钢筋混凝土结构第二课程设计指导书-单厂-00

《砼结构设计》课程设计——单层工业厂房结构设计任务书与指导书(土木工程专业05级适用)沈阳建筑大学土木工程学院2012年5月《砼结构设计》课程设计任务书一、设计目的1、通过结构实验室结构设计，建立厂房整体设计的概念。2、进一步理解厂房结构设计实际工作和计算简图的抽象。3、掌握厂房荷载的种类、性质、传力线路和计算。4、进行排架分析的基本训练。5、掌握排架柱的内力组合方法。6、掌握偏心受压柱的截面设计、构造及房屋主要构件间的联接构造。7、掌握预制柱独立基础的设计计算。8、屋盖结构选型及布置构件。二、设计资料某机械加工装配车间。1、为两跨等高厂房，柱距6m，厂房全长60m；2、每跨厂房内设有两台桥式吊车，吊车吨位及配置见技术参数表：技术参数表轨顶标高An：A1=7.2mA2=7.5mA3=7.8m跨度(B1i+B2j)桥式吊车额定起重量及配置CmC1C2C3B118m200kN/200kN200kN/150kN300kN/150kN24mB218m300kN/150kN200kN/300kN200kN/200kN24mA0=6.9m,A4=8.1m,A5=8.4m.A6=8.7m3、地质情况：稳定地下水位-4m一下，地基土为砂质粘土，承载力240kN/m2,冰冻深1.2m.4、设计使用年限50年。三、设计内容与要求计算书部分：1、方案设计；2、计算简图的确定及荷载计算；3、排架内力分析及内力组合；4、柱截面（含牛腿）配筋计算；5、基础设计与计算。计算书要求步骤清晰完整，计算准确无误，字迹工整清楚，用16开纸装订成册。图纸部分：1、结构构件（屋架、柱、吊车梁、圈梁等）、屋盖支撑及柱间支撑布置图。2、柱子模板及配筋图。3、基础梁平面布置图及基础图。图纸一律手绘2#图纸2张，图面布置均匀，比例合理，字体端正，线条清晰，符合制图标准。四、设计步骤与进度1、选定厂房屋盖（屋架、屋面板、天沟板等）、吊车梁、吊车及轨道、柱子材料；绘制结构布置草图。（1天）2、确定计算简图、计算荷载。(2天)3、排架内力分析及内力组合。（3天）4、柱截面（含牛腿）配筋计算。（1天）5、基础设计与计算、平面布置草图。（1天）6、上正式图。（2天）7、答辩。（1天）《砼结构设计》课程设计指导书一、轴线定位平面定位以轴线来表示，竖向定位轴线由标高来体现。轴线和中心线是两回事，尽管有时轴线就定在柱的中心处，但要注意不能混淆。1、轴线定位除伸缩缝处的柱和端部柱外，柱的中心线应与横向定位轴线相重合，伸缩缝处及端部柱的中心线应子横向定位线缩进600mm。2、纵向轴线定位定位的基本要求是保证厂房内的吊车正常行驶，不与上柱的内缘相碰。因此在吊车桥架与上柱内缘之间留出一定的空隙，当吊车起重量不大于500KN时，此空隙不应小于80mm。当采用标准吊车时，厂方跨度L与桥跨L，差1500mm，当车轮中心线到桥架端部外缘的距离B+上柱截面B，(中柱为截面高度的一半)安全行驶空隙B：之和等于或小于750mm时，边柱外皮、墙内皮应与纵向定位线重合。否则就需要加设联系尺寸和插入距，联系尺寸和插入距的尺寸为150mm、250mm、500mm。3、标高确定任务书中已根据工艺要求给出了轨顶标高，而柱顶和牛腿顶面的标高要自己确定。柱顶标高：轨顶标高+吊车高度+吊车顶端与柱顶的净空尺寸(一般为220mm)。牛腿顶面标高=轨顶标高-吊车高度-轨道高度这样算出的标高很可能是一些零碎的数字为便于设计和施工，应将其取为300mm的倍数，牛腿顶面标高取整时，一般取小不取大，稍一疏忽就可能将余量留反，吃掉吊车与柱顶的空隙。二、结构构件的选型的布置1、屋面结构布置图屋面结构布置包括屋面板、天沟板、屋架及其支架、天窗架等构件的选型和布置。(1)屋面板(包括檐口板、嵌板)用于卷材防水的1．5x6m预应力混凝土屋面板(代号YWB)；檐口板(代号YWBT)、嵌板(代号KWB)可按全国通用标准图集G410(一)(二)选用。