十、第二课程设计任务书计算书.doc

1、1装配式单层单跨厂房结构设计计算书、设计资料（抄写任务书中的内容）、结构选型：建议选用的结构形式：1、 屋面板：选自G410 ，见图 20板重： 1.3kN/ m2 (沿斜面)嵌缝重：0.1kN/ m 2 (沿斜面)2、 天沟板：选自G410 ，见图 21 3、 天沟重（包括水重）：17.4kN/根4、 天窗架： 形钢筋混凝土天窗架选自G316。天窗架及挡风板传到屋架上的重量见图 22 2370=1.5kN68956P2 5、 预应力钢混筋凝土折线形屋架选自G415 ，屋架轴线图尺寸如图 23 所示。每榀屋架重 60.5kN。 34825018012397654图 236、 屋盖支撑：选自G4

2、15 重量为：0.05kN/ m 2 (沿水平面)7、 基础梁：选自G320 ，b h=250450mm，每根自重：16.90kN8、吊车梁：选自G323 ，见图 24每根自重：50kN轨道及垫层重：0.6kN/ m 4 29、连系梁与过梁，截面与尺寸见剖面图。10、柱间支撑：选自G142.111、基础采用单独杯形基础，基础顶面标高为：-0.6m。12、柱子尺寸：a） 、柱子高度：上柱高 Hu =11.47.8=3.6 m下柱高 Hl=7.8+0.6=8.4 m(基础顶面标高-0.6m)柱总高 H =b） 、柱截面尺寸：建议上柱为方形截面，bh=400400mm ，下柱为工字形截面，bhh f

3、 =400800150mm，牛腿尺寸、柱下端矩形截面部分高度尺寸见图 25。柱截面几何特征值为： A1 =1.6105 m m2 I1 =2.1310 9 m m4A2 =1.775105 m m2 I2 =14.3810 9 m m4.0+.14802-51734 、荷载计算：（均按标准值计算）1、 永久荷载（见图 26）、屋架传给柱的永久荷载 G1k（A 轴或 B 轴承受） 。a)、天窗架传下的永久荷载（包括天窗架上的屋面板、嵌缝、找平层、防水层、挑檐以及挡风板和天窗架自重）为：b)、屋面永久荷载（包括除天窗架以外的屋面板、嵌缝、找平层及防水层）：c)、屋盖支撑重：0.05 69 =2.7

4、 kNd)、屋架自重： 0.50 60.5 =30.25 kNe)、天沟重： 17.40 kNG1k= kNG1k 对上柱轴线的偏心距 e1=0.20.15=0.05 me534G 263、柱在标高 11.10 m 以上连系梁及墙体重 G2K连系梁重：0.3 0.24625 =10.8 kN墙体重： 4.51.76 =45.9 kNG2k=56.70 kNG2k 对上柱轴线的偏心距 e2=0.2+0.12=0.32 m、吊车梁及轨道重：G 3KG3k=G3k 对下柱轴线的偏心距 e3=0.750.4=0.35 m、柱自重：上柱自重 G4k= G4k 对下柱轴线的偏心距 e4=0.400.2=0

5、.2 m下柱自重 G5k= (0.2+0.4+0.62)0.40.825+6.60.177525+0.20.4225+0.220.50.425=44.68 kN2、 屋面可变荷载：Q k、屋面施工活载：Q 1k=、雪载： Q1k=由于降雪时一般不会上屋面进行施工或维修，因此设计时雪载和屋面施工活载不必同时考虑，仅选用两者中的较大者，即选：Q 1k=、屋面积灰荷载：Q “1k=Qk= Q1k+Q“1k=3、风荷载：（由学生完成）风载高度变化系数：柱顶以下为 Z1，按柱顶高度 H=11.4+0.15=11.55 m 取值；柱顶以上为 Z2，按屋面平均高度 H=11.4+0.15+0.5(16.92

6、11.4)=14.31 m 取值。 Z1= q 1= q 2= Z2= F w= 4、吊车荷载：Pk min=Tk=Y1= Y2= Y3= Y4= Dk max=Dk min=Tk max= 2、 排架的内力分析：41、永久荷载作用下：永久荷载 G1k G5k 这些集中力并不作用于柱的形心线上，而是偏心的，为了便于计算柱顶的不动铰支反力，现将这些偏心力转换成作用于柱的形心线上的力和力偶：1、 计算作用于柱的形心线上的力和力偶，见图 27G1k+G2k=G3k=M1k= G1ke1=M2k= G2ke2= (可按近似作用在柱顶考虑 )M3k= G3ke3=M4k=( G1k+ G2k+ G4k)

7、e4=M1k+M2k= M4kM 3k=A5BA-1342AR122I 2kk608 7 、利用附录 10 计算柱顶不动铰支反力 RA ，R i =MCi/ H2（见图 28）=H u/ H=3.6/12=0.3 n= J1/J2=2.13/14.38=0.148由附录 10 中的计算公式可求得：C 1 =1.971；C 3=1.181RA1 = C1（M 1k+M2k）/ H= ()RA2 = C3（M 4kM 3k）/ H= ()RA= RA= RA1+RA2 = ()、柱顶剪力 VA（V B）的计算由于荷载与结构都对称，故排架无侧移，就不必进行剪力分配，柱顶不动铰支反力即为柱顶剪力，即：

