1单层单跨工业厂房设计例题Word格式.docx
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三毡四油卷材防水层(无小石子)G3k=0.15kN/m2;
积水荷载按230mm高计Q1k=2.3kN/m2
其中:
卷材防水层考虑高低肋复盖部分,按天沟平均内宽b的2.5倍计算(b为天沟宽度减去190mm),天沟宽取770mm,则b=580mm。
外荷载组合设计值
q=1.2b×
(0.91+0.4+2.5×
0.15)+1.4b×
2.3
=5.242b=5.242×
(770-190)×
103=3.04kN/m
图集号:
92G410(三),选TGB77-1(P4第(3)款)
[q]=3.16kN/m;
端部采用TGB77-1Sa,开洞的采用TGB77-1a。
天沟板自重:
2.24kN/m
3、屋架
(1)屋面荷载计算
三毡四油防水层(上铺小石子)0.35kN/m2;
20mm水泥砂浆找平层0.40kN/m2;
预应力大型屋面板及灌缝重1.5kN/m2;
屋面支撑及吊管自重0.15kN/m2;
恒载标准值2.4kN/m2
活载标准值0.70kN/m2
(2)屋面荷载设计值为q=1.2×
2.4+1.4×
0.7=3.86kN/m2
(3)查图集:
95G415
(一),选YWJ18-1-Ba
屋面允许荷载设计值:
[q]=4.0kN/m2
屋架自重:
69kN/榀(查95G415
(一)p.6表6)
屋架端部高度1.65m,屋架斜坡高度1.00m(=2.65-1.65)。
(P5,选用说明和实例,18为屋架跨度,1为按允许荷载4.0查表4按无悬挂吊车得屋架承载能力等级为1级;
B—由表2,单跨,两端外天沟,a—由表3,屋面无天窗;
自重:
P6,表6按Ⅱ、Ⅲ级钢取用,化吨为69kN.)(P26模板图,左上角几何简图,斜坡高度=中部高-端部高)
4、吊车梁
先查95G325p.36得到吊车参数,再查95G425p.10选用吊车梁。
吊车参数:
计算荷载200/50kN,吊车跨度16.5m,吊车高度H1=1810mm,
吊车梁图集号:
95G425型号:
Y-XDL-7吊车梁高h=1.2m,吊车梁下部宽=0.34m,
上部宽=0.5m,P32查到吊车梁上预留螺栓孔间距240mm,自重荷载45kN/根
(先在轨道连接95G325的P36中查大连起重机厂DSQD型桥式起重机技术规格,20T的吊车荷载为200/50kN,最大轮压152kN,吊车总宽度B=W+2D=4+2×
0.418=4.836m,两外轮间距K=W=4m,吊车总重19.3T=193kN,小车重Q2k=57.97kN,吊车跨度=(厂房跨度-1.5m),查吊车高度H1=1810mm,再在95G425的P10中按A5工作制中由起重量和吊车跨度查得吊车梁型号,Y-XDL-7Z,Y-XDL-8B,B为边跨。
用95制订,不用85订95确认的。
注意三种不同的吊车系列)
5、轨道连接
查图集号95G325p.7型号:
DGL-11;
轨道高度:
0.17m(考虑安装偏差可按0.2m计算);
自重荷载0.49kN/m(表中各项材料重量相加,其中砼容重取20)
(P7,由最大轮压设计值≤510kN和A5工作制的起重量和跨度以及吊车梁顶预留螺栓孔间距查出)
标准构件一览表
构件名称
标准图号
设计荷载
允许荷载
型号
自重荷载
屋面板
92G410
(一)
1.88kN/m2
1.99kN/m2
YWB-1Ⅱ
1.50kN/m2
天沟板
92G410(三)
2.936kN/m
3.16kN/m
TGB77-1
屋架
95G415
(一)
3.86kN/m2
4.0kN/m2
YWJ18-1-Ba
69kN/榀
吊车梁
95G425
200/50kN
和16.5m
高度h=1.2m
Y-XDL-7
45kN/根
轨道连接
95G325
高度h=0.17m
(取0.2m计算)
DGL-11
0.49kN/m
6、屋盖支撑
上弦横向水平支撑
垂直支撑CC
水平系杆GX
布置图见95G415
(一)P.7,屋盖支撑自重标准值取0.05kN/m2
7、基础梁
檐口标高:
14.10+1.65=15.75m
外纵墙高(拟定)=檐口标高+室内外高差+室外地面到基础顶面高度=15.75+0.5=16.25m
查图集93G320P.9,外纵墙基础梁选用突出于柱外墙,有窗,非抗震设计,基础梁选JL-3,其自重为16.1kN。
山墙基础梁选用突出于柱外墙,有门,非抗震设计,基础梁选JL-5,其自重为16.1kN。
基础梁高取450mm(查93G320P.12~13图)。
