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1、混凝土与砌砌体结构课课程设计学生姓名：张唯一学 号：20007400232448指导教师：解国粱所在学院：工程学院院专 业：土木木工程中国大庆庆2010年年10 - -目 录1 设计资资料1 2 结构计计算1 2.1 计计算柱高12.2确定定柱截面尺尺寸及相应应计算参数数13 荷载计计算33.1 恒恒荷载33.1.11 屋盖恒恒荷载33.1.22 吊车梁梁及轨道重重力荷载设设计值43.1.33 柱自重重重力荷载载设计值43.2 屋屋面活荷载载53.3 风风荷载53.4 吊吊车荷载73.4.11 吊车梁梁竖向荷载载73.4.22 吊车梁梁横向水平平荷载84 排架内内力分析84.1 恒恒载作用下下
2、排架内力力分析94.2 屋屋面活荷载载作用下排排架内力分分析104.2.11 AB跨跨作用屋面面活荷载104.2.22 BC跨跨作用屋面面活荷载124.2.33 荷载作作用下排架架内力分析析134.2.44 吊车荷荷载作用下下的内力分分析145 内力组组合206 柱的设设计286.1 柱柱的纵向钢钢筋计算286.1.11 选取控控制截面最最不利组合合286.1.22 柱计算算长度的确确定286.1.33 上柱配配筋计算286.1.44 下柱配配筋计算306.2 柱柱的裂缝宽宽度验算306.3 柱柱箍筋配置置317 牛腿设设计317.1 牛牛腿几何尺尺寸的确定定327.2 牛牛腿配筋327.3
3、牛牛腿局部挤挤压验算327.4 柱柱的吊装验验算327.4.11 吊装方方案327.4.22 荷载计计算337.4.33 内力计计算337.4.44 截面承承载力计算算347.4.55 裂肺宽宽度验算348 基础设设计358.1 作作用于基础础顶面上面面的荷载计计算358.2 基基础尺寸及及埋置深度度368.3 基基础高度验验算368.4 基基础底板配配筋计算378.4.11 柱边及及变阶处基基底反力378.4.22 柱边及及变阶处弯弯矩计算398.4.33 配筋计计算40单层厂房结结构设计任任务书一、设计题题目：金属属结构车间间双跨等高高厂房。 (每人一一题，按学学号分配)二、设计内内容：1
4、计算排排架所受的的各项荷载载；2计算各各种荷载作作用下的排排架内力(对于吊车车荷载不考考虑厂房的的空间作用用)；3柱及牛牛腿设计，柱柱下单独基基础设计；4绘施工工图：柱模模板图和配配筋图；基基础模板和和配筋图。三、设计资资料1金属结结构车间为为两跨厂房房，安全等等级为一级级，厂房总总长54mm，柱距为为6m，厂厂房剖面如如图1、22、3所示示；2厂房每每跨内设两两台吊车，吊吊车均为软软钩吊车；3建设地地点为东北北某城市(基本雪压压0.40kNm，基本本风压0.50kNNm2，冻结深深度2.00m)；4地基为为均匀粘性性土，地基基承载力特特征值1990Kpaa；5厂房标标准构件选选用及载荷荷标准
5、值：(1)屋架架采用梯形形钢屋架，屋屋架自重标标准值：118m跨881.500kN每每榀，211m跨955kN每每榀，244m跨1009kN每榀，227m跨1122kNN每榀，330m跨1136kNN每榀(均包括支支撑自重)(2)吊车车梁选用预预应力混凝凝土吊车梁梁，参数见见表3。轨轨道及零件件自重0. 8kNNm，轨轨道及垫层层构造高度度200mmm；(3)天窗窗采用矩形形纵向天窗窗，每榀天天窗架重：18m跨跨25.55kN每每榀，211m跨300kN每每榀，244m跨344kN每每榀，277m跨388.3kNN每榀，330m跨442.5kkN每榀榀(包括自自重，侧板板、窗扇支支撑等自重重)
6、；(4)天沟沟板自重标标准值为22.02kkNm；(5)围护护墙采用2240mmm双面粉刷刷墙，自重重5.244kN/mm2。塑钢窗窗： 自重重0.455KNmm2，窗宽44.2m，窗窗高见图11。(6)基础础梁截面为为250 mmX6000mm；基础础梁自重44.2kNNm；6材料：混凝土强强度等级为为C30，柱柱的受力钢钢筋采用HHRB3335级或HHRB4000级，箍箍筋采用HHPB2335级；7屋面卷卷材防水做做法及荷载载标准值如如下：防水层：00.4kNNm2；25mm厚厚水泥沙浆浆找平层：0.5kkNm22；100mmm厚珍珠岩岩制品保温温层：0.4kNm2；隔汽层：00.05kk
7、Nm22；25mm厚厚水泥砂浆浆找平层：0.5kkNm22；预应力大型型屋面板：1.4kkNm22。8屋面均均布活荷载载为0.55kNmm2。图1 图2图3表1 各各学号所对对应的桥式式吊车和牛牛腿标高跨度左跨吊车序序号右跨吊车序序号C1C2C3C4C1C2C3C4C1C2C3C418123456789101112C118131415161718192021222324C218252627282930313233343536C321373839404142434445464748C121495051525354555657585960C221616263646566676869707172C3
