钢筋混凝土单层工业厂房设计方案.doc

钢筋混凝土单层工业厂房设计钢筋混凝土单层工业厂房设计1. 结构构件选型及柱截面尺寸确定1.1结构构件选型因该厂房跨度之间，且柱顶标高大于，故采用钢筋混凝土排架结构。为了保证屋盖的整体性和刚度，屋盖采用无檩体系。厂房各主要构件选型见表11：表11厂房各主要构件选型构件名称标准图集选用型号重力荷载标准屋面板预应力混凝土大型屋面板1.50kN/ m2屋架预应力混凝土屋架YWJ27-111.275t/榀吊车梁钢筋混凝土吊车梁DL-7 3.95(4.80)t/根轨道连接吊车轨道连接详图自重为0.80kN/m1.2柱截面尺寸及计算参数由设计资料可知，吊车轨顶标高为。对起重量为、工作级别为的吊车，当厂房的跨度为，吊车的跨度为，轨顶以上高度为，吊车梁高，暂取轨道顶面至吊车梁顶面的距离为，则牛腿顶面标高为由于模数要求，牛腿顶面标高为，实际轨顶标高为考虑吊车行驶所需空隙尺寸，柱顶标高为故柱顶（或屋架下沿底面）标高取取室内地面至基础顶面的距离为，则计算简图中柱的总高度、下柱高度和上柱高度分别为 根据柱高、吊车的=起重量及工作级别等条件，确定柱截面的尺寸为、轴 上柱 下柱 轴 上柱 下柱 定位轴线除端桩外，均通过柱截面几何中心。对、工作级别为的吊车，轨道中心至吊车端部的距离，吊车桥架外边缘至上柱内边净宽一般取。对中柱，取纵向定位轴线为柱的几何中心，则，故 对边柱，取封闭式定位轴线，即纵向定位轴线与纵墙内皮重合，即，故 亦符合要求。由于该厂房工艺无特殊要求，且结构及荷载分布均匀，故可取一榀横向排架作为基本的计算单元，单元的宽度为两相邻柱间中心线之间的距离，即，如图4（a），计算简图如图（b）。图7计算单元和计算简图由柱的截面尺寸可求得截面几何特征及自重标准值，如表12。表12柱的截面几何特征及自重标准值计算参数柱号 截面尺寸面积惯性矩自重上柱下柱上柱下柱2.荷载计算2.1永久荷载屋盖自重标准值为简化计算，天沟板及相应构造层的自重，取一般屋面自重相同。三毡四油防水层: 水泥砂浆找平层: 厚水泥珍珠岩制品保温层: 一毡两油隔气层: 水泥砂浆找平层: 预应力大型屋面板 屋盖钢支撑自重: 屋架重力荷载为，则作用于柱顶的屋盖结构自重标准值为 吊车梁及轨道自重标准值 柱自重标准值 、轴 上柱 下柱 轴 上柱 下柱 各项永久荷载作用位置如图5。图8永久荷载作用位置2.2屋面可变荷载 由荷载规范查得，屋面活荷载标准值为，屋面雪荷载标准值为，由于后者小于前者，故仅按屋面活荷载计算。作用于柱顶的屋面活荷载标准值为的作用位置与作用位置相同，如图5。2.3风荷载对起重量为的吊车，查附表并将吊车的起重量、最大轮压和最小轮压进行单位换算，可得根据B及K，可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标值，如图6，据此可以求得吊车作用于柱上的吊车荷载。（1） 吊车竖向荷载吊车竖向荷载的标准值为图9吊车荷载作用下支座反力影响线 （2）吊车横向水平荷载作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动为同时作用于吊车两端每个排架柱上的吊车横向水平荷载标准值为2.4风荷载风荷载标准值按式（3-12），基本风压，按B类地面粗糙度，根据厂房各部分标高，由附表3-1可查得风压高度变化系数为风荷载体型系数如图7，则由式（3-12）求得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为则作用于排架计算简图上的风荷载标准值为图10风荷载体型系数及排架计算简图3. 排架内力分析排架内力分析有关系数柱剪力分配系数柱顶位移系数和柱的剪力分配系数结果如表13表13柱的剪力分配系数柱号，柱柱由上表知。单阶变截面柱柱顶反力系数不同荷载作用下单阶变截面柱的柱顶反力系数计算结果如表14：表14单阶变截面柱的柱顶反力系数简图柱顶反力系数，柱柱2.1731.7471.0621.2420.5370.6310321-3.1永久荷载作用下排架内力分析永久荷载作用下排架的计算简图如图8，途中重力荷载及力矩根据图确定，即，各柱按柱顶为不动铰支座计算内力，柱顶不动铰支座反力为恒载作用下排架机构的弯矩图，轴力图和柱底剪力图分别见图8。图11恒载作用下排架内力图3.2屋面可变荷载作用下排架内力分析3.2. AB跨作用屋面活荷载排架计算简图如图9。屋架传至柱顶的集中荷载，它在柱顶及变阶处引起的力矩分别为柱顶不动铰支座反力则排架柱顶不动铰支座总反力为屋面活荷载作用于跨时的柱顶剪力为排架各柱的弯矩图，轴力图和柱底剪力值如图9。