单层厂房排架结构课程设计--单层单跨工业厂房设计计算书.doc

钢筋混凝土课程设计任务书设计题目： 单层单跨工业厂房学 院： 城市建设学院 专 业： 建筑工程技术 班 级： 建工1002班 学 号： 201008305067 指导老师： 吴老师 姓 名： 王绍福 单层单跨工业厂房设计计算书第一章 设计资料1.1设计资料 1 工程名称: 厂装配车间。 2 工程概况：某工厂拟建一个装配车间，根据工艺布置的要求，车间为单跨单层厂房，跨度为18m，设吊车20/5t.10t吊车各一台，吊车均为中级工作制，牛腿面标高为9.6m，吊车梁以上设高侧窗，洞口尺寸为4.21.8m，吊车梁以下设低侧窗，洞口尺寸为4.24m，圈梁设在柱顶处。 3建筑设计资料: oo 屋面构造为：三毡四油防水层找平层（20mm厚水泥砂浆）100厚水泥珍珠岩制品保温层一毡两油隔汽层20mm厚水泥砂浆找平层预应力混凝土大型屋面板 维护结构采用370mm厚烧结粘土空心砖（重度为8kN/m2） 4结构设计资料： 自然条件: 基本风压 ；基本雪压 。 地震设防烈度：该工程位于非地震区，故不需抗震设防。 5建设地点：某市郊外某地，厂区地形平坦，工程地质条件均匀，地基为亚粘性土，该土层承载力特征值为,最高地下水位在地表以下15m，可不考虑对基础的影响。 6吊车资料：吊车资料查阅08G118单层工业厂房谁选用相关标准资料。建筑平面、剖面如图1-1和图1-2所示。 图1-1 建筑平面布置图 图1-2 I-I剖面图第二章 厂房标准构件及排架柱材料选用2.1 厂房中标准构件选用情况2.1.1 屋面做法三毡四油防水层： 0.4kN/m找平层（20mm厚水泥砂浆） 0.4kN/m100mm珍珠岩制品保温层 0.5kN/m一毡两油隔汽层 0.05kN/m20mm水泥沙浆找平层： 0.4kN/m合计： 屋面活荷载： 屋面外荷载： 屋面板采用G410（一）标准图集：1.5m6m预应力混凝土屋面板（卷材防水）中间板： YWB2II边 跨 板： YWB2IIS允许外荷载： 板自重： 灌缝重： 2.1.2屋架 屋架采用G415（一）标准图集的预应力混凝土折线型屋架（YWJ182Bb）允许外荷载： 4.00kN/m屋架自重： 2.1.32.1.3天沟板 天沟板采用G410（三）标准图集。中间板： TGB77中间板左开洞： TGB77b中间板右开洞： TGB77a端跨左开洞： TGB77sb端跨右开洞： TGB77sa允许荷载： 4.26kN/m构件自重： 2.24kN/m2.1.4吊车梁吊车梁选用04G426标准图集,中级工作制备，一台起重量为20/5t的吊车, ,另一台起重量为10t，选用吊车梁：中间跨:YDL4Z,边跨YDL4B,构件自重： 。 吊车轨道联接选用04G325标准图集,中级吊车自重：。2.2排架柱材料选用(1) 混凝土：采用C30。(2) 钢筋：纵向受力钢筋采用HRB400级。(3) 箍筋：采用HPB235级。(4) 型钢及预埋铁板均采用I级。第三章 排架柱高与截面计算3.1排架柱高计算由吊车资料表可查得，Q=20/5t：H2200mm,轨顶垫块高为200mm。 牛腿顶面标高9.600m 柱顶标高 牛腿顶面标高+吊车梁高+轨顶垫块高+H 9.600+1.200+0.200+2.2 13.2m (取13.000m)上柱高 柱顶标高牛腿顶面标高13.000-9.600=3.400m全柱高柱顶标高基顶标高 13.000(0.500)13.500m下柱高全柱高上柱高 13.5003.40010.100m实际轨顶标高牛腿顶面标高+吊车梁高+轨顶垫块高 11.000m3.2排架截面尺寸计算截面尺寸需要满足的条件为：bH/2010100/20=505mm.hH/12842mm取柱截面尺寸为：上柱：（bh）500500下柱：（bh）5001000120200（如图3-1）图3-1 下柱截面图计算参数上、下柱截面惯性矩I上柱Iu1/120.50.530.0052m4下柱Il1/120.5130.0417m4 上、下柱截面面积A 上柱Au0.50.50.25m2下柱Al0.51-0.5m2上柱与全柱高比值3.4/13.50.252惯性矩比值nNIu/Il=0.0052/0.0417=0.1247排架计算简图如图3-2所示。 图3-2 排架计算简图第四章 排架柱上的荷载计算4.1屋盖自重计算 （1.7+1.40+0.1）6+104.650.5=225.125KN(作用在柱顶)4.2柱自重计算上柱：（作用于上柱中心线） 下柱：4.3吊车、吊车梁及轨道自重计算 4.4屋面活荷载计算 4.5吊车荷载计算 竖向荷载：195kN, 30kN, K=4400mm, B=5650mm, 302kN, 118kN（双闸）。