㈡柱的几何尺寸
1、柱高
查吊车产品目录(大连),200/50kN,吊车跨度16.5m,
吊车高度H1=1.810m,
柱±
0.00到基础顶面取0.50m,(按经验,基础梁顶面比室外
地面低0.05m,基础梁高按450m考虑,基顶到±
0.00的距离
为0.05+0.45=0.5m)
上柱高度:
Hu=1.2+0.2+1.81+0.29=3.5m取Hu=3.5m
下柱高度(算至基础顶面):
Hl=12-(1.2+0.2)+0.5=11.1m
全柱高度:
H=Hu+Hl=3.5+11.1=14.6m
柱顶标高:
14.6-0.5=14.1m
基顶至吊车梁顶的高度Hk=12-0.2+0.5=12.3m
2、柱截面尺寸及计算参数
(注意:
)
柱为边柱,截面如图
上柱:
b×
h=500×
400mm
下柱:
bf×
h×
hf×
b=500×
1000×
150×
120mm
校核截面宽度和高度:
b<
Hl/20=11100/20=550mmh<
Hk/12=12300/12=1025mm
(见教材P126表13-8,b和h稍小一些,故可以允许)
(纵向定位轴线校核(查《房屋建筑学》):
B2=750-(B1+B3)=750-(260+400)=90mm>
80mm(可以))
Au=400×
500=2.0×
105mm2
Al=1000×
500-2×
×
190=2.435×
Iu=
500×
4003=2.67×
109mm4
Il=
(500×
10003-380×
683.43)=31.56×
(近似去掉2/3三角形部分的面积)
=0.085
四、荷载计算
1、恒荷载
⑴屋盖自重
三毡四油防水层0.35kN/m2;
20mm水泥砂浆找平层0.02×
预应力大型屋面板及灌缝重=1.5kN/m2;
屋盖支撑=0.05kN/m2;
gk=2.3kN/m2
天沟板=2.24kN/m;
屋架69kN/榀
作用在横向平面排架柱顶的屋盖自重设计值为:
G1=1.2(2.3×
6×
18/2+2.24×
6+69/2)=206.57kN
e1=hu/2-150=400/2-150=50mm
M1=206.57×
0.05=10.33kN.m(上柱上截面)
M’1=206.57×
0.3=61.97kN.m(上柱下截面)
⑵柱自重
上柱:
G2=1.2×
25×
0.4×
0.5×
3.5=21kN
e2=(1000-400)/2=300mm
M2=G2e2=21×
0.3=6.3kN.m
G3=1.2×
0.2435×
11.1×
1.1=89.19kN
(1.1是考虑下柱矩形部分的增大系数)
⑶吊车梁及轨道联结重
G4=1.2×
[45+0.49×
6]=57.53kN
M4=G4e4=57.53×
0.25=14.38kN.m
恒载汇总
柱A的下柱上截面
G2+G4=21+57.53=78.53KN
M’1+M2+M4=61.97+6.3-14.38=53.89kN.m
2、屋面活荷载
屋面标准值=0.5kN/m2
Q1=1.4×
18/2=37.8kN
(因上下柱截面高度不同,故在1,2截面都产生弯矩)
MQ1=37.8×
0.05=1.89kN.m(上柱上截面)
M‘Q1=37.8×
0.30=11.34kN.m(上柱下截面)
3、风荷载
此地区基本风压W0=0.50kN/m2
风压高度变化系数μZ按B类地区考虑,
屋架端部高度h1=1.65m
屋架斜坡高度h2=2.65-1.65=1.00m,
在柱顶(H=14.1m),μZ=1.12(教材P106)
檐口处(H=14.1+1.65=15.75m),μZ=1.15
Fw=γQ[(0.8+0.5)h1+(0.5-0.6)h2]μZW0B
=1.4[1.3×
1.65-0.1×
1.00]×
1.15×
6=6.71kN
q1=γQμsμZW0B=1.4×
0.8×
1.12×
6=3.76kN/m()(风向右吹)
q2=γQμsμZW0B=1.4×
6=2.35kN/m()(风向左吹)
4、吊车荷载
⑴吊车竖向荷载
由图集查得:
Pmax,k=152kN,Pmin,k=(193+200)/2-152=44.5kN,B=4.836m,
轮距K=4m,小车重Q2k=57.97kN,吊车额定起吊量Q3k=200kN,吊车总重Qk=193kN
Dmax=0.9γQPmax,k∑yi
=0.9×
1.4×
152×
(0.333+1+0.861+0.194)
=457.35kN
Mmax=Dmaxe3=457.35×
0.25=114.34kN-m
Dmin=
Dmax
=(44.5/152)×
