单位文秘网 2020-08-31 16:35:21 点击: 次
单厂钢筋混凝土结构设计计算
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,跨内有20吨中级工作制吊车(A4) 一台,轨顶标高不低于 7.5米,建筑
、设计任 平面图、剖面图如图 1,已知该厂房所在地区基本风压为 0.6 KN/m 2 ,地面粗糙度 B
务及资料 类,,基本雪压0.6KN/m 2,该地区工程地质良好,地面下 1.5米左右为中密粗砂层,
地基承载力特征值为 200 KN/m 2,常年地下水位为-5米以下。抗震设防烈度为 6度,
不要求进行抗震计算,按构造设防。
屋面用二毡三油防水层加小旦心( 0.35 KN/m2),卜为 20厚水泥砂浆找平(20
KN/m2), 80厚加气混凝土保温层(0.65 KN/m 2)。
A4工作制下 20/5t吊车,最大轮压 Pmax- 215 KN,最小轮压 Pmin-45 KN/ ,轮
二、确定做法
距4400mm ,小车重75 KN。
围护墙用240厚砖砌墙,钢门窗(0.45 KN/m2),围护墙直接支承于基础梁。基
础梁高450mm 。
取室内外高差围150mm,得基础标局为-0.5m。
1.屋面板选用1.5 x6 m预应力混凝土大型屋面板,屋面荷载标准值:
防水层 G1k -0.35kN/m 2
三、构件选型
保温层 G2k -0.65kN/m 2
及相应何载标
20mm厚水泥砂浆找平层 G3k -0.40kN/m 2
准值
雪彳城 Qk -0.60kN/m 2
外加荷载基本组合设计值
q-1.35 X (0.35+0.65+0.4 ) +1.4 X0.7 X0.60 - 2.478 kN/m 2
米用标准图集 04G410-1 中的 Y-WB-2 II,允许荷载:2.50 kN/m2>2.478 kN/m2 自重标准值为1.5 KN/m 2(包括灌缝重)。不设天窗,采用内大沟板选用 TGB68sa 。
算得g总荷载为 2.97 KN/m 2
24m 跨折线型预应力混凝土屋架,荷载设计值:
防水层 Gik=0.35kN/m 2
保温层 G2k =0.65kN/m 2
20mm厚水泥砂浆找平层 G3k =0.40kN/m 2
屋面板 Y-WB-2 □(含灌缝) G4k =1.50kN/m 2
雪彳城 Qk =0.60kN/m 2
永久荷载效应控制的基本组合设计值:
q=1.35 X (0.35+0.65+0.4+1.5 ) +1.4 X0.7 X0.60=4.598 kN/m 2<5.0 kN/m 2
采用标准图集 04G415-1中的YWJ24-2Aa,自重标准值为 110.5kN/棉。屋架 上下弦连有横向支撑和竖1可支撑,屋盖支撑( 0.07 KN/m 2)。
用6m跨等截面后张法预应力混凝土吊车梁(界面局度为 1200mm ),选用标准
图集04G426中的YDL-2,每根梁重力荷载为 41.50 KN。吊车梁轨道连接选用 标准图集 04G325 〈〈吊车梁轨道连接及车挡》中的 DGL-10 ,重力荷载为
0.81KN/m 。
基础梁选用标准图集 04G320中的JL-1和JL-3 ,按有无门窗选用,见基础平面 布置图。
'5.柱间支撑选用标准图集 05G336中的ZCs-39-1a和ZCs-39-1b 和ZCx-68-12 。
见吊车梁结构布置图。
三、选柱
轨顶标"低于 7.5米,牛腿标高不低于 6.1米,根据吊车起重,选用标准图集
05G355中BZ628-3C。截面尺寸如下:
上柱:bu hu=400 400
下柱:b h hf=400 800 150
排架柱参数: H=10.2+0.5=10.7m, H u =3.90m, H i=6.80m
Au=1.6 105 mm2, Iu=2.13 109 mm4;
Al=1.775 105 mm2, h=14.38 109 mm 4;
-=Hu / H=0.364>0.3
a = b =0.5
自重荷载: 上柱:15.6 KN
下柱:49.5KN
1.屋面恒载: Ra = Rb =2.97x6^(12+0.77) +110.5/2 = 271.4KN
% =200—150=50mm
M1A =M1B =271.4x0.05=13.57KN m
e2 = 200mm
M2A =271.4^0.2 =54.28KN m
2.柱自重: 穴=15.6KN
PV= 46.9KN
M 上=3.12 KN m
四、何载计算
3.吊车梁及轨道: P4= 45.5 +0.81^6 = 50.36KN
e4A=0.35m
M4= 54.36 x0.35 = 17.63KN m
4.雪祠载(屋面均布祠载不与雪祠载问时考虑, 取阴名中较大值,故只考虑雪祠载):
雪荷载标准值Sk=0.6 KN/m 2,
作用 A 跨时: Qa =0.6尺6尺(12+0.77) = 36.51KN
M1A=1.83KN m
M2A=7.302KN m
5.吊车彳相: Dmax在A柱时:
P4A = DMAX =215*(1+0.2667) =268.75KN