图12跨作用屋面活荷载时排架内力图3.2. B跨作用屋面活荷载由于结构对称，且与跨作用荷载相同，故排架各柱的弯矩图，轴力图和柱底剪力值如图图13跨作用屋面活荷载时排架内力图3.3吊车载作用下排架内力分析3.3.1 作用于柱计算简图如图。其中吊车竖向荷载、在牛腿柱顶面处引起的力矩分别为柱顶不动铰支座反力分别为排架柱顶剪力分别为排架各柱的弯矩图，轴力图和柱底剪力值如下图4.图14作用于柱时排架内力图3.3.2 作用于柱左计算简图如图。其中吊车竖向荷载、在牛腿柱顶面处引起的力矩分别为柱顶不动铰支座反力分别为排架柱顶剪力分别为排架各柱的弯矩图，轴力图和柱底剪力值如图图15作用于柱左时排架内力图3.3.3作用于柱右计算同“作用于柱左”图16作用于柱右时排架内力图3.3.4 作用于柱计算同“作用于柱”。图17作用于柱时排架内力图3.3.5作用于跨柱排架计算简图如图，柱顶不动铰支座反力分别为排架柱顶剪力分别为图18作用于跨柱排架内力图3.3.5作用于跨柱同作用于跨柱图19作用于跨柱排架内力图3.4风荷载作用下排架内力分析3.4.1左吹风时柱顶不动铰支座反力分别为排架柱顶剪力分别为排架内力如图图20左吹风时排架内力图3.4.2右吹风时同左吹风，排架内力如图图21右吹风时排架内力图4. 内力组合4.1 、柱内力组合以柱为例。控制截面取上柱底部截面I-I、牛腿柱截面II-II和下柱底截面III-III，如图19。表15为各种荷载作用下柱各控制截面的内力标准值汇总表。在每种荷载效应组合中，对矩形和I形截面柱均应考虑以下四种组合，即表16表18为柱荷载效应的基本组合。图22柱的控制截面59各种荷载单独作用下A柱各控制界面内力标准值汇总表控制界面及正向内力荷载类型永久荷载效应屋面可变荷载效应吊车竖向荷载效应吊车竖向荷载效应风荷载效应作用在AB跨作用在BC跨作用在A柱作用在B柱左作用在B柱右作用在C柱作用在AB跨作用在BC跨左风右风变弯矩图及柱底截面内力序号16.410.422.07-39.53-42.6329.91-0.984.32 14.085.42-12.57297.3436.00000000000-44.64-8.582.0779.78-5.2229.91-0.984.3214.085.42-12.57361.6436.000397.75124.700000020.27-3.856.474.38-95.9493.57-3.0576.2046.21131.49-107.16380.5636.000397.75124.70000007.820.570.53-10.14-10.937.67-0.258.663.6124.58-16.9表16柱荷载效应组合表（一）截面内力组合 基本组合；标准组合 Mmax及相应的N,V-Mmax及相应的N,VNmax及相应的M,VNmin及相应的M,VM1.2+1.41.00.9+0.7(+)+0.70.9+0.676.79+1.41.00.8+0.70.8+0.70.9+0.6-55.081.2+1.41.0+0.70.9(+)+0.666.53+1.41.00.9+0.7+0.70.9+0.673.10N392.09297.34407.21297.34M+1.41.00.8+0.7+0.70.8+0.70.9+0.687.161.2+1.41.00.9+0.7+0.70.8(+)+0.6-95.141.2+1.41.00.9+0.7(+)+0.70.9+0.648.94+1.41.00.9+0.70.9+0.6-73.80N859.36543.01946.41341.64M1.2+1.41.0+0.7+0.70.8(+)+0.70.9358.75+1.41.0+0.7+0.70.9+0.70.9-284.851.2+1.41.00.9+0.7(+)+0.70.9+0.6210.07+1.41.0+0.7+0.70.9(+)333.98N768.51525.83993.12380.56V50.02-32.6425.9752.70M+1.0+0.7+0.70.8(+)+0.70.9259.12+1.0+0.7+0.70.9+0.70.9-198.03+1.00.9+0.7(+)+0.70.9+0.6158.71+1.0+0.7+0.70.9(+)244.35N603.3484.32763.74380.56V36.84-21.0819.6739.88表16柱荷载效应组合表（二）截面内力组合 