单层厂房设计Word格式.docx
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1、厂房平面设计
柱距6m,横向定位轴线用①②③④……表示,间距取为6m,纵向定位轴线用ABCD……表示,间距取等于跨度18m。
为了布置抗风柱,端柱离开(向内)横向定位轴线
,其余排架柱的形心与横向定位轴线重合。
A-B跨的吊车起重量为20t和16t,AB列初步采用封闭组合,纵向定位轴线与边柱外缘重合。
厂房长度为66m,小于100m,可不设置伸缩缝。
2、构件选型及布置
1.屋面构件
两毡三油防水层上铺小石子:
0.35kN/m
20mm水泥砂浆找平层:
0.4kN/m
100mm珍珠岩保温层:
0.5kN/m
一毡二油隔气层:
0.05kN/m
合计g1k=∑g=1.7kN/m
屋面活荷载(不上人)0.5kN/m
与雪荷载0.5kN/m
取较大值,
显然取q1k=0.5kN/m
则屋面外荷载:
g1k+q1k=1.7+0.5=2.2kN/m
屋面板采用G410
(一)标准图集:
1.5m×
6m预应力混凝土屋面板(卷材防水)
中间跨:
YWB-2Ⅱ
边跨:
YWB-2ⅡS
允许外荷载:
2.46kN/m
板自重:
g2k=1.30kN/m
灌缝重:
g3k=0.10kN/m
2.檐口板、嵌板
檐口板、嵌板采用G410
(二)标准图集。
YWB-1
YWB-1S
2.50kN/m
1.65kN/m
0.10kN/m
3.屋架
屋架采用G415(三)标准图集的预应力混凝土折线型屋架(YWJA-18-1Ba)
4.00kN/m
屋架自重:
g4k=60.5kN/m
4.天沟板
天沟板采用G410(三)标准图集。
TGB68-1-3.05
中间跨左开洞:
TGB68-1b
中间跨右开洞:
TGB68-1a
端跨左开洞:
TGB68-1sb
端跨右开洞:
允许荷载:
3.05kN/m
构件自重:
1.90kN/m
5.吊车梁
吊车梁选用G323
(二)标准图集,重级工作制,两台起重量为16t、20t的吊车,Lk=16.5m,选用吊车梁:
DL-8Z,边跨:
DL-8B,构件自重:
g5k=(39.5kN/根)/(40.8kN/根)
6.吊车轨道
吊车轨道连接选用G325标准图集,重级吊车自重:
g6k=0.8kN/m
7.基础梁
墙厚240mm,纵墙中间选用JL-3,纵墙边跨选用JL-15;
山墙6m柱距选用JL-14。
二、厂房剖面设计
1、柱高
取柱牛腿顶面高度为7.2m,吊车梁告诉1.2m,吊车轨道及垫层高度0.2m,则轨顶构造高度Ha=7.2+1.2+0.2=8.6m
构造高度-标志高度=8.6-8.4=0.2m,满足±
200mm差值的要求。
吊车轨顶至桥架顶面的高度Hb=2.42m,则H=Ha+Hb+Hc=8.6+2.42+0.22=11.22m,为满足模数要求,取H=11.5m。
基底标高为-2.0m,初步假定基础高度为1.4m,则柱总高H=11.5+2-1.4=12.1m
上柱高度Hu=11.5-7.2=4.3m
下柱高度Hl=12.1-4.3=7.8m
厂房剖面图
2、柱截面尺寸
Q=20t时,h≥Hk/11=9000/11=818mm,取900mm,
b≥Hl/20=7800/20=390mm且≤400mm,取400mm
A、B柱下段柱截面采用I形,b=400mm,h=900mm。
则柱的截面尺寸如表1所示。
表1柱截面尺寸及物理参数
柱截面尺寸(mm)
自重(kN)
惯性矩I(m
)
上柱:
□(b×
h)=400×
400
G2=15.6
I1=0.0021
下柱:
I(bf×
h×
b×
hf)=400×
900×
100×
150
G4=40.31
I2=0.0195
3、排架上的荷载(A柱或B柱)
1、屋盖自重
G1=1.2×
(g1k+g2k+g3k)×
柱距×
厂房跨度/2+1.2×
g4k×
0.5=1.2×
(1.7+1.3+0.1)×
6×
18/2+1.2×
67.6×
0.5=241.44kN(作用在柱顶)
e1=h上/2-150=400/2-150=50mm(与上柱中心线的偏心距)
2、柱自重
G2=4×
4.3=17.2kN(作用在上柱中心线)
G4=3.94×
(7.8-1.4-1.1)+0.9×
0.4×
25×
(1.4+1.1)=43.4kN
e2=900/2-400/2=250mm