根据B与K，由影响线（见图4-1）图41吊车梁影响线可以求得0.058 0.791.00, 0.267由上求得 吊车水平荷载为则 )其作用点到柱顶的垂直距离4.6风荷载计算基本风压:风压高度变化系数z按C类地区考虑，根据柱顶标高13.50m，查看荷载规范用内插法得, 对Fw按檐口标高1.42m, 用内插法得，风载体型系数s1+0.8, s2-0.5,s2-0.5，s20.6，具体情况见下图4-2图4-2 风荷载体型系数则柱顶风荷载集中力设计值：第五章 内力计算5.1作用内力计算5.1.1 作用(排架无侧移) 由, ,则：故作用下不动铰承的柱顶反力为()同时有故在作用下不动铰承的柱顶反力为()故在共同作用下（即在G作用下）不动铰支承的柱顶反力为 ()相应的计算简图及内力图如图5-1所示 图5-1 恒荷载作用下的内力(a)G的作用；(b)M图(kNm)；(c)N图（kN）5.1.2 作用计算简图及内力图, , , （） （）相应的计算简图及内力图如图5-2所示。 图5-2 G、G、G作用计算简图及内力图(a) G、G、G作用；(b)M图(kNm)；(c)N图(kN)5.2 屋面活荷载内力计算对于单跨排架，与一样为对称荷载，且作用位置相同，但数值大小不同。故由的内力计算过程可得到的内力计算数值； ()相应的计算简图及内力图如图5-3 所示。图5-3 Q作用计算简图及内力图(a)Q的作用；(b)M图(kNm)；(c)N图(kN)5.3 吊车竖向荷载作用内力计算作用于A柱，作用于B柱，其内力为 厂房总长96m,跨度为18m，吊车其重量为20/5t和10t,则在，联合作用线按剪力分配法计算排架内力。N=0.1247，=0.252,，在A柱和B柱的柱顶虚加水平不动铰支座，查附录9中的附图9-3得， 相应的计算简图及内力图如图 5-4 所示。图5-4 D作用计算简图及内力计算(a) D的作用；(b)M图(kNm)；(c)V图(kN)D作用于A柱时，由于结构对称，故只需A柱与B柱的内力对换，并注意内力变号即可。5.4 吊车水平荷载作用内力计算当T向左时，A、B柱的柱顶剪力按推导公式计算：Y0.588H,利用内插法求得C0.73另有T21.4kN,0.85,则 VV(1) C T2.343kN() 相应的计算简图及内力图如图5-5所示。图5-5 T的作用计算简图及内力图（a）T的作用；(b)M图(kNm)；(c)V图(kN)当T向右时，仅荷载方向相反，故弯矩值仍可利用上述计算结果，但弯矩图的方向与之相反。5.5 风荷载作用风从左向右吹时，先求柱顶反力系数C，为=0.252，n=0.1247对于单跨排架，用剪力分配法，计算此排架在风荷载作用下的内力。A、B柱顶剪力分别为 0.5FCH(qq)0.510.070.34713.5(2.111.317)6.985kN()0.5F+CH(qq)0.510.07+0.34713.5(2.111.317)7.207 kN()风压高度变化系数按柱顶离室外天然地坪的高度13.5+2.1=15.6m取值查表10-4得：离地面15m时，;离地面20是计算柱顶剪力 相应的计算简图及内力图如图5-6 所示。图5-6 风荷载作用计算简图及内力图(a)风荷载的作用； (b)M图（kNm）风从右向左吹时，仅荷载方向相反，故弯矩值仍可利用上述计算结果，但弯矩图的方向与之相反。5.6最不利荷载组合。由于本例结构对称，故只需对A柱（或B柱）进行最不利内力组合，其步骤如下：（1）确定需要单独考虑的荷载项目。本工程为不考虑地震作用的单跨排架，共有8种需要单独考虑的荷载项目，由于小车无论向右或向左运行中刹车时，A、B柱在T作用下，其内力大小相等而符号相反，在组合时可列为一项。因此，单独考虑的荷载项目共有7项。（2）将各种荷载作用下设计控制截面（II、IIII、IIIIII）的内力M、N（IIIIII截面还有剪力V）填入组合表5-1 。填表时要注意有关内力符号的规定。（3）根据最不利又最可能的原则，确定每一内力组的组合项目，并算出相应的组合值。计算中，当风荷载与活荷载（包括吊车荷载）同时考虑时，除恒荷载外，其余荷载作用下的内力均应乘以0.9的组合系数。排架柱全部内力组合计算结果列入表5-2。