹风时排架内力图4.4吊车荷载作用下排架内

8、力分析（1）作用于A柱对于柱，则 对于B柱，则排架各柱顶剪力分别为： 图10 作用于A柱时排架内力图(2)作用于B柱左柱顶不动叫铰支座反力RA,RB及总反力R分别为；排架各柱顶剪力分别为：图11 作用于B柱左时排架内力图(3)作用于B柱右根据结构对称性及吊车吨位相等的条件，内里计算与DMAX作用于B柱左的情况相同，只需将A，C柱内里对换并改变全部弯矩及剪力符号。图12 作用于B柱右时排架内力图（4）作用于C柱将“作用于A柱”的情况的A，C柱内里对换，并改变符号即可得图13 作用于c柱左时排架内力图(5)作用于跨柱对于柱， 则对于B柱：则 排架柱顶总反力R为：各柱顶剪力为：图14 作用于AB跨柱

9、时排架内力图(6) 作用于跨柱由于结构对称及吊车吨位相等，故排架内里计算与“作用于跨柱”的情况相同，仅需将A柱与C柱的内里对换。图15 作用于BC跨柱时排架内力图5.内力组合33风荷载右风-122.110-122.110-109.920-17.85表24 A柱内力设计值汇总表左风5.8905.890168.050-17.85吊车水平荷载Tmax作用在BC跨±33.940±33.940±115.540±8.08Tmax作用在AB跨±21.350±32.350±1221.40±22.01吊车竖向荷载Dmax作用在C柱-

10、12.470-12.470-30.010-2.97Dmax作用在B柱右12.52012.52030.0902.98 Dmax作用在B柱左-65.10-93.67158.76-165.55158.76-15.5Dmax作用在A柱-81.440247.44351.392.54351.39-24.79屋面活载作用在BC跨6.1706.17021.0101.47作用在AB跨24.07151.2-13.73151.2-62.32151.21.47恒载19.732412.44-58.82465.631.41547.459.0荷载类别序号MNMNMNV-柱号及正向内力表25 A柱内力组合表备注M =51.1

11、7N =343.7M =167.52N =249.16Nmin及相应的M，V50.71343.7-160.8388227.89461.3045.87166.52394.7133.84+0.9+0.7（+）+0.7×0.9+0.6/1.2+0.9+0.7+0.7×0.9+0.7×0.9+0.6 /1.2+0.7+ 0.7×0.9+0.7+0.7+0.7Nmax及相应的M，V51.25185.09198.66719.84230.381109.0215.31168.29857.2912.011.35/1.2+0.9+0.7（+）+0.7×0.9+0.

12、6/1.2+0.9+0.7+0.7×0.9+0.7×0.9+0.6/1.2+0.7+0.7 +0.7×0.9+0.7+0.7+0.7Mmax及相应的M，V-162.244343.7-239.11556.61-371.28257.58-175.29-258.36249.1622.52/1.2+0.9+0.7（+）+0.7×0.9+0.6/1.2+0.9+0.7+0.7×0.9+0.7×0.9+0.6/1.2+0.7+0.7 +0.7×0.9+0.7+0.7+0.7Mmax及相应的M，V77.084518.28210.80704

13、.25374.21768.83400.54290.81613.8130.03 /1.2+0.9+0.7（+）+0.7×0.9+0.6 /1.2+0.9+0.7+0.7×0.9+0.7×0.9+0.6+0.7+0.7+0.7×0.9+ 0.7+0.7+0.7截面备注MNMNMNVMKNKVK-6.柱截面设计混凝土：,， 钢筋：受力钢筋为，。上下柱均采用对称配筋。6.1上柱配筋计算取 上柱最不利内力为：查附表11.1可得有吊车厂房排架方向柱的计算长度为：，取，取 取进行计算。选用318 (),则由附表11.1得垂直于排架方向柱的长度则，满足弯矩作用平面外的承

14、载力要求。6.2下柱配筋计算下柱的最不利内力： 下柱计算长度取，附加偏心，。 ，取。先假定中和轴位于受压翼缘内，则且，为大偏心受压构件，受压区在受压翼缘内，取进行计算 下柱截面选用318（）。6.3验算垂直于弯矩作用面的受压承载力，满足要求。6.4柱的裂缝宽度验算 按荷载准永久组合计算，上柱及下柱的偏心距分别为：上柱：,下, .故可不进行裂缝宽度验算.6.5柱箍筋配置非地震区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求控制。根据构造要求，上下柱均选用8200箍筋。6.6牛腿设计根据吊车梁支承位置、截面尺寸及构造要求，初步拟定牛腿尺寸如图所示。其中牛腿截面宽度，牛腿截面高度。（1）牛腿截面高度验算，（

15、牛腿顶面无水平荷载） 故牛腿截面高度满足要求。图16 牛腿尺寸简图牛腿配筋计算由于，因而该牛腿可按构造要求配筋。根据构造要求，选用416。水平箍筋选用8100。6.7柱的吊装验算 （1）内力计算 插入杯口深度为。则柱吊装时总长为：，计算简图如图所示。图17 柱吊装计算简图柱吊装阶段的荷载为柱自重重力荷载，则在上述荷载作用下，柱各控制截面的弯矩为：由得， ，则 令，得则下柱段最大弯矩为：（2）承载力和裂缝宽度验算 上柱受弯承载力验算： 上柱裂缝宽度验算如下：，取0.01.满足要求。下柱承载力验算：下柱裂缝宽度验算：，取0.01.满足要求。7.基础设计基础混凝土强度等级采用，下设厚素混凝土垫层。7

16、.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（-截面）传给基础的以及外墙自重重力荷载。前者可由前表控制截面组合内力设计值表中的-截面选取，其中内力标准组合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6 基础设计的不利内力组别荷载效应基本组合荷载效应标准组合第1组第2组第3组图18 基础荷载示意图每个基础承受的外墙总宽度为，总高度为，墙体为厚双面清水砖墙（）。钢框玻璃窗（）基础梁重量为.每个基础承受的由墙体传来的重力荷载为：厚砖墙 钢框玻璃窗 基础梁 距基础形心的偏心距为：7.2基础尺寸及埋置深度（1）按构造要求拟定高度h柱的插入深度，取杯底厚度应大于，

17、取，则基础顶面标高为，故基础埋置深度为：杯壁厚度，取；基础边缘高度取，台阶高度取。（2）拟定基础地面尺寸取（3）计算基底压力及验算地基承载力验算地基承载力，其中验算结果见下表，基础底面尺寸满足要求。表7 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7.3基础高度验算这时采用基地净反力设计值，和计算，结果见下表7.3。表8 基础底面净反力设计值计算表类别第1组第2组第3组因台阶高度与台阶宽度相等，所以只需验算变阶处的受冲切承载力。变阶处受冲切承载力截面如图所示。变阶处截面有效高度。因为即：；因，所以取，取；故基础高度满足要求。图19 变阶处的冲切破环截面7.4基础底板配筋计算（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简图如图7.3所示。三组不利内力设计