2019单层厂房课程设计.doc
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4、三、荷载计算10四、排架内力分析14五、内力组合29六、柱截面设计30七、基础设计48一、设计任务1、某金工车间为两跨等高厂房,AB跨跨度为24m,BC跨跨度为18m,柱距均为6m,车间总长度为120m,中间设置一条温度缝,厂房的横剖面图如下图1。 2、AB跨设有2台30T ,工作级别为A5级的吊车; BC跨设有2台10T ,工作级别为A5级的吊车。 吊车轨顶(标志)标高均为10.5m,柱顶标高均为13.2m。 生产中无大量烟火,余热及其它有害气体,无特殊要求。 3、屋盖: 二毡三油防水层(加绿豆沙); 3.0cm厚水泥沙浆找平层; 8.0cm厚水泥沙浆保温层; 大型屋面板。 4、240mm厚
5、双面清水围护砖墙,钢窗宽度为3.6m,室内外高差为150mm,素混凝土地面。 5、厂房所在地点基本风压为0.35KN / ,地面粗糙度为B类; 基本雪压为0.25KN /; 修正后的地基承载力特征值为180KN /m 。 6、活荷载组合值系数为0.7,风荷载组合值系数为0.6。 7、混凝土强度等级柱子用C35,基础用C20,钢筋采用HRB335级。二、结构构件选型及柱截面尺寸确定1、厂房定位轴线 横向定位轴线 横向定位轴线用、表示,柱距为6m。为了布置抗风柱,在厂房尽端,横向定位轴线位于山墙内边缘,并把端柱中心线内移600mm,其余排架柱的中心线与横向定位轴线重合。 厂房长度120m,大于10
6、0m,应设伸缩缝。伸缩缝两侧的柱中心线也向两边各移600mm,使伸缩缝中心线与横向定位轴线重合。 纵向定位轴线 纵向定位轴线用A、B、C表示, A B 轴线间跨度为24m ,B C轴线间跨度为18m。 A B 跨间吊车起重量为30T , B C 跨的吊车起重量等于10T 。 A、 B、 C 柱列是否能采用封闭式结合以及联系尺寸取多大,需根据吊车桥架外边缘与上柱内边缘的净空宽度B 确定。 e=B+B+B欲采用封闭式结合,应满足:当吊车起重量Q50T 时,B80mm。 对于30T 吊车(跨度 L=22.5m),B=300mm ;对于10T 吊车(跨度L=16.5m),B =230mm。 假设 A、
7、 C 柱列上柱截面高度B=400mm ,B 柱列上柱截面高度B=600mm。对于 A 柱列 ;B=eBB=750-(400+300)=50mm80mm对于 B 柱列 ;B=eBB=750-(600/2+300)=150mm80mm。 B=eBB=750-(600/2+230)=220mm80mm。故应将 A 柱列从定位轴线向外移一个联系尺寸D=150mm ,做成非封闭式结合。而在 B、 C 柱列处做成封闭式结合。2、主要承重结构选型 (1) 屋面构件 单层工业厂房的屋面构件有屋面板、天沟板等。其图集均可从 2004 年最新颁布的国家建筑标准图集04G410-1、2(中国建筑标准设计研究院出版)
8、上查得。 其计算准则规定: 1. 结构构件使用阶段的安全等级为二级,结构构件重要性系数 =1.0; 2. 基本组合的荷载分项系数: 永久载荷取 =1.35; 可变荷载取 =1.4。 选用时,应满足:qq。 当由永久载荷效应控制的荷载基本组合时,q值按下式计算: q=G+Q其中: q 外加均布荷载基本组合设计值; G 永久荷载标准值; 可变荷载Q 的组合值系数,一般取0.7; Q 可变荷载标准值。 屋面板 屋面板的型号根据外加屋面均布面荷载(不含屋面自重)的设计值,拟采用预应力混凝土屋面板,查04G410-1。 屋面均布面荷载的计算见表1。采用预应力混凝土屋面板,根据允许外加均布荷载设计值2.3
9、1KN /m ,查图集,选用Y-WB-2s,其允许外加荷载2.50KN / m 2.31KN / m ,符合要求。板自重标准值:1.4KN / m ,灌缝重标准值:0.1KN / m 。 天沟板 当屋面板采用有组织排水时,需要布置天沟。该单层工业厂房为两跨,在外侧采用外天沟,内侧采用内天沟。天沟的型号查04G410-2。 同一型号的天沟板有三种情况:不开洞、开洞和加端壁。在落水管位置的天沟板需要开洞,分左端开洞和右端开洞,分别用“a”、“b”表示,厂房端部有端壁的天沟板用“sa”,“sb”表示。 计算天沟的积水荷载时,按天沟的最大深度确定。 内天沟宽度采用620mm,外天沟的宽度采用770mm
10、。 其焦渣砼找坡层按12m排水坡,5坡度, 最低处厚度为20mm,于是考虑6m天沟的最大 找坡层重按(50+80)/2 =65mm厚度计算,焦渣砼自重取14KN /m 。积水荷载按230mm高计,自重2.3KN / m 。 卷材防水层考虑高低肋覆盖部分,按天沟平均内宽b的 2.5 倍计,其中,b=天沟宽度190。 不考虑积灰荷载。 计算天沟荷载,见表2。焦渣砼找坡层1.351.4b=1.89bKN/m二毡三油防水层(加绿豆沙)1.350.352.5b= 1.18bKN/m3.0cm厚水泥沙浆找平层1.350.0320b=0.81bKN/m/积水荷载1.352.3b=3.11b /KNm小计6.
