单层机械制造厂装配车间排架结构计算书.doc

一、荷载计算 （均为标准值）1、屋面荷载(图2) 20mm水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2 一毡二油隔气层 0.05 KN/m2 100mm水泥珍珠岩制品保温层 0.4 KN/m2 20mm水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2 二毡三油防水层 0.35 KN/m2 屋面板 1.4 KN/m2 q=3.0 KN/m2 天沟板 2.02 KN/m此外，屋架自重为106.0KN/榀， 天窗架 236KN/榀， 天窗端壁 257KN/榀 P1A=P1B=3.06(12+0.77)+106/2+36+57+2.026=387.98KNM1A=M1B=0M2A=M2B= P1Ae2A=387.980.15=193.99KN. 图2 2、屋面活载(图3) 屋面活载取 0.5KN/m2 P1A=P1B=0.56(12+0.77)=38.31KNM1A=M1B=0M2A=M2B= P1Ae2A=38.310.15=5.75KN. 图33、柱自重(图4)P2A=P2B=0.40.54.425=22KNM2A=M2B= P2Ae2A=220.15=3.3KN.mP3A=P3B=(7.35+0.7)0.1775+(1.050.80.4)+(0.40.350.5)+(0.3520.4)/225=46.48KN 图44、吊车轨道连接及吊车梁自重(图5) P4A=P4B=44.2+16=50.2KNM4A=M4B= P4Ae4A=50.20.5=25.1KN.m 图55、吊车荷载 设有20/5t和30/5t吊车各一台 竖向荷载(如下图)吊车吨位Q (KN)吊车宽 B(m)轮距 K(m)Pmax(KN)Pmin(KN)Q1(KN)20/5t2005.554.4215457830/5t3006.154.829070118Dmax=290(1+0.2)+215(0.058+0.792)=530.75KNDmin=70(1+0.2)+45(0.058+0.792)=122.25KNDmax在A柱：P4A = Dmax =530.75KN M4A = P4Ae4A =530.750.5=265.38KN.m P4B = Dmin =122.25KN M4B = P4Be4B =122.250.5=61.13KN.mDmax在B柱：P4B = Dmax =530.75KN M4B = P4Be4B =530.750.5=265.38KN.m P4A = Dmin =122.25KN M4A = P4Ae4A =122.250.5=61.13KN.m 水平荷载横向水平荷载（a=0.1）20/5t吊车一个轮子横向水平制动力 T20=0.1(200+78)/4=6.95KN30/5t吊车一个轮子横向水平制动力 T30=0.1(300+118)/4=10.45KN当一台30/5t吊车作用时：Tmax=10.45(1+0.2)=12.54KN当一台30/5t和20/5t吊车共同作用时：Tmax=10.45(1+0.2)+6.95（0.792+0.058）=18.45KN 纵向水平荷载不参与横向排架结构内力分析6、风荷载 基本风压Wo=0.55 KN/m2 q= 6szWo=3.3 KN/m2均布风载q1q2q3q4q5q6q7q8s0.80.50.80.50.20.60.60.6z1.061.061.211.211.211.211.211.21qi(KN/m)2.801.753.192.000.802.402.402.40作用长度(m)2.32.31.191.192.672.67方向+-+“+”表示顺风方向 “-”表示逆风方向 q1k=2.8KN/m q2k=1.75KN/m Fwk=(3.19+2)2.3+(-0.8+2.4)1.19+(2.4+2.4)2.67=26.66KN7、荷载汇总 荷载汇总表如下荷载类型简图A(B)柱N(KN)M(KN.m)恒载P1A=P1B=387.98P2A=P2B=22P2A+P4A= P2B+P4B=72.2P3A=P3B=46.48M2A+M4A=M2B+M4B=173.19屋面活载P1A=P1B=38.31M2A=M2B=5.75吊车竖向荷载Dmax在A柱:P4A =530.75Dmax在B柱：P4A =122.25M4A=265.38M4A=61.13吊车横向水平荷载 (一台30/5t)Tmax=12.54KN(一台30/5t和20/5t)Tmax=18.45KN风荷载Fw=26.66KNq1k=2.8KN/mq2k=1.75KN/m二、各荷载作用下的排架内力（A柱）A柱内力汇总表荷载类型序号简图 