[建筑]混凝土单层厂房设计.doc

混凝土单层厂房设计目录一、设计项目1二、设计资料1三、计算简图3四、荷载计算（标准值）41、恒荷载42、屋面活荷载53、吊车荷载64、风荷载7五、内力分析81、剪力分配系数的计算82、恒荷载作用下的内力分析93、屋面活荷载作用下的内力分析124、吊车竖向荷载作用下的内力分析不考虑厂房整体空间工作145、吊车水平荷载作用下的内力分析（不考虑厂房整体空间工作）196、风荷载作用下的内力分析21六、内力组合24七、柱截面设计261、柱的纵向钢筋计算262、柱内箍筋配置303、柱的裂缝宽度验算304、牛腿设计32八、基础设计35一、设计项目某机械加工制作车间。二、设计资料1、建设地点：临安市某厂区。2、自然条件：（1）基本风压：。（2）基本雪压：。（3）屋面均布活荷载标准值：。（4）地质条件：场地土组成情况从上至下依次为：厚杂填土，重度；厚轻亚粘土，重度，宽度修正系数为，深度修正系数为，承载力特征值；厚亚粘土，重度，宽度修正系数为，深度修正系数为，承载力特征值。（5）抗震设防烈度：度。3、结构型式：钢筋混凝土排架结构。4、建筑平面：车间长度为，柱距为；车间宽度为，其中跨及跨各为。5、建筑剖面：两跨等高排架，室内外高差，柱牛腿顶标高，轨道顶标高，上柱顶标高。6、排架柱计算参数：上柱均采用矩形截面，下柱均采用工字形截面，下柱的截面几何参数分别为：列柱：， ， 自重标准值为；列柱：， ， 自重标准值为。7、吊车系统计算参数：（1）吊车：两跨均设有两台，软钩电动桥式吊车，工作级别均为，桥架跨度， 宽度， 轮距， 最大轮压标准值， 大车质量， 小车质量。（2）吊车梁： 采用预应力钢筋混凝土等截面薄腹吊车梁，梁高， 自重标准值为。（3）轨道：高为， 轨道及连接件自重标准值为。（4）屋盖钢支撑体系：取自重标准值为。8、屋盖构件计算参数：（1）屋面板：采用预应力钢筋混凝土大型屋面板， ，板重标准值（含灌缝）为。（2）屋架： 采用梯形钢屋架，共个节间，端部高度为、跨中央高度为。屋架自重标准值按下式计算：，其中为屋架跨度，以计。（3）钢筋混凝土天沟板：，板重标准值为。9、屋面做法：三毡四油防水层；厚水泥砂浆找平层；厚水泥珍珠岩制品保温层；一毡二油隔气层；厚水泥砂浆找平层；预应力钢筋混凝土大型屋面板，板下喷大白浆两道。10、围护结构：（1）墙体：厚烧结普通砖砌体，自重标准值取，外清水墙、内喷大白浆两道。（2）钢窗：上窗、下窗，自重标准值取。11、材料供应：（1）混凝土强度等级： （2）钢筋：柱内受力纵筋采用级，柱内箍筋采用级。12、环境类别为一类。三、计算简图1、可以从整个厂房中选择具有代表性的排架作为计算单元，计算柱距为6m，其计算单元和计算简图如图3-1所示。图3-1 厂房计算单元和计算简图设室内地面至基础顶面的距离为，则上柱高：下柱高：柱总高：2、柱截面几何参数，列表如下：表3-1柱截面几何参数表计算参数截面尺寸/面积/惯性矩/自重/柱号上柱下柱上柱下柱四、荷载计算（标准值）1、恒荷载（1）屋盖自重三毡四油防水层 20mm厚1:3水泥砂浆找平层 250mm厚1:8水泥珍珠岩制品保温层 一毡二油隔气层 20mm厚1:2.5水泥砂浆找平层 预应力钢筋混凝土大型屋面板 屋盖钢支撑体系 屋架自重 屋面恒荷载 钢筋混凝土天沟板 故作用于、跨两端柱顶的屋盖结构自重为：，（2）柱自重列柱：上柱，；下柱，列柱：上柱，下柱，列柱：上柱，；下柱，（3）吊车梁及轨道自重跨：，跨：，2、屋面活荷载屋面均布活荷载标准值，而雪荷载的标准值为，所以仅按屋面活荷载计算。跨：跨：屋面活荷载每侧柱上的作用点与屋盖结构自重的作用点相同。恒荷载与活荷载作用位置如图4-1所示。图4-1 恒荷载与活荷载作用位置3、吊车荷载本车间选用的吊车参数如下（跨同跨）跨：吊车，工作级别为，吊车梁高为，吊车梁支座影响线如图4-2所示。图4-2 吊车梁支座竖向反力影响线故作用于排架柱上的吊车竖向荷载分别为：跨（同跨）： 作用在每个车轮上的吊车横向水平荷载标准值：对于软钩吊车：， 跨（同跨）：4、风荷载由已知条件可知，基本风压为，风压高度系数按类地面取。柱顶离室外天然地坪的高度檐口离天然地坪高度 屋顶离室外地坪的高度风载体型系数如图4-3所示。图4-3 风荷载体型系数风荷载标准值为：作用在排架上的风荷载标准值为：左吹风（同右吹风）：风荷载作用示意图如4-4所示。图4-4 风荷载作用计算简图五、内力分析本厂房为两跨等高排架，可用剪力分配系数法来进行内力分析。