8、V A= RA= () VB= RA= ()、绘内力图于图2、在屋面可变荷载 QK 作用下： 53、在吊车竖向荷载（D k max、 Dk min）作用下： 4、吊车水平荷载（T k max、 ）作用下： ()柱顶支反力 Ri =C5 Tmax由附录 10 中的计算公式可分别求得：当 Y=0.6Hu=2.16 时，C 5 = 当 Y=0.7Hu=2.52 时，C 5 =再用内插法求得当 Y=2.4m， 即当 Y=0.67 Hu 时的 C5 =柱顶支反力 RA = RB =C5 Tmax= R =2 RA = ()柱顶剪力 VA = VB =绘出 M 图（N=0 柱底剪力值标在 M 图中即可5、

9、在风荷载作用下： 3、 内力组合：内力组合通常列表进行，希望同学们将前面计算出的内力(标准值) 结果填完内力组合表 1，然后根据表 1 的数据完成内力组合表 2（设计值）和表 3（标准值）的所有内力组合。内力组合表 1可变荷载吊车荷载 风载截面 内力 永久荷 载 屋面活载 Dmax 在 A 柱 Dmin 在 A 柱 Tmax 作用 左风 右风项次 Mk 1.52 12.99 -61- Nk 280.45 0 0Mk -35.81 12.99 -61-Nk 334.05 0 0Mk 34.5 103.87 -290Nk 378.73 0 0-Vk 8.37 10.82 -34.25说明 弯矩 M

10、 以柱左侧受拉为 “+”；轴力 N 以受压为“+” ；剪力 V 以沿杆端顺时针转为“+”内力(设计值) 组合表 2 (注：荷载分项系数 G 可能取：1.0、1.2、或 1.35; Q 取 1.4)截面 内力 +Mmax 与相应的N、V -Mmax 与相应的N、V Nmax 与相应的M、V Nmin 与相应的M、V6组合项 內力值 组合项 內力值 组合项 內力值组合项 內力值M 4.87-N1+2 G=1.35 443.25M-NM 593.39 473.89N 892.64 378.73-V1+0.9(2+3+5+6) G=1.2 70.051+6 G=1.068.12-截面内力(标准值) 组

11、合表 3 ( 注：荷载分项系数 G 取 1.0； Q 取 1.0 )截面 内力 +Mk max 与相应的Nk、V k-Mk max 与相应的Nk、V kNk max 与相应的Mk、V kNk min 与相应的Mk、V k组合项 內力值 组合项 內力值 组合项 內力值 组合项 內力值+Mk 428.7 348.35Nk 771.71 378.73-Vk1+0.9(2+3+5+6 51.23 1+6 51.054、 柱截面设计1、上柱配筋计算：选取内力组合表- 截面的四组内力中最不利的一组内力，按矩形截面对称配筋偏心受压构件进行计算。所选取的内力为：M = N= 柱的计算长度： l0=2Hu=23

12、.6=7.2m材料强度： fc=14.3 N/mm2 fy=300 N/mm2受压区高度： X=N/b 1 fc b=0.55365=208.8mm2 a s=235=70mm取受压区高度： X= 偏心距： NMe0 ie 1= = 2= =hl0 Afc5. hl01.5= 1 2=014leie= e = 7SA选用 （ SA2、下柱截面配筋计算：下柱的配筋沿柱全长应配相同的钢筋，比较柱截面-、- 的内力后得知截面-的内力起控制作用。 -截面中的四组内力中，经计算得知 Nmin 组合为最不利内力，控制下柱的配筋(因此时柱的计算长度 l0=1.5H=1.512=18m，见教材表 13-9 的

13、注 2)。下柱按工字形对称配筋偏心受压构件计算配筋：3、吊装阶段的承载力和裂缝宽度验算：柱除了必须进行使用阶段的承载力计算外，还必须按吊装的实际受力情况和混凝土的实际强度（往往在混凝土达到设计强度 7080%时就进行吊装）进行吊装时的承载力和裂缝宽度验算。经验算已满足要求。、牛腿设计1、 荷载计算：荷载包括吊车梁自重、吊车轨道重、吊车轮压 Dmax、T max 等。2、 截面尺寸：。3、 配筋计算：因 a0，故纵向受拉钢筋及水平箍筋均按构造配置，不配弯起钢筋（同学们可根据教材上的有关内容自行选配牛腿中的钢筋） 。、柱下单独杯形基础设计1、 工程地质资料2、 杯口尺寸及基础底面标高的确定（）1、

14、 杯口尺寸柱插入深度：h 1=800mm杯口深度：800+50=850mm杯底厚度：a 1=200mm杯口壁厚：t=300mm 杯口壁高度：h 2t/0.75300/0.75400取 h2=300mm杯口顶部尺寸：长：800+752=950mm宽：400+752=550mm杯口底部尺寸：长：800+502=900mm宽：400+502=500mm基础立面见图 30 3、 基础底面尺寸的确定： 1、 荷载计算： a） 、基础梁传来： 基础梁自重： kN9.16254.025窗重： 3)81.63(墙重（计算至室外地平） k4.15.24.)75.01.(窗过梁重：（0.45+0.3）0.2525

