单厂结构课程设计(宁波大学).doc
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宁波大学
课程设计计算书
(混凝土单层工业厂房结构设计)
指导教师李辉
班级土木081
姓名张成初
学号084774135
2011年04月
混凝土单厂结构设计
一、设计任务及资料
本工程为一工业厂房,根据工艺要求,该车间为单跨,跨度为24米,柱距6米,长60米,跨内设有10吨,中级工作制吊车(A4)一台,轨顶标高须不低于8.1米,采用纵墙开窗方案。
该厂房所在地区基本风压0.6KN/㎡,地面粗糙度B类;基本雪压0.6KN/㎡。
该地区工程地质条件良好,地面下1.5米左右为中密粗砂层,层厚6米,地基承载力特征值200KN/㎡,常年地下水位-5米以下。
抗震设防烈度为6度,不进行抗震计算,按构造设防。
建筑平剖面图如下:
二、确定做法并选型:
1、屋面为二毡三油防水层上铺小豆石作法(0.35KN/m2),下为20mm厚水泥砂浆找平层(0.4KN/m2),80mm厚加气混凝土保温层(0.65KN/m2),6m预应力混凝土大型屋面板(1.5KN/m2),算得包括屋盖支撑(0.07KN/m2)在内的屋面死载为2.97KN/m2。
可变荷载的标准值为基本雪压0.6KN/m2。
2、屋面荷载设计值
q=1.35×2.97+1.4×0.6×0.7=4.6KN/m2,
q=1.2×2.97+1.4×0.6=4.404KN/m2,
故取q=4.6KN/m2。
由于跨度为24m,可考虑不设天窗,排水方式选择两端外天沟排水,故采用24m跨折线形预应力混凝土屋架,屋架型号为YWJ24-1Ba。
每榀屋架重力荷载为121.7KN/m2。
3、根据轨顶标高要求选择柱子,采用上柱buhu=400mm×400mm,
下柱b×h×bf×hf=400mm×800mm×162.5mm×100mm
柱子有关参数如下表:
柱子参数(H=11.5m,Hu=3.6m,Hl=7.9m)
参数
A(B)柱
Au(mm2)
1.6×105
Iu(mm4)
2.13×109
Al(mm2)
1.775×105
Il(mm4)
14.38×109
λ=Hu/H
0.313>0.3
n=Iu/Il
0.148
ηi
0.5
自重重力荷载(KN)
(包括牛腿)
上柱P2A=P2B=14.40KN
下柱P3A=P3B=48.22KN
三、荷载计算
1、屋面死载
上柱P1A=P1B=2.97×6×(12+0.77)+121.7/2=288.41KN
M1A=M1B=P1Ae1A=288.41×0.05=14.42KN·m
M2A=M2B=P1Ae2=288.41×0.20=57.68KN·m
2、屋面可变荷载(取0.06KN/m2作用于一跨)
P1A=P1B=0.6×6×(12+0.77)=45.97KN
M1A=M1B=P1Ae1A=45.97×0.05=2.30KN·m
M2A=M2B=P1Ae2=45.97×0.20=9.19KN·m
3、柱自重重力荷载
柱选用BZ624c-4A,自重6.39t
P2A=P2B=0.16×3.6×25=14.40KN
M2A=M2B=P2Ae2=14.40×0.20=2.88KN·m
P3A=P3B=63.90-14.40=45.25KN
4、吊车梁及轨道连接重力荷载
吊车梁选用DL-6B,自重2.82t
P4A=P4B=28.20+0.81×6=33.06KN,
M4A=M4B=P4Ae4=33.06×0.35=11.57KN·m
5、吊车荷载
1)吊车主要参数
吊车吨位
Q(KN)
吊车宽度B(mm)
轮距K(mm)
Pmax(KN)
Pmin(KN)
Q1(KN)
10
100
5550
4400
125
47
39
2)吊车竖向荷载的标准值
Dmax=125×(1+0.267)=158.33KN
Dmin=47×(1+0.267)=59.55KN
a.当Dmax在A柱:
施加于A柱的P4A=N=158.33KN,M4A=M=158.33×0.35=55.42KN·m
施加于B柱的P4A=N=59.55KN,M4A=M=59.55×0.35=20.84KN·m
b.当Dmin在A柱:
施加于A柱的P4A=N=59.55KN,M4A=M=59.55×0.35=20.84KN·m
施加于B柱的P4A=N=158.33KN,M4A=M=158.33×0.35=55.42KN·m
c.吊车横向水平荷载
一台10t吊车作用时,T=0.12×(100+39)/4=4.17KN
Tmax=4.17×(1+0.267)=5.28KN
6、风荷载
1)求μz
柱顶处(按离地面10.8m计),求得μz=1.0224。
檐口处(柱顶及以上各部分风荷载均可近似以平均离地高度12.285m计),μz=1.06398。
2)求μs和各部分的qik
