粮食平房仓库设计—拱板(屋盖)部分

粮食平房仓库设计—拱板(屋盖)部分
摘要：本文是继粮食平房仓库设计（排架部分已刊）的屋架部分资料，以后有机会再将其余各分部设计分期刊出，以便与各位同仁相互学习，共勉互励。

关键词：粮食；平房仓库；设计；拱板
Abstract: this article is the food bungalow warehouse design (part already bent 6) part of the roof material, after opportunity again the others each division design stage claim to colleagues and learn from each other, and refer mutual encouragement.
Keywords: food; Bungalow warehouse; Design; Arch board
粮食平房仓项目设计主要包括基础设计，（框）排架设计，（围护）墙设计，拱板设计等，本次着重提供拱板设计资料，以飨读者。

由于编者水平有限，文中难免有错、漏、缺之处，恳请各位同仁、专家、老师给予批评指点为谢。

平房仓拱板设计的基本要求：
1、粮食平房仓结构拱板的设计工作寿命应为50年，建筑结构安全等级应为二级，地震作用和抗震措施按《建筑抗震设计规范》GB50011-2010执行。

2、结构设计应从实际出发，合理选择材料、结构方案及构造等，必须满足正常施工及使用过程中的结构强度、稳定及刚度要求，应满足正常维护下的耐久性要求。

3、结构选型应合理。

当采用屋架体系屋盖时，屋架支座下宜布置钢筋混凝土柱，由钢筋混凝土柱承受屋架传来的竖向荷载和柱间连续梁传来的粮食水平压力等荷载；当采用钢筋砼刚架、全钢刚架或钢梁-钢筋混凝土柱组合刚架时，屋盖上的竖向荷载与粮食水平压力等荷载均由刚架承受。

4、平房仓拱板应根据使用要求按承载力极限状态和正常使用极限状态进行设计计算。

5、平房仓拱板按承载力极限状态进行设计计算时，应采用荷载设计值和材料强度设计值。

6、平房仓拱板按正常使用极限状态进行设计计算时，应采用荷载标准值或准永久值按一般要求不出现裂缝的构件进行使用阶段抗裂验算。

7、下弦板采用预应力混凝土结构，其强度不宜低于C40;隔板非预应力预制块，起到支撑和稳定作用，其强度不宜低于C25;上弦板宜采用自防水混凝土，其强度不宜低于C40。

8、双层拱板屋架属空间受力体系，由上下弦板、隔板及拉杆组成。

由于跨度大、板薄，混凝土强度等级高，所以要求砂石、水泥、钢筋等原材料一定要达到国家规范要求，先试配后使用再加强保养。

9、屋架安装时，吊装容易造成二次损坏，建议除隔板外现场浇注，同时必须保证屋架强度达到100%后方可拆模。

下面以编者设计的一已投入使用的工程为实例做简述：
一、工程概况
1.平立面简介:
本工程为中央储备粮曲靖直属库新建散装平房1#仓库，建筑高度11.05米，建筑面积1050平方米，单层平房仓库，屋面为拱板结构，室内外高差为0.3米，檐口高为8米，简图如下：（轴线尺寸48.72×21米）。

2.拱板屋架为二次抛物线薄板现浇构件，隔板为预制构件。

上弦板和隔板为非预应力结构，下弦板为预应力结构。

3．拱板屋架为曲线状，曲线方程为：Y=10.5a(21-a)/441,其中a为屋架跨度方向尺寸。

屋架下弦板尺寸(即跨度)为21米，上弦板轴线尺寸（曲线长度）为21.837米，矢高为2.625米。

4.下弦板采用冷拔低碳钢丝，其张拉控制应力σ=455N/ mm²
5.抗震参数：
抗震设防类别为7度（0.15g），抗震构造措施按8度（0.2g）考虑，排架结构，抗震等级为二级，场地土类别Ⅱ类。

