单层厂房计算书Word文档下载推荐.docx
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0.24
0
-0.68
2.48
-7.33
c)
24.8
53.3
-0.78
-1.16
1.94
-9.30
-4.68
1.91
7.35
-29.14
17.92
164.9
227.3
197.3
146.9
320.4
197.2
242.0
179.2
283.4
465.6
347.4
424.6
4.31
4.04
4.68
14.73
14.41
29.94
8.72
5.25
4.05
例图2-13恒载下排架柱内力
例图2-12恒载产生的偏心力矩
M2B
M1B
M2C
M1C
M2A
M1A
屋面均布活荷载(不上人)Qik=0.50kN/m2
雪荷载(沈阳地区)Q2k=0.50kN/m2
外加荷载基本组合设计值
q=1.35×
(0.35+0.48+0.4)+1.4×
0.7×
0.50=2.204kN/m2
采用预应力混凝土屋面板。
查04G410-1屋面板选用:
Y-WB-2Ⅱ,允许荷载:
2.50kN/m2>
2.204kN/m2,板自重1.4kN/m2,灌缝重标准值0.1kN/m2。
不设天窗架和天沟板,采用自由排水方式。
(2)屋架及支撑
本厂房跨度为24m和18米,宜采用梯形钢屋架,跨度为6m。
荷载设计值:
20mm厚水泥砂浆找平层G3k=0.40kN/m2
屋面板Y-WB-2Ⅱ(含灌缝)G4k=1.50kN/m2
屋架悬挂管道G5k=0.10kN/m2
图5-1柱吊装验算计算简图
永久荷载效应控制的基本组合设计值:
(0.35+0.48+0.4+1.5+0.1)+1.4×
0.50=4.360kN/m2
查05G511,24m跨厂房选用GWJ24-4A1,屋架上下弦连有横向支撑和竖向支撑,自重59.8kN/榀;
18m跨厂房选用GWJ18-4A1,屋架上下弦连有横向支撑和竖向支撑,自重33.2kN/榀。
以上荷载计算中,因屋面坡度较小,风荷载对屋面为吸力,对重屋盖可不考虑,所以各荷载均按水平投影面积计算。
2、吊车梁
采用预制钢筋混凝土吊车梁。
吊车数据表3-1
起重量/t
跨度
/m
宽度B
/mm
轮距K/mm
轨顶以上高度H/mm
轨道中心到端部距离B1/mm
最大轮压Pmax
最小轮压
起重机总质量m1
小车总质量m2
10
16.5
5550
4400
2140
230
115
2.5
18.0
3.8/3.9
20
22.5
2300
260
215
4.5
32.0
7.5/7.8
对24m跨厂房,计算长度取L=5.8m,a=(B-W)/2=(5550-4400)/2=0.58,x=(L-a)/2=(5.8-0.58)/2=2.61m。
吊车竖向荷载作用下最大弯矩标准值:
MQk=2Pkx2/L=2×
215×
2.612/5.8=505.0KN·
m
基本组合设计值(不包括梁体和轨道自重)
M=1.4×
1.05×
505.0=742.4KN·
剪力取距梁端约0.84m处,吊车竖向荷载作用下最大剪力标准值:
Vk=Pk[(L-0.84)+(L-0.84-(B-W))]/L
=215[4.96+4.96+1.15]/5.8
=325.1KN
基本组合设计值
图3-1
V=1.4×
325.1=477.9KN
根据以上数据,查04G323-2选用吊车梁DL-11,[Mmax]=851.9KN·
m>
742.4KN·
m,[Va]=562.6KN>
477.9KN,满足要求。
梁自重:
39.5KN,轨道选用DGL-10,轨道面与梁顶面距离200mm,自重:
0.8kN/m。
梁截面尺寸如右图:
对18m跨厂房,计算长度取L=5.8m,a=(B-W)/2=(5550-4400)/2=0.58m,x=(L-a)/2=(5.8-0.58)/2=2.61m。
115×
2.612/5.8=270.1KN·
270.1=397.0KN·
=115[4.96+4.96+1.15]/5.8
=219.5KN
图3-2
219.5=322.7KN
根据以上数据,查04G323-2选用吊车梁DL-8,满足要求。