457.35=133.9kN
Mmin=Dmine3=133.9×
0.25=33.47kN-m
⑵吊车横向荷载(水平)
每个吊车轮子上的吊车水平制动力设计值(α=1.0)
Tk=
(Q2k+Q3)=(0.1/4)×
(57.97+200)=6.45kN
Tmax=
Dmax=(6.45/152)×
457.35=19.41kN
作用位置距柱顶:
3.5-1.2=2.3m
五、内力计算
㈠恒载作用
1、假设横向水平支座,求柱顶反力
已求得参数n=0.085;
λ=0.315,查附录10-2,
C1=
=2.3212
在M1作用下,不动铰支座柱顶反力:
=1.64kN()
对牛腿顶面弯矩,查附录10-3
C3=
=1.011
=3.73kN()
VA=RA=RA1+R’A1=1.64+3.73=5.37kN()
2、内力
A(B)柱
M0=-10.33kN-m
M1=5.37×
3.5-10.33=8.47kN-m
M2=5.37×
3.5-10.33–53.89=-45.43kN-m
M3=5.37×
14.6-10.33–53.89=14.18kN-m
N0=G1=206.57kN
N1=G1+G2=206.57+21=227.57kN
N2=G1+G2+G4=206.57+21+57.53=285.1kN
N3=G1+G2+G4+G3=
206.57+21+57.53+89.19=374.29kN
B柱与A柱作用大小相等,方向相反。
㈡屋面活荷载
1、假设横向支座,求Ri,R
C1=2.3212
在M1作用下,不动铰支座柱顶反力:
=0.3kN()
C3=1.011
=0.79kN()
RA=RQ1+RQ2=0.3+0.79=1.09kN()
2、求Vi(用剪力分配法)
由于A、B柱材料和尺寸都相等,所以ηA=ηB=0.50
R’=0VA=RA=1.09kN()
VB=RB=-1.09kN()
3、内力
M0=-1.89kN-m
M1=1.09×
3.5–1.89=1.93kN-m
M2=1.09×
3.5–1.89–11.34=-9.42kN-m
M3=1.09×
12.4–1.89–11.34=2.68kN-m
N=37.8kN
㈢吊车竖向荷载(Dmax作用在A柱)
=-7.92kN()
=2.32kN()
RA+RB=-7.92+2.32=-5.6kN
(本例考虑了厂房整体空间作用,教材表13-7中查得单跨厂房整体空间作用分配系数为0.8)
此次课设不考虑厂房的整体空间作用。
R’=5.6×
0.8=4.48kNηA=ηB=0.50
VA=RA+ηAR’=-7.92+0.5×
4.48=-5.68kN
VB=RB+ηBR’=2.32+0.5×
4.48=4.56kN
2、A柱内力
M0=0
M1=-5.68×
3.5=-19.88kN-m
M2=114.34–19.88=94.46kN-m
M3=114.34–5.68×
14.6=31.41kN-m
V3=-5.68kNN=457.35kN(仅下柱有)
3、B柱内力
M1=4.56×
3.5=15.96kN-m
M2=-33.47+15.96=-17.51kN-m
M3=-33.47+4.56×
14.6=33.11kN-m
V3=+4.56kNN=133.9kN(仅下柱有)
㈣吊车横向水平荷载
A柱,(上柱高3.5m,T作用点距柱顶2.2m,
Y/Hu=0.657)
按附录10-4,(Y=0.6Hu)
C5=
=0.591
按附图10-5,(Y=0.7Hu)
=0.535
根据y/Hu=0.657采用内插的方法定C5
C5=0.625+(0.671-0.625)(0.7-0.647)/0.1=0.559
RA=C5T=-0.559×
19.41=-10.85kN()
RB与RA方向相同,大小相等。
RB=RA=-10.85kN()
2、求Vi
VA=VB=-(1-μ)C5T=-(1-0.8)×
0.559×
19.41=-2.17kN()
(课本表13-7中查得单跨厂房整体空间作用分配系数为0.8)
M’1=-2.17×
2.3=-4.991kN-m
M1=-2.17×
3.5+19.41×
(3.5-2.3)=18.30kN-m
M3=-2.17×
14.6+19.41×
(14.6–2.1)=207.061kN-m
V3=-2.17+19.41=17.24kN
当T方向改变时,力的大小不变,方向改变,
并且B柱和A柱的内力总是大小相等,方向相反。
㈤风荷载
按附录10-8,
C11=
=0.31
RA=q1HC11=-3.76×
14.6×
0.31=-17.12kN