1、剪力分配系数的计算（1）列柱柱顶位移值的计算上柱：下柱： 查得则（2）列柱柱顶位移值的计算上柱：下柱： 查得则（3）列柱柱顶位移值的计算同列柱（4）各柱剪力分配系数2、恒荷载作用下的内力分析恒荷载下排架的计算简图，如下图5-1所示图5-1 恒荷载作用图列柱： ( )( )( )各柱不动铰支座反力为：列柱：， ， 列柱：，列柱：，所以，排架柱不动铰支座总反力：各柱柱顶最后剪力为：恒荷载作用下排架柱弯矩图和轴力图如图5-2所示：图5-2 恒荷载作用下排架内力图3、屋面活荷载作用下的内力分析（1）跨作用有屋面活荷载时由屋面活荷载在每侧柱顶产生的压力： 其在柱顶及变截面处引起的弯矩分别为：( )( )( ) ( ) ( )各柱不动铰支座压力分别为：列柱：， ，则列柱：，排架柱不动铰支座总反力为：各柱柱顶最后剪力分别为：跨作用于屋面活荷载时，排架柱的弯矩图和轴力图如图5-4所示：图5-4 BC跨屋面活荷载作用下的排架柱内力图4、吊车竖向荷载作用下的内力分析不考虑厂房整体空间工作不考虑厂房整体空间工作（1）跨作用于列柱时由于吊车竖向荷载，的偏心作用而在柱中引起的弯矩为：( )( )( )( ) ( )其计算简图如图5-11所示。图5-11 Dmax,k作用于C列柱时计算简图各柱不动铰支座反力分别为：列柱：，列柱：，所以排架柱不动铰支座总反力为：故排架柱最后剪力分别为：此时各排架柱内力图如图5-12所示图5-12 Dmax,k作用于C列柱时排架柱内力图5、吊车水平荷载作用下的内力分析（不考虑厂房整体空间工作）（1）跨作用有横向水平荷载时，计算简图如图5-13所示；图5-13 Tmax,k作用于AB跨的计算简图各柱不动铰支座反力分别为：列柱：，列柱：，排架柱顶部动铰支座的总反力：故排架柱最后剪力分别为：此时各排架柱内力图如图5-14所示图5-14 Tmax,k作用于AB跨时排架柱内力图（2）跨作用有横向水平荷载时，计算简图如图5-15所示；图5-15 Tmax,k作用于BC跨的计算简图各柱不动铰支座反力分别为：列柱：，列柱：，排架柱顶部动铰支座的总反力：故排架柱最后剪力分别为：此时各排架柱内力图如图5-16所示图5-16 Tmax,k作用于AB跨时排架柱内力图6、风荷载作用下的内力分析（1）左吹风时，计算简图如图5-17所示图5-17 左吹风时计算简图各住不动铰支座反力分为：列柱：，列柱：，排架柱顶不动铰支座的总反力为：排架柱柱顶剪力分别为：排架柱的各住弯矩图如图5-18所示。 图5-18 左吹风时内力图（2）右吹风时，计算简图如图5-19所示图5-19 右吹风时计算简图各住不动铰支座反力分为：列柱：，列柱：，排架柱顶不动铰支座的总反力为：排架柱柱顶剪力分别为：排架柱的各住弯矩图如图5-20所示。 图5-20 右吹风时内力图六、内力组合不考虑厂房整体空间工作，对A柱进行最不利组合，具体方法和数据间下述两表表6-1 A柱内力标准值汇总表内力、截面永久荷载屋面活荷载吊车荷载风荷载作用在AB跨作用在BC跨在A柱在A柱在AB跨在C柱在C柱在BC跨左风右风项次-M14.45-0.112.40-43.89-44.903.32-1.3925.7121.885.13-18.18N311.0536000000000-M-45.41-9.112.4093.757.923.32-1.3925.7121.885.13-18.18N360.05360458.81176.06000000-M23.17-5.058.17-11.80-100.05117.15-4.7293.6774.50190.76-148.57N407.42360458.81176.06000000V6.790.400.57-10.45-10.6911.270.336.555.2130.5-18.97表6-2 