表5-1 框架柱内力汇总表柱号截面荷载项内力恒荷载屋面活荷载吊车竖向荷载吊车水平荷载风荷载G1kG2kG3kG4kQ1kDmax,k在A柱Dmin,k在A柱Tmax,k向左Tmax,k向右左风右风 1 2345678A柱1-1M15.761.89-19.04-19.04-20.9720.9723.04-31.1N246.38270000002-2M-33.058-4.8684.07-3.18-20.9720.9723.04-31.1N297.4827412.4363.4500003-3M32.6623.01827.51-59.64-194.4194.491.13-122.29N423.7327412.4363.450000V6.5070.78-5.6-5.59-19.0619.0631.68-24.69表5-2 框架柱内力组合表 内力截面 由可变荷载效应控制的组合 1.2恒载+1.4任一活载组合项Mmax相应N 、V组合项Mmin相应N 、V组合项Nmax相应M、V组合项Nmin相应M、V1-11751.1718-24.631221.561751.17295.66295.66333.46295.662-21378.0318-83.2113-78.0318-83.21934.38356.98934.48356.983-317166.7818-84.11377.7117166.78508.78508.781085.88508.7852.16-26.766.3552.16 内力截面 由可变荷载效应控制的组合 1.2恒载+1.40.9(任意两个或两个以上活载)组合项Mmax相应N 、V组合项Mmin相应N 、V组合项Nmax相应M、V组合项Nmin相应M、V1-112750.321368-17.8412368-16.461368-17.48329.68295.66329.68295.662-21357168.87128-84.98123781.4218-78.78817.14391.38817.14356.983-312367437.40145853.6312367437.401779.111062.16588.421062.16508.4865.67-54.3165.6747.43 内力截面 由永久荷载效应控制的组合 组合项Mmax相应N 、V组合项Mmin相应N 、V组合项Nmax相应M、V组合项Nmin相应M、V1-11223.131234.47124-4.4718-9.2593.1359.1359.1332.612-21337.8412-49.3112333.07805.78428.06832.243-312374.0114-49.661002.68635.04.063.3注 第六章 排架柱设计6.1柱截面配筋计算 最不利内力组的选用：由于截面33的弯矩和轴向力设计值均比截面22的大，故下柱配筋由截面33的最不利内力组确定，而上柱配筋由截面11的最不利内力组确定。6.1.1 截面配筋：1. 组合(与组合相同)M=51.17 N=295.66h0=h-=500-40=460L0=2H0=23400=6800A=500500=250000mm2纵向受力钢筋采用HRB335级bea=max(h/30,20)=20e0M/N=173ei= e0+ ea =1931=0.5fCA/N=0.514.3250000/295660=6.021取1=1.02=1.15-0.01L0/h=1 e=ei+h/2-=1.319193+500/2-40=356.0 b （大偏心受压）X= h0=4600.155=71.3h0b=4600.55=2532as=80经比较：X h0b且X1取1=12= =1.15-0.01L0/h=1.01411.73e=ei+h/2-=1.7384.4+500/2-40=356.0 b （大偏心受压）X= h0=4600.109=50.2h0b=4600.55=2532as=80经比较X h0b且X1取1=1 2= =1.15-0.01L01000 1取2=1 /h=1.17e=ei+h/2- as =1.17446+1000/2-40=976 X= h0=9600.156=149h0b=9600.55=495 2as=80 经比较, ，=283.3Amin=0.2%A=0.2%500000=10002. 组合M=437.40 N=1062.16h0=h-as=1000-40=960L0=1.0H0=10100A=5001000500000 mm2纵向受力钢筋采用HRB335级bea=max(h/30,20)=34 e0M/N=412 ei= e0+ ea =4461=0.5fc A /N =0.514.3500000/1062160=2.631取1=1, 取2=1 1.17e=ei+h/2- as =1.17446+1000/2-40=976 X= h0=9600.156=149h0b=9600.55=495 2as=80 经比较, ，中和轴在翼缘内，且属于大偏心受压构件=383.3Amin=0.2%A=0.2%500000=10003. 