钢筋混凝土结构课程设计2某单层工业厂房设计

种或两种以上活荷载）的内力组合时，由于“有T必有D”，有产生的是 正弯矩+12.75 ,而在或作用下产生的是负弯矩-26.50,如果把它们组合 起来，得到的是负弯矩，与要得到+的目标不符，故不予组合。
（2）控制截面Ⅰ-Ⅰ在以及相应M为目标进行恒荷载+0.9×（任意 两种或两种以上活荷载）的合力组合时，应在得到的同时，使得M尽可 能的大，因此采用①+②+0.9×（③+④+⑥+⑧）。
(a) =454.69
(b) =285.93
=741.62kN
=245.21kN
（1）按(a)组内力进行截面设计
=613mm，
=900/30=30mm，
；
；
=2.09﹥1.0，取；
=1.10；
偏设为大偏心受压，且中和轴在翼缘内：
﹥
﹤；
说明中和轴确实在翼缘内则：
，
；
采用4
18，。 （2)按（b）组内力组合进行截面设计 ,取；
（六）排架柱截面设计 采用就地预制柱，混凝土强度等级为C30，纵向受力钢筋为HRB400 级钢筋，采用对称配筋。 1.上部柱配筋计算 由内力组合表1可知，控制截面Ⅰ-Ⅰ的内力设计值为： =50.48 =127.48kN （1）考虑P-△二阶效应 ； ； ； ，取=1.0； 查表12-4可知，， =1.14。 （2)截面设计 假设为大偏压，则： =22.28mm<=80mm，取=80mm；
图11 牛腿尺寸及配筋
5.牛腿设计 根据吊车梁支承位置，吊车梁尺寸及构造要求，确定牛腿尺寸如图 11所示。牛腿截面宽度b=400mm，截面高度h=600mm，截面有效高度 =560mm。 （1)按裂缝控制要求验算牛腿截面高度作用早牛腿顶面的竖向力标 准值：
；
牛腿顶面没有水平荷载，即
（作用在吊车梁顶面）。 设裂缝控制系数，故取a=0，由式（12-18）得： ，满足。 （2)牛腿配筋
从基础顶面算起的柱高； 上部柱高； 下部柱高。 参考表12-3，选择柱截面形式和尺寸： 上部柱采用矩形截面； 下部柱采用I形截面。
图1 24m钢桁架
4.柱下独立基础 采用锥形杯口基础 （二）计算单元及计算简图 1.定位轴线 ：由附表12可查的轨道中心线至吊车端部的距离=260mm； ：吊车桥架至上柱内边缘的距离，一般取≥80mm； ：封闭的纵向定位轴线至上柱内边缘的距离， =400mm。 ++=260+80+400=740mm＜750mm,可以。 故封闭的定位轴线A,B都分别与左右纵墙内皮重合。 2.计算单元 由于该机械加工车间厂房在工艺上没有特殊要求，结构布置均匀， 除吊车荷载外，荷载在纵向的分布是均匀地，故取一榀横向排架为计算 单元，计算单元的宽度为纵向相邻柱间距中心线之间的距离，即 B=6.0m，如图2所示。 3.计算简图 排架的就是简图如图3所示。
河南工程学院《钢筋混凝土结构》 课程设计Ⅱ
某单层工业厂房设计
学生姓名： 学 院： 专业班级：
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2016年1月8日
某单层工业厂房设计
一、设计题目
某单层工业厂房设计。 二、设计资料 (一)车间条件 某机械加工车间为单层单跨等高厂房，车间总长为60m，跨度24m,
柱距6m；车间内设有两台相同的软钩吊车,吊车重量15/3t，吊车工作级 别为A5级，轨顶标高10.8m。采用钢屋盖、预制钢筋混凝土柱、预制钢 筋混凝土吊车梁和柱下独立基础。屋面不上人,室内外高差为0.15m。纵 向围护墙为支承在基础梁上的自承重空心砖砌体墙，厚240mm，双面采 用20mm厚水泥砂浆粉刷，墙上有上、下钢框玻璃窗，窗宽为3.6m，上、 下窗高为1.8m和4.8m，钢窗自重0.45KN/m2，排架柱外侧伸出拉结筋与 其相连。