8、24737475767778798081828384C424858687888990919293949596C124979899100101102103104105106107108C227109110111112113114115116117118119120C327121122123124125126127128129130131132C427133134135136137138139140141142143144C130145146147148149150151152153154155156C230157158159160161162163164165166167168C33016917
9、0171172173174175176177178179180C4轨顶标高(m)7.88.18.48.79.09.39.69.910.210.510.811.1表2 吊车数据据（工作级级别A5）吊车序号起重量(kkn)桥跨LQ(m)小车重g(kn)最大轮压Pmax(kn)大车轮距BQ(m)轨道中心之之端部距离离b(mmm)轨顶以上高高度H(mmm)大车宽B(m)吊车总重G(kn)C1160/33216.563.2661634.0023020975.955523019.563.2661854.1026020976.055527022.563.2661934.1026021876.05553002
10、5.563.2662055.0026021856.390034028.563.2662145.0026021856.3900380C2200/55016.569.7771854.0023020995.955524019.569.7772074.1026020996.055529022.569.7772164.1026021896.055532025.569.7772305.0026021896.390037028.569.7772395.0026021896.3900400C3320/55016.51092784.6526023416.640033019.51093014.7030024716
11、.690038022.51093134.7030024716.690041025.51093315.0030024716.990046028.51093445.0030024716.9900500C4500/110016.51554204.8030027346.775544019.51554304.8030027346.775549022.51554564.8030027346.775553025.51554745.0030027346.975558028.51554875.0030027346.9755620表3 吊车梁数数据（工作作级别A55）梁型号起重量(kkn)跨 度(m)梁 高(mm
12、m)梁 重(kkn)YDL116016.5-28.55120041.3YDL220016.5-28.55120041.5YDL332016.5-28.55120046.0YDL450016.5-28.55150060.3注： 11、土木007专升本本选1-555号方案案2、土木007（2）选选60-1114号方方案3、土木007（1）选选120-16VII- VII - 混凝土与砌体结构课程设计1 设计资资料本设计对应应任务书第第100号方案案，左跨吊吊车为C4，右跨吊吊车为C2，轨顶标标高9.99m，跨度24m。2结构计算算2.1 计计算柱高因该厂房跨跨度在15536m之间间，且柱顶顶标高大
13、于于8m，故采采用钢筋混混凝土排架架结构。为为了使屋盖盖具有较大大刚度，选选用预应力力混凝土折折线型屋架架及预应力力混凝土屋屋面板。选选用钢筋混混凝土吊车车梁及基础础梁。由图可知轨轨顶标高为为9.9m，设室内内地面至基基础顶面的的距离为00.5m，则则计算简图图中柱的总总高度H，上柱高高度和下柱柱高度分别别为：由于于为双跨等等高厂房，所所以边柱AA、C，中中柱B的标标高均一致致。柱顶标高上柱高估计基础埋埋深2.22,基础高高1.6，因因室外地坪坪标高为-0.155，所以基基顶标标高高-0.775。全柱高下柱高因此边柱AA，C及中中柱B顶面面标高为112.3 ，上柱高高4.0，下下柱高9.0，全