3、吊车吊车梁及轨道自重
G3=1.2×
(40+0.8×
6)=54.72kN(作用于牛腿顶)
e3=750-h下/2=750-900/2=300mm(与下柱中心线的偏心距)
4、屋面活荷载
Q1=1.4×
0.5×
18/2×
6=37.8kN(作用于柱顶)
5、吊车荷载
从产品目录上查得吊车基本尺寸和轮压,见表2
表2吊车基本尺寸和轮压
起重量Q
(t)
吊车跨度Lk
(m)
吊车桥距B
(mm)
轮距K
吊车重量(G+g)
小车重g
最大轮压Pmax
(kN)
最小轮压Pmin
16
16.5
6055
4100
27
6.326
185
42
20
29
6.97
207
45
两台吊车的最小轮距x=(B1-K1)/2+(B2-K1)=1955mm
影响线图
y1=1,y2=(6-4.1)/6=0.317,y3=(6-1.955)/6=0.674,y4=0
Dmax,k=P2max×
(y1+y2)+P1max×
(y3+y4)=207×
(1+0.317)+185×
0.674=397.31kN
吊车横向水平荷载Tmax,k
18m跨,吊车额定起重量16t≤Q<50t,吊车横向水平荷载系数α=0.1
车轮产生的横向水平制动力为
T1=α(Q+g)/4=0.1×
(16+6.326)×
9.8/4=5.5kN
T2=α(Q+g)/4=0.1×
(20+6.977)×
9.8/4=6.6kN
T1<T2,T的最不利位置同Pmax
所以Tmax,k=6.6×
(1+0.317+0.674+0)=13.14kN
6、风荷载
柱顶标高为11.5m,室外地面标高-0.35m,则柱顶离室外地面高度为11.5+0.35=11.85m,风压高度系数μ2=1.052,则
q1=1.4×
0.8×
1.052×
0.7×
6=4.95kN/m(压力)
q2=1.4×
(-0.5)×
6=-3.1kN/m(吸力)
柱顶风荷载集中力设计值Fw=1.4×
[(0.8+0.5)×
2.42-(0.6-0.5)×
1.8]=19.58kN
三、内力计算
1、G1作用(排架无位移)
M11=G1e1=241.55×
0.05=12.072kN·
m
M12=G1e2=241.44×
0.25=60.36kN·
由n=Iu/Il=0.1077,λ=Hu/H=4.3/12.1=0.355,则C1=3/2×
[1-λ
(1-1/n)]/[1+λ
(1/n-1)]=2.38
故在M11作用下不动铰支撑的柱顶反力为R11=-C1×
M11/H=-0.957×
60.36/12.1=-4.77kN(→)
因此在M1、M2共同作用下(即在G1作用下)不动铰支承的柱顶反力为R1=R11+R12=-7.14kN(→)
相应的计算简图及内力图如下:
恒荷载作用下的内力
(a)G1的作用(b)M图(kN·
m)(c)N图(kN)
2、G2、G3、G4作用计算简图及内力图
G2=17.2kN,G3=54.72kN,G4=43.4kN,e3=300mm
G2、G3、G4作用计算简图及内力图
(a)G2、G3、G4的作用(b)M图(kN·
3、Q1作用计算简图及内力图
Q1与G1作用位置相同
M11=Q1×
e1=37.8×
0.05=1.89kN·
M12=Q1×
e2=37.8×
0.25=9.45kN·
R11=-C1×
M11/H=-0.37kN故R1=R11+R12=-1.12kN
R12=-C2×
M12/H=-0.75kN
Q1作用计算简图及内力图
(a)Q1的作用(b)M图(kN·
4、吊车竖向荷载作用
Dmax作用于A柱,Dmin作用于B柱
其内力为
MD,max=Dmax×
e3=397.31×
0.3=119.19kN·
MD,min=Dmin×
e3=85.644×
0.3=25.69kN·
厂房总长66m,跨度18m,吊车重量20t,16t,查的檩条层盖的单跨厂房空间作用分配系数μ=0.85
VA,max=-0.5×
[(2-μ)MD,max+μMD,min]C2/H=-6.3kN(←)
VB,max=0.5×
[(2-μ)MD,min+μMD,max]C2/H=5.2kN(→)
Dmax作用计算简图及内力图
(a)Dmax(b)M图(kN·
Dmin作用于A柱时,由于结构对称,故只需A柱与B柱的内力交换,并注意内力变号即可。
5、吊车水平荷载作用
当Tmax向左时,A、B柱的柱顶剪力按推导公式计算。
