工厂管理单层厂房设计混凝土结构课程设计任务书DOCX40页.docx
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工厂管理单层厂房设计混凝土结构课程设计任务书DOCX40页
混凝土结构课程设计任务书
单层厂房设计
1、设计资料
(1)、平面图和剖面图:
某金工车间为两跨等高厂房,跨度均为18m,柱距均为6m,车间总长度为72m。
每跨设有
200/50kN吊车各两台,吊车工作级别为A5级,轨顶标高为7.8m,柱顶标高为10.5m。
车间平面图和剖面图分别见如下图示。
厂房剖面图
(2)、建筑构造:
屋面:
SBS卷材防水保温屋面维护结构:
240mm厚双面粉刷围护砖墙门窗:
纵墙窗3.6m*4.2m(低窗),3.6m*1.8m(高窗)
基础:
室内外高差-0.15m,基顶标高—1.0m,素混凝土地面
(3)、自然条件:
建筑地点:
衡阳,无抗震设防要求基本风压:
0.4kN/㎡地面粗糙度为B类基本雪压:
0.35kN/㎡地质条件:
修正后的地基承载力特征值为100kN/㎡~300kN/㎡
(4)、材料:
混凝土:
柱混凝土C25~C30,基础C25
钢筋:
钢筋等级为Ⅱ级或Ⅲ级
(5)、组合系数:
活荷载组合值系数Ψc=0.7;风荷载组合值系数取0.6。
厂房平面图
2、设计要求:
(1)、排架内力,设计柱子及基础,整理并打印计算书一份。
(2)、施工图一份(结构设计说明,屋盖柱网及基础布置图,柱及基础等配筋图。
)
3、设计期限:
两周
4、参考资料:
(1)、混凝土结构设计规范(GB50010-2002)
(2)、荷载规范(GB50009-2001)
(3)、基础设计规范(GB50007-2002)
(4)、混凝土结构设计原理
(5)、屋面板(G410)、屋架(G415)、吊车梁(G426)、基础梁(G320)、柱间支撑(G326)等。
摘要:
单层工业厂房是形式简单的建筑结构物之一。
单层工业厂房设计的
主要任务是排架柱和基础设计及配筋计算。
首先要充分了解设计任务,并根据相关资料选择合适的构件和确定柱网、基础的平面布置,然后对构件进行内力分析、内力组合进而设计截面、选择配筋并写出计算书,最后根据规范绘制施工图和注写图纸说明。
主要计算内容是排架内力的分析计算与组合。
关键词:
排架柱基础
计算书内容
一、结构方案及主要承重构件选型
根据厂房跨度,柱顶高度及吊车起吊量大小,本车间采用钢筋混凝土排架结构,结构平面图如图一所示:
图一、厂房结构布置图为了保证屋盖的整体性和空间刚度,屋盖采用无檩体系,根据厂房具体条件柱间支撑设置如图二
所示:
图二、厂房平面和柱间支撑布置图
厂房各主要构件选型见下表
构件名称
标准图集
选用型号
重力荷载
标准值
容许荷载
预应力混凝土屋面板
G410
(一)
1.5*6m
YWB-3Ⅱ(中间跨)
YWB-3Ⅱs(端跨)
1.5KN/㎡
(包含灌缝重)
3.65KN/㎡
预应力混凝土折线型
屋架
G415
(一)
YWJ18-2-Aa
69KN/榀
0.05KN/㎡
(屋盖钢支撑)
4.5KN/m
预应力卷材防水天沟
板
G410(三)
TGB68-1
1.91KN/㎡
钢筋混凝土吊车梁
04G323
(二)
DL-9Z(中间跨)
DL-9B(边跨)
39.5KN/根
40.8KN/根
吊车轨道及轨道连接
构件
04G325
DGL-10
0.8KN/m
钢筋混凝土基础梁
04G320
JL-1(5.5~14.5m整体)
JL-3(5.5~18.0m有窗)
16.1KN/根
预埋件
04G362
详见施工图
5.24KN/㎡
柱间支撑
05G336
详见施工图
由图一知柱顶标高10.5m,牛腿顶面标高6.6m,室内地面至基础顶面的距离为1.0m.,则计算简图
中柱的的总高度H、下柱高度Hl和上柱高度Hu分别为:
H=10.5+1.0=11.5mHl=6.6+1.0=7.6mHu=11.5-7.6=3.9m
根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件,可由表2.4.2并参考表2.4.4确定柱截面尺寸见下表:
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400*400
1.6*105
21.3*108
4.0
下柱
Ⅰ400*800*100*150
1.775*105
143.8*108
4.44
B
上柱
矩400*600
2.4*105
72*108
6.0
下柱
Ⅰ400*800*100*150
1.775*105
143.8*108
4.44
本例仅取一榀排架进行计算,计算单元和计算简图如下图三所示:
图三、排架计算简图
二、荷载计算
1.恒载
(1)、屋盖恒载
SBS防水卷材0.25KN/㎡
20mm厚水泥砂浆找平层20KN/㎡*0.02m=0.40KN/㎡
20~30mm厚挤塑板保温层0.10KN/㎡
20mm厚水泥砂浆找平层20KN/㎡*0.02m=0.40KN/㎡预应力混凝土屋面板屋面板(包含灌缝重)1.50KN/㎡屋盖钢支撑0.05KN/㎡
共计:
2.70KN/㎡
屋架重力荷载为69KN/榀,则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为:
G1=1.2*(2.70KN/㎡*6m*18/2+69/2)=216.36KN
(2)、吊车梁及轨道重力荷载设计值
G3=1.2*(39.5KN+0.8KN/m*6m)=53.16KN(3)、柱自重重力荷载设计值
A,C柱:
上柱:
G4A=G4C=1.2*4KN/m*3.9m=18.72KN