中跨27.5KN,轨道选用DGL-10,轨道面与梁顶面距离180mm,自重:
梁截面尺寸如图2。
3、抗风柱
抗风柱下柱采用工字型截面,上柱采用矩形截面。
抗风柱的布置需考虑基础梁的最大跨度。
抗风柱沿山墙等距离布置,间距为6m。
4、基础梁
基础梁型号根据跨度、墙体高度、有无门窗洞等查04G320。
墙厚240mm,突出于柱外。
查04G320,选用JL-3,梁高均为450mm。
梁自重16.1KN。
5、柱间支撑
柱间支撑设置在⑥、⑦轴线之间,支撑型号可查表05G336。
首先根据吊车起重量、柱顶标高、牛腿顶标高、吊车梁顶标高、上柱高、屋架跨度等查出排架号,然后根据排架号和基本风压确定支撑型号。
构件布置图见图3-3。
图3-3结构构件平面布置图
四、排架计算(采用钢筋混凝土柱)
1、计算简图
对于没有抽柱的单层厂房,计算单元可以取一个柱距,即6m。
排架跨度取厂房的跨度,上柱高度等于柱顶标高减取牛腿顶标高。
下柱高度从牛腿顶算至基础顶面,持力层(基底标高)确定后,还需要预估基础高度。
基础顶面不能超出室外地面,一般低于地面不少于50mm。
对于边柱,由于基础顶面还需放置预制基础梁,所以排架柱基础顶面取低于室外地面600mm。
图4-1排架计算简图
1)确定柱子各段高度
对24m跨厂房
柱顶标高=8700+2140+220=11060mm,取11400mm;
牛腿顶面标高=8700-1200-180=7320mm,取7500mm。
对18m跨
柱顶标高=8700+2300+220=11220mm,取11400mm;
柱总高H=11.4+0.6=12.0m;
上柱高度Hu=11.4-7.5=3.9m;
下柱高度Hl=12.0-3.9=8.1m。
图4-2厂房剖面布置图
排架计算简图和厂房剖面布置见图4-1、图4-2。
2)确定柱截面尺寸
根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件,查05G335图集可初步确定柱的截面尺寸:
表4-1
计算参数
柱号
截面尺寸/
面积/
惯性矩/
自重/
A,C
上柱
矩400
400
1.6
105
21.3
108
4.0
下柱
I400
800
100
150
1.76
188.4
4.4
600
2.4
72
6.0
2、荷载计算
排架的荷载包括恒载、屋面活荷载、吊车荷载和风荷载。
荷载均计算其标准值。
1)恒载
恒载包括屋盖自重、上柱自重、下柱自重、吊车梁及轨道自重。
1屋盖自重P1
面荷载:
防水层、保温层、找平层等0.35+0.48+0.4=1.23kN/m2
屋面板自重1.40kN/m2
屋面板灌缝0.10kN/m2
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
小计2.73kN/m2
集中荷载:
24m跨屋架自重59.8kN
18m跨屋架自重33.2kN
屋架作用在柱顶的恒载标准值:
A柱:
P1A=2.73×
6×
24/2+59.8/2=226.5kN
B柱:
24m跨传来P1B=2.73×
18m跨传来P1B’=2.73×
18/2+33.2/2=164.0kN
C柱:
P1C=2.73×
P1作用点位置与纵向定位轴线的距离为150mm,见图4-3。
2上柱自重P2
P2A=4×
3.9=15.6kN
P2B=6×
3.9=23.4kN
B柱
P2c=15.6kN
3下柱自重P3
下柱大部分截面为I形,但牛腿部位及插入杯口基础的部分是矩形截面。
假定矩形截面的范围为自牛腿顶面向下1000mm及基础顶面以上1100mm。
近似忽略牛腿的重量。
P3A=4.4×
(7.5-1.0-1.1)+0.8×
0.4×
25×
(1.0+1.1)=40.56kN
P3B=40.56kN
P3C=40.56kN
4吊车梁、轨道、垫层自重P4
取轨道及垫层自重为0.8KN/m。
P4A=0.8×
6+39.5=44.3kN
P4C=0.8×
6+27.5=32.3kN
24m跨传来P4B=44.3kN
18m跨传来P4B′=32.3kN
P4的作用点离纵向定位轴线的距离为750mm,见图4-3。