14、柱柱高12.9。2.2 确确定柱截面面尺寸及相相应计算参参数A柱：上柱柱截面尺寸寸(mm)：bhh=5000500下柱截面尺尺寸(mmm)：bhhhf=50012000200B柱：上柱柱截面尺寸寸(mm)：bhh=5007000下柱截面尺尺寸(mmm)：bhhhf=500166003000C柱：上柱柱截面尺寸寸(mm)：bhh=4004000下柱截面尺尺寸(mmm)：bhhhf=4008001550本设计仅取取一榀排架架进行计算算，计算单单元和计算算简图如图图1所示。图1 计算算单元和计计算简图和和截面尺寸寸3 荷载计计算3.1 恒恒荷载3.1.11屋盖恒荷荷载 防水层 0.4 kN/m225
15、mm厚厚水泥砂浆浆找平层 0.5 kN/m22 100mm厚珍珍珠岩制品品保温层 0.4 kN/m2 隔汽汽层 00.05 kN/m225mm厚厚水泥砂浆浆找平层 0.5 kN/m2预应力大型型屋面板 1.4 kN/m2 3.25 kkN/m2屋架自重 1109 kN/榀天窗架 34 =17kkN天沟板 2.0266= 122.12kkN则作用于柱柱顶的屋盖盖结构的重重力荷载设设计值为：kN=100mmm =150mmm =100mmmA柱：8550-(3000+500)=5080 A轴向柱内内移1500mmB柱左：8850-(300+3350)=2000B柱右：8850-(300+350)=
16、2000C柱：8550-(3000+500)=5080 C轴向柱内内移1500mm3.1.22吊车梁及及轨道重力力荷载设计计值=1.2(60.3+0.86)=778.122kN3.1.33柱自重重重力荷载设设计值上柱自重：=1.220.50.5253.9=29.225kN =1.20.50.7253.9=40.995kN =1.2258.9(0.440.1552+0.450.155+0.0013755)=533.73kkN 下柱自重：=1.22258.9（0.550.1552+0.850.2+0.70.02252/2） =900.11 kN =1.2258.9（0.550.22+1.150.3
17、+0.80.0225） =1550.866 kN =1.2258.9（00.40.1552+0.450.155+0.0013755） =533.73 kN 各项恒荷载载作用位置置如图2所示图2 荷荷载作用位位置图 （单位：KN）3.2 屋屋面活荷载载屋面活荷载载标准值为为0.5 kN/m2，雪荷载载标准值为为0.4kkN/m2，后者小小于前者，故故仅按前者者计算。作作用于柱顶顶的屋面活活荷载设计计值为： =11.40.5624/22=50.40kNN 3. 3 风荷载风荷载的标标准值按计计算，其中中, , 根据厂房房各部分标标高及B类地面粗粗糙度由附附表确定如如下：柱顶：=112.3 m =1
18、1.0644檐口：=114.0 m =1.112=15.000 m =1.140屋顶：=117.6 m =1.19177=18.005 m =1.20711如图3所示示，则由上上式可得排排架迎风面面及背风面面的风荷载载标准值分分别为：=1.0（00.8+00.6+00.6）1.06640.355=0.7745 kkN/m2kN/m22图3 风荷载体体型系数及及排架计算算简图则作用于排排架计算简简图上的风风荷载设计计值为: 00.74556=6.258kkN/m kN/mm =322.00kkN3. 4 吊车荷载载3.4.11 吊车梁梁竖向荷载载左跨：由表表可得吊车车参数为：B=6.7775m，
19、K=4.8m，456kkN，Q=5000kN，g=1555kN，G=5300kN。kN。根据据B，K可算得吊吊车梁支座座反力影响响线中各轮轮压对应点点的竖向坐坐标值如图图4所示。吊车竖向荷荷载设计值值为：D1.4456(1+00.87)=11993.811kND1.41341.877=3500.81kkN右跨：由表表可得吊车车参数为：B=6.7775m，K=4.8m，456kkN，Q=5000kN，g=1555kN，G=5300kN。kN。根据据B，K可算得吊吊车梁支座座反力影响响线中各轮轮压对应点点的竖向坐坐标值如图图4所示。吊车竖向荷荷载设计值值为：D1.4456(1+00.87)=119
20、93.811kND1.41341.877=3500.81kkN图4 吊吊车荷载作作用下支座座反力影响响线3.4.22 吊车梁梁横向水平平荷载左跨：T=kN TkNN右跨：T=kN TkNN4 排架内内力分析该厂房为两两跨等高排排架，可用用剪力分配配法进行排排架内力分分析。其中中柱的剪力力分配系数数计算，见见表1。表1 柱柱剪力分配配系数柱别A柱n=0.2201=0.30050.3077B 柱n=0.3398=0.3005=2.87760.3866C 柱n=0.2201=0.30050.30774. 1 恒载作用用下排架内内力分析恒荷作用下下计算简图图如图5(a)所示示，图中重重力荷载及及力矩M