下柱:
G5A=G5C=1.2*4.44KN/m*7.6m=40.49KNB柱:
上柱:
G4B=1.2*6KN/m*3.9m=28.08KN
下柱:
G5B=1.2*4.44KN/m*7.6m=40.49KN
各项恒载作用位置如图四所示
图四、荷载作用位置图(单位:
KN)
2.屋面活荷载
屋面活荷载标准值为0.5KN/㎡,雪荷载标准值为0.35KN/㎡,后者小于前者,故按屋面活荷载计算。
作用于柱顶的屋面活荷载设计值为:
Q1=1.4*0.5KN/㎡*6m*18/2=37.8KNQ1的作用位置与G1作用位置相同,如图四所示
3.风荷载
风荷载标准值按式(2.5.2)计算,其中w0=0.4KN/m2,βz﹦1.0,μz根据厂房各部分标高(图一)及B
类地面粗糙度由附表5.1确定如下:
柱顶(标高10.500m)μz=1.014檐口(标高12.150m)μz=1.062屋顶(标高13.445m)μz=1.096风荷载体型系数如下图五(a)所示
(a)(b)
图五、风荷载体型系数及排架计算简图
μs如图所示,由式(2.5.2)可得作用于排架简图(b)上迎风面和背风面的风荷载设计值为:
q1=1.4*w1k*6.0=1.4βzμs1μzw0*6.0=1.4*1.0*0.8*1.014*0.4*6.0=2.726KN/㎡q2=1.4*w2k*6.0=1.4βzμs2μzw0*6.0=1.4*1.0*0.4*1.014*0.4*6.0=1.363KN/㎡
FW=γQ[(μs1+μs2﹚μzh1+(μs3+μs4﹚μzh2]βzw0B
=1.4*[(0.8+0.4)*1.062*1.65m+(﹣0.6+0.5)*1.096*1.295m]*1.0*0.40*6
=6.59KN
4.吊车荷载
由表2.5.1可得200/50KN吊车的参数为:
B=5.65m,K=4.40m,g=75KN,Q=200KN,Fp,max=195KN,Fp,min=30KN。
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,如图六所示。
(1)吊车竖向荷载
参照书上公式(2.5.4)和(2.5.5)可得吊车竖向荷载设计值为:
Dmax=γQFp,maxΣyi=1.4*195KN*(1+0.792+0.267+0.058)=577.94KNDmin=γQFp,minΣyi=1.4*30KN*(1+0.792+0.267+0.058)=88.91KN
(2)吊车横向水平荷载
图六、吊车荷载作用下支座反力影响线
作用于每一个轮子的吊车横向水平制动力参照式(2.5.6)计算,即
T=1×α×(Q+g)=1/4*0.1*(200KN+75KN)=6.875KN
4
作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值参照式(2.5.7)计算,即
Tmax=γQTΣyi=1.4*6.875*2.117=20.38KN
三、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。
柱的分配系数参照书上公式(2.6.16)计算,计算结果见下表。
柱别
n=Iu/Il
λ=Hu/H
C0=3/[1+λ3(1/n﹣1)]
δ=H3/C0EIl
εi=(1/δi)/(Σ1/δi)
A,C柱
n=0.148
λ=0.340
C0=2.446
δ=δ=0.284*10﹣10H3/E
AC
εA=εC=0.315
B柱
n=0.501
λ=0.340
C0=2.887
δ=0.241*10﹣10H3/E
B
εB=0.370
1.恒载作用下排架内力分析
-
恒载作用下排架的计算简图如图七所示。
图中的重力荷载G及力矩M是根据图四确定的,即:
--
G1=G1=216.36KN;G2=G3+G4A=53.16KN+18.72KN=71.88KN
--
G3=G5A=40.49KN;G4=2G1=2*216.36KN=432.72KN
--
G6=G5B=40.49KN;G5=G4B+2G3=28.08KN+2*53.16KN=134.40KN
-
M1=G1e1=216.36KN*0.05m=10.82KN·m
-
M2=(G1+G4A)e0-G3e3
=(216.36KN+18.72KN)*0.2m-53.16KN*0.35m=28.41KN·m
由于图七所示排架为对称结构且作用对称荷载,排架结构无侧移,故各柱按柱顶不动铰支座计算内
力。
柱顶不动铰支座范例Ri可根据教材表2.5.2所列公式计算。
对于A、C柱,n=0.148,λ=0.340,则
3
1;λ2×(1;1)
n
31;λ2
C1=2×1:
λ3×(1;1)=2.037C3=2×1:
λ3×(1;1)=1.082
nn
13
M1M2
RA=
×C+×C=(10.82KN·m*2.037+28.41KN·m*1.082)/11.5m=4.59KN
HH
RC=﹣4.59KN
本题中RB=0。
求得Ri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力荷载之和,恒载作用下排架结构的弯矩图和轴力图分别见下图。
图七、恒载作用下排架内力图
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
排架计算简图如图八所示。
其中Q1=50.4KN,它在柱顶及变阶处引起的力矩为:
MIA=37.8*0.05=1.89KN·mM2A=37.8*0.25=9.45KN
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