（二）自然条件 基本风压0.35kN/㎡、基本雪压0.30kN/㎡；地面粗糙类别为B类； 地基承载力特征值165kN/㎡。不考虑抗震设防。 （三）材料 箍筋采用HRB335，纵向钢筋采用HRB400，混凝土采用C30。 三、设计内容和要求 （一）构件选型 1.钢屋盖 采用如图1所示的24m钢桁架，桁架端部高度为1.2m，中央高度为 2.4m，屋面坡度为1/12，钢檩条长6m，屋面板采用彩色钢板，厚4mm。 2.预制钢筋混凝土吊车梁和轨道连接 采用标准图G323（二），中间跨DL-9Z，边跨DL-9B。梁高=1.2m。 轨道连接采用标准图集G325（二）。 3.预制钢筋混凝土柱 取轨道顶面至吊车梁顶面的距离=0.2m，故： 牛腿顶面标高=轨顶标高--=； 由附录12查得，吊车轨顶至吊车顶部的高度为2.15m，考虑屋架下 弦至吊车顶部所需空隙高度为220mm，故： 柱顶标高 基础顶面至室外地坪的距离为1.0m，则基础顶面至室内地坪的高度 为，故：
；
按=0.109，=0.271。查附图9-2，得柱顶弯矩作用下的系数=2.16， 按公式计算：
=2.17； 可见计算值与查附图9-2所得的接近，取=2.17， =。 （2)屋盖集中活荷载作用下的内力分析
， ；
在、分别作用下的排架柱弯矩图、轴力图和柱底剪力图，分别如图 6（a）、(b)所示，图中标注出的内力值是指控制截面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、 Ⅲ-Ⅲ截面的内力设计值。弯矩以排架柱外侧受拉上的为正，反之为 负；柱底剪力以向左为正，向右为负。
；
； 选用2
18+1
16，，故截面一侧钢筋截面面积<，同时柱截面纵配筋
2×710.1=1420.2﹥。
（3）垂直于排架方向的截面承载力验算
由表12-4知，垂直于排架方向的上柱计算长度
=1.25×3.92=4.9m，；查上册表5-1得=0.98，
>628.65KN,满载力满足。
2.下部柱配筋计算
按控制截面Ⅲ-Ⅲ进行计算。由内力组合表知，有二组不利内力：
； ； 。
图5吊车梁支座反力影响线 （2)吊车横向水平荷载设计值
；
4.风荷载 （1)作用在柱顶处的集中风荷载设计值 这时风荷载的高度变化系数按檐口离室外地坪的高度 0.15+13.32+1.2（屋架端部高度）=14.67m计算，查表10-4，得离地面 10m时，=1.0；离地面15m时，=1.14，用插入法，知：=1+。 由图1知=1.2m，
=44.61mm﹤； 按计算： =1266mm
；
<4
18，
。 （3)垂直于排架方向的承载力验算 由表12-4知，有柱间支撑时，垂直排架方向的下柱计算长度为：； ,可得， 满足。 3.排架柱的裂缝宽度验算 裂缝宽度应按内力的准永久组合值进行验算。内力组合表中给出 的是内力的设计值，因此要将其改为内力的准永久组合值，即把内力设 计值乘以准永久组合值系数，再除以活荷载分项系数。风荷载的=0，故 不考了风荷载；不上人屋面的屋面活荷载，其=0，故把它改为雪荷载， 即乘以系数30/50。 （1）上部柱裂缝宽度验算 按式（10-35）的荷载准永久组合，可得控制截面Ⅰ-Ⅰ的准永久 组合内力值： ； 由上册式（8-38）知最大裂缝宽度， ； ，取=0.01； ,；
； ；
这里的偏心距e是指吊车轨道中心线至下部柱截面形心上网水平距 离。
A柱顶的不动支点反力，查附图9-3，得=1.1， =1.09， 取=1.09。 A柱顶不动支点反力kN(←) B柱顶不动支点反力（→） A柱顶水平剪力 B柱顶水平剪 内力如图8（a）所示。 （2）作用在A柱、作用在B柱时的内力分析 此时，A柱顶剪力与作用在A柱时的相同，也是=4.91KN(←),故可得 内力值，如图8（b）所示。
（3）、、和风荷载对截面Ⅰ-Ⅰ都不产生轴向力N，因此对Ⅰ-Ⅰ截 面进行及相应M的恒荷载+任一活荷载内力组合时，取①+②+③。
（4）在恒荷载+任一种活荷载的内力组合中，通常采用恒荷载+风 荷载，但在以为内力组合目标时或在对Ⅱ-Ⅱ截面以+为内力组合目标 时，则常改用恒荷载+。
（5）评判Ⅱ-Ⅱ截面的内力组合时，对+=150.23及相应 N=631.69kN，=0.25m稍小于,但考虑到P-△二阶效应后弯矩会增大，故 估计是大偏压，因此取它的最不利内力组合；对Ⅲ-Ⅲ截面，=245.21kN 及相应=273.09, =1.107m，偏心距很大，故也取为最不利内力组合。 （6）控制截面Ⅲ-Ⅲ的-及相应N、V的组合，是为基础设计用的。
； ；
A柱顶水平剪力：
； ；
故左风和右风时，A柱的内力分别如图10（a）、（b）所示。