M4A =268.75^0.35 =94.06KN m
P4B = DMIN =45^(1+0.2667) =56.25KN
M4b =56.25x0.35 = 19.69KN m
横向水平荷载:
20/5t吊车一个轮子横向水平制动力 T = 0.1 x (200+75) / 4 = 6.88KN
当一台 20/5t 吊车作用时 Tmax =6.88x(1 + 0.2667) =8.7KN
6.风何载:查何载规氾风何载
qik =6乂0.6此 k 七=3.6小 L
Q
QI
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
1.02
1.02
1.05
1.05
1.11
1.11
%
0.8
0.5
0.8
0.5
0.6
0.5
Qik
2.94
1.836
3.024
1.89
2.40
2.00
作用长度
1.18
1.18
1.92
1.92
作用方向
T
T
T
T
T
q1 =2.94KN /m
q2 =1.84KN /m
Fw =1.18^3.024 +1.18^ 1.89-1.92 x 2.4+ 1.92^2.00 = 5.03KN
荷载汇总表
简图
A柱
何载类型
n ( kn )
M (Kn m)
z *
?i
Pia=271.4
P 上=15.6
P4+P 上=50.36+15.6=65.96
P 下=46.9
Mi=13.57
M 上 +M2A + M4=39.77
雪荷载
1 )
n
Qia=36.51
Mia=1.83
M2a=7.30
吊车
竖向何载
n
i
Dmax 在 A
P4a=268.75
Dmin 在 A
P4a=56.25
M4a=94.06
M4a=19.69
吊车横向
水平何载
T max=8.7
风荷载
qi=2.94
q2=1.84
Fw=5.03
A柱内力汇总表
荷载类型
序号
简图
M:KN m
N: KN
V: KN
-I
i- n
m-m
M
N
M
N
M
N
V
恒载
a
11.21
287
-28.5
6
337.3
6
14.96
384.2
6
6.4
雪荷载
b
2.26
36.51
-5.04
36.51
2.09
36.51
1.05
吊车竖向
c
-34.9
0
59.16
268.7
5
-1.7
268.7
5
-8.95
何载
d
-7.31
0
12.4
56.25
-0.32
56.25
-1.87
横向祠载
e
+
10.44
0
土 10.
44
0
+
69.6
0
士 8.7
风荷载
f
24.75
0
24.75
0
174.8
8
0
32.08
g
-31.2
1
0
-31.2
1
0
-152.5
7
0
-24.11
A柱内力组合表
截面
组合目的被组合内力序列号
M( KN m)
N( KN )
-1
+M max ,相应 N
1.23 + 0.9勺.4乂 [b + d +e+ f 】
51.44
390.40
-M max,相应 N
1.2” 十 0.9xi.4〃c 十 e+g】
-83.00
344.40
Nmax,相应 土Mmax
1.23+0.9勺.4 妇 b + c + e + g]
-80.15
390.40
Nmin 相应 土Mmax
1.2"+0.9勺.4乂【c + e+g 】
-83.00
344.40
it n
+M max ,相应 N
1.2关+0.9乂1.4尺 L+e+ f 】
84.61
743.46
-M max,相应 N
1.2关+0.9乂1.半【b + d +e+g]
-77.48
521.71
Nmax,相应 ±M max
1.2xa+0.9x1.4x [b + c + e+ f ]
78.26
789.46
Nmin,相应 ±Mmax
1.2xa+1.4x0.9x(d +e + g)
-71.13
475.71
m-m
+M max ,相应 N
1.2xa+0.9x1.4x [b + d +e十 f ]
328.23
578.00
-M max ,相应 N
1.2xa 十0.9乂1.4乂 [c十e+g ]
-264.12
799.74
Nmax木目应+M max maxmax
1.2xa+0.9x1.4x [b十c + e+ f ]
326.39
845.74
Nmin 相应 ±M max
1.2xa+1.4x0.9x(d 十e+ f)
325.60
532.00
五、柱的配
筋计算
材料: C30 混凝土 fc=14.3 N/mm 2, ft=1.43N/mm 2, ftk=2.01N/mm 2
钢筋用 HRB335 f y =fy' =300N/mm 2, Es=2.0 乂 105 N/mm 2 箍筋用 HRB235 , fy =210 N/mm 2
柱截面参数:
上柱]- I 截回:b=400 mm, h=400 mm, A=1.6 x 105 mm 2
a=a ' =45mm, h 0=400-45=355 mm,
上柱排架方向计算长度 l0=2.0 H u=7800 mm