基本组合；标准组合Mmax及相应的N,V-Mmax及相应的N,VNmax及相应的M,VNmin及相应的M,VM1.35+1.41.00.7(+)+0.70.9（+）+0.667.95+1.41.00.70.8(+)+0.70.9+0.6-40.761.35+1.41.00.7(+)+0.70.9(+)+0.667.95+1.41.00.7+0.70.9(+)+0.661.79N436.69297.34436.69297.34M+1.41.00.7+0.70.8(+)+0.70.9+0.660.361.35+1.41.00.70.9+0.7+0.70.8(+)+0.6-96.511.35+1.41.00.7(+)+0.70.9(+)+0.612.09+1.41.00.70.9(+)+0.6-68.48N653.48594.26847.31341.64M1.35+1.41.00.6+0.7+0.70.8(+)+0.70.9288.16+1.41.00.6+0.7+0.70.9+0.70.9-225.341.35+1.41.00.7(+)+0.70.9(+)+0.6211.46+1.41.00.6+0.7+0.70.9(+)260.35N825.59525.83899.85380.56V37.43-23.1230.9838.94M+1.00.6+0.7+0.70.8(+)+0.70.9206.55+1.00.6+0.7+0.70.9+0.70.9-155.17+1.00.7(+)+0.70.9(+)+0.6151.76+1.00.6+0.7+0.70.9(+)191.75N603.30484.32656.34380.56V27.01-14.3022.4130.05表16柱荷载效应组合表（三）截面内力组合 准永久组合Mmax及相应的N,V-Mmax及相应的N,VNmax及相应的M,VNmin及相应的M,VM+0.60.9(+)40.16+0.60.9+0.60.9-14.21+0.60.9(+)40.16+0.60.9(+)40.16N297.34297.34297.34297.34M+0.60.8(+)+0.60.915.61+0.60.9+0.60.9-72.57+0.60.9(+)0.77+0.60.9(+)-52.77N488.26401.50408.98341.64M+0.60.8(+)+0.60.9108.43+0.60.9+0.60.9-72.69+0.60.9(+)63.78+0.60.9(+)95.75N571.48447.90595.35380.564.2 柱内力组合以柱为例。控制截面取上柱底部截面I-I、牛腿柱截面II-II和下柱底截面III-III，如图20。表19为各种荷载作用下柱各控制截面的内力标准值汇总表。在每种荷载效应组合中，对矩形和I形截面柱均应考虑以下四种组合，即表20表22为柱荷载效应的基本组合。图23柱的控制截面各种荷载单独作用下B柱各控制界面内力标准值汇总表控制界面及正向内力荷载类型永久荷载效应屋面可变荷载效应吊车竖向荷载效应吊车竖向荷载效应风荷载效应作用在AB跨作用在BC跨作用在A柱作用在B柱左作用在B柱右作用在C柱作用在AB跨作用在BC跨左风右风变弯矩图及柱底截面内力序号0-5.565.5638.6172.54-72.54-38.617.837.8335.02-35.02586.8836.0036000000000-5.565.56-54.92-255.77255.7754.927.837.8335.02-35.02675.483636124.7397.75397.75124.700000-5.895.8927.25-71.3971.39-27.2598.6598.65109.56-109.56716.4836.0036.00124.7397.75397.75124.700000-0.040.049.918.60-18.60-9.99.569.568.988.98表16柱荷载效应组合表（一）截面内力组合 基本组合；标准组合 Mmax及相应的N,V-Mmax及相应的N,VNmax及相应的M,VNmin及相应的M,VM1.2+1.41.00.9+0.7+0.70.9+0.6133.171.2+1.41.00.9+0.7+0.70.9+0.6-133.121.2+1.41.0+0.70.9(+)+0.6100.30+1.41.00.629.42N739.54739.54805.06586.88M1.2+1.41.00.9+0.7+0.70.9+0.6364.041.2+1.41.00.9+0.7+0.70.9+0.6-364.041.2+1.41.00.8+0.70.8+0.7(+)+0.70.9+0.6122