单层工业厂房基础设计
第四节 单层工业厂房基础设计
按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)规定,对地基承载力标准值在
160≤f k
1.A (C )柱 (1)荷载
自表8中取得柱基础顶面最不利的四组荷载设计值如下:
M 1=282.75kN·m (逆时针), N 1=644.33kN(↓) , v 1=-25.37kN(←) M 2=-394.47kN·m (顺时针), N 1=447.06kN(↓) , v 1=51.20kN(→)
M 3=-26.82kN·m (顺时针), N 1=885.50kN(↓) , v 1=-1.75kN(←) 由基础梁传至基础顶面的外墙重量的设计值为G w (240mm厚墙容重取为19kN/m3) : G w =1. 2×[(14. 74+0. 5) ×6−(3. 6+2. 7+2. 1) ×4. 0]×0. 24×19=316. 50kN (2)确定基础尺寸 ①基础高度
由课本表13—10(P.142),柱的插入深度h 1=0. 9h =0. 9×900=810mm >800mm ,选h 1=900mm。
由课本表13—11(P.142)得杯底厚度a 1≥200mm ,选a 1=250mm , 杯口深度为900+50=950mm,杯口顶部尺寸:宽为400+2×75=550mm,长为900+2×75=105mm。杯口底部尺寸:宽为400+2×50=500mm,长为900+2×50=1000mm。杯口底垫层为50mm ,则基础高度为h=h 1+50+a 1=900+50+250=1200mm ,基础顶面到±0.00为500mm ,这样,基础埋深为H=1700mm。由杯壁厚度t ≥300mm ,且大于基础梁宽,取t=375mm,杯壁高度h 2=450mm 。
②基础底面尺寸
地基承载力特征值按下式计算
f a =f ak +ηb γ(b −3) +ηd γ0(d −0. 5) 并由GB50007-2002查得ηd =1. 1, ηb =0,取土平均
3
自重γ0=20kN /m ,则得
f a =180+1. 1×20×(1. 7−0. 5) =206. 4kN /m 2>1. 1f ak =1. 1×180=198kN /m 2。
由N max 的一组荷载,按轴压基础初估其底面尺寸:
A 1=
N 885. 50+316. 50
==6. 97m 2
f a −γ0H 206. 4−20×1. 7
因该基础为偏心受压,故取A =1.3A 1=1.3×6.97=9.061m 2,底面选为矩形:a ×b =3.8×2.8=10.64m 2。则基础底面的
W =
12111
ba =×2. 8×3. 82=6. 739m 3; I =ba 3=×2. 8×3. 83=12. 80m 4。 661212
基础及其上填土重G =1. 2γ0abH =1. 2×20×3. 8×2. 8×1. 7=434. 11kN 基础各部分尺寸详见图34。 (3)地基承载力验算
①作用于基础底面的力矩及轴力设计值 第一组荷载:
M b =M1+V1h+Gw e=282.75+25.37×1.2+316.50×(0.12+0.45)=493.60kN·m (逆时针)
N b =N1+G+Gw =644.33+434.11+316.50=1394.94kN(↓) 第二组荷载:
M b =M1+V2h-G w e=394.47+51.20×1.2-316.50×(0.12+0.45)=275.51kN·m (顺时针)
N b =N2+G+Gw =447.06+434.11+316.50=1197.67kN(↓) 第三组荷载:
M b =M4-V 4h-G w e=26.82-1.75×1.2-316.50×(0.12+0.45)=-155.69kN·m (逆时针)
N b =N4+G+Gw =855.50+434.11+316.50=1606.11kN(↓) ②验算基底反力:
max
计算公式:p min =
N b M b
±;且满足A W
1
p max ≤1. 2f a =1. 2×206. 4=247. 68kN /m 2; (p max +p min ) ≤f a =206. 4kN /m 2及
2
p min ≥0。由前,A =a ×b =3.8×2.8=10.64m 2;W = 6.739m3按上式计算公式的计算结
果列于表11中。
表 11
故所设计的基础底面尺寸合适。
(4)基础受冲切承载力验算
按第一组荷载验算(因该组荷载产生的基础底边土净反力为最大)。此时,M b =493.6kN·m ,N b -G =1394.94-434.11=960.83kN;则基础底边土壤净反力为
max P min =
⎧163. 55N b −G M b 960. 83493. 6
kN /m 2 ±=±=90. 3±73. 25=⎨
A W 3. 8×2. 86. 739⎩17. 05
① 柱边处冲切面承载力验算:见图35。
因b=2.8m>bt +2h0=0.4+2×1.165=2.71m,h 0=h-45=1200-45=1155mm 则
a a b b 3. 80. 92. 80. 4
A L =(−t −h 0) b −(−t −h 0) 2=(−−1. 16) ×2. 8−(−−1. 16) 2=0. 8104m 2
22222222冲切荷载设计值为
F L =p s max ⋅A L =163. 55×0. 8104=132. 54kN ,冲切面水平投影面积为
A m =(bt +h0)h 0=(0.4+1.16)×1.16=1.8096m2则抗冲切能力为
0.7βhp f t A m =0.7×1.1×1.8096×103=1351.59kN>FL =132.54KN,故抗冲切承载力满足要求。
②变阶处冲切面承载力验算
