单层工业厂房结构设计方案

mm建筑剖面图详见图1.m.5m厚中层中密粗砂土(地基承载力特征值为250KN/m2)，再下层为粗砂土(地基承载力特征值为350KN/m2)，地下水位在地面下2.5米，无腐蚀性。车的主要参数如下表：Q(KN)度B(m)K(m)重G(KN)gk(KN)pmax(KN)pmin(KN)m标准采用预应力钢筋混凝土折线型屋架，自重标准值为106KN/榀。5kN/m2车梁mm。钢筋：采用HRB335级钢。20厚1：3水泥砂浆找平层(重力密度为20KN/m3)05KN/m2100厚泡沫混凝土隔热层(抗压强度4MPa，重力密度5KN/m3)15厚1:3水泥砂浆找平层(重力密度20KN/m3)m25kN/m3浆容重20kN/m3混合砂浆容重双面粉刷机制砖墙重0.40kN/m20.35KN/m20.40kN/m2图1.1建筑剖面图算上柱高及柱全高根据任务书的建筑剖面图：Hu-轨顶标高+轨道构造高度+吊车梁高m全柱高H=柱顶标高—基顶标高=13.5-(-0.5)=14.0mλ=Hu/H=5.1/14=0.364确定柱截面尺寸高度、吊车起重量及工作级别等条件，可确定柱的截面尺寸，见表2.1。寸及相应的计算参数数2mm4mm5B排架计算单元和计算简图如下图所示。.1恒载1屋盖结构自重0.35KN/m20.4kN/m2冷底子油两道隔气层0.05KN/m2预应力混凝土屋面板(包括灌缝)1.4kN/m2撑0.05kN/m2G1=1.2*(3.05*6*24/2+106/2)=327.12Kn.2柱自重B柱GAGC1=30.60kNG5A=G5C=1.2×4.95×8.9=52.87kNG5B=1.2×6.25×8.9=52.87kN.1.3吊车梁及轨道自重各项恒荷载作用位置如图3.1所示。图3.1荷载作用位置图(单位:kN)屋面活荷载标准值者计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为Q*6*24/2=50.40KN3风荷载 图3.2风荷载体型系数及排架计算简图则作用于排架计算简图(图3.2)上的风荷载设计值为：12-15.18)m]1.00.35KN/m26.0m=25.58KN3.4吊车荷载根据B与K及支座反力影响线，可求得3.4.1吊车竖向荷载竖向荷载设计值为：Dmax,k=QPmax(y1+y2+y3+y4)=1.4×280×(1+0.267+0.8+0.067)=836.5KNminmaxD=PminD=65/280836.5=minmaxPmax.4.2吊车横向水平荷载作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力为：作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为：Tmax=QTyi=1.410.432.134=31.2KN的距离作用下排架内力分析柱别n=IuIlu入=HHu6=H3C0EIlni=1616柱11H3C0=2.48,6=2.0610En=0.286B柱11H3En=0.428在G1作用下：GGBG169.50KNG6=G5B=66.75KNC1===2.321C3===0.9341入2C3===0.9341)21+0.3643(11)因此，在M1和M2共同作用(即在G1作用下)柱顶不动铰支承的反力A1212R=R+R=CM1+CA1212HHCR=8.27kNC活荷载作用下排架内力分析AB作用屋面活荷载的力矩为：1AM=50.40.05=2.52kN.m1AM2A=50.40.25=12.6kN.mM1B=50.40.15=6.048kN.mRA=C1+C3==1.26kNRB=C1==0.743kN则排架柱顶不动铰支座总反力为：R=RA+RB=1.26+0.743=2.003kNR顶剪力，并与柱顶不动铰支座反AB力，即BC作用屋面活荷载及方向调整一下即可，如图4.3所示。吊车荷载作用下排架内力分析maxAAMmaxkDmaxke3=181.05kN.mNmRB=C3=1.285=13.40KN()N排架各柱顶剪力分别为：KNKN排架各柱的弯矩图，轴力图和柱底剪力值如图4.4所示。图4.4Dmax作用A柱时排架内力图4.3.2Dmax作用在B柱左Amin3M=De=603.50kN0.75m=452.63Amin3M=De=603.50kN0.75m=452.63kN.mBmax3RA=C3=1.132=4.72KN()RB=C3=1.285=45.09KN()R=RA+RB=4.72KN+45.09KN=40.37KN()各柱顶剪力分别为：VA=RAnAR=4.72KN0.28640.37KN=16.27KN()VB=RBnBR=45.09KN0.42940.37KN=27.77KN()的弯矩图，轴力图及柱底剪力值如图4.5所示图4.5Dmax作用B柱左时排架内力图axB根据结构对称性及吊车吨位相等的条件，内力计算与Dmax作用于B柱左的图4.6Dmax作用B柱右时排架内力图4.3.4Dmax作用于C柱柱的内力，如图4.7所示。