Y=0.64/Hl。
利用内插法得C5=0.598
另有Tmax=13.14kN,μ=0.85,则VTA=VTB=-(1-μ)C5Tmax=-1.18kN(←)
当Tmax向右时,仅荷载方向相反,故玩具值仍可利用上述计算结果,但弯矩图的方向与之相反。
Tmax作用计算简图及内力图
(a)Tmax的作用(b)M图(kN·
m)(c)V图(kN)
6、风荷载的作用
风从左向右时,柱顶反力系数为C11=3/8×
{[1+λ
(1/n-1)]}/{[1+λ
(1/n-1)]}=0.31
A、B柱顶剪力分别为
VA=0.5×
[Fw-C11H(q1-q2)]=0.5×
[19.58-0.31×
12.1×
(4.95-3.1)]=6.32kN(→)
VB=0.5×
[Fw+C11H(q1-q2)]=0.5×
[19.58+0.31×
(4.95-3.1)]=13.26kN(→)
风荷载作用计算简图及内力图
(a)风荷载作用(b)M图(kN·
m)
风从右向左吹时,仅荷载方向相反,故弯矩值仍可利用上述计算结果,但弯矩图的方向与之相反
7、最不利荷载组合
见表3
表3排架柱内力组合表
截
面
荷载
项
内力
恒荷载
屋面活荷载
吊车荷载
风荷载
内力组合
G1G2G3G4
Q1
Dmax在A柱
Dmin在A柱
Tmax
左风
右风
Nmax及M、V
Nmin及M、V
1M1max及N、V
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
项目
组合值
1-1
M
(kN·
18.63
2.9
-27.09
-22.36
±
2.6
73
-85.7
①+0.95(③+⑤+⑦)
-88.24
-90.99
N(kN)
275.84
37.8
311.75
2-2
-41.73
6.55
92.1
3.33
-2.6
①+0.95(②+③+⑤+⑥)
-116.23
①+⑦
-127.43
①+0.95(③+⑤+⑥)
112.65
330.6
397.31
85.644
743.95
708.04
3-3
26.08
2.19
42.96
-37.23
-104.4
539.1
-387.3
481094
565.18
481.94
417.36
830.71
V(kN)
4.35
1.12
-6.3
-5.2
11.96
66.22
-50.77
73.7
70.57
四、排架柱设计
1、柱截面配筋计算
最不利内力组的选用,由于截面3-3的弯矩和轴向力设计值均比截面2-2的大。
故下柱配筋由截面3-3的最不利内力组确定,而上柱配筋由截面1-1的最不利内力组确定。
经过比较,用于上、下柱截面配筋计算的最不利内力组列于表4。
同时,柱的截面配筋计算也列于表4中。
表4A柱截面配筋计算表
截面
最不利内力M(kN·
m)N(kN)
1M1max
Nmax
Nmin
N
E0(mm)
330
280
580
1350
截面尺寸(mm)
h=400×
Bf×
hf=400×
H0(mm)
430
780
ea(mm)
30
ei(mm)
350
300
610
1380
L0(mm)
8600
8750
ξ1
1.0
ξ2
0.955
η
1.267
1.312
1.101
1.06
X(mm)
48
55
145
As(mm2)
532
328
909.9
769
1072
Bh0
198>x(大偏心)
473>x(大偏心)
实配值(mm2)
2Φ20(628mm
4Φ18(1017mm
2、牛腿设计
(1)牛腿几何尺寸的确定:
牛腿截面尺寸与柱宽相等,为400mm,牛腿顶面的长度为800mm,相应牛腿水平截面长度为1200mm。
取牛腿外边缘高度为h1=300mm,倾角α=45°
(2)牛腿的几何尺寸验算:
由于吊车垂直荷载作用下柱截面内,a=750-900=150mm,即取a=0
则Fvk=Dmax+G3k=397.31+54.72=452.03kN
Fhk=Tmax=13.14/1.4=9.39kN
β(1-0.5×
Fhk/Fvk)×
(Ftkbh0)/(0.5+a/h0)=0.8×
(1-0.5×
9.39/452.03)×
[(2.01×
400×
560)/0.5]=712.9kN>Fvk=452.03kN
所以截面尺寸满足要求
(3)牛腿配筋:
由于吊车垂直荷载作用下柱截面内,故该牛腿可按构造要求配筋:
纵向钢筋取4Φ12,有AS=452mm