此时冲切破坏面与柱边冲切破坏面重合,故不可验算。 (5)基础底板配筋
基础底边上净反力计算公式同前
P
max min
N b −G M b =±
A W
2. 81. 9+0. 45
;p s =p s min +(p s max −p s min ) ×
3. 83. 8
p sI =p s min +(p s max −p s min ) ×
各组荷载作用下的计算结果列于表12中,以上公式中:A =2.8×3.8m 2;W =6.739m 3;
p sI 及p s 的位置见图35。
表12
表13
荷载组别
Psmax (kN/m2)
Psmin (kN/m2)
P sI (kN/m2)
p s (kN/m)
2
P smax +psI (kN/m2)
P smax +p s (kN/m)
2
P smax + Psmin (kN/m2)
第一组 第二组 第三组
143.52 ①基础长边方向配筋
取以上四组荷载中(p smax +psI )max 来计算M I ,则此时取第四组荷载的值
M I =
11
(p s max +p sI )(a −a t ) 2(2b +b t ) =×271. 2×(3. 8−0. 9) 2×(2×2. 8+0. 4) =285. 1kN ⋅m 4848
取以上四组荷载中(P smax +p s )max 来计算M Ⅱ,则此时取第一组荷载的值
11
(p s max +p s Ⅱ)(a −a t ) 2(2b +b t ) =×288. 55×(3. 8−0. 9−0. 45×2) 2×(2×2. 8+0. 4+0. 45×2)
4848
=165. 92kN ⋅m
那么,相应于Ⅰ—Ⅰ和Ⅱ—Ⅱ截面的配筋为 M Ⅱ=
A s Ⅰ
M Ⅰ285. 1×106
=1306. 03mm 2 ==
0. 9f y h 0Ⅰ0. 9×210×1155
A s Ⅱ
M Ⅱ165. 92×106
=1245. 22mm 2 ==
0. 9f y h 0Ⅱ0. 9×210×705
则钢筋选为φ8/10@180,As =1360.4mm 2 ② 基础短边方向配筋
取以上四组荷载中(p s max +p s min )max 来计算M Ⅲ、M Ⅳ,则此时取第四组荷载的值
11(p s max +p s min )(b −b t ) 2(2a +a t ) =×220. 3×(2. 8−0. 4) 2×(2×3. 8+0. 9) 4848=224. 71kN ⋅m M Ⅲ=
11
(p s max +p s min )(b −b t ) 2(2a +a t ) =×220. 3×(2. 8−0. 4−0. 45×2) 2×(2×3. 8+0. 9+0. 45×2) 4848=97. 07kN ⋅m M Ⅳ=
那么,相应于Ⅲ—Ⅲ和Ⅳ—Ⅳ截面的配筋为
A s Ⅲ
M Ⅲ224. 71×106
===1038. 38mm 2
0. 9×210×(1155−10) 0. 9f (y h 0Ⅰ−d ) M Ⅳ97. 07×106
=739. 02mm 2 ==
0. 9f y (h 0Ⅱ−d ) 0. 9×210×(705−10) 则钢筋选为φ8/10@170,As =1111.6mm 2基础配筋见图34。
A s Ⅳ
2. B柱
B 柱设计方法与A 柱完全相同,计算过程出略。基础各部分尺寸及配筋见图32。
图 34
图 35
第五节 单层工业厂房施工图绘制
一、结构平面布置图
结构平面布置图中应包括以下内容:
1、屋面板布置 屋面板包括一般屋面板、嵌板、天沟板等多种板型,由于单层工业厂房的大型屋面板与屋架采用焊接连接,屋架中需在与屋面板相连接的位置预埋钢板,因此当屋架选定后,屋面板的布置其实已确定,本例的屋面板布置可查阅《预应力混凝土折线形屋架》(04G415-1)。需要注意的是开洞天沟板应与雨落管的位置对应配套。
2、屋架布置 屋架布置较简单,凡需形成排架的柱上均应设置屋架。
(04G415-1)3、屋面支撑布置 屋面支撑的布置可参考《预应力混凝土折线形屋架》和课本有关规定。
4、吊车梁布置 凡需桥式吊车的位置均应布置吊车梁。
排架布置 除需开设大门洞处采用托架可抽柱外,一般在轴线相交处均应布置排5、架柱。
6、柱间支撑布置 根据课本有关条文设置。
7、施工说明 应将图上无法表达的内容用文字加以说明,如施工要求,材料选用,标准图集等。
以上各构件均应标明代号,若为图集标准构件,则用图集中符号,其它构件则根据结构常用命名规则对其命名编号,如柱用“Z*”表示,梁用“L*”表示,只有完全相同的构件才能采用同一标注,所谓完全相同是指构件的外形尺寸、配筋、预埋件、开洞位置、尺寸等均应相同。本例结构平面布置图见图6。
由于图幅有限,将图6的施工说明列于此处,但正式施工图一定要将施工说明写在图纸上。
图6施工说明:
1、屋面板、天沟板、嵌板选用图集(G410-1∼2,2004年合订本)《1.5×6m 预应力钢钢筋混凝土屋
面板》(卷材防水);
2、屋架、屋盖支撑选用图集(04G415-1)《预应力钢筋混凝土折线型屋架》; 3、柱间支撑选用图集(05G336)《钢筋混凝土柱间支撑》; 4、吊车梁选用图集(04G426)《6m 后张法预应力混凝土吊车梁》;
5、圈梁除在檐口附近设置一道外,在标高8.64m 处增设一道圈梁,圈梁截面为190×190,纵向配置
4 12钢筋,箍筋为 6@250;
6、本工程不设屋架上弦横向水平支撑,因此须保证屋面板与屋架的连接不少于三个焊接点并沿板缝
灌筑不低于C15的细石混凝土; 7、屋架支撑布置见图9。
二、排架柱施工图
排架柱施工图包括模板图、配筋图及施工说明。模板图中应表示出柱的模板尺寸、预埋件位置、柱控制截面标高等;配筋图则应将柱的纵向及截面配筋表达清楚;施工说明应说明柱的施工方法及施工过程中应注意的事项,本例排架柱施工图见图32。 三、基础平面布置图
基础平面布置图包括基础的平面布置、基础梁布置及基础施工说明,本例基础平面布置图见图34。