21、是是根据图22确定的。 kN kNNkN kNNkNkN kNmkNm 如如图所示排排架为对称称结构且作作用对称荷荷载，排架架结构无侧侧移，故各各柱可按柱柱顶为不动动铰支座计计算内力。 C kNRkN 图图5 恒载载作用下排排架内力图图4. 2 屋面活荷荷载作用下下排架内力力分析4.2.11 AB跨跨作用屋面面活荷载排架计算简简图如图66所示，其其中QkN，它在在柱顶及变变阶处引引引起的力矩矩为：kNm kNmm kNmm对于A柱:， kNmm对于B柱:,则kN则排架柱顶顶不动铰支支座总反力力为：kN将R反向作作用于排架架柱顶，计计算相应的的柱顶剪力力，并与柱柱顶不动铰铰支座反力力叠加，可可得
22、屋面活活荷载作用用于AB跨时的的柱顶剪力力，即： kNkNkN图6 AAB跨作用用屋面活荷荷载时排架架内力图4.2.22 BCC跨作用屋屋面活荷载载由于结构对对称，且BBC跨与AAB跨作用用的荷载相相同，故只只需将图66中个内力力图的位置置及方向调调整一下即即可，如图图7所示。图7 BBC跨作用用屋面活荷荷载时的排排架内力图图4.2.33荷载作用用下排架内内力分析（1） 左左吹风时计算简图如如图8所示示。 各柱顶的剪剪力分别为为： 图8 左左吹风时排排架内力图图（2）右吹吹风时 由于结结构对称，故故只需将图图8中个内内力图的位位置及方向向调整一下下即可,如如图9所示示。 图99 右吹风时时排架
23、内力力图4.2.44吊车荷载载作用下的的内力分析析（1）作用用于A柱时时 计计算简图如如图10所所示。其中中吊车竖向向荷载，在牛腿顶顶面处引起起的力矩为为： kNm kNm对于A柱：，则 R对于B柱：n=0.3998=0.3005，则CC R=各柱顶的剪剪力分别为为： 图10 作用在A柱时排架架内力图（2）作用用于B柱左左时 计计算简图如如图11所所示。其中中吊车竖向向荷载，在牛腿顶顶面处引起起的力矩为为： kNm kNm对于A柱： 对于B柱： R=911.64()各柱顶的剪剪力分别为为： 图图11 作用在BB柱左时排排架内力图图（3）作用用于B柱右右时 计计算简图如如图12所所示。 图图12
24、 作用在BB柱右时排排架内力图图（4）作用用于C柱时时 计计算简图如如图13所所示。同理理，将作用用在A柱的的A,C柱柱内力对换换，并注意意改变符号号。 图13 作作用在C柱柱时排架内内力图（5）作用用于AB跨柱时时当吊车横向向水平荷载载作用于AAB跨时，排排架计算简简图如图114所示。对于A柱：n=0.201，=0.3005，则 ()对于B柱：，则 C RR=各柱顶的剪剪力分别为为： 图14 作作用在ABB跨时排架架内力图（6）作用用于BC跨跨柱时当吊车横向向水平荷载载作用于BBC跨时，由由于结构对对称及吊车车吨位相等等，则排架架计算简图图如图155所示。图15 作作用在BCC跨时排架架内力
25、图5 内力组组合见表2，33，4, 5。33表2 AA柱内力标标准值汇总总表 柱号及正向向内力荷载类别恒载屋面活载吊车竖向荷荷载吊车水平荷荷载风荷载AB跨BC跨在A柱在B柱左在B柱右在C柱在AB跨在BC跨左风右风序号Mk29.6331.794.49-144.33-155.49109.771-11.44729.83374.6112.3315.992Nk410.33950.400000000000Mk-94.448-20.8894.49273.550-32.771109.771-11.44729.83374.6112.33-15.992Nk488.55250.40001193.81350.8810
26、00000Mk60.111-5.32214.722-55.99-38.7756360.006-37.663166.223244.886172.889-134.23Nk78.62250.40001193.81350.881000000Vk17.3771.751.15-37.001-39.88728.133-2.94422.03319.13331.67719.994注：M单位位()，N单位KN，V单位KN。表3 AA柱荷载效效应组合（可可变） 内内力组合截面及相应N，V及相应N，V及相应M，V及相应M，V-M+0.99+153.55+0.99+-104.9+0.99+153.55+0.99+124
27、.664N529.557549.113529.557459.113-M+0.99+265.443+0.99+-306.68+0.99+244.666+0.99+21.133N617.997728.5571761.59519.446-M+0.99+809.668+0.99+-373.34+0.99+830.999+0.99+657.556N1703.07805.6671774.51596.556V-25.11051.988-35.885-43.665表4 AA柱荷载效效应组合（永永久） 内力力组合截面及相应N，V及相应N，V及相应M，V及相应M，V-M1.35/1.22+ 00.7(+)+0.6