11、99bKN /m内天沟:3.01KN /m外天沟:4.05KN /m 查表,外天沟选用一般混凝土天沟板,选用TGB77,开洞天沟板选用GB77a 或TGB77b ,端部位选用TGB77Sa ,或TGB77Sb ,允许外加荷载4.26KN / m4.2KN / m,自重2.24KN / m。 查表,内天沟选用一般混凝土天沟板,选用TGB62,开洞天沟板选用GB62a 或TGB62b ,端部位选用TGB62Sa ,或TGB62Sb ,允许外加荷载3.26KN / m3.11KN / m,自重2.06KN / m。 (2) 屋架及支撑 屋架型号根据屋面荷载设计值,天窗类别,悬挂吊车情况及檐口形状选定
12、。因跨度较大,宜采用预应力折线型屋架,查04G415-1。 本例不设天窗,代号为a,檐口形状为一端外天沟,一端内天沟,代号为D。 屋面荷载计算见表3。二毡三油防水层(加绿豆沙)0.35KN / m 3.0cm厚水泥沙浆找平层0.0320= 0.60KN /m8.0cm 厚水泥沙浆保温层0.085 =0.40KN / m预应力砼屋面板及灌缝重1.40+0.1= 1.5KN/ m屋面均布活载(不上人)0.5KN /m屋面荷载设计值 组合一1.2(0.35+0.60+0.40+1.5 ) +1.4 0.5= 4.12KN/m组合二1.35(0.35+0.60+0.40+1.5)+1.40.50.7=
13、4.34KN/m 18m跨采用预应力混凝土屋架,选用YWJ -18-2Da,允许屋面荷载设计值4.5 KN /m ,符合要求,自重65.50KN 。 24m跨采用预应力混凝土屋架,选用YWJ -24-1Da ,允许屋面荷载设计值4.5 KN /m4.35 KN /m ,符合要求,自重112.75KN 。 (3) 吊车梁 吊车梁型号根据吊车的额定起重量,吊车的跨距(L= L-2e )以及吊车的载荷状态选定,钢筋混凝土吊车梁可查04G323-2。 对于18m 跨,吊车起重重量为 10T ,工作级别为 A5 级,L=18 20.75=16.5m,采用钢筋混凝土吊车梁,查表可知,宜采用DL-6B(边跨
14、),梁高1200mm,自重28.2KN 。 对 于 24m 跨,吊车起重重量为 30T ,工作级别为 A5 级,L=2420.75=22.5m,采用钢筋混凝土吊车梁,查表可知,宜采用DL-11B(边跨),梁高1200mm,自重40.8KN 。 (4) 基础梁 基础梁型号根据跨度,墙体高度,有无门窗洞和抗震设防等级等查04G320。 墙厚240mm,突出于柱外。查表,纵墙中间选用JL-3,自重16.1KN /根;纵墙边跨选用 JL-15 ,自重13.1KN /根 ;山墙 6m 柱距选用 JL-14 ,自重13.1KN /根。 厂房各个主要构件选型见表4。构件名称标准图集选用型号重力荷载标准值屋面
15、板04G410-1 1.5mm6 预应力混凝土屋面板YWB- -2s1.5KN / m(包括灌缝重)天沟板04G410-21.5mm6 一般混凝土天沟板(卷材防水天沟板)TGB77(外天沟)TGB62(内天沟)2.24KN /m 2.06KN /m屋架04G415-1 预应力混凝土折线形屋架YWJ -18-2Da (18m跨) YWJ -24-1Da (24m跨)65.50 KN /榀112.75 KN /榀0.05KN / m(钢支撑)吊车梁04G323-2 钢筋混凝土吊车梁(吊车工作级别为A1 A5)DL-6B (边跨)DL-11B(边跨)28.2KN /根40.8KN /根轨道连接04G
16、325-2 吊车轨道联结详图0.8KN /m基础梁04G320 钢筋混凝土基础梁JL-3 (纵墙中柱)JL-15(纵墙边柱)JL-14(山 墙)16.1KN /根13.1KN /根 13.1KN /根3、柱几何尺寸 柱的高度 由图1 可知柱顶标高为13.2m,牛腿顶面标高为9.3m。 设室内地面至基础顶面的距离为0.5m,则计算简图中柱的总高H ,下柱高度H 和上柱高度H 分别为: H=13.2+0.5=13.7m;H=9.3+0.5=9.8m; H=13.7-9.8=3.9m。 柱的截面尺寸 根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件,可确定柱的截面尺寸,见图5。其相应的计算参数见表5。计算参