下柱 IP □ , IB 川截面:b = 100 mm , bf =400mm , h f = 162.5 mm , h = 800 mm A=1.775 x 105 mm2,a = a'=45 mm, h 0=800-45=755mm, 下柱排架方向计算长度 1o=1.0 H U=6800mm
相对受压区局度:%— 二 — cm —0.55
b fy 300
1 + 1 *「 5一
Es8cu 2^10 x 0.0033
-I 耐: Nb = f「bbh0 =14.3X0.55X400X355 = 1116.83KN
5, 画截面:Nb = fc Qbbho+(bf — b )hf ]=1290.93KN
各组轴力中N都小于Nb,各控制截面都是大偏压, 均用N小,M大的内力组合作为配
筋依据:其中 -I截面以M = -83.00KN m N =344.4KN
n-n, m-m截面以 M =328.23KN m N= 578.00KN 计算
A柱截面配筋计算表
截面
Ji
m-m
内力
M( KN m)
83.00
572.74
N( KN )
344.40
534.08
e0 = M / N (mm)
241.00
851.73
h
ea =max(20,——)(mm)
30
20
26.67
e =4 +ea(mm)
261.00
878.4
■ =2Hu」0 =H〔(mm)
7800
8200
h =0.5fcAc/N <1.0
1.0
1.0
勺=1.15 -(0.01)l0/h M1.0
0.955
1.0
听=1+—^1虹〕窿 1400冬皿■' h
1.504
1.065
N 十 N _、
x — 或 x — (mm)
bfc bf fc
60.21< 2a =90
93.37> 2a「
<hf'=162.5
当 x ^2a 时,取乂= 2a*
?nw-2粕)2 As — A — , (mm )
fy (h0 -a)
879.68
当X A2a时,
h x NWf+F
As = A/ = 2— (mm?)
f「(ho —a)
1360.34
PminAb(mm2)(一侧纵向钢筋)
320
355
一侧被选受拉钢筋及面积 (mm2)
2」16
2[18(911)
4] 16(804)
六、牛腿计算
A柱的牛腿计算
Fvk =P4+RA(Dmax)=54.36+ 268.75 =323.11KN
Fv =1.2 x 54.36 +1.4 x 268.75 = 441.48 KN
Fhk =Tmax =&70KN
Fh =1.4乂8.7 =12.18KN
. . _ _ h … 一一
b= 400mm h= 600mm h| = 400= 200 a = 45 as = 45mm
国=h〔 —as+ctan" =555 a = 0 E=0.65
P 1 —0.5 工〕—tkbh)- = 572.28 a Fvk 满足要求
X Fvk >0.^ —
h0
计算纵向受拉钢筋,取 a =0.3h0
Fa R 2
As— +1.2 h —568.11(mm ),选用 4」14(615),另选 2」12 作为
0.85 h°fy fy
锚筋焊在牛腿顶面与吊车梁连接的钢板下。
验算纵筋配筋率 P =615/400 x 600》0.2% A 0.45 ft / fk =0.21%满足要求。
验算牛腿顶部局部承压,取 A=400 >420 , 0.75 fcA = 1801.8 A Fvk ,满足要求。
按构造要求布置水平箍筋,取 巾8@100,上部2/3h 0(-370mm)范围内水平箍筋
总面积 2 乂50.3 x 370/100 =372.22 a 入/2 可以。
因为a/h 0<0.3 , 口」/、设弯筋。
七、柱子吊装
阶段验算
柱子的吊装验算
叫八 竺
X b D C
J ■ O 1/
68。。 BgBsd
1 刊 Cl I
_ __5 6 一— 一
qi =1.755妇0 /10 x25 =4.44KN/m
5 6
q2 =1.6乂105 /106 x25=4.0KN /m
一 0.2 x 0.2]
q3 = (0.8 十 0.2) x 0.6+ x 0.4 x 25/0.6 = 9.67 KN /m
! 2」
算得裂缝宽度:D面
=1.5^3042^ =162.18N/mm2 s 0.87h0As 0.87X355W11
D 面: 匕=& = 91 = 0.01139
Ate 0.5^400X400
2
用Re和d =18mm,查得 bss = 190N/mm》。‘满足条件
因为Me <Mb,所以只计算B面:
"^^=1^2^=117.93N/mm2 s 0.87h0As 0.8^75^804
n As 804
Pte— — — 0.00906
Ae 0.5 x 100 "00+300勺62.5
2
用4e和d =16mm,查得°_ss = 200N /mm >。‘满足条件
八、A柱
基础设计
1.设计资料:地下水位标高为 -5.000m,承"特征值 fa =200KN / m2,地下
1.5 m 口为中密粗砂,基础梁按照 GB04320选用,"标高为+0.05m。
基础用 C20 混凝土, fe=9.6N/mm2 , ft=1.10N/mm2
钢筋用 HRB235,