15、6= 28.1kNtb.218标准值： =206 kN 设计值： 1.2206=247.2 kN基础梁荷载对基础底面形心的偏心距为：150+400=550 mm基础梁荷载对基础底面形心引起的弯矩标准值为：0.55206=113.3 kN m基础梁荷载对基础底面形心引起的弯矩设计值为：0.55247.2=136 kN mb)、上部柱传来：柱传来的荷载标准值可取内力组合表 3 中- 截面上的四组内力。C） 、传至基础底面的荷载效应标准值见基础计算表 1 所示基础计算表 1+Mk max -Mk max Nk max Nk min上部柱传来 378.73基础梁传来 206 206 206 206轴向

16、力 Nb k（kN）总计 977.71 584.73上部柱传来 428.7 348.35剪力引起 48.79 53.6基础梁传来 -113.3 -113.3 -113.3弯矩 Mb k（kN m）总计 364.19 288.65剪力Vk（kN） 51.23 51.052、 基础底面尺寸的确定：a)、初步确定底面尺寸取基底以 Nk max 组合下的总轴向力： Nb k= )8.015.201（ kbakbrHfA=按底面尺寸为：（1.11.4）A= 初步确定底面尺寸为：bl =4.53.0m A=4.53.0=13.5m2b） 、持力层地基承载力验算：基底自重反力：G/A=200.85+100.

17、80=25 kN/ m2基底面弹性抵抗矩：W=1/634.5 2=10.125 m3基底土反力值见基础计算表 2基础计算表 2+Mk max -Mk max Nk max Nk minNb k /A 72.42 43.31Gk /A 25 25 25 25Mb k /W 35.97 28.5Pk max（kN/ m 2） 108.39 71.81Pk min（kN/ m 2） 36.45 14.81由基础计算表 2 中的数据可知，基础底面不出现拉应力，且所有最大土反力 Pk 9max= kN/ m21.2f a=1.2105=126kN/ m2，同时（P k max+ Pk min）/2 皆小

18、于 fa=105 kN/ m2，故基楚底面尺寸满足要求。4、基础高度验算在基础抗冲切验算和基础底板配筋计算时，应取各种荷载效应设计值引起的土净反力值 PS。传至基础底面的荷载效应设计值见基础计算表 3 所示，由此而因起的基底土净反力值见基础计算表 4基础计算表 3+M max -M max Nmax N min上部柱传来 36.45 378.73基础梁传来 247.2 247.2 247.2 247.2轴向力 N b（kN）总计 1139.89 675.93上部柱传来 593.39 473.89剪力引起 3.55 71.53基础梁传来 -136 -136 -136 -136弯矩 M b（kN

19、m）总计 530.94 409.42剪力V（kN） 70.05 68.12基础计算表 4+Mmax -Mmax Nmax NminN/A 84.43 46.37M/W 52.44 40.44Ps。max （kN/ m2）136.87 86.81Ps。min （kN/ m2）31.99 5.93基础高度验算即进行冲切验算，取基础计算表 4 中地基净反力 、 Ps。max 最大的一项，经比较确定为 组合下的 、 Ps。max 值为最大，其值为：、 Ps。max = kN/ m2 Ps。min = kN/ m21、 验算柱边处冲切（见图 31）bt=bc=0.4m ac=0.8m bb=bt +2

20、h0h0=1.050.04=1.01mb=3mb t+2 h0=0.4+21.01=2.42mA1=A2= h0 ( bt+bb)/2=( bt + h0) h0=(0.4+1.01) 1.01=1.424m2 hp=1 97.85.1(9Fl = Ps。max A1=0.7 hpft A2=0.70.9791.1106A840512930.,inpV15,miax6 101.424 =1073.5 kN 满足要求。 、验算变阶处的冲切（见图 32）bt=bc=1.15m ac=1.55mh0=0.750.04=0.71mb=3mb t+2 h0=1.15+20.71=2.57mA1= )2(

21、)2( 0 hblcc= 371.05.4=2.249 m22).1(A2= 20 .1).5.(hbt 由于 h =0.75m0.8m 取： hp=1.0Fl = Ps。max A1=0.7 hpft A2=0.71.01. 1106 1.32 = 1016.4 kN 满足要求。5、底板配筋计算、长边方向的配筋计算（见图 33）经比较基础计算表 4 中地基净反力，确定用+M max 组合为最不利Ps。max = Ps。min = a)、相应于柱边及变阶处的净反力为：Ps1= Ps。min +（P s。max P s。min ） （a c+l）/2 l=Ps2= Ps。min +（P s。max P s。min ） （a c+l）/2 l=b） 、相应于柱边及变阶处的弯矩为：M =（P s。max + Ps1） 48)2()(ccbal=M2=（P s。max + Ps2） 48)2()( ccbal p75013492,mins50N.,iaxV6 54710A263Ips,inVM5Ns,miax0.