图4.7Dmax作用C柱时排架内力图Tmax用在AB跨柱An109,入=0.287a=(3.8-1.2)/3.8=0.632AC0.629，则kNBC，则排架柱顶总反力R为：R=RA+RB=13.0214.3=27.32kN各柱顶剪力为：VA=RAnAR=13.02+0.28627.32=5.23kNVB=RBnBR=14.3+0.42827.32=2.55kNVC=nCR=0.28627.32=7.79kNAB4.3.6Tmax作用在BC跨由于结构对称及吊车吨位相等，故排架内力计算与Tmax作用AB跨情况相同，仅需将A柱与C柱的内力对换，如图4.9所示。载作用下排架内力分析左吹风时RRARB+FW=16.728.3655.98=81.06kN各柱顶剪力分别为:VA=RAnAR=16.72+0.28681.06=6.46kNVC=RCnCR=8.36+0.28681.06=14.82kNVBnBR=34.69kN右吹风时C内力组合按式(2.5.19)~式(2.5.21)进行。除Nmax及相应的M和N一项外，其他三项均按式(2.5.19)和式(2.5.20)求得最不利内力值；对于Nmax及相值，而I一I截面则是按式(2.5.21)即(1.35SGk+SQk)求得最不利内力。对柱进行裂缝宽度验算时，内力采用标准值。表5.1A柱内力设计值汇总表载AB跨BC跨左DaDDaD柱axAB跨ⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠM-61.64±29.6N2000000000M824±29.6N0000000M-4.8±149.88±100.4959N130000000V5.47±7.797注：M单位(kN.m)，N单位kN，V单位kN。表5.2A柱内力组合表Mmax的N,VN,VNmaxMVNminMVMK,NKMⅠ+0.9[Ⅰ+Ⅰ+0.9(Ⅰ+Ⅰ)+Ⅰ]Ⅰ+0.9[0.8(Ⅰ+Ⅰ)+0.9ⅠⅠ+0.9[Ⅰ+Ⅰ+0.9Ⅰ]Ⅰ+0.9[Ⅰ+0.9(Ⅰ+Ⅰ)+Ⅰ]N4MⅠ+0.9[Ⅰ+0.8(Ⅰ+Ⅰ)+0.9Ⅰ+Ⅰ]Ⅰ+0.9[Ⅰ+0.8(Ⅰ+ⅠⅠ+0.9×ⅠⅠ+0.9[0.9(NMⅠ+0.9[Ⅰ+0.8×(Ⅰ+Ⅰ)+0.9Ⅰ+Ⅰ]21Ⅰ+0.9[Ⅰ+0.8(Ⅰ+ⅠⅠ+0.9×ⅠⅠ+0.9[Ⅰ+0.9(Ⅰ+Ⅰ)+Ⅰ]74N13V956NK87K09872作跨Dmax在A柱Dmax作用在左Dmax作用在右Dmax作用在Tmax作用在跨Tmax作用在跨左风右风ⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠM086.87±±N00000000M0868±±N0000M0184.46184.46955N0000V0.88注：M单位(kN.m)，N单位kN，V单位kN。+Mmax及相应的N,V-Mmax及相应的N,VNmax及相应的NminMVMK,NKMⅠ+0.9[Ⅰ+0.9(Ⅰ+Ⅰ)+Ⅰ]1Ⅰ+0.9[Ⅰ+0.9(Ⅰ+31Ⅰ+0.7[Ⅰ+Ⅰ+0.9(Ⅰ+Ⅰ)+Ⅰ]Ⅰ0.9[0.9(Ⅰ+Ⅰ)+Ⅰ]4NMⅠ+0.9[Ⅰ+0.9(Ⅰ+Ⅰ)+Ⅰ]29Ⅰ+0.9[Ⅰ+0.9(Ⅰ+Ⅰ+0.8×(Ⅰ+Ⅰ)0Ⅰ0.9Ⅰ+Ⅰ]NMⅠ+0.9[Ⅰ+0.8×(Ⅰ+Ⅰ)+0.9Ⅰ+Ⅰ]Ⅰ+0.9[Ⅰ+0.8(Ⅰ+Ⅰ)+0.9Ⅰ3Ⅰ+0.8×(Ⅰ+Ⅰ)0Ⅰ0.9Ⅰ+Ⅰ)NV-36.60099550NKK40注：M单位(kN.m)，N单位kN，V单位kNA截面设计排架平面内的配筋计算柱在排架平面内的计算参数截面e00h010l0h2nM1NM211NM1N2.l0=2.0Hu(上柱)，l0=1.0Hl,不考虑吊车荷载时，l0=1.5H。柱在排架平面内的配筋计算截面nexhhAs=As'(mm2)M压3Ф22 (1140)N3-3M211048.8139.7473压13204Ф22 (1520)NM1372.7473压1597.35Ф22 (1900)N综上所述:下柱截面选用5Ф22(1900mm2)排架平面外的承载力验算N==19l==19b400bNmax，按规范有llii故承载力满足要求。缝宽度验算m相应于控制上、下柱配筋的最不利内力组合的荷载效应标准组合为：表Nk(kN)4e0=MkNk(mm)A Aptebh(bf一b)hf105sk=(N/mm2)ptesk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Ф8@200箍筋。