2)屋面活荷载P5
屋面活荷载取屋面均布活载和雪荷载两者的较大值0.55kN/m2
P5A=0.55×
24/2=39.6kN
C柱P5C=0.55×
18/2=29.7kN
24m跨传来P5B=39.6kN
18m跨传来P5B′=29.7kN
P5作用位置同P1。
3)吊车荷载
①吊车竖向荷载Dmax,k、Dmin,k
吊车数据表4-2
起重量Q/t
轮距K
最大轮压Pmax/KN
最小轮压Pmin/KN
起重机总质量m1/t
小车总质量m2/t
25
3.9
45
7.8
图4-4吊车荷载计算简图
表中Pmin=0.5(m1+Q)g-Pmax
吊车竖向荷载Dmax、Dmin根据两台吊车作用的最不利位置用影响线求出。
Dmax、Dmin的计算简图见图4-4。
图中两台吊车之间的最小轮距x=B-K。
对应于轮子位置影响线的高度y2、y3、y4可利用几何关系求得。
24m跨两台吊车相同,均为20t吊车,Pmax=215kN,Pmin=45kN,;
x=5550-4400=1150mm;
y2=(6-4.40)/6=0.267,y3=(6-1.15)/6=0.808,y4=(6-1.15-4.4)/6=0.075。
Dmax,k=βPmaxΣyi=0.9×
(1+0.267+0.808+0.075)=416.0kN
Dmin,k=βPminΣyi=0.9×
45×
(1+0.267+0.808+0.075)=87.0kN
18m跨有两台10t吊车,同理可求得:
Dmax,k=0.9×
(1+0.267+0.808+0.075)=222.5kN
Dmin,k=0.9×
(1+0.267+0.808+0.075)=48.4kN
吊车横向水平荷载Tmax,k
24m跨,吊车额定起重量15t<
Q<
50t,吊车横向水平荷载系数α=0.1,每个大车轮产生的横向水平制动力为
Tk=α(Q+m2)g/4=0.1×
(20+7.8)×
9.8/4=6.81kN
Tk的最不利位置同Pmax,故
Tmax,k=0.9×
6.81×
(1+0.267+0.808+0.075)=14.2kN
18m跨,吊车额定起重量Q≤10t,吊车横向水平荷载系数α=0.12,每个大车轮产生的横向水平制动力为
Tk=α(Q+m2)g/4=0.12×
(10+3.9)×
9.8/4=4.09kN
4.09×
(1+0.267+0.808+0.075)=8.5kN
Tmax作用点的位置在吊车梁顶面。
4)风荷载
沈阳地区基本风压W0=0.55KN/m2,地面粗糙度为B类。
1
图4-5风荷载体型系数μs(风向→)
作用在柱上的均布荷载
柱顶标高11.4m,室外地面标高-0.3,则柱顶离室外地面高度为11.4-(-0.30)=11.70m,查表得,风压高度系数μz=1.048。
可查得风荷载体型系数μs,标于图4-5。
单层工业厂房,可不考虑风振系数,取
=1。
q1k=μSμzβZW0B=0.8×
1.048×
1.0×
0.55×
6=2.85kN/m(压力)
q2k=μSμzβZW0B=-0.4×
6=-1.38kN/m(吸力)
2作用在柱顶的集中风荷载FW
作用在柱顶的集中风荷载FW由两部分组成:
柱顶至檐口竖直面上的风荷载FW1和坡屋面上的风荷载FW2(见图4-6),其中后者的作用方向垂直于屋面,因而是倾斜的,需要计算其水平方向的分力(竖向分力在排架分析中一般不考虑)。
为了简化,确定风压高度系数时,可统一取屋脊高度。
根据屋架构造,为简便计算,两跨均取h1=2.1m,h2=1.2m。
H=11.7+2.1=13.8m,μz=1.106。
FWk=[(0.8+0.4)h1+(0.5-0.6)h2+(0.4-0.4)h2]μzβZW0B=8.76KN(→)
图4-6
同理可求得右吹向左风(←)
迎风面和背风面的q1、q2大小相等、方向相反。
Fwk=[(0.8+0.4)h1+(0.6-0.5)h2+(0.4-0.4)h2]μzβZW0B=9.64kN(←)
3、排架内力分析
在计算简图中,上柱的计算轴线取为上柱的截面形心线,下柱的计算轴线取为下柱的截面形心线。
下面计算时弯矩和剪力的符号按照下述规则:
弯矩以顺时针方向为正;
