单层单跨厂房排架结构设计讲解Word格式文档下载.docx

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上柱：

400400（mm）下柱：

400800mm

2荷载计算

⑴永久荷载

A屋面板及每跨屋架传给每个柱子的荷载标准值G1（＜二248.75KN

荷载设计值：

G1a=1.2248.75=298.5KN

B柱自重

A、B柱：

上柱：

g2k/=250.44KN/M下柱：

g3k/=250.40.8=8KN/M

贝U：

G2A=1.244=19.2KNG3A=1.289=86.4KN

C吊车梁自重：

G4a=1.2（47.51.56）=67.8KN

永久荷载作用如图：

屋面活荷载q=0.5KN/M2,不考虑积灰荷载，雪荷载q=0.25KN/M2,不同时考虑可变

荷载与雪荷载，取其中的大值，作用于每跨屋面下的柱

可变荷载为：

Qj=1.40.5613.5=56.7KN

可变荷载作用如图：

Pmin二60KN

已知Lk=25.5mB=6400mmK=5250mmPmax=195KN

查表知2=0.9-0.1

Dmax厂Fmax,k'

yi"

・9195（0.80810.125）=339.24KN

Dmin,k=BRmin,k迟yi=0.9汉60x（0.808+1+0.125）=104.11KN

Dmax二QDmax,k=474.94KNDmin二qDmin=145.75KN

11

Tmax,k（G2,kG3,k）0.10.9（74150^5.04KN

44

⑷风荷载

B类地面（城市郊

由已知条件可知：

基本风压W。

=0.40KN/M2，风压高度变化系数按

区）

Wk二『「'

wo其中：

o为1.0

20m处-z=1.25

由《建筑结构荷载规范》B类地面查10m处丄z=1.015m处-^1.14中间值按插值法求得，因此可得：

柱顶：

H=13m则叮=1.084

檐口：

H=15.1则J=1.142

屋顶：

H=17.35贝yJ=1.192风荷载体形系数如下:

风荷载标准值:

Wk="

s1'

zWo

=0.81.0840.4=0.347KN/M

W2k="

s2"

zW0

=0.41.0840.4=0.173KN/M

作用在排架上的风荷载为:

q」QWkB=1.40.3476=2.91KN/Mq2iQW4kB=1.40.1736=1.45KN/M

作用在柱顶的集中荷载FW

即将柱顶以上风荷载算作集中力作用柱顶，」z按房屋檐口标高Z=15.1m处计」z=1.142

FW=1.42.1（0.80.5）1.5（-0.60.5）11.1420.46=9.90KN/M

风荷载作用示意图如下：

3内力计算：

刚度：

A、B柱：

儿bh30.40.4^21.3310，m4

1212

Ilbh30.40.83=170.6710"

m4

I永久荷载作用

永久荷载作用包括物价自重、上柱自重、吊车梁自重等。

永久荷载作用示意图如下：

在永久荷载作用下排架的内力如图：

M/Gja（0.50.4-0.15）=298.50.05=14.925KNM

M2--G4A（0.75-0.4）（G1aG2A）0.2--67.80.35（298.519.2）

0.2=39.81KNM

n二'

二2133=0.125

1l170.67

1-丸2（1—丄）

由Ci=1.5•=2.07

31

13

（1）

n

C3

-1.5

=1.13

1■3（—-1）

Ri=业Ci」4.9252.07=2.38KN

H13

R2=叫C3m39811.13=3.46KN

V=RR2=5.84KN

n可变荷载作用

可变荷载作用简化作用于柱顶如图，可变荷载作用下排架内力图如下

56.7567

M1g0.2=56.70.2=11.34KNM

查表得Cj=2.07C3=1.13

M12.835

RiLCi2.07=0.45KN

M211.34

R2-C31.13=0.99KN

V=R1R2=1.44KN（j）

in吊车竖向荷载:

当Dmax作用在A柱，Dmin作用在B柱时，吊车竖向荷载作用见图如下:

在吊车竖向荷载作用下内力如图；

M2a=474.940.35=166.229KNM2B=51.01KN

Iu

Ii

21.33

170.67

=0.125

-0.308

13

C3=1.13

R2十字6=罟1.1^4.43KN（J）

R=R2A■R2B--10.02KN（j）

由于A、B柱剪力分配系数A二B=0.5

各柱上的剪力分配值：

Va=Va-R2A=5.01—14.45=—9.44KN3

VB=VB—R2B=5.01+4.43=9.44KN（j）

在吊车竖向荷载作用下的内力图如下:

F（>

当Dmin作用在A柱，Dmax作用在B柱上时，吊车荷载作用见图及在吊车竖向荷载作用下的内力图如下：

474,94

W水平刹车力作用下

水平刹车力：

Tmax=1.45.04=7.056KN作用于牛腿顶面1.4米处，当刹车力向右时,

用见图如下

内力图如下

同理得当

由于Fn同向作用在A、B柱上，因此排架的横向内力为零，剪力v-7.056KN

刹车力向左时排架的受力简图和内力图如下

V风荷载的作用

将柱顶以上风荷载作集中力作用于柱顶，柱上的风荷载看做是水平均布荷载。

当左风作用时作用简图如下：

n=u21.330.125■-Hh40.308

l170.67H13

31（丄-1）

C11=0.331

81讥1-1）

_n

Ra1（q1-q2）（2.91-1.45）130.331=3.14KN

22

1

RA2Fw=0.59.9=4.45KN

R二Ra1Ra2=3.144.45二7.59KN

M=（Fw-R）xq1xV=（Fw-R）q/

VA=40.14KNVB=11.26KN

在风荷载作用下的内力图

当右风作用时作用简图及内力图如下:

20.84

152,56

汨KN

■

i

二_

—■—

43

A柱在各种荷载作用下的内力见表:

吊车竖向作用

吊车水平作用

风荷载

柱号及正向内力

荷载种类

恒荷载

可变荷载

Dmax在A

Dmax在

B

向右向左

左来风右来风

编号

内力图

控制截面I-IM（KNM）

8.435

2.925-37.76-37.7610.16-10.1632.52-20.84

N（KN）

317.7

56.7

-

n-n

M（KNM）

-31.375

-8.415

128.469

13.25

10.16

-10.16

32.52

-20.84

385.5

474.94

145.75

川-川

21.185

4.545

43.509

-43.50

9

73.38

-73.38

275.93

-152.5

6

471.9

--

V（KN）

5.84

1.44

-9.44

7.056

-7.056

40.14

11.26

柱的内力组合:

截面

内力

+Mmax及相应

一Mmax及相应

的N、V

Nmax及相应

Nmin及相应

的

M、V

的N、

V

的M

、V

组合项

数值

I

M（KNM）

1+0.9x

40.34

-53.45

（2+7）

368.73

（3+6+8）

1+0.9汉

122.66

-57.7

115.09

1+0.9瓦（2+8）

]■

C

—1

£

（3+5+7）

812.95

（2+8）

436.53

（2+3+5+7）

863.98

378.81

-221.32

950.38

603.08

E■

■n

（2+3+5+7）

41.12

（4+6+8）

1.13

柱的截面设计：

1选取控制截面的大偏心受压界限破坏时的轴力Nb为:

Nb=rfcbbh0=114.34000.5536^1132.56KN

下柱：

Nb=：

rfcbbh0=114.34000.55760=2390.96KN

经比较A柱的所有N<

Nb,所以A柱组合后的内力值均为大偏心受压，对大偏心受压,

对称配筋的柱，在“M”相差不多时,

由此可以确定各柱的最不利内力。

[M=40.34KNM

A柱：

1-I①丿

N=368.73KNN

M=378.81KNM

川-川①=950.38KNN

V=41.12KN

截面纵向配筋计算表:

I-1

I-I

N（KN）

M.、e°

=N（mm）

109

168

399

367

h

e0取—与20mm中的较30

大值

20

27

C=e°

+ea（mm）

129

188

426

394

广0.5fcA

-1一■

N

3.1

3.6

2.4

3.79

l0=2.0出上柱

l0=1.0已下柱

8

l0

11.25

戶0.5fcA

q-c<

1.0

3.1>

1取1

3.6>

2.4>

3.79>

il0

匚2=1.15-0.01上h

0.95

-1+（dh）g

1400eih0

1.76

1.52

1.61

1.17

0.3h0

108

228

228/

227

286

686

461

十h/、

e=9__+as（mm）2

67

126

326

101

AA,Ne

乓一As—

fy（h0-&

）

214

347

1195

235

实配钢筋（mm）

4柱22

4哲22

4宜22

4注22

1251

A

卩侧=仝％

bh

0.39%>

0.2%

P全部=As+As%

0.78%>

0.6%

即上柱：

422下柱：

4三22

3箍筋的配置

因柱底剪力较小：

Vmax=41.12KN

若剪跨比'

=3则；

1.751.75

ftbho1.43400760=190.19KN

■131

远大于柱底的剪力值（还没有考虑轴向压力对斜截面的有利影响），所以排架柱的箍筋按构

造配置为$10@200，柱箍筋加密区取为$10@100

4牛腿的设计

㈠牛腿几何尺寸的确定

牛腿截面宽度与柱宽度相等为400mm,若取吊车梁外侧至牛腿外边缘的距离C1=80mm,吊车梁端部宽为340mm,吊车梁轴线到柱外侧的距离为750mm则牛腿面的长度为600mm,

牛腿外缘高度为500mm，牛腿的截面高度为700mm，牛腿的几何尺寸及配筋示意图如下：

㈡牛腿高度验算

作用于牛腿顶部按荷载标准组合计算的竖向力值；

Fv二DmaxGA4=474.9467.8=542.74KN

Fvk=Dmax,k+GA4,k=339.24+56.5=395.74KN

牛腿顶部按荷载标准组合计算水平拉力值；

Fhk=0.9Tk=0.95.04=4.536KNFh二二0.97.506=6.35KN

牛腿截面有效高度：

h0二h-as二700-40二760mm

竖向力Fvk作用点位于下柱截面内，a=0

牛腿的配筋

由于吊车垂直荷载作用于下柱截面内，故该牛腿可按构造要求配筋，纵向钢筋取

16,箍筋取08@100。

牛腿局部受压验算

0.75Afc=0.7540034014.3=1458.6KN-Fvk，满足要求

牛腿纵向受压钢筋的计算

因为a：

O.3h0，取a=O.3h0=0.3660=198mm

bh400700

0.2%<

仝二—804—=0.287%<

0.6%

柱的吊装验算

采用翻身吊，吊点设牛腿与下柱的交接处，起吊时，混凝土达到设计强度的100%，计算

简图如下

荷载计算

根据构造要求，取柱插入基础的深度0.9h=720，取800mm

自重线荷载，考虑动力系数1.5，各段荷载标准值分别为上柱：

g,=1.5（1.610二）25=6KN/M牛腿：

g2=1.5（0.241）25=9KN/M

g3

=1.5（6.410」）25=24KN/M

内力分析

1212

M1g1L16448KNM

12切12

M21

12

由RaL3M2g3L30得:

所以M3二Rax-丄g3x2,令Ra-g3X=0得柱下最大弯矩发生在:

12

则M3=89.763.74243.74=167.85KNM

上柱吊装验算：

上柱配筋：

人二As=760mm受弯承载力验算：

Mu=fyAs（h。

-as）=360760（360-40）10^-87.55KN>

oM1G=0.9481.2二51.84KNM满足要求。

700

裂缝宽度验算：

从弯矩图上可以看出，只需对上柱M2处的裂缝宽度进行验算即可。

厂=1.1一0.656ftk^te^sk=1.1一0.652.01（0.015614（725=0.5

Wmax^cr坐（1.9c0.08^）=2.10.5140:

725（1.9300.08丝）crE/J21050.0156

满足要求

下柱验算：

代=As=1251mm受弯承载力验算

Mu=360X251汇（760—40）=324.26KNM>

YoM3Yg=0.9"

67.85"

.2=181.28KN

（裂缝不需要验算）

柱的配筋图:

基础设计：

由基础梁传至基础顶面的外墙重量的设计值为Gw（370mm厚墙容重取为8KN/M2）

Gw=1.216.16-（1.84）4.28=693.5KN

确定基础尺寸；

柱插入深h=0.9h=0.9800=720mm取g=800mm

杯底厚度a1_200mm选a1=250mm杯口底垫层为50mm，则基础的高度即为

1100mm，由于杯壁厚度t-300mm，且大于基础梁宽，取t=375mm。

基础底面尺寸

地基承载力设计值按下式计算

f二fk•b（b-3厂do（d-0.5）并由表查的d=1.0b=0，取土平均自重

0=20KN/M3，则得f=280120（1.1-0.5）=292KN/M2

由Nmax的一组荷载，按轴压基础初估其底面尺寸

因该基础为偏心受压，故取A=1.3A=1.36.088=7.92m底面选为矩形

212123

ab=3.82.8=10.64m。

则基础底面的Wba2.83.8=6.739m，

66

13134

Iba2.83.8=12.8m

基础及其上填土重G=1.2oabH=1.2202.83.81.1=251.328KN

.1900—一1900

o0寸T—I

S'

BW

450800⑸I

>

n*

3JJ00

地基承载力验算：

作用于基础底面的力矩及轴力设计值:

第一组荷载:

MbWWGwe=378.8141.121.2693.5（0.1850.4）=833.85KNM

Nb=口GGw=950.38251.328693.5=1895.21KN

第二组荷载：

Mb二M2V2h—Gwe=221.32603.081.1-693.5（0.1850.4）=479.01KNM

（顺时针）

NbGGw=603.08251.328693.5-1547.91KN

验算基地应力：

计算公式：

p；

max二弘-叫；

且满足：

Pmax乞1.2f=1.2292=350.4KN/M2Aw

；

-（PmaxPminHf=：

292KN/M及Pmin_°

由前：

A=ab=3.82.8=10.64

3

W=6.739m按上式计算公式的计算结果列于下表:

荷载组别

Pmax

Pmin

二（Pmax+Pmin）

①

301.85

54.39

178.12

②

216.56

74.4

145.48

故按所设计的基础底面尺寸合适基础受冲切承载力验算

按第一组荷载验算（因改组荷载产生的基础底边净反力为最大）。

此时，Mb=833.85KN，

Nb-G=1895.21-251.328=1641.88KN；

则基础底边净反力为:

柱边冲切面承载力验算:

因Nb=2.8mR2h。

=0.421.16=2.72m

则

A=（a-at-h°

）b-（b-bt-h。

）2=（3.8-0.8-1.055）2.8-（2.8-0.4-1.055）2=1.225m222222222

冲切荷载设计值：

Fl=pmaxA=278.041.22^340.6KN

冲切投影面积：

A（bth°

）h。

=（0.41.055）1.05^1.535m2

抗冲切承载能力：

0.6ftA=0.61.271.535103=116.67KNR=340.6KN

故抗冲切承载力满足

变阶处冲切承载力验算：

此时冲切破坏面与柱边破坏边重合，故可不验算基础底边净反力计算公式同前：

smaxPsmin

Nb-GMb..,-x1.90.45

—，Ps■二Psmin（Psmax-Psmin）~~~

Aw3.8

28

PsU=Psmin-（Psmax-Ps