M:(KN.m)N:(KN)V:（KN)-M(KN.m)N(KN)M(KN.m)N(KN)M(KN.m)N(KN)V(KN)恒载175.68409.98-97.51460.1859.00506.6617.20屋面活载22.5138.31-3.2438.311.9638.310.57吊车竖向荷载Dmax在A柱:3a-71.340194.04530.7546.51530.75-16.21Dmax在B柱：3b-71.340-10.21122.25-157.74122.25-16.21吊车横向水平荷载一台30/5t4a15.05015.050129.16012.54一台30/5t和20/5t4b22.14022.140190.04018.45风载向右吹5a74.06074.060399.23048.47向左吹5b-87.290-87.290-375.310-39.61三、排架内力组合（A柱）如下表： A: 1.2恒载效应标准值+0.91.4(活+吊车+风)荷载效应标准值B: 1.2恒载效应标准值+0.91.4(吊车+风)荷载效应标准值A柱内力组合表截面组合目的组合方式被组合内力项序号M(KN.m)N(KN)V(KN)-+Mmax,相应NA1.2(1)+0.91.4(2)+0.9(3a)+(4b)+(5a)135.50540.25-Mmax,相应NB1.2(1)+0.91.40.9(3b)+(4b)+(5b)-125.18491.98Nmax,相应MmaxA同+Mmax,相应N135.50540.25Nmin,相应MmaxB同-Mmax,相应N-125.18491.98-+ Mmax,相应NA1.2(1)+0.91.4(2)+0.9(3a)+(4b)+(5a)217.371202.36- Mmax,相应NA1.2(1)+0.91.4(2)+0.9(3b)+(4b)+(5b)-267.76739.12Nmax,相应MmaxA同+Mmax,相应N217.371202.36Nmin,相应MmaxB1.2(1)+0.91.40.9 (4b)+(5b)-252.10552.22-+ Mmax,相应N、VA1.2(1)+0.91.4(2)+0.9(3a)+(4b)+(5a)844.551258.1384.97- Mmax,相应N、VA1.2(1)+0.91.4(2)+0.9(3b)+(4b)+(5b)-794.00794.89-67.84Nmax,相应Mmax、VA1.2(1)+0.91.4(2)+0.9(3a)+(4b)+(5b)-562.381258.13-67.84Nmin,相应Mmax、VB1.2(1)+0.91.40.9 (4b) +(5b)-617.60607.99-50.19四、柱的配筋计算（A柱）1、材料：混凝土C30，fc=14.3N/mm2, ftk=2.01N/mm2, ft=1.43N/mm2 钢筋（HRB335）, fy=fy=300N/mm2, Es=2.0105N/mm2 箍筋 (HPB235), fy=210N/mm2, Es=2.0105N/mm22、柱截面参数： 上柱-截面 b=400mm,h=500mm,a=a=40mm,ho=460mm,Ac=2.0105mm2, b=0.55 求得大小偏心受压破坏界限时的轴力Nb,用以判断截面的大小偏心受压情况，选择最不利的荷载组合。Nb=fcbbho=14.30.55400460=1447.16KN 由内力组合结果看，-截面各组轴力N均小于1447.16KN,故都为大偏心受压情况。在截面为大偏心受压情况时，应以轴力小、弯距大作为控制内力的选择原则，仅需选用： （M=135.5KN.m, N=540.25KN） 这组内力计算配筋。 下柱-、-截面 由于排架柱-和-截面取同一截面配筋情况，故可将两个截面一起加以考虑。 bf=400mm,b=100mm,h=800mm,ho=460mm,t=25mm,hf=150+t/2=162.5mm,a=a=40mm,Ac=1.775105mm2，b=0.55。Nb=fcbbho+ fc(bf-b)hf=14.30.55100760+14.3(400-100)162.5=1294.87KN 由内力组合结果看，-、-截面各组轴力N均小于1294.87KN,故各控制截面都为大偏心受压情况，仅需选用轴力小、弯距大的内力组。即选用 （M=844.55KN.m, N=1258.13KN） 这组内力计算配筋。 3、柱截面配筋计算A柱截面配筋计算见下表：截 面-、-内力M(KN.m)135.5844.55N(KN)540.251258.13eo=M/N（mm）250.81671.27ea=h/30或20（mm）2026.67ei=eo+ea（mm）270.81697.94lo=2Hu;lo=Hl（mm） 880091001=0.5fcAc/N1.01.01.02=1.15-(0.01lo/h)1.00.9741.0=1+1/(1400ei/ho)(lo/h)2121.3661.101x=N/fcb或x=N/fcbf（mm）94.4480162.5hf时， x=(N/fcb)-(bf-b)hf/b （mm）As=As=Ne-fcbx(ho-0.5x)+(bf-b)hf(ho-0.5hf)/fy(ho-a) （mm2）2915.17 minAc （mm2）429381被选受拉钢筋及其面积（mm2）322(1140) 222,428(3223) 备注：由于构造要求，下柱hh/3,c=350mm,=45o,ho=h1-as+ctan45o=500-40+350X1=810mm,a=100+20=120mm Fvk 可以。 