【導(dǎo)讀】一、鋼筋混凝土單層廠房結(jié)構(gòu)課程設(shè)計任務(wù)書·········································································4

　　

【正文】 a x ,m a x ,34m i n ,34m a x ,34m a x ,???????????? ?kNCeH DDCH eDCH eDCH eDRRVkkkkkAA B 柱柱頂剪力： )( )()22(2134m a x ,m a x ,34m i n ,34m i n ,34m a x ,???????????? ?kNCeH DDCH eDCH eDCH eDRRVkkkkkBB 計算各柱截面內(nèi)力并繪制內(nèi)力圖如圖 1圖 20： A 柱： mkNM ??? 000 mkNHVM uA ????????? ⅠⅠ mkNHVeDM uAk ????????? a x,ⅡⅡ mkNHVeDM Ak ????????? ,ⅢⅢ kNVVVVV A ⅢⅢⅡⅡⅠⅠ00 ?????? kNNN 0ⅠⅠ00 ??? kNDNN k a x,ⅢⅢⅡⅡ ??? 29 B 柱： mkNM ??? 000 mkNHVM uB ????? ⅠⅠ mkNeDHVM kuB ????????? i n,ⅡⅡ mkNeDHVM kB ????????? in ,ⅢⅢ kNVVVVV B ⅢⅢⅡⅡⅠⅠ00 ?????? kNNN 0ⅠⅠ00 ??? kNDNN k i n,ⅢⅢⅡⅡ ??? 圖 19 圖 20 30 吊車豎向荷載作用（ Dmin,k 在 A 柱， Dmax,k在 B 柱。） A 柱內(nèi)力相當(dāng)于 Dmax,k在 A 柱時 B 柱的內(nèi)力，但彎矩、剪力符號相反。 B 柱內(nèi)力相當(dāng)于 Dmax,k在 A 柱時 A 柱的內(nèi)力，但彎矩、剪力符號相反。 吊車水平荷載作用， Tmax,k在 A、 B 柱上。 1) 柱頂不動鉸支反力 kNCTR kA a x , ??????? kNCTR kB a x , ??????? 2) 把 RA+RB 反向作用于排架 A 柱頂?shù)?A、 B 柱的柱頂剪力均為 ? ? ????? kNRR BA A 柱柱頂剪力： ? ? 021 ????BAAA RRRV B 柱柱頂剪力： ? ? 021 ????BABB RRRV 計算柱截面內(nèi)力并繪制內(nèi)力圖如圖 2圖 22 所示： A 柱： 31 B 柱： mmy 2 9 0 01 2 0 04 1 0 0 ??? kNT k , ? mkNM ??? 000 mkNyHTMM uk ??????? )(m a x,ⅡⅡⅠⅠ mkNyHTM uk ??????? )()(m ax ,ⅢⅢ kNV 000 ?? kNVVVV B ⅢⅢⅡⅡⅠⅠ ???? kNNNNN 0ⅢⅢⅡⅡⅠⅠ00 ????? 圖 21 圖 22 32 風(fēng)荷載作用，左風(fēng) 1) 柱頂不動鉸支反力： kNW k ? kNq kA , ? kNq kB , ? kNHCqWR kAkA , ??????? kNHCqR kBB , ????? kNHCqHCqWRRR kBkAkBA ,11, ????????? 2) 把 Σ R 反向作用于排架 A 柱頂，得 A、 B 柱的柱頂剪力均為 ????? R （ 1） +（ 2）得： A 柱柱頂剪力： )( ???????? ? kNRRWV AkA B 柱柱頂剪力： )( ?????? ? kNRRV BB 計算柱截面內(nèi)力并繪制內(nèi)力圖如圖 2圖 24 所示： A 柱： mkNM ??? 000 mkNHqHVMM ukAuA?????????? 22,ⅡⅡⅠⅠ mkNHqHVM kAA ????????? 