A柱内力组合表内力组合、截面+与相应-与相应与相应与相应组合项内力组合项内力组合项内力组合项内力-M1.2+0.91.4+0.9(+)+80.79(59.77)1.2x+0.9x1.4+0.8（+）+0.9+-77.18(-53.06)1.2+0.91.4+0.8(+)+0.9+-77.18(-53.06)1.2+0.91.4+0.9(+)+-77.04(-52.96)N373.26(311.05)418.62(347.05)418.62(347.05)373.26(311.05)-M1.2+0.91.4+0.8(+)+0.9+100.22(60.10)1.2+0.91.4+0.9(+)+-115.27(-88.82)1.2+0.91.4+0.8(+)+0.9+88.74(56.90)1.2+0.91.40.9(+)+-103.79(-80.62N894.54(690.39)477.42(392.45)939.90(722.79)432.06(360.05)-M1.2+0.91.4+0.9(+)+469.16(338.42)1.2+0.91.4+0.9(+) +-412.06(-291.02)1.2+0.91.4+0.8(+)+0.9+u477.17(344.15)1.2+0.91.4+0.9(+)469.16(338.42)N488.90(407.42)711.73(566.58)996.74(770.16)488.90(407.42)V60.63(44.28)-40.15(-27.71)55.93(40.92)60.63(44.28)注：1.表中内力单位， 2.内力组合表括号内的数值为标准值。七、柱截面设计 以柱为例，砼采用，纵筋采用级，箍筋采用级。1、柱的纵向钢筋计算采用对称配筋（1）上柱根据内力组合表，经过比较分析，其中最不利内力组合为： 查表得有吊车厂房排架方向：1）内力计算取，则，取取，则，取且，属于大偏心受压构件则选用，最小配筋率计算 2）垂直于弯矩作用平面承载力验算有电车厂房柱间支撑时，柱在垂直排架方向的计算长度：，查表满足要求 。（2）下柱：由-及-截面的内力组合选出不利组合： 查表15-8，得有吊车厂房排架方向1)按第组内力计算取，则，取，且，中和轴翼缘内，且属于大偏心受压构件2）按第组内力计算，取，且，中和轴翼缘内，且属于大偏心受压构件3）按第组内力计算，取，且，中和轴翼缘内，且属于大偏心受压构件按计算结果并满足构造要求，下柱纵向钢筋选用422（）。4）垂直于弯矩作用平面承载力验算，查表 满足要求。2、柱内箍筋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，上下柱均采用箍筋，加密区为。3、柱的裂缝宽度验算按混凝土结构设计规范规定，可不进行裂缝宽度验算。（1）上柱经计算，四组内力的均小于可不进行裂缝宽度验算（2）下柱A柱-截面：需进行裂缝宽度验算的内力组合有两组 1)按第组内力计算满足要求。2）按第组内力计算满足要求。4、牛腿设计（1）牛腿几何尺寸的确定牛腿截面宽度与柱宽度相等为，若取吊车梁轴线外侧至牛腿外边缘的距离为，吊车梁轴线到柱外侧的距离为，则牛腿顶面的长度为，牛腿外缘高度，牛腿的截面高度为，牛腿的几何尺寸如图7-1所示。 图7-1 牛腿几何尺寸2）牛腿高度验算：作用于牛腿顶部按荷载组合标准值计算的竖向力值牛腿顶部按荷载标准组合计算的水平拉力值， 牛腿截面有效高度竖向力作用点位于下柱截面内满足要求。（3）牛腿的配筋由于吊车垂直荷载作用下，柱截面内，即故该牛腿可按构造要求配筋，纵向钢筋取，箍筋取。（4）牛腿局部受压验算满足要求（5）柱吊装验算采用翻身吊，吊点设在牛腿与下柱交接点处，起吊时，硂达到设计强度的，查表可得柱插入杯口深度为计，取，则柱吊装时总长度为，计算简图如下图7-2所示。图7-2 柱吊装验算计算简图1）荷载计算自重线荷载，考虑动力系数，各段荷载标准值分别为：上柱：牛腿：下柱：2） 内力分析由得所以，令得下柱最大弯矩发生在处3）上柱吊装验算上柱配筋，受弯承载力验算，满足要求。裂缝宽度验算： 满足要求。 4）下柱吊装验算 受弯承载力验算： 裂缝宽度不需要验算。八、基础设计1、作用域基础顶面上的荷载计算作用于基础顶面上的荷载包括柱底传给基础的M，N，V以及外墙自重重力荷载。基础设计的不利内力。荷载效应基本组合荷载效应标准组合每个基础承受的外墙总宽度为，总高度为，墙体为实心砖墙，钢玻璃窗，根据基础承受的由墙体传来的重力荷载为：厚砖墙 钢框玻璃窗 距基础形心距 2、基础尺寸及埋置深度（1）按构造要求拟定高度。柱的插入深度。取。杯底厚度应大于，取，则基础顶面标高为，故基础埋置深度杯壁厚度，取，基础边缘高度取，台阶高度取。（2）拟定基础地面尺寸，取，基础长短边之比，于是，故无需作宽度修正。（3）计算基底压力基础压力计算，结果如下，其中表8-1基础底面压力计算及地基承载力演算表类别第一组第二组第三组338.42407.4244.28-291.02566.58-27.71344.15770.1640.921323.691482.851686.43