剪力以使构件产生顺时针方向转动趋势为正;
轴向力以压为正。
各柱的抗剪刚度计算结果见表4-3。
表4-3柱的抗侧刚度及剪力分配系数
项目
n=Iu/Il
λ=Hu/H
A、C柱
2133/18840
=0.1131
3.9/12.0
=0.325
2.3637
25.7709Ec
0.312
7200/18840
=0.3822
0.325
2.8423
30.9890Ec
0.376
(1)恒载作用下的内力分析
恒载下的计算简图可以分解为两部分:
作用在柱截面形心的竖向力和偏心力矩(图4-7)。
图4-7恒载产生的偏心力矩
屋盖自重对上柱截面形心产生的偏心力矩为(参见图4-3):
M1A=-226.5×
(0.2-0.15)=-11.33kN·
M
M1B=-(226.5-164.0)×
0.15=-9.38kN·
M1C=164.0×
(0.2-0.15)=8.2kN•M
屋盖自重、上柱自重、吊车梁及轨道自重对下柱截面形心产生的偏心力矩为
M2A=-226.5×
(0.4-0.15)-15.6×
0.2+40.3×
0.35=-45.64kN·
M2B=-(226.5-164.0)×
0.15-(40.3-28.3)×
0.75=-18.38kN·
M2C=164.0×
0.25+15.6×
0.2-28.3×
0.35=34.22kN•M
偏心力矩作用下,各柱的弯距和剪力用剪力分配法计算。
先在柱顶加上不动铰支座,利用教材附录9求出各柱顶不动铰支座的反力;
然后将总的支座反力反向作用于排架柱顶,根据剪力分配系数分配给各柱(剪力分配过程列于表4-4);
最后求出各柱柱顶的剪力(见图4-8a),得到每根柱的柱顶剪力后,单根柱利用平衡条件求出各个截面的弯矩及柱底截面剪力。
表4-4恒载下柱的剪力分配
n
λ
C1
C3
M1
M2
Ri
ηi
Vi
A柱
0.1131
2.16
1.06
-11.33
-45.64
-6.07(→)
4.57(←)
0.3822
1.66
1.27
-9.38
-18.38
-3.24(→)
1.44(←)
C柱
8.2
34.22
4.50(←)
-6.00(→)
注:
,
;
Ri=(M1/H)C1+(M2/H)C3;
Vi=ηiR-Ri;
R=RA+RB+RC。
例如对于柱A
柱顶截面的弯距:
M1=-11.33kN.m
牛腿截面上的弯距:
M1+VAHu=-11.33+4.57×
3.9=6.49kN.m
牛腿截面下的弯距:
M2+M1+VAHu=-45.64+6.49=-39.15kN.m
柱底截面弯距:
M1+M2+VAH=-11.33-45.64+4.57×
12.0=-2.13kN.m
同理可求出其B柱、C柱的截面弯距,见附图4-8b。
柱轴力可直接根据作用在截面形心的竖向力确定,见例图4-8c。
4.57
(2)屋面活载作用下的内力分析
屋面活载下的内力分析方法同屋盖自重作用下的内力分析。
剪力分配过程列于表4-5、4-6,图4-9、4-10是屋面活载下的内力图。
表4-5屋面活载作用在AB跨时下柱的剪力分配
-39.6×
0.05=-1.98
0.25=-9.9
-1.23(→)
0.73→)
-(39.6-29.7)×
0.15
=-1.49
-1.49
-0.36(→)
0.24(→)
C柱
-0.50(←)
对于A柱:
M1=-1.98kN.m
M1+VAHu=-1.98+0.73×
3.9=0.87kN.m
M2+M1+VAHu=-9.9+0.87=-9.03kN.m
M1+M2+VAH=-1.98-9.9+0.73×
12.0=-3.12kN.m
表4-6屋面活载作用在BCA跨时柱的剪力分配
0.65(→)
1.81(→)
29.7×
0.05=1.49
0.25=7.43
4.21(←)
-3.01(←)
对于柱A
M1=0kN.m
M1+VAHu=0+0.65×
3.9=2.54kN.m
M2+M1+VAHu=0+2.54=2.54kN.m
M1+M2+VAH=0+0+0.65×
12.0=7.8kN.m
b)弯距图
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