22,ⅢⅢ33 kNVV A ??? kNHqVVV ukAA ,ⅡⅡⅠⅠ ??????? kNHqVV kAA ,ⅢⅢ ?????? kNNNNN 0ⅢⅢⅡⅡⅠⅠ00 ????? B 柱： mkNM ??? 000 圖 23 圖 24 34 mkNHqHVMM ukBuB?????????? 22,ⅡⅡⅠⅠ mkNHqHVM kBB ????????? 22,ⅢⅢ kNVV B ??? kNHqVVV ukBB ,ⅡⅡⅠⅠ ??????? kNHqVV kBB ,ⅢⅢ ?????? kNNNNN 0ⅢⅢⅡⅡⅠⅠ00 ????? 風(fēng)荷載作用，右風(fēng) A 柱內(nèi)力相當(dāng)于左風(fēng)時 B 柱的內(nèi)力，但符號相反。 B 柱內(nèi)力相當(dāng)于左風(fēng)時 A 柱的內(nèi)力，但符號相反。 荷載組合及內(nèi)力組合 . 荷載組合 廠房使用過程中，各種荷載以不同方式作用在結(jié)構(gòu)上，但所有的可變荷載不可能同時達(dá)到規(guī)定值。因此，按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 GB500092021》的規(guī)定，應(yīng)考慮下面幾種荷載組合： 1) 由可變荷載效應(yīng)控制的組合： ???? ni QikciQkGkG SSS 1 111 ???? 35 2) 由永久荷載效應(yīng)控制的組合（此時可變荷載僅限于豎向荷載），即： ??? ni QikciQGkG SS 1 1??? 。在本設(shè)計中， ?ci? 。 . 內(nèi)力組合 內(nèi)力組合一般可考慮一下四種情況： 1) +Mmax 及相應(yīng)的 N 和 V； 2) Mmax 及相應(yīng)的 N 和 V； 3) Nmax 及相應(yīng)的 M 和 V； 4) Nmin及相應(yīng)的 M 和 V。 . 內(nèi)力組合注意事項(xiàng) 1) 組合表格見附表； 2) 每種組合均包括恒載； 3) Dmax 及 Dmin 二者僅選一項(xiàng)組合； 4) 對于吊車荷載項(xiàng)，有 T 必有 D，但有 D 不一定有 T，有 D一般也有 T； 5) 風(fēng)載可左可右，組合時只取其中一項(xiàng)； 6) 當(dāng)進(jìn)行以 Nmax 及 Nmin為組合目標(biāo)時，應(yīng)使相應(yīng)的 M 盡可能大。 36 4. 柱截面設(shè)計 材料 混凝土采用 C30，主筋用 HRB400 級鋼筋，箍筋采用HRB335 級鋼筋。 內(nèi)力值的取舍 對于工字形截面柱，在多屬情況下屬大偏心受壓構(gòu)件。偏心距 e（ NMe? ）的值越大（ M 越大， N 越?。孛媾浣钤蕉?，因此選取偏心距 e 值較大的組合進(jìn)行計算。在求得鋼筋面積后，再對軸力 N 最大的組合進(jìn)行校核。 截面計算 上部柱配筋計算 1) 截面設(shè)計 由于有水平荷載的存在，故需考慮二階效應(yīng)，由《混規(guī)》的附錄 排架結(jié)構(gòu)柱考慮 PΔ 二階效應(yīng)的彎矩設(shè)計值，有： mmmmhb 400400 ??? mmA ???? 2/ mmNfc ? 2/360 mmNfy ? mmc 30? mmas 4039。 ? 37 mmahh s 3604040039。0 ????? mmHl u ???? mmmmhmme a 20)30400,20ma x()3,20ma x( ??? 內(nèi)力值 M（ kN m） N（ kN） 39。1 fcbfN?? ? 3 ??? ?? 偏心受壓類型 大偏心受壓 NMe 00 ? 3 ??? ai eee ?? 0 5 3 5 ??? N Afcc ?? 