6.设计说明
①、主体结构为钢筋混泥土排架结构，单层，屋盖采用钢筋混泥土双层拱板，墙体为740mm（490mm）机制红砖。

排架结构(包括屋架)计算分析采用中国建筑科学研究院pkpm系列软件中的pk程序；框架连续梁等采用SATWE软件分析。

②、活荷载标准值取值，
地面堆载：48kN/㎡
屋面（按不上人）：0.7KN/㎡，雪荷载：0.4KN/㎡。

③、荷载计算.
主要包括：恒载，活载、雪荷载。

④屋架内力计算（电算）
二、荷载计算
1.屋架荷载计算：
(1).上弦板δ=5cm。

肋高150mm.,SBS卷材防水三道0.95kN/㎡.
下弦板δ=4cm.
上弦板，[0.08×0.15×2+0.06×0.06+(1.5-0.16)×0.05]×1M×25=2.365kN/M. 下弦板：[0.08×0.15×2+0.06×0.06+(1.5-0.16)×0.04]×1M×25=2.03kN/M.
隔板自重：（共9块隔板，厚度δ=4.0mm）.
①高h=0.9m.
[0.9×0.25×2+2×0.25+(1.36-0.5)×0.15×2]×0.04×25×2块= 0.833kN
②高h=1.635m
[1.635×0.25×2+2×0.25×0.25+(1.36-0.5)×0.15×2]×0.04×25×2块= 2.401kN
③高h=2.16m.
[2.16×0.25×2+2×0.25×0.25+(1.36-0.5)×0.15×2]×0.04×25×2块= 2.926kN
④高h=2.475kN
[2.475×0.25×2+2×0.25×0.25+(1.36-0.5)×0.15×2]×0.04×25×2块= 3.241kN
⑤高h=2.58m.
[2.58×0.25×2+2×0.25×0.25+(1.36-0.5)×0.15×2]×0.04×25×1块= 1.673kN
则每榀屋盖自重：
防水：0.95×1.5×21.837=31.12kN (SBS卷材防水三道0.95kN/㎡)
上弦板：2.365×21.837=51.64kN
下弦板：2.03×21=42.63kN
隔板：9.84Kn 合计：135.23kN
2.屋盖荷载整理：
恒载标准值：q=135.23/21=6.44KN/m(屋盖宽按1.5米考虑)
活载标准值：q=1.5X(0.7+0.4)=1.65KN/m (屋盖宽按1.5米考虑)
将恒载及活载输入pk计算得到内力图如下：
PK程序计算分析得到内力图：
三、构件验算
1.下弦板验算（注：本文涉及到的公式符号及意义详GB50010-2010第b.7.10条）
（1）.使用阶段承载力计算.
下弦板按中心受拉构件验算.
下弦板截面简图：
根据内力算结果.
恒载作用下：Nk=137kN
活载作用下.Pk=35kN
N=1.2×137+1.4×35=213.4kN.
Φ5-19.6mm²
29Φ5=568.4mm²
>GB50010-2010之6.2.22条
N≤fpyApfpyAp=430×568.4=244.4kN>N=213.4kN(满足)
（2）.使用阶段抗裂验算.
>7.1.1条
按一般要求不出现裂缝的构件.
σck-σpc≤ftk(标准组合) 且σcq-σpc≤0(准永久组合)
标准组合.
N=137+35=172kN.
A=40×1500+2×80×110=77600.00mm²
>7.1.5条
σck =N/K=172×10³/77600=2.22N/mm²
>10.1.6条
σpc =Npo/Ao±Npoepo/Io×yo
>10.1.7条
Npo=σpoAp-σl5As. 式中σpo=σcon-σcⅠ.
本工程σcon=455N/mm².
预应力损失计算.>10.2及10.3条
σl1=a/l×Es=5/21000×2.05×10²×10³=48.81N/mm².
σl4=0.4φ(σcon/fptk-0.5)σcon
=0.4×1×(455/6500-0.5)×455
=36.4N/mm²
第一批预应力损失.σlⅠ=σl1+σl4=48.81+36.4=85.21N/mm².
第二批预应力损失. σlⅡ=σl5=(45+280×σpc/fcu)/(1+15p)
下弦板截面力学特征.
Ap1=10Φ5=196mm²Ap2=29Φ5=568.4mm²
αe=Es/Ec=2.05×10²×10³/3.25×10³×10¹=6.31
面积编号Aoimm² ai mm So=Aoiai ay01 Aoa²y01 I0  160×110-196=17404 95 1653380 57.42
5.74×10²×10³×10² 1/12×160×110³
 1500×40-568.4=59431.6 20 1188632 17.58
1.8×10²×10³×10² =17746667
Ap1 6.31×196=1237 130 160810 92.42
1.06×10²×10³×10² 1/12×1500×40³
Ap2 6.31×568.4=3586.6 20 71732 17.58
0.122×10²×10³×10² =8000000
Ao 81659.2 3074554 8.72×10²×10³×10²
2.58×10²×10³×10²
注：ay01为换算截面重心与(编号)面积重心的相对距离.
换算截面重心至下边缘的距离.
Y01=∑si/Ao=3074554/81659.2=37.58mm
换算截面重心至上边缘的距离.
∑I0=∑I0i+∑Aoa²y01=2.58×10³×10²×10²=1.13×(10&s up2;)³×10²(mm²)²
预应力筋合力点至下边缘的距离.
Y1=19.6×10×(150-20)+29×19.6×20/39×19.6=48.2mm.
ep0=48.2-37.58=10.63mm.
Np01=Ap(σcon-σl1)=764.4×(455-48.81)=310492N.
σpc=Npo/Ao+Npo.ep0/Io×yo=310492/81659.2+310492×10.63/1.13×(10³) ²×10²×37.58=4.9N/mm²
f¹cu=0.75×40=30N/mm²
P=Ap/Ao=764.4/81659=0.0094
σl5=(45+280×σpc/f¹cu)/(1+15ρ)=(45+280×4.9/30)/(1+15×0.0094)=90.73 3/1.141=79.52N/mm²
σlⅡ=σl5=79.52N/mm²
总损失.σl=σl1+σlⅡ=85.21+79.52=164.73>100N/mm²
>4.1.3 ftk=2.39N/mm²
σck-σpc=2.22-4.9>10.1.6及10.1.11条，施工阶段考虑压应力.σcc≤0.8fc¹u
上边缘压应力σcc=Npoi/Ao+Npoi.epo/Io×yo2
=310492/81659.2+310492×10.63/1.13×(10³)²×10²×112.4
=7.08N/mm²0.2％
N=0.9×φ(fcA+fy¹A¹s)
=0.9×0.4×(15.28×1500×61+210×113+430×18×19.6)
=575kN>234.92kN满足
上述就拱板的设计做了验算概述，仅供读者参考，同时欢迎同行交流探讨，如有错、漏、缺之处，恳请各位老师给予指正为谢！邮箱:TDSXY_1280@
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。