28、147.3301.35/1.22+ 00.7(+)+0.66207.5511.35/1.22+ 00.7(+)+0.6147.3301.35/1.22+ 00.7(+)+0.6208.998N432.331152.445432.221329.336-M1.35/1.22+ 00.7(+)+0.6287.5561.35/1.22+ 00.7(+)+0.6-97.5541.35/1.22+ 00.7(+)+0.672.6551.35/1.22+ 00.7(+)+0.6-172.30N528.779-330.19518.223318.220-M1.35/1.22+ 00.7(+)+0.699.322
29、1.35/1.22+ 00.7(+)+0.6-12811.321.35/1.22+ 00.7(+)+0.6287.3311.35/1.22+ 00.7(+)+0.6132.661N518.773526.772629.336729.332V85.355-76.228-6.76638.299表5 AA柱荷载效效应组合（标标准） 内内力组合截面及相应N，V及相应N，V及相应M，V及相应M，V-M/1.22+/1.4117.886/1.22+/1.4-108.85/1.22+/1.4117.886/1.22+/1.497.288N438.447381.777438.447381.777-M/1.22+
30、/1.4206.554/1.22+/1.4-286.10/1.22+/1.4149.884/1.22+/1.4-20.888N1311.06299.9931367.76432.888-M/1.22+/1.4644.449/1.22+/1.4-560.40/1.22+ +/1.4661.337/1.22+/1.4272.009N1375.31453.6691432.01381.777V19.144-43.66249.455-33.8866 柱的设设计（以AA柱为例）6.1 柱柱的纵向钢钢筋计算 以以A柱为例，混混凝土强度度等级为，；采用HRRB3355级钢筋，。6.1.11 选取取控制截面面最不
31、利组组合其截面有效效高度分别别是465和11165mmm对上下柱进进行大小偏偏心受压判判断：上柱：下柱：所以对于上上柱，NNb=18228.611kN属于大大偏心受压压对于下柱，NNNb=58544.06kkN属于大大偏心受压压以下最不利利内力：上柱：M=153.5 kNNm N=529.7kN下柱，M=830.99kNNm N=17744.5kNN6.1.22上柱配筋筋计算 ， 故应应考虑结构构侧移和构构件挠曲引引起的二阶阶弯矩对轴轴向压力偏偏心矩的影影响，压力力偏心矩的的影响： ， 选用4228（AS=24633mm2），全部部纵向钢筋筋的配筋率率6.1.33 下柱柱配筋计算算 ， ，故应
32、考虑虑的影响 ， 所以以选4222（AS= =15440mm2），6.2 柱柱的裂缝宽宽度验算选择最不利利内力验算算：上柱：M=153.5KN.m N=5299.7KNN下柱：M=-8300.99KKN.m NN=17774.5KKN根据以上两两组内力组组合项次，可可计算出与与该两组内内力对应的的弯矩和轴轴力标准值值为： 上柱：MK=117.86KNN.m NNK=438.47KNN下柱：MKK=272.09KNN.m NNK=381.77KNN上柱裂缝宽宽度验算：，因为，故故需做裂缝缝宽度验算算 下柱裂缝宽宽度验算： ， ， 所以满足足要求6.3 柱柱箍筋配置置由于柱顶，柱柱底截面混混凝土的
33、抗抗震承载力力显然大于于剪力，故故可以按构构造配筋要要求配筋。根根据构造要要求，上下下柱均选用用的箍筋。7 牛腿设设计7.1 牛牛腿几何尺尺寸的确定定 6.88.1牛腿腿几何尺寸寸的确定 牛腿截截面宽度与与柱宽度相相等为5000mm，取取吊车梁外外侧至牛腿腿外边缘的的距离C11=130，吊车车梁端部宽宽为3400mm，吊吊车梁轴线线到柱外侧侧的距离为为900mmm，则牛牛腿顶面的的长度为7750-4400+3340/22+1800=7000mm，相相应牛腿水水平截面高高度为5000+5000=12200mmm，牛腿外外边缘高度度h1=5000mm,倾倾角，于是是牛腿的几几何尺寸如如图所示：图287.2 牛牛腿配筋由于吊车垂垂直荷载作作用于下柱柱截面内，即即a=9000-12200=-300mmm0，故故该牛腿可可按构造要要求配筋纵纵向钢筋取取4166，箍筋取811007.3 牛牛腿局部挤挤压验算 设垫垫板的长度度和宽度为为500500mmm，局部压压力标准组组合值： 故局局部挤压应应力为： （满满足要求）7.4 柱柱的吊装验验算7.4.11 吊装装方案 吊装装方案：一一点翻起吊吊，吊点设设在牛腿与与下柱交接接处。 查查表可得，如如计算简图图如图299所示。图29 柱柱吊装验算算简图7.4.22 荷载载计算柱吊