3 5 ??? ????，取 ?? ci hlhe ?? 200s )(/1500 11 ?? )40082 00( 00 11 2 ??????? 39。39。 2 sis ahee ??? ? ????? )( 39。039。39。syss ahfNeAA ??? 23 532)40360(360 mm??? ??? 故選用 3 18， 239。 763 mmAA ss ?? ，故截面一側(cè)鋼筋配筋率 %% 763min ????? ??，同時柱截面總配筋配筋率 %% 7632 ?????? 。 2) 垂直于排架方向的截面承載力驗(yàn)算 38 由《混規(guī)》知，垂直于排架方向的上柱計算長度： mHl u ???? ??bl ，查《混規(guī)》，得 ?? kNNkN AfAfN sycu )()(39。39。??? ?????????? ? 承載力滿足。 下部柱配筋計算 1) 截面設(shè)計 由于 Ⅲ Ⅲ截面存在的兩組不利組合明顯大于Ⅱ Ⅱ截面所有不利組合，故選取 控制截面 Ⅲ Ⅲ的兩組不利內(nèi)力組合進(jìn)行計算，有： mmmmmmmmhbhb ff 150100650400 ??????? ，mmahh s 6104065039。0 ????? mmAl ?? mmmmhmme a )30650,20max ()30,20max ( ??? 控制截面 Ⅲ Ⅲ Ⅲ Ⅲ 內(nèi)力值 M（ kN m） N（ kN） 39 （ mm） （ mm） 中和軸位于翼緣內(nèi) 偏心受壓類型 大偏心受壓 大偏心受壓 N Afcc ?? 01e 6900mm 6900mm —— —— 40 若 —— 若 —— 選用 5 18 ， ， _() 2) 垂直于排架方向的承載力驗(yàn)算 cmI l ?? 由《混規(guī)》知，有柱間支撐時，垂直于排架方向的下柱計算長度： kNNkN AfAfN sycu )()(539。39。??? ?????????? ? 承載力滿足。 排架柱的裂縫寬度驗(yàn)算 由于 Ⅱ Ⅱ 截面面積較大可有效的抵抗開裂彎矩，故不需驗(yàn)算。 準(zhǔn)永久組合值系數(shù) 41 __D_Dd__________ _()____ 對于 Ⅰ Ⅰ 截面： _D_Dd_______ 對于 Ⅲ Ⅲ 截面： ___________ 42 5. 牛腿設(shè)計 . 牛腿截面尺寸確定 根據(jù)吊車梁支撐位置，吊車梁尺寸及構(gòu)造要求，確定牛腿尺寸如圖 25 所示。牛腿 寬度 則： . 按裂縫控制要求驗(yàn)算牛腿截面高度 作用在牛腿頂面的豎向力標(biāo)準(zhǔn)值 牛腿頂面水平荷載。 設(shè)裂縫控制系數(shù) ， 圖 24 43 ，得 ，滿足要求。 局部受壓驗(yàn)算： ， 滿足要求。 . 牛腿配筋 由于，無需設(shè)置彎起鋼筋。 取，有： ， 按構(gòu)造要求，設(shè)置水平箍筋 8@100。 44 6. 柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計 . 材料 混凝土采用 C25，鋼筋采用 HRB335 級。 . 確定基礎(chǔ)荷載計算值 計算外墻荷載 每個基礎(chǔ)承受的圍護(hù)墻寬度為計算單元的寬度B=，查圖集 04G320， 240mm 墻基礎(chǔ)梁高 ，基礎(chǔ)梁自重標(biāo)準(zhǔn)值取為 ，鋼窗寬 ，上、下窗高分別取為 、 ，鋼窗重量 ， 240mm 墻雙面粉刷共重 kN/m2，墻體和基礎(chǔ)梁傳來的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Nwk： 墻高 =++= 基礎(chǔ)梁自重 外墻自重 G1,k 鋼窗自重 小計 故墻體和基礎(chǔ)梁傳來的重力荷載設(shè)計值： Nw 對基礎(chǔ)的偏心距為 : 45 對基礎(chǔ)底面的偏心彎矩： 內(nèi)力值的取舍 第一組： 第二組： . 