组合M=166.78 N=508.78h0=h-as=1000-40=960L0=1.0H0=10100A=5001000500000 mm2纵向受力钢筋采用HRB335级bea=max(h/30,20)=34 e0M/N=328ei= e0+ ea =3621=0.5fc A /N =0.514.3500000/508780=7.01取1=12=1.15-0.01L0/h=1.0491取2=1 1.19e=ei+h/2-as=1.362+1000/2-40=891 b （大偏心受压）X= h0=9600.074=71.04h0b=9600.55=5282as=80 经比较X h0b且X 满足要求2. 截面=1085.88L0/b=10100/500=20.2 查表得 =0.75 =0.90.75（14.3500000+23001256）= 6234 满足要求63斜截面抗剪和裂缝宽度验算6.3.1垂直于弯矩作用平面承载力验算柱内箍筋的配置：由于没有考虑地震作用，柱内箍筋一般按构造要求控制上下柱均可以按构造配箍筋。6.3.2柱的裂缝宽度验算按e0/h00.55的偏心构件可不验算裂缝宽度，比较后， 截面的组合的最大，故按此组合来验算。由内力组合表可知，验算裂缝宽度的最不利内力的标准值上柱： Mk=15376+20.97=36.73 Nk=246.38 ek=Mk/Nk=36.73/246.38=149.1mm0.55=0.55*960=528mm须做裂缝宽度验算。 /h=8080/500=16.1614,=1.0 =40 =960mmek=kek+h/2-as=1.0536+1000/2-40=996ct=As/Act=1256/0.51201000+(500-120)200=0.009则纵向受力钢筋As合力至受压区合力作用点间的距离为Z0.87-0.12(1-)(ho/ek)2ho=0.87-0.121-(500-120)200/(120960)(960/996)2960=824.5纵向受拉钢筋As的应力s=Nk(ek-Z)/(AsZ)=423730(996-805.26)/(1256805.26)=125.2N/mm2 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数1.1-0.65ftk/(cts)=1.1-0.652.01/(0.009114.82)=0.16故最大裂缝开展宽度Wmax=ct (2.7c+0.11/ct)=2.10.16(2.740+0.1120/0.009)0.7=0.0320.3满足要求。6.4柱牛腿设计6.4.1牛腿几何尺寸的确定：牛腿截面尺寸与柱宽相等，为500，牛腿顶面的长度为800，相应牛腿水平截面长度为1300。取牛腿外边缘高度为h300，倾角45,于是牛腿的几何尺寸如图6-1所示。图6-1 牛腿几何尺寸及配筋图6.4.2牛腿几何尺寸的验算：由于吊车垂直荷载作用下柱截面内，a7501000250，即取0，则FDG412.4351.1463.53FT19.060.8(10.5) 882F463.53所以截面尺寸满足要求。6.4.3牛腿配筋： 由于吊车垂直作用于下柱截面内，即a=750-1000=-2500。 故该牛腿可以按构造要求配筋，纵向钢筋取416（804mm2），箍筋取10100。6.4.4局部承压强度验算：0.75fA0.7514.35005003575 kNF=463.53所以满足要求。6.5柱的吊装验算6.5.1吊装方案：采用一点翻身起吊，吊点设在牛腿与下柱交接处，动力系数取1.5。6.5.2荷载计算：上柱自重:g1.5250.259.375牛腿自重:g1.525（0.51）18.75下柱自重:g1.525（0.51）18.756.5.3内力计算:M9.3753.454.19M9.3754(18.759.375)0.676.69M18.759.5173.18柱的吊装验算简图如图6-2所示图6-2 柱吊装验算简图6.5.4截面承载力计算:截面1-1：故截面承载力为截面2-2：故截面承载力为故满足要求。第七章 基础设计7.1 荷载计算由柱子传至基顶的荷载。由排架柱内力