17、数柱号截面尺寸/mm面积/mm惯性矩/mm自重/(/)KN m A上柱矩4004001.61021.3104.0下柱I 400900 100 1501.87510195.3810 4.69B上柱矩4006002.410 72106.0下柱I4001000 100 1501.97510256.34104.94三、荷载计算1、恒载 (1) 屋面恒载二毡三油防水层(加绿豆沙)0.35KN / m 3.0cm厚水泥沙浆找平层0.03=20 0.60KN / m 8.0cm厚水泥沙浆保温层0.08=5 0.40KN / m 预应力砼屋面板及灌缝重1.40+=0.1 1.5KN / m 屋盖钢支撑0.05
18、KN / m 小计2.9KN / m 屋架自重AB跨112.75 KNBC跨65.50 KN作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值: B跨:(A支座及B支座左半部分) G =1.2 (2.96 24/2+112.75/2 )=318.21KN C跨:(C支座及B支座右半部分) G =1.2 (2.96 18/2+65.5/2 )=227.22 KN (2) 吊车梁及轨道重力荷载设计值 AB跨:(A支座及B支座左半部分) G=1.2 (40.8+0.8 6 )=54.72 KN BC跨:(C支座及B支座右半部分) G =1.2 (28.2+0.8 6)= 39.6 KN (3) 柱自重重力荷载设计值
19、 A、 C柱: 上柱: G=G=1.2 4.0 3.9 =18.72KN 下柱: G=G=1.2 4.69 9.8 =55.15KN B柱: 上柱: G=1.2 6.0 3.9 =28.08KN 下柱: G=1.2 4.949.8 =58.09 KN 各恒载作用位置如图6 所示。2、屋面活荷载 不上人屋面活荷载标准值取0.5KN /m ,雪荷载为0.25KN / m,后者小于前者,故仅按前者计算。 考虑活载最不利情况,且C柱配筋与A柱取相同,故按AB跨或BC跨单独一跨受荷计算。 当AB跨作用活荷载,作用于柱顶的屋面或荷载设计值为: Q=1.4 0.5 6 24/2=50.40KN 1当BC跨作
20、用活荷载,作用于柱顶的屋面或荷载设计值为: Q=1.4 0.5 6 18/2=37.80 KN3、风荷载 风荷载标准值按下式计算: = 其中,=0.35KN / m,=1.0。 根据厂房各部分标高及B类地面粗糙程度确定如下: 柱顶(标高13.2m):=1.00+ (1.14-1.00)(13.2-10)(15-10) =1.090 檐口(标高15.6m):=1.14 +(1.25-1.14)(15.6-15)(20-15)=1.153 屋顶(标高17.0m):=1.14 +(1.25-1.14)(17.0-15) (20-15)=1.184 如图7 所示,则可算得排架迎风面和背风面的风荷载标准
21、值分别为: =1.0 0.8 1.090 0.35 =0.3052KN / m =1.0 0.4 1.090 0.35= 0.1526KN / m则作用与排架计算简图上的风荷载设计值为: q=1.4 0.30526.0= 2.56KN /m q=1.4 0.15266.0 =1.28 KN /m F=(+)h+(+)hB=1.4(0.8+0.4) 1.152.4 +( -0.6+ 0.5)1.1841.4 1.0 0.356.0 =9.28KN4、吊车荷载 查表知,本工业厂房所用的两种吊车的基本参数如表7 所示:起重量 Q/t吊车跨度L/m吊车桥距B/mm轮距 K/mm吊车总重(G+g)/t小
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