qik=Dwk=Dμsμzw0=6×0.6μsμz=3.6μsμz
qik值计算
q
q1
q2
q3
q4
q5
q6
μz
1.0224
1.06398
1.06398
1.06398
1.06398
1.06398
μs
0.8
0.5
0.8
0.5
0.6
0.5
qik
2.94
1.84
3.06
1.92
2.30
1.92
作用长度
1.18
1.18
1.79
1.79
方向
3)求q1、q2和Fw的设计值
q1=γQq1k=1.4×2.94=4.12KN/m
q2=γQq2k=1.4×1.84=2.58KN/m
Fw=γQ[1.18(q3k+q4k)+1.79(-q5k+q6k)]=1.4×[1.18(3.06+1.92)+1.79(-2.30+1.92)]=7.27KN
荷载汇总表
荷载类型
简图
A(B)柱
N(KN)
M(KN·m)
死载
P1A=288.41KN
P2A=14.40KN(上柱)
P2A+P4A=47.46KN(下柱)
P3A=49.50KN
M1A=14.42KN·m
M2A=57.68+2.88-11.57=48.99KN·m
屋面活载
P1A=45.97KN
M1A=2.30KN·m
M2A=9.19KN·m
吊车竖向
荷载
Dmax在A柱
P4A=158.33KN
Dmin在A柱
P4A=59.55KN
M4A=55.42KN·m
M4A=20.84KN·m
吊车横向
荷载
Tmax=5.28KN
风荷载
q1=4.12KN/m
q2=2.58KN/m
Fw=7.27KN
A柱内力汇总表
荷载
类型
序号
简图
M(KN·m)
V(KN)
N(KN)
Ⅰ—Ⅰ
Ⅱ—Ⅱ
Ⅲ—Ⅲ
M
(KN·m)
N
(KN)
M
(KN·m)
N
(KN)
M
(KN·m)
N
(KN)
V
(KN)
死载
1
12.22
302.81
-36.77
335.87
21.69
385.37
7.40
屋面
活载
2
2.45
45.97
-6.74
45.97
3.69
45.97
1.32
吊车竖向荷载
Dmax在A柱
3a
-19.94
0
35.48
158.33
-8.29
158.33
-5.54
Dmin在A柱
3b
-7.49
0
13.35
59.55
-3.08
59.55
-2.08
吊车横向水平荷载
4
±4.75
0
±4.75
0
±46.46
0
±5.28
风荷载
向
右
吹
5a
28.93
0
28.93
0
279.57
0
48.00
向左吹
5b
-46.39
0
-46.39
0
-247.08
0
-36.32
A柱内力组合表
截面
组合目的
被组合内力项序号
M
(KN·m)
N
(KN)
V
(KN)
Ⅰ—Ⅰ
+Mmax,相应N
1.2
(1)+0.9×1.4×[
(2)+(5a)]
54.20
421.29
-Mmax,相应N
1.2
(1)+0.9×1.4×[(3a)+(4)+(5b)]
-74.90
363.37
Nmax,相应±Mmax
1.2
(1)+0.9×1.4×[
(2)+(3a)+(4)+(5b)]
-71.81
421.29
Nmin,相应±Mmax
1.2
(1)+0.9×1.4×[(3b)+(4)+(5b)]
-74.90
363.37
Ⅱ—Ⅱ
+Mmax,相应N
1.2
(1)+0.9×1.4×[(3a)+(4)+(5a)]
43.02
602.54
-Mmax,相应N
1.2
(1)+0.9×1.4×[
(2)+(5b)]
-111.07
460.97
Nmax,相应±Mmax
1.2
(1)+0.9×1.4×[
(2)+(3a)+(4)+(5a)]
34.53
660.46
Nmin,相应±Mmax
1.2
(1)+0.9×1.4×(5b)
-102.58
344.59
Ⅲ—Ⅲ
+Mmax,相应N
1.2
(1)+0.9×1.4×[
(2)+(3b)+(4)+(5a)]
437.59
595.40
75.06
-Mmax,相应N
1.2
(1)+0.9×1.4×[(3a)+(4)+(5b)]
-354.28
661.94
-50.52
Nmax,相应±Mmax
1.2
(1)+0.9×1.4×[
(2)+(3a)+(4)+(5a)]
431.03
719.86
70.70
Nmin,相应±Mmax
1.2
(1)+0.9×1.4×(5a)
378.29
462.44
69.36
四、柱的配筋计算
材料:
混凝土C30,fc=14.3N/mm2,ftk=2.01N/mm2,ft=1.43N/mm2
钢筋(HRB335)fy=f‘y=300N/mm2
箍筋(HPB235)fy=210N/mm2,Es=2.0×105N/mm2(HRB335)
柱截面参数:
上柱Ⅰ
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