As=Fva/0.85hofy+1.2Fh/fy=803.29103243/(0.85810300)+1.225.83103/300=1048.37mm2 选用420 （1256mm2） 另选212作为锚筋焊在牛腿顶面与吊车梁连接的钢板下。 验算最小配筋率=1256/400810=0.39%0.2%、0.451.43/300=0.21% 可以2、水平箍筋的确定 按构造要求布置水平箍筋，取8100，上部2/3ho范围内水平箍筋总面积： 250.3540/100=543.24mm2As/2=1048.37/2=524.19mm2 可以3、弯起钢筋的确定 由于a/ho=0.1480.3,故可不设置弯起钢筋。4、牛腿顶面局部承压验算 局部承压面积近似按A=400420=1.68105mm2 Fvk/A=580.95103/1.68105=3.46N/mm20.75fc=11.25N/mm2 可以。5、A柱牛腿配筋如下图： 七、排架柱吊装验算（A柱）1、 吊装验算简图如下图：（按承受均布自重荷载的简支外伸梁计算,翻转90o起吊）。2、 荷载及内力计算 q1=1.77510510-625=4.44KN/m q2=2.010510-625=5.0KN/m q3=(0.851.15-0.352/2) 0.425/0.85=10.78KN/m l1=9.15m l2=4.4m l3=0.85m MB=q2l2(l3+0.5l2)+0.5q3l32=70.99KN.m MD=0.5q2l22=48.4KN.m RB=0.5q1l12+q3l3(l1+0.5l3)+q2l2(l1+l3+0.5l2)/l1=59.23KN RA=q1l1+q2l2+q3l3-RB=12.56KN x=RA/q1=2.829m +Mmax=RAx-0.5q1x2=17.77KN.m 内力计算结果如上图3、截面强度验算截面下柱截面上柱截面M (KN.m)70.9948.4o0.870.87et0.03630.0114d (mm)2822钢筋控制拉应力ss (N/mm2)180171As (mm2)32231140s=1.5M/ohoAs (mm2)49.97ss (可以)159.13pkmax,pkmin0,(pkmax+pkmin)/2L2=2.4m则：Vl=pnmax(L1/2-h/2-Ho)L2=294.89(4.2/2-0.8/2-1.16)2.4=382.18KN Vu=0.7hft(b+Ho)Ho H=1200mm800mm, Vl =382.18KN 满足要求5、基础底面配筋计算 按乙组基底净反力进行计算：如下表截面P(KN/m2)Pnmax+Pn1=475.75Pnmax+Pnmin=340.18C2(m2)11.562.0E(m)5.29.2M=1/48PC2E(KN.m)595.80130.40As=M/(0.9Hofy)(mm2)1902.30416.35实配受拉钢筋（mm2）1812125 (2036)2010200 (1570)基础配筋情况见下图6、又因为杯壁t/h1=10.75,所以杯壁可不配筋。九、关于排架柱裂缝宽度验算问题(A柱)根据规范：对于上柱-截面eo=250.81mm0.55ho=418，故需进行下柱截面裂缝宽度验算。按max=crsk/Es(1.9c+0.08deq/te)式验算cr=2.1，Es=2.0105N/mm2,ftk=2.01N/mm2,lo/h=9.1/0.8=11.375,As=3223mm2s=1.101,ys=800/2-40=360mm,e=seo+ys=1.101671.27+360=1099.07mmz=0.87-0.12(ho/e)2ho=0.87-0.12(760/1099.07)2760=617.59mmsk=Nk(e-z)/Asz=1075.72103(1099.07-617.59)/(3223617.59)=260.21N/mm2te =0.0363=1.1-0.65ftk/tesk=1.1-0.652.01/(0.0363260.21)=0.948deq=(2222+4282)/(222+428)=26.31mmc=40-28/2=26mmmax=2.10.948260.21/(2.0105)(1.926+0.0826.31/0.0363)=0.278mm0.3mm 满足要求