图10 风荷载作用下A柱内力图 （a）左风时 （b）右风时
（五）内力组合表及其说明 1.内力组合表 A柱控制截面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ的内力组合表，见表1。 2.内力组合的说明 （1)控制截面Ⅰ-Ⅰ在以+及相应N为目标进行恒荷载+0.9×（任意两
由于a=-130mm，故可按构造要求配筋。水平纵向受拉钢筋截面面 积，采用4
14，，牛腿处水平箍筋为Φ。 6.排架柱的吊装验算 （1)计算简图 由表12-4知，排架柱插入基础杯口内的高度=810mm，取，故柱总长
为。 采用就地翻身起吊，吊点设在牛腿下部处，因此起吊时的支点有两
个，柱底和牛腿底，上柱和牛腿是悬臂的。计算简图如图12所示。
；
如图4所示F1、F2、F3、F4和F6的作用位置。
图4 各恒荷载作用位置
3.吊车荷载 吊车跨度=24-2×0.75=22.5m； 查附录12.得Q=15/3t, =22.5m时的吊车最大轮压标准值、最下轮压 值、小车自重标准值以及与吊车额定起重量相对应的重力标准值：
=185kN，=50kN, =69kN, =150kN； 并查得吊车宽度B和轮距K：B=6.4m，K=5.25m。 （1）吊车竖向荷载设计值、 由图5所示的吊车梁支座反力影响线知：
； ；
；
；
； 纵向受拉钢筋外边缘至手拉边的距离为28mm，近似取 负值，取；
。
（2)下部柱裂缝宽度验算 对Ⅲ-Ⅲ截面内力组合+及相应N的情况进行裂缝宽度验算。
；
； ；
； ；
故取；
； ； ；
； =负值<0.2，取；
满足。
4.箍筋配置 非地震区的单层厂房排架柱箍筋一般按构造要求配置。上、下柱均
采用，在牛腿处箍筋加密为。
； 。
（2)沿排架柱高度作用的均布风荷载设计值、 这时风压高度变化系数按柱顶离室外地坪的高度0.15+13.32=13.47m 来计算：=1+；
； 。
（四）内力分析 内力分析时取得荷载值都是设计值，故得到的内力值都是内力的设
计值。 1.屋盖荷载作用下的内力分析 （1)屋盖集中恒荷载作用下的内力分析 柱顶不动支点反力：，
图2 计算单元
图3 计算简图
（三）荷载计算
1.屋盖荷载
（1）屋盖恒荷载
近似取屋盖恒荷载标准值为1.2kN/㎡,故由屋盖传给排架柱的集中恒
荷载设计值：，作用于上部柱中心线外侧=50mm外。
2.屋面活荷载 《荷载规范》规定，屋面均布活荷载标准值为0.5kN/㎡，比屋面雪 荷载标准值0.3kN/㎡大。故仅按屋面均布活荷载计算。于是由屋盖传给 排架柱的集中活荷载设计值：，作用于上部柱中心线外侧=50mm外。 2.柱和吊车梁等恒荷载 上部柱自重标准值为5.06kN/㎡，故作用在牛腿顶截面处的上部柱恒 荷载设计值：； 下部柱自重标准值为5.1kN/m，故作用在基础顶截面处的下部柱恒荷 载设计值：； 吊车梁自重标准值为39.5kN/根，轨道连接自重标准值为0.8kN/m， 故作用在牛腿顶截面处的吊车梁和轨道连接的恒荷载设计值：
2.柱自重、吊车梁及轨道连接等的自重作用下的内力分析 不作排架分析，其对排架柱产生的弯矩和轴力如图7所示。
图6屋盖荷载作用下的内力图 （a）屋盖恒荷载作用下的内力图 （b）屋盖活荷载下的内力作用用图
图7 柱自重及吊车梁等作用下的内力图
3.吊车荷载作用下的内力分析
1）作用在A柱，作用在B柱时，A柱的内力分析
图12 预制柱的翻身起吊验算
（2）荷载计算 吊装时，应考虑动力系数=1.5，柱自重的重力荷载分项系数取 1.35。
； ；
。
（3）弯矩计算 =；
；
由知，=0， ； ，令=0，得，故
图8 吊车竖向荷载作用下的内力图 （a）作用在A柱时 （b）作用下的A柱时
（3) 在作用下的内力分析 至牛腿顶面的距离为； 至柱底的距离为；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
因A柱与B柱相同，受力也相同，故柱顶水平位移相同，没有柱顶水 平剪力，故A柱的内力如图9所示。
图9 作用下的内力图
4.风荷载作用下，A柱的内力分析 左风时，在、作用下的柱顶不动铰支座反力。由附图9-8查得 =0.326， =0.325； 取=0.325，不动铰支座反力：