B面设计配筋计算附加弯矩ea=20mm(等于600／300)，四组内力都为大偏心，取偏心矩较大的的一组．即：M=227.31kN.mN=699.6kN排架方向上柱的计算长度l0=2X3.8m=7.6m。eoMN/699.6=325mm,ei=e0+ea=325+20=345mm1=0.5fcA=0.5〉14.3N/mm2〉400mm〉600mm=2.453>1.0N699600N0.218hmmNbNKNA=A'=Nea1fcbx(h0)=6996001.014.340080(560)=698mm2ssfy'(h0as')300(56040)20As=942mm2p，满足要求=3500.8kN>Nmax=724.8kN满足弯矩作用平面外的承载力要求。柱的配筋计算力：M7.73kN*mN=1437.61kNM54.37kN*mN=828.66kN(1)按M=667.73kN*m，N=1437.6kN计算Bmmbf'=400mm,hf'=150mm667.731437.6N2=1.0故应考虑偏心距增大=0.945A=0.945n=N1.4376001+()212=mb)h''Nff?1fcb)h''Nff?1fcb=555.3mm14376001.014.3(400100)150=555.3mm=1.014.3100e=ne=nei+as=550.7+10=1010.7mmh22'Ne?1fc(bf'b)hf'(hohf')?1fcbx(ho)As=As=fy(hoas')=300(96040)mm2 (2)按M=554.37kN*m,N=828.66kN果，下柱截面选用420(As=1256mm2)缝宽度验算方法同A柱，经验算表明裂缝宽度合格。筋配置要求，上下柱均选用8@200箍筋。A计构造要求，初步拟定牛腿尺寸，如图7.1所示。其中牛腿截面宽度b=400mm，牛腿截面高度h=600mm,h0=565mm。腿截面高度验算=0.65,ftk=2.01N/mm2，Fhk=0(牛腿顶面无水平荷载),vkF=Dmax,k+G4k=543+60.24=438.06kNvkQG1.41.2则：(10.5)=0.65=590.54kN>Fvk故牛腿截面高度满足要求。腿配筋计算Aspminbhmmmmmm纵向钢筋取4Ф16(As=804mm2) 8@100。腿局部承压验算00×400mm,局部压力标准值：FVK=Dmax,k+G4k=603.5+=653.7kN故局部压应力sk===4.09N/mm2<0.75fc=10.73N/mm2满足要求。B计B置，截面尺寸及构造要求，初步拟腿截面高度验算其中=0.65,ftk=2.01N/mm2,Fhk=0,a=250mm+20mm=270，Ftk按下式确定：tkF=Dmax+G3=tkQG+=481.27kN2.014001015故牛腿截面高度满足要求0.652.014001015故牛腿截面高度满足要求腿配筋计算As>==730mm2Asminbh=0.002×400×1050=840mm2按840mm2配筋，选用418(As=1017mm2)，水平箍筋选用Φ8@100.A算的吊装参数入杯口深度为h1=0.9900mm=810mm,取h1=850mm,则柱吊装时总长度q q3q13610M2M1522.2内力计算柱吊装阶段的荷载为柱自重重力荷载(应考虑动力系数)，即q1=Gq1k=1.51.354.0kN/m=8.1kN/mqGqkmmkNm.25kN/m在上述荷载作用下，柱各控制截面的弯矩为：M1=2q1HUM1=2q1HU=28.1kN/m3.8m=52.49kN.m12122M3=RAx-1q3x22 d d Mdx令3=RAq3x= MdxxRAq38.76kN/9.5kN/m=4.08m则下柱,段最大弯矩M3为：3M=38.76kN4.08m19.50kN/m3.062m2=79.09kN.m32裂缝宽度验算过程见表8.1及裂缝宽度验算表M(Mk)/(KN.m)52.49(39.25)73.63(54.54)Mu=fyAs(h0a)/(KN.m)X2.494X7sk=Mk/(0.87h0As)/(N/mm2)89ptesk满足要求) (B算 qq1柱吊装阶段的荷载为柱自重重力荷载(应考虑动力系数)，即q1=Gq1k=1.51.356.0kN/m=12.20kN/mq2=Gq2k=1.51.35(0.41.525kN/m2)=30.4kN/mq3=Gq3k=1.51.354.96kN/m=10.0kN/m在上述荷载作用下，柱各控制截面的弯矩为：2u2uM2=12.2KN/m(3.8m+1.05m)2+m由MB=RAl3q3l+M2=0得：RA=q3l3=2108.9=27.25kNM3=RAxq3x2矩M3为：23M=2.7.252.73102.73=31.13kN.m232裂缝宽度验算过程见表8.2及裂缝宽度验算表M(Mk)/(KN.m)88.1(65.26)153.5(113.7)Mu=fyAs(h0a)/(KN.m)>0.9×sk=Mk/(0.87h0As)/(N/mm2)ptesk.048<0.2，满足要求)0.037<0.2(满足要求)设计跨厂房，其地基承载力特征值100kN/m2fak<130kN/m2，吊车起重量本设计满则上述要求，故不需做地基变形计算。