淮阴工学院钢结构原理课程设计

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1、单层厂房结构课程设计计算书1.结构构件选型及柱截面尺寸确定因该厂房跨度在15~36m之间，且柱顶标高大于8m，故采用钢筋混凝土排架结构。为了使屋盖具有较大刚度，选用预应力混凝土折线型屋架及预应力混凝土屋面板。选用钢筋混凝土吊车梁及基础梁。由图1可知柱顶标高为12.6m，牛腿顶面标高为8.7m；设室内地面至基础顶面的距离为0.5m，则计算简图中柱的总高度H，下柱高度Hl，和上柱高度Hu分别为：根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，可确定柱的截面尺寸，见表1。图1厂房剖面图表1柱截面尺寸及相应的计算参数计算参数柱号截面尺寸/mm面积/mm2惯性矩/mm4自重/(kN/

2、m)A，C上柱矩4004001.610521.31084.0下柱I4009001001501.875105195.381084.69B上柱矩4006002.4105721086.0下柱I40010001001501.975105256.341084.94本设计仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图2所示。图2计算单元和计算简图2.荷载计算1.恒载⑴屋盖恒载三毡四油加绿豆砂防水层0.4kN/m220mm厚水泥砂浆找平层0.4kN/m2100mm水泥珍珠岩制品保温层0.4kN/m2一毡二油隔气层0.05kN/m220mm水泥砂浆找平层0.4kN/m2预应力混凝土屋面

3、板1.4kN/m2屋盖钢支撑0.15kN/m2总计3.2kN/m2屋架重力荷载为112.8kN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设计值为：(2)吊车梁及轨道重力荷载设计值：(3)柱自重重力荷载设计值A、C柱:上柱：下柱:B柱:上柱:下柱:各项恒载作用位置如图3所示。图3荷载作用位置图（单位：kN）2.屋面活荷载屋面活荷载标准值为，雪荷载标准值为，后者小于前者，故仅按前者计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：的作用位置与作用位置相同，如图3所示。3.风荷载风荷载的标准值按计算，其中,,根据厂房各部分标高(图1)及B类地面粗糙度确定如下：柱顶(标高12.6m)檐口(标

4、高14.75m)屋顶(标高15.80m)如图4所示，则由上式可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：图4风荷载体型系数及计算简图则作用于排架计算简图(图4)上的风荷载设计值为:4.吊车荷载由附录12可得20/5t吊车的参数为：，，，，,,根据及可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标值如图5所示。(1)吊车竖向荷载吊车竖向荷载设计值为：(2)吊车横向水平荷载作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力为：作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为：图5吊车荷载作用下支座反力影响线3.排架内力分析该厂房为两跨等高排架，可用剪力分配法进行排架内力分析。其中柱的剪力分

5、配系数计算，见表2。表2柱剪力分配系数柱别A、C柱B柱;;;由于图6a所示排架为对称结构且作用对称荷载，排架结构无侧移，故各柱可按柱顶为不动铰支座计算内力。柱顶不动铰支座反力可根据相应公式计算。对于A，C柱，则：本例中RB=0。求得Ri后，可用平衡条件求出柱各截面的弯矩和剪力。柱各截面的轴力为该截面以上重力荷载之和，恒载作用下排架结构的弯矩图和轴力图分别见图6b、c。图6d为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定，下同。图6恒载作用下排架内力图2．屋面活荷载作用下排架内力分析(1)AB跨作用屋面活荷载排架计算简图如图7所示，其中Q1=70.56kN，它在柱顶及变阶处引引

6、起的力矩为：对于A柱，，,则对于B柱,，则将R反作用于柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与相应的柱顶不动铰支座反力叠加，可得屋面活荷载作用于AB跨时的柱顶剪力，即排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图7b，c所示。图7AB跨作用屋面活荷载时排架内力图（2）BC跨作用屋面活荷载由于结构对称，且BC跨与AB跨作用荷载相同，故只需将图7中内力图的位置及方向调整一下即可，如图8所示。图8BC跨作用屋面活荷载时的排架内力图3．风荷载作用下排架内力分析(1）左吹风时计算简图如图9a所示。对于A，C柱,，得各柱顶的剪力分别为排架内力如图9b所示(a)(b)图9左吹风时排架内力图(2)右吹

7、风时计算简图如图10a所示。将图9b所示A，C柱内力图对换且改变内力符号后可得，如图10b所示。图10右吹风时排架内力图4.吊车荷载作用下排架内力分析(1)Dmax作用于A柱计算简图如图11a所示。其中吊车竖向荷载Dmax，Dmin。在牛腿顶面处引起的力矩为：对于A柱，，则对于柱，，，得排架各柱顶的剪力分别为：排架各柱弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图11b,c所示。图11Dmax作用在A柱时排架内力图(2)Dmax作用于B柱左计算简图如图12a所示,计算如下：柱顶不动铰支反力，及总反力分别为：各柱顶剪力分别为：排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图1