RB=q2HC11=-2.35×
0.31=-10.64kN
R=Fw+RA+RB=-6.71-17.12-10.64=-34.47kN()
2、求Vi(R’=-R=34.47kN)
VA=-17.12+0.5×
34.47=0.12kN()
VB=-10.64+0.5×
34.47=6.6kN()
A柱:
M1=0.5×
3.76×
3.52+0.12×
3.5=23.45kN-m
M3=0.5×
14.62+0.12×
14.6=402.49kN-m
V3=3.76×
14.6+0.12=55.02kN
B柱:
2.35×
3.52+6.6×
3.5=37.49kN-m
14.62+6.6×
14.6=346.82kN-m
V3=2.35×
14.6+6.6=40.91kN
(内力组合参见教材P116-117,只需组合A柱,B同A)
(见附页)
七、柱的设计
材料:
砼C25,纵向受力钢筋HRB400,其它筋HPB235。
按对称配筋计算。
㈠内力组合值选择
(b×
400mm,h0=400-40=360)
ξb=0.518
Nb=α1fcbh0ξb=11.9×
360×
0.518=1109556N=1109.56kN≈1110kN
在内力组合表中,上柱(截面1-1)各内力组合的N值均小于Nb,故应按大偏心受压柱计算配筋,从轴力小相应弯矩大的内力组合中选择配筋计算控制值,即:
M=61.07kN-m,N=188.88kN
(h0=1000-40=960)
Nb=α1fcbh0ξb+α1fc(b’f-b)h’f=11.9×
120×
960×
0.518+11.9×
(500-120)×
162.5
=1444960N≈1444.9kN
在内力组合表中,下柱(截面2-2,3-3)各内力组合的N值均小于Nb,故应按大偏心受压计算配筋。
对2-2截面:
M=84.88kN-m,N=648.25kN
对3-3截面:
M=593.46kN-m,N=819.93kN
㈡柱配筋计算
本例略。
(做课程设计不能略!
㈢柱在排架平面外的承载力验算
㈣柱的裂缝宽度验算
㈤牛腿设计
⑴几何尺寸
牛腿顶面长度l和a、c
l=750-400+170+280=800mm
a=750-1000=-250mm
c=400+800-1000=200mm
牛腿高度h0:
a<
0,取a=0,β=0.8,
C25砼,ftk=1.78N/mm2,
FVs=Dmax/1.4+G4/1.2=457.35/1.4+57.53/1.2=374.62kN
Fhs=Tmax/1.4=19.41/1.4=13.86kN
由式13-17
374.62×
103≤
=
得h0≥268mm,实取h=700mm,h0=700-40=660mm
牛腿外边缘高度h1=500mm>
h/3=700/3=233mmα=45°
⑵纵向受拉钢筋
a=-250mm<
0,按构造配筋,AsV=412,Ash=212,总612,As=678mm2,
ρ=678/(500×
660)=0.21%<
0.6%且>
0.2%
⑶水平箍筋
取φ8@100,在2h0/3=2×
660/3=440范围内,
Ak=2×
50.3×
440/100=443mm2>
As/2=615/2=308mm2(合适)
⑷弯起钢筋
由于a/h0=0<
0.3,故可不设弯起钢筋。
⑸局部承压验算(设垫板400×
400mm)由式(13-18)
=374620/(400×
400)=2.34N/mm2<
0.75fc=0.75×
11.9=8.93N/mm2(可以)
㈥吊装验算
(按前述柱配筋计算结果进行柱吊装验算。
因本例略去了柱配筋计算过程,学生应使用各自的柱配筋计算结果进行本节的柱吊装验算)
采用一点平吊,吊点在牛腿根部
设柱插入杯口深度为900mm,则柱的预制、吊装总长度为14600+900=15500mm。
1、荷载(取动力系数为1.5)
上柱自重标准值(G2=21kN)
1.5×
=7.5kN/m
下柱自重标准值(G3=89.19kN)
=9.29kN/m
2、内力计算
MC=0.5×
7.5×
3.52=45.94kN-m
MB=7.5×
3.5×
(3.5/2+0.7)+0.5×
9.29×
0.72=66.59kN-m
3、承载力验算
按双筋梁承载力公式验算,结构重要性系数0.9
截面C,b×
h=400×
500mm,412(As=A’s=452mm2)
Mu=fyAs(h0-a’s)=360×
452×
(465
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