.26+1.41.00.629.42N1347.021347.021638.45675.48M1.2+1.41.0+0.7+0.70.8(+)+0.70.9323.501.2+1.41.0+0.7+0.70.8(+)+0.70.9-323.501.2+1.41.00.8+0.70.8+0.7(+)+0.70.9+0.6122.92+1.41.00.692.03N1340.661304.661687.65716.48V14.22-14.229.737.54M+1.0+0.7+0.70.8(+)+0.70.9231.07+1.0+0.7+0.70.8(+)+0.70.9-148.25+1.00.8+0.70.8+0.7(+)+0.70.9+0.688.89+1.41.00.665.74N1034.251129.711307.82716.48V10.16-10.166.955.39表16柱荷载效应组合表（二）截面内力组合 基本组合；标准组合Mmax及相应的N,V-Mmax及相应的N,VNmax及相应的M,VNmin及相应的M,VM1.35+1.41.00.7+0.70.9(+)+0.6105.751.35+1.41.00.7+0.70.9(+)+0.6-105.751.35+1.41.00.7(+)+0.70.9(+)+0.6100.30+1.41.00.629.42N827.57827.57893.09586.88M1.35+1.41.00.7+0.70.9(+)+0.6267.361.35+1.41.00.70.9(+)+0.7+0.6-267.361.35+1.41.00.7(+)+0.70.8(+)+0.70.9+0.636.32+1.41.00.629.42N1297.991297.991642.45675.48M1.35+1.41.00.6+0.7+0.70.8(+)+0.70.9262.151.35+1.41.00.6+0.7+0.70.8(+)+0.70.9-262.151.35+1.41.00.7(+)+0.70.8(+)+0.70.9+0.6179.04+1.41.00.692.03N1412.131412.13166.148716.48V9.19-9.1915.987.54M+1.00.6+0.7+0.70.8(+)+0.70.9187.24+1.00.6+0.7+0.70.9(+)+0.70.9-187.24+1.00.7(+)+0.70.8(+)+0.70.9+0.6127.89+1.41.00.665.74N1034.251034.251212.36716.48V6.57-6.5711.415.39表16柱荷载效应组合表（三）截面内力组合 准永久组合Mmax及相应的N,V-Mmax及相应的N,VNmax及相应的M,VNmin及相应的M,VM+0.60.9(+)43.40+0.60.9(+)-43.40+0.60.9(+)43.40+0.60.9(+)43.40N586.88586.88586.88586.88M+0.60.9(+)142.34+0.60.9(+)-124.34+0.60.8(+)+0.60.94.23+0.60.9(+)33.89N890.27890.271057.27683.42M+0.60.8(+)+0.60.9100.62+0.60.8(+)+0.60.9-100.62+0.60.8(+)+0.60.953.27+0.60.9(+)67.99N967.26967.261098.32783.825.柱截面设计5.1 A、C柱截面设计以柱为例。混凝土强度等级为，；纵向钢筋采用级，。上下柱都采用对称配筋。5.1.1 选取控制截面最不利内力对上柱，截面有效高度取，则大偏心受压和小偏心受压界限破坏时对应的轴向压力为经判断，8组内力均为大偏心受压，根据“弯矩相差不多时，轴力越小越不利；轴力相差不多时，弯矩越大越不利”的原则，可确定商住的最不利内力为对下柱，截面有效高度取，则大偏心受压和小偏心受压界限破坏时对应的轴向压力为经判断，16组不利内力中有12组大偏心受压，4组小偏心受压且均满足，故小偏心受压均为构造配筋。采用与上柱截面相同的分析方法，可确定下柱的最不利内力为5.1.2上柱配筋计算 上柱取其中一组不利内力进行配筋计算，其他组列表计算，即取计算。吊车厂房排架方向上柱的计算长度为由于，取附加偏心距，则 取故取进行计算。选，则，满足要求。垂直于排架方向上柱的计算长度满足弯矩作用平面外的承载力要求。5.1.3下柱配筋计算下柱取其中一组不利内力进行配筋计算，即取计算。