>Ρminbh=400mm
箍筋取Φ8@100。
有2/3h0×
AS×
2/100=375.6mm
>AS/2=226mm
同时因为a/h0=150/560=0.27<0.3,故牛腿内可不设弯起钢筋。
牛腿配筋如图:
牛腿几何尺寸几配筋图
(4)局部承受强度验算
0.75fcA=0.75×
14.3×
400=1716kN>467.45kN,所以满足要求
(5)柱的吊装验算
(1)吊装方案:
采用一点翻身起吊,吊点设在牛腿与下柱交接处,动力系数取1.5
(2)荷载计算
上柱自重:
g1=1.2×
1.5×
0.4=7.2kN/m
牛腿自重:
g2=1.2×
(1.0×
0.6-0.2×
0.3
)/0.6=10.87kN/m
下柱自重:
g3=1.2×
0.1876=8.44kN/m
(3)内力计算:
M1=0.5×
7.2×
4.3
=66.56kN·
M2=7.2×
4.3×
2.75+10.87/2×
0.6
=87.1kN·
M3=1/8×
8.44×
7.1
-87.1/2=9.68kN·
柱的吊装验算简图如下:
柱吊装验算简图
(4)截面承载力计算
截面1-1:
h=400mm×
400mm,h0=365m,AS=AS’=628mm
,fy=300N/mm
故截面承载力为Mu=ASfy(h0-aS’)=628×
300×
(365-35)=62.2kN≈M1
截面2-2:
900mm,h0=865mm,AS=AS’=1017mm
故截面承载力为Mu=ASfy(h0-aS’)=1017×
(865-35)=253.2kN·
m>M2
故满足要求。
五、基础设计
1、荷载计算
(1)由柱传至基顶的荷载
由表4可得荷载设计值如下:
第一组Mmax=481.94kN·
m,N=830.7kN,V=73.7kN
第二组Mmin=-389.17kN·
m,N=488.78kN,V=-19.17kN
第三组Nmax=830.7kN,M=481.94kN·
m,V=73.7kN
(2)由基础梁传至基顶的荷载:
墙重(含两面刷灰):
1.2×
[(12.1+2.42-0.45)×
6-4.8×
(3.6+1.2)]×
5.24=386kN
窗重:
(4.8×
3.6+4.8×
1.2)×
0.45=12.44kN
基础梁:
0.2×
0.45×
25/2=8.1kN
由基础梁传至基础顶面荷载设计值G5=407kN
G5对基础底面中心的偏心矩:
e5=0.2/2+0.9/2=0.55m
相应的偏心弯矩设计值:
G5e5=-407×
0.55=-223.85kN·
基础高度为1.4m
则作用于基底的弯矩和相应基顶的轴向设计值为
第一组:
Mbot=481.94+1.4×
73.7-228.86=356.27kN·
N=830.17+407=1237.71kN
第二组:
Mbot=-389.17-1.4×
19.17-223.85=-639.9kN·
N=488.78+407=895.78kN
第三组:
基础受力情况如下图:
基础底面尺寸图
3、基底尺寸的确定
fa=fak+ηdν(b-3)+ηdνm(d-0.5)=180+2×
17(1.9-0.5)=227.6kPa
A=(1.1~1.4)×
895.78/(240-22×
1.9)=(4.97~6.33)m2
则取h=2.5m,l=4m
验算e0≤l/6的条件:
e0=Mbot/Nbot=639.9/(895.78+22×
2.54×
1.9=0.49<l/6==4/6=0.667
满足要求
验算其他两组荷载设计值作用下的基底压力:
Pmax=Nbot/A+Mbot/W=N/A+νGd+Mbot/W=1237.71/(2.5×
4)+22×
1.9+356.27/(1/6×
2.5×
42)=220kN/m2<1.2fa=273kN/m2
Pmin=123.7+41.8-54.79=110.71kN/m2>0(满足要求)
所以最后确定基底尺寸为2.5m×
4m
4、确定基础的高度
(1)在各组荷载设计值作用下的低级最大净反力:
Ps,max=1237.71/(2.5×
4)+356.27/(0.5×
42)=123.771+17.8=141.6kN/m2
Ps,max=895.78/(2.5×
4)+639.9/(
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