確定基礎(chǔ)底面積 1) 基礎(chǔ)埋置深度 d 的確定 對于截面高度 500mm≤ hc＜ 800mm 的矩形、工字形柱，柱的插入深度 h1≥ hc，且 h1還應(yīng)同時滿足柱縱向受力鋼筋錨固長度的要求，以及柱吊裝時穩(wěn)定性的要求 ——即 h1≥＝ 550mm。故取 2) 基礎(chǔ)底面尺寸的確定： 基礎(chǔ)底面以上土的平均重度為 ， 先根據(jù)柱傳來的最大軸向力（根據(jù)內(nèi)力組合表中 Nmax,k＝ ）和墻和基礎(chǔ)梁傳來的荷載 Nwk，按中心受壓基礎(chǔ)估算底面積 A1。即： 46 考慮基礎(chǔ)偏心荷載的影響，根據(jù)偏心距的大小將面積A1 增大 30％左右，作為偏心受壓基礎(chǔ)的底面積 A。令 則： 基底彈性抵抗矩： 3) 地基承載力驗(yàn)算 基礎(chǔ)及基礎(chǔ)上方土的重力標(biāo)準(zhǔn)值 按第一組內(nèi)力組合驗(yàn)算 軸向力 彎矩 偏心距 ，滿足要求 __ 按第二組內(nèi)力組合驗(yàn)算 軸向力 彎矩 偏心距 47 ，滿足要求 ___ . 受沖切承載力計算 基底凈應(yīng)力計算 1) 按第一組內(nèi)力組合 2) 按第二組內(nèi)力組合 基礎(chǔ)剖面設(shè)計 由于，按要求將基礎(chǔ)設(shè)計成兩階。構(gòu)造要求如下： h=1000mm， b=3000mm， ， ，沿長邊方向杯口厚取 500mm，沿短邊方向杯口厚取325mm。如圖 25 所示： 48 基礎(chǔ)高度驗(yàn)算 1) 柱與基礎(chǔ)交接處的沖切驗(yàn)算 滿足要求。 2) 變階處的沖切驗(yàn)算： 圖 25 49 滿足要求。 . 基底配筋計算 計算彎矩 1) 圍繞短軸旋轉(zhuǎn) 圍繞長軸旋轉(zhuǎn) 2) 圍繞短軸旋轉(zhuǎn) 50 圍繞長軸旋轉(zhuǎn) 取兩組中較大值，有： 計算鋼筋面積 沿 長邊 布置 ： 采用 16 鋼筋 ， 沿 短邊 布置 ： 采用 15 鋼筋， 51 7. 柱的吊裝驗(yàn)算 計算簡圖 取排架柱插入基礎(chǔ)杯口高度，故柱總長為+=，采用就地翻身起吊，吊點(diǎn)設(shè)在牛腿下部處，因此起吊時的支點(diǎn)有兩個：柱底和牛腿底，上柱和牛腿構(gòu)成懸臂端，計算簡圖如圖 27 所示。 荷載計算 BC 段線荷載： BC 段線荷載： 圖 27 52 危險截面彎矩 ，對 M 求導(dǎo)，得： __^ _ 承載力驗(yàn)算 上柱： _ 下柱： __ 53 裂縫寬度驗(yàn)算 上柱： __ 下柱： D53D 8. 圖紙、設(shè)計說明及構(gòu)件代號表 . 圖紙 1) 柱、基礎(chǔ)、基礎(chǔ)梁平面布置圖 圖 27 54 2) 圈梁、吊車梁、柱間支撐及屋面構(gòu)件平面布置圖 3) 排架柱施工圖（包括模板圖、配筋圖及箍筋圖） 4) 柱下基礎(chǔ)配筋圖 5) 構(gòu)件統(tǒng)計表 6) 各構(gòu)件鋼筋表 7) 必要說明 . 構(gòu)造措施及設(shè)計說明 . 其他 構(gòu)件代號表 序號 構(gòu)件名稱 構(gòu)件代號 備注 1 基礎(chǔ) J1——A、 B 軸線基礎(chǔ) J2——山墻抗風(fēng)柱基礎(chǔ) 2 基礎(chǔ)梁 JL1——縱墻基礎(chǔ)梁 JL2——山墻基礎(chǔ)梁 3 柱 Z1——一般柱 Z1a——角柱 Z1b——角柱 Z1c——柱間支撐柱 Z1d——柱間支撐柱 KZ1——山墻抗風(fēng)柱 4 柱間支撐 ZC1——下柱柱間支撐 55 ZC2——上柱柱間支撐