吊车厂房排架方向上柱的计算长度为截面计算尺寸由于，则 ，取先假定中和轴位于翼缘内且为大偏心受压构件，受压区在受压翼缘内，则按计算计算方法与上述相同，计算过程从略，计算结果为选，则，满足要求。验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力截面惯性矩 截面面积 满足弯矩作用平面外的承载力要求。5.1.4 ，柱的裂缝宽度验算对的柱应进行裂缝宽度验算，上柱和下柱的偏心距最大值分别为：故不需要进行裂缝宽度验算。5.1.5柱箍筋配置非地震区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求控制。根据构造要求，上下柱箍筋均选用A。5.1.6 牛腿柱设计根据吊车梁支撑位置、截面尺寸及构造要求，初步拟定牛腿尺寸如图。其中牛腿柱截面宽，牛腿柱高，。图24牛腿尺寸简图（1）牛腿截面高度验算作用于牛腿顶面按荷载效应标准组合计算的竖向力为牛腿顶面无水平荷载，即；对支撑吊车梁的牛腿，；得故牛腿截面高度满足要求。（2）牛腿配筋计算由于，按构造要求，实际选用。水平箍筋选用。5.1.7 柱的吊装验算采用翻身起吊，吊点设在牛腿下部，混凝土达到设计强度后起吊。插入杯口深度为，取，则柱吊装时的总长度为计算简图如图。 图柱吊装计算简图（1） 荷载计算吊装阶段的荷载为柱自重重力荷载，且应考虑动力系数，即（2） 内力计算在上述荷载作用下，柱各控制截面弯矩为由，得令，得则下柱段最大弯矩为（3） 承载力和裂缝宽度验算上柱配筋为（318），其受弯承载力按下式计算：裂缝宽度验算如下： 满足要求。下柱配筋为，其受弯承载力按下式计算：裂缝宽度验算如下： 满足要求。5.2 B柱截面设计混凝土强度等级为，；纵向钢筋采用级，。上下柱都采用对称配筋。5.2.1 选取控制截面最不利内力对上柱，截面有效高度取，则大偏心受压和小偏心受压界限破坏时对应的轴向压力为根据“弯矩相差不多时，轴力越小越不利；轴力相差不多时，弯矩越大越不利”的原则，暂取2组最不利内力，即对下柱，截面有效高度取，则大偏心受压和小偏心受压界限破坏时对应的轴向压力为采用与上柱截面相同的分析方法，可确定下柱的最不利内力为5.2.2上柱配筋计算 上柱取其中一组不利内力进行配筋计算，其他组列表计算，即取计算。吊车厂房排架方向上柱的计算长度为由于，取附加偏心距，则 取所以为大偏心受压构件。按计算所得面积为负数。选，则，满足要求。垂直于排架方向上柱的计算长度满足弯矩作用平面外的承载力要求。5.1.3下柱配筋计算 下柱取其中一组不利内力进行配筋计算，其他组列表计算，即取计算。吊车厂房排架方向上柱的计算长度为截面计算尺寸由于，则 ，取先假定中和轴位于翼缘内受压区进入腹板，则按计算方法同上，计算过程从略，结果为负值。选4，则，满足要求。验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力截面惯性矩 截面面积 满足弯矩作用平面外的承载力要求。5.1.4 柱的裂缝宽度验算 对的柱应进行裂缝宽度验算，上柱和下柱的偏心距最大值分别为：故不需要进行裂缝宽度验算。5.1.5 柱箍筋配置 非地震区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求控制。根据构造要求，上下柱箍筋均选用。5.1.6 牛腿柱设计根据吊车梁支撑位置、截面尺寸及构造要求，初步拟定牛腿尺寸如图。其中牛腿柱截面宽，牛腿柱高，。图26牛腿柱尺寸见图（1）牛腿截面高度验算作用于牛腿顶面按荷载效应标准组合计算的竖向力为牛腿顶面无水平荷载，即；对支撑吊车梁的牛腿，；得故牛腿截面高度满足要求。（2）牛腿配筋计算由于， 则实际选用4。水平箍筋选用5.1.7 柱的吊装验算采用翻身起吊，吊点设在牛腿下部，混凝土达到设计强度后起吊。插入杯口深度为，取，则柱吊装时的总长度为计算简图如图。 图27柱吊装计算简图（1） 荷载计算吊装阶段的荷载为柱自重重力荷载，且应考虑动力系数，即（2）内力计算在上述荷载作用下，柱各控制截面弯矩为由，得令，得则下柱段最大弯矩为（3）承载力和裂缝宽度验算上柱配筋为（），其受弯承载力按下式计算：裂缝宽度验算如下： 满足要求。下柱配筋为（），其受弯承载力按下式计算：裂缝宽度验算如下： 满足要求。图纸列表图纸编号图纸名称1板图配筋图2主、次梁配筋图3牛腿柱配筋图1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究 3. 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