基础混凝土强度等级采用C40。A设计用与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(IIIIII截面)传给基础的M，冲切承载力验算和底板配筋计算，内力的正号规定见图9.1。力基本组合标准组合M/(KN.m)N/KNV/KNNk/KN210993687871h=h+a+1 400dh900400 wNMVbe 400dh900400 wNMVbem为240mm实心砖墙(5.3KN/m3)，钢门窗(0.4KN/m2)，基础梁重量为 (300mm+200mm)X500mm/2=18.75KN/根。每个基础承受的由墙体传来的重力荷载为:mm厚砖墙18.75KNwkN=325.82KNwkNwk距基础形心的偏心距ew为：ew=(240mm+900mm)/2=570mmwwkN=1.2N=1.2325.82KN=wwk尺寸及埋置深度造要求拟定高度h基础高度验算h=850mm+250mm+50mm=1150mm。取400mm。拟定基础底面尺寸计算基底压力及验算地基承载力11基底压力按式(2.7.3)计算，结果见表9.2；按式(2.7.8)验算地基尺寸满足要求。及地基承载力验算表Mk/(kN.m)Nk/kN09568789MbkMk+Vkh)/(kN.m)47.80pk,max(=Nbk士Mbk)/(kN/m2)pk,minAW这时应采用基底净反力设计值pj,pj,max和pj,min可按式(2.7.3)计算，结果见表9.3。对于第二组内力，按式(2.7.3)计算时，pj,min<0，故对该组内力应按式(2.7.7)计算基底净反力，即：力设计值计算表M/(KN.m)N/KNV/KN219Nb=N/kN365.87022由式(2.7.7)得：因台阶高度与台阶宽度相等(均为400mm)，所以只需验算变阶处的受冲算简图如图9.2所示，变阶处截面有效高度式计算，即：由式(2.7.10)得： (2.7.11)得：h=750mm<800mm,取bp=1.0;ft=1.1N/mm2，则由式(2.7.9)得：0.7hpftamh0=0.71.01.11900705=1031.415103N=1031.415kNlFl=210.37kN故基础高度满足要求。基础底板配筋计算柱边及变阶处基底反力计算内力列公式计算第2组内力产生的pj,I和pj,III时，相应的2.45/4和2.85/4分别用2.202/3.752和2.602/3.752代替，且pj,max=0。NVIIIIIVIIIIIV柱边及变阶处弯矩计算净反力计算公式第第第pjI[=pj,min+(pj,max一pj,min)]/(KN/m2))pjIII[=pj,min+(pj,max一pj,min)]/(KN/m2)2)pj,max+pjI(KN/m2)2pj,max+pjIII(KN/m2)2pj,max+pj,min(KN/m2)2=195.64(3.6一0.4)2(24.0+0.9)=363.18kN/mAA 20 20配筋计算AsⅠ=MⅠ/0.9h0fy=381.80×106/0.9×(1150-45)×210=1828mm2AsⅠ=MⅠ/0.9h0fy=443.17×106/0.9×(750-45)×210=3326mm2选用20@90(As=3770mm2)基础底板短边方向钢筋面积为：AsⅠ=MⅠ/0.9(h0-d)fy=363.18×106/0.9×(1150-45-10)×210=1755mm2AsⅠ=MⅠ/0.9(h0-d)fy=222.65×106/0.9×(750-45-10)×210=1695mm2选用14@90(As=1847mm2)杯壁不需要配筋。 22dh MNVedh MNVeB设计作用于基础顶面上的荷载为柱底(III一III截面)传给基础的M，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，力基本组合标准组合M/(KN.m)N/KNV/KNNk/KN组9543-36.650000 图9.4基础荷载示意图⃞9.2.2基础尺寸及埋置深度⃞9.2.2.1按构造要求拟定高度h1h=h+a+1h=950mm+300mm+50mm=1300mm。dh0.5m=1.30m+0.5m=1.80m度取450mm。A>==1