屋面的选用方法如下(包括檐口板、嵌板)：计算出板所承受外加荷载的标准值，在图集中查出允许外加荷载标准值比它大，但最接近的代号。这里的外加荷载的标准值为除板自重以外的其它荷载标准值之和。查G410(一)选用YWB-2Ⅱ，允许均布荷载标准值为2.64KN/㎡，板自重标准值1.30KN/㎡，灌缝重标准值0.1KN/㎡。(2)天沟板天沟板(代号TGB)后面的数字，前面两个表示天沟板的宽度，有58、62、77、86cm五种，后面一个，1代表用于等高跨；2代表用于高低跨。板的这边开洞在后面加a，另一边开洞在后面加b。如TGB58一la，TGB58一lb变形缝和端部天沟的编号：一边为TGB58一lSA，另一边为TGB58—1SA，另一边为了GB58—1SB。天沟板的选用方法与屋面板相同，可查阅全国通用图集G410。(三)、沟内坡度5％每30m设一根落水管。(3)天窗架天窗架分牛部天窗架(代号CJ)和端部天窗架(代号DJ)两种。天窗架的选用方法如下：计算出天窗所受屋面荷载的标准值和风荷载的标准值，查通用图集使所选型号天窗架的允许屋面荷载标准值和风荷载标准值分别大于所受荷载标准值。(4)屋架单屋厂房的屋架根据屋面荷载的大小、有无天窗及其类别檐口类别等进行选用和布置，查通用图集。预应力混凝土折线屋架的代号为:YWJA———×———××××预应折力砼线屋架形跨度荷载毒号檐口代号天窗代号钢筋级别对于双垮不等跨等高厂房，宜选用钢屋架，使端部高度相等。2、基础结构平面布置图(1)基础编号钢屋架的代号为：对于等高双跨度排架柱下基础，通常有如下几种编号1)典型排架积储(中柱J—1；边柱J—2)2)伸缩缝处双杯口基础(中柱卜3；边柱J—4)3)端部排架柱基础(中柱丁—；边柱J—6)4)抗风柱基础(J—7)(2)基础梁钢筋混凝土基础梁通常采用预制构件，可根据通用图集G320选用。3、梁、柱结构布置图排架结构的梁、柱布置包括：排架柱及基础间支撑、抗风柱、吊车柱、吊车梁等构件布置。(1)柱及柱间支撑单层厂房中的排架柱及风柱按单根编号。尺寸、配筋相同，仅预埋件不同的柱，可用下标予以区别。柱距6m厂房柱的截面尺寸，可参考书表11—4，1l—5确定，工字形截面柱的翼缘和腹板厚度可参考附表ll—6确定。对柱于在支撑屋架和吊力梁的局部处及柱子下端插入杯口部分，一般要做到成矩形截面。柱间支撑应设置在变形缝区段的中间或靠近中间的部位。(2)吊车梁当吊车起重量较大(Q≥200KN)；柱距较大(L≥6m)时，以优先选用预制混凝土吊车梁。中级工作制吊车的吊车梁用“DL”表示，边跨、中间跨、变形缝跨的吊车梁分别用“B”、“Z”、“S”、表示。先张法的代号为YXDL．后张法的代号为YMDL(用螺帽锚固)；YZDL(自锚)。预应力混凝上吊车梁可查阅全国通用图集G425及6426(一)（二）。三、排架结构计算排架结构计算包括确定排架简图；排架荷载计算；排架内力分析和内力组合。1、排架计算简图横向排架的计算，是从厂房平面图中相邻柱距的中轴线间截出一个典型区段作为计算单元。其计算单元与简图如书中图11—14所示。见图中柱子的固定端位置应为基础顶面，其标高可如下确定：基础顶面标高：基础底面标高(负值)+基础高度起初地面标高应在冰冻线以下，而基础高度可由抗冲剪永恒力验算和构造要求确定，约为柱截面高度加200mm，一般在900-1200mm之间。2、排架荷载计算(1)屋恒载(标准值Glk，设计值G1)包括个构造层、屋面板、屋架、天窗及屋盖支撑的自重(屋盖支撑自重标准值可近似取为0．07KN／m2)。边柱的受载面积为半跨加上联系尺寸乘以计算单元的宽度；若为外天沟，则为半跨加上天沟宽度乘以计算单元的宽度，中柱的受载面积为每侧半跨之和乘以计算单元的宽度。屋盖恒载可认为是通过屋架上弦和下弦中心线的交点作用与柱顶，此交点到纵向定位轴线的距离为l50mm。若边柱上柱的截面高度为500mm，设有150mm的联系尺寸则屋盖恒载对上柱中心线的偏心距为e1=50mm见书图11—15，11—16。