钢筋用 HRB235, fy=210N/mm2,
钢筋的保护层厚度为 40 mm
基层采用C10混凝土,厚100 mm
先按构造要求假定基础尺寸: H= 1200 mm,分三个阶梯,每阶高度 400 mm ,
H01 =1155mm , H0 2 =1 150mm,柱插入深度 H1 =900mm,杯底厚 250mm,
杯壁最小厚度t=375mm , H2 =400mm , — = 0.94,故杯壁可以不配筋,
H2
柱截面尺寸为400x800。
2.基础底面尺寸的确定:
荷载计算: 基础梁传来的荷载:
梁自重 0.24 0.45 6 25=16.2KN
窗重 (1.2 3.0) 3.6 0.45=6.8KN
墙(圈梁)
00.2-0.05 0.18 6- 1.2 3.0 3.6 5.24 = 277.00KN
Nwk =300KN Nw =300 1.2 =360KN
对基底的偏心距 ew =120 ? 400 = 520mm
Mk=Pwk ew=156KN
M =187.2KN m
柱传来荷载与基础梁传来荷载效应标准组合(对基础底面)
内力种类
+ Nmax 及 相应M、V
-M max 及 相应N、V
轴
向
力
柱传来(Nk )
689.52
653.01
基础梁传来(PK )
300
300
合计(Nk )
989.52
953.01
弯
距
柱传来
259.83
-208.91
柱剪力产生
(1.2VQ
47.14
-35.36
基础梁传来
-156
-156
合计(M dk )
150.17
-400.27
3.底面尺寸选取
与地基承载力
验算
一, .》 , 、 ,,一 一… 3
底面尺寸: 先按Nmax,考虑,取;m=20KN /m
Ao一 一 - 5.96m,按(1.1~1.4)A0估计偏心受压基础
fa -YmW 200 -20^1.7
底面积A,取底面积 A = 3.8x 2.1 =7.98
地基承载力:
GK =24 乂(3.8乂2.1 勺.2) +17乂 (3.8 乂 2.1 X 0.5) =297.65KN
1 2 3
W=f 2W3.8 = 5.054m 6
P _Nk +Gk 十 MdJ 已 _Nk+Gk _|Mdk|
地基反力计算见下表,由该表可见,基础底面无拉应力,且最大压应力
235.97<1.2 fa — 240(KN / m2),问时有■P^— 均小于 fa — 200KN /m2
2
满足要求
地基反力标准值计算表
+ M max组合
-M max组合
些
A
124
119.42
Gk A
37.3
37.3
一 Mdk |
-W
±29.71
士 79.20
― 2
Rmax(KN m )
191.01
235.97
Pkmin(KN m2)
131.59
77.52
4.基础[Wj度验算
基础边缘最大地基静反力设计值见下表
基础边缘最大地基静反力设计值计算表
+ M max组合
-M max组合
柱传来轴力(N)
845.74
799.74
基础梁传来轴力(P)
360
360
N bl
151.10
145.3
柱传来弯距(M)
326.39
-264.12
柱剪力产生(1.2Vk)
弯距
58.93
-53.928
基础梁产生弯距
-187.2
-187.2
合计M
198.12
-505.25
M
W
39.2
99.97
Pmax *W
I
190.3
245.27
P _n_M min bl W
111.9
45.33
显然以-M max的基底反力验算,根据比例关系,得到:
Pn1 =166.35 KN Pn2 =192.65KN Pn3 =218.96KN
进行冲切验算:
5.验算柱边冲切
1^-11 截面:H0I1 =1200—45=1155mm
b 2H0I1 =400 2 1155 =2710mm
b H0I1 =400 1155 =1555mm
属于b十2H0I1 aL2 Ab十H011情况
Vl =Pnmax [[L1-2-H°I1 jL^=186.16KN 凯=0.7Ehft(b + HoI1 )H0I1 =1341.5x103fVl 满足要求 (禺算得为0.97)
其它各台阶高度验算均满足要求,不另赘述。
6.底板配筋计算
计算过程见下表:
底板配筋计算表
截面
1
2
3
n
P(KN /m2)
411.62
437.92
464.23
302.2
_ 2 2
C (m )
9.0
4.0
1.0
2.89
E(m)
2乂2.1+0.4 = 4.6
2x2.1+1.25=5.45
2乂2.1 + 2.1=6.3
2乂3.8 + 0.8 = 8.4
1 2
M =——PC E
48
(KN m)
355.02
198.89
60.93
152.8
As =(mm )
1626.3
1393.8
908.1
703.0
实配钢筋
(mm2)
16(|)12,即 12@130, As = 1809.6mm2
19矶0,即
10@200 ,
■ ,一 ,一 2
As = 1491.5mm
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