(2)柱自重(上柱G2k，G2，下柱G3k，G3)上柱自重G2沿上柱中心线作用，对下柱中心线的偏心距e2=(h1-h2)／2式中h1，h2——分别为上下柱的截面高度。下柱自重标准值G3k按下柱截面尺寸和柱高计算。对于工字形截面柱，考虑到烟柱高方向部分为矩形截面及牛腿的外加重量，可近似按下柱全高为工字形截面计算重量，然后乘12的增大系数。(3)吊车梁及轨道连接自重(G4k，G4)G4k按吊车粱及轨道连接构造的标注图所给值计算。作用于牛腿顶面标高处，作用线位于吊车梁中心线处，到定位轴线的距离为750mmo故G4对下柱中心线的偏心距为：e4=750mm(中柱)e4=750—h1／2+a(边柱、a为联系尺寸)(4)屋面活荷载(Q1k，Q1)屋面活荷载取屋面均布活荷载和雪荷载的较大者。活荷载和雪荷载均按计算单元屋面水平投影面积计算。Q1通过屋架作用于排架柱顶，其作用为之与G1相同。对于多跨厂房，要考虑它们在排架的不利位置问题。加本设计题目，应考虑ABQ跨作用屋面活荷载，BC跨作用屋面活荷载，两跨同时作用三种情况。(5)吊车垂直荷载(Dmaxk、Dmink、Dmax、Dmin)吊车垂直荷载可根据每个姥子的靶压(最大轮压和最小轮压)利用吊车梁支座反力影响线进行计算当两台吊车不同时Dmaxk=P1max(Y1+Y2)十P2max(Y3+Y4)Dmink=P1min(Y1+Y2)十P2min(Y3+Y4)式中P1max、P2max一吊车1和吊车2最大轮压标准值。P1min、P2min一吊车1和吊车2最小轮压标准值。计算吊车垂直荷载时，对多跨厂房最多考虑四台吊车。(6)吊车水平荷载(FHK、FH)由于计算吊车水平荷载时。最多只考虑两台吊车同时刹车。所以既要考虑同一跨两台吊车同时刹车的情况又要考虑两跨中各一台大起重量吊车同时刹车的情况。当同一跨两台吊车刹车时：FHK=FHIK(Y1+Y2)+FH2K(Y3+Y4)当不同跨两台吊车刹车时：FHiK=(Q+g)a/4式中FHiK——每个大车轮子水平制动力标准值：a——制动力系数，对于软钩桥式吊车当起重量在150-500KN时，a=0.1;Q——吊车额定起重量：g一小车自重(7)风荷载柱顶以下的风压力和风奴-力以坞布水平荷载的形式分别作用在迎风面和背风面的墙上见“荷载规范”3内力分析与组合注意事项(1)在排架内力分析之前先确定在排架上有哪几种需要单独考虑的荷载情况对双跨等高排架有如下l1种作用的荷载情况：1)恒载(G1、G2、G3、G4)；2)屋面活荷载作用在AB跨；3)屋面活荷载作用在BC跨；4)吊车垂直荷载Dmax作用在朋跨的AB拄(Dmin)作用在AB跨的B柱;5)吊车垂直荷载Dmax作用在朋跨的B柱；6)吊车垂直荷载Dmax作用在BC跨的C柱；7)吊车垂直荷载Dmax作用在BC路的C柱；8)AB跨两台吊车水平荷载作用；9)BC跨两台吊车水平荷载作用；10)每跨各一台大起重量吊车水平荷载作用；11)风荷载(q1、q2、Fw)作用。(2)排架内力组合排架在各种荷载单独作用时内力求得后(包括给出内力图)，根据最不利又是可能的原则，并考虑组合系数。即和求得排架柱各控制截面的最不利内力。(1)控制截面对单阶柱一般取三个控制截面牛腿顶面上截面，按上柱截面尺寸考虑牛腿顶面下截面；·按下柱截面尺寸考虑；基础顶面处的截面，按下柱截面尺寸考虑。(2)控制截面的内力组合1)+Mmax及相应的N，V；2)-Mmax及相应的N，V：3)Nmax及相应的M，V：4)Nmin及功应的M，V。对于排架结构及柱下基础承载力计算需考虑下列几种基本组合：1)1.24恒载+1.4[0.85(其它活荷+风荷)]2)1.24恒载+1.4其它活荷3)1.24恒载+1.4风荷(3)排架内力组合注意事项1)恒载均要考虑：2)多台吊车的竖向荷载；对于多跨厂房一个排架不多于4台吊车；多台吊车的水平荷载对单跨或多跨厂房最多只考虑两台。多台吊车的荷载折减系数按表G—S0采用；3)当组合Nmax与相应的M及Nmin与相应的M时，应