课程设计任务书-单厂(正式稿)

混凝土结构课程设计单层工业厂房结构设计任务书及指导书土木工程专业08级适用沈阳建筑大学土木工程学院二一一年八月单层工业厂房结构设计一、设计目的1 通过单层厂房结构设计，建立厂房整体设计概念。2 进一步理解厂房结构设计实际工作和计算简图的抽象概念。3 掌握厂房荷载的种类、性质、传递路线和计算。4 进行排架分析的基本训练。5 掌握排架柱的内力组合方法。6 掌握偏心受压柱的截面设计、构造及房屋主要构件间的联结构造。7 掌握预制柱独立基础的设计计算。二、设计资料 某机械加工装配车间。1、 为两跨等高厂房（18m24m），柱距6m，厂房全长60m2。（见附页平面图）2、 24m跨装配车间设有两台1050t（由指导教师指定）中级工作制吊车，给定轨顶标高（由指导教师指定）。18m跨机械加工车间设有两台550t（由指导教师指定）中级工作制吊车。3、 地质情况：由指导教师指定。4、 基本风压、基本雪压按地区确定。三、设计内容与要求计算书部分：1、 方案设计。2、 计算简图的确定及荷载计算。3、 排架内力分析及内力组合。4、 柱截面配筋计算（包括牛腿）。5、 基础设计与计算。计算书要求步骤清晰完整，计算准确无误，字迹工整清楚，一律用16开纸装订成册。图纸部分：1、 结构构件（屋架、柱、吊车梁、圈梁等）、屋盖支撑及柱间支撑布置图。2、 柱子模板及配筋图。3、 基础梁平面布置图及基础详图。图纸要求一律用2号图绘制。图面要布置匀称，比例合理，字体端正，线条清晰，符合制图标准，不准用透明纸绘图。四、设计步骤与进度1、 选定厂房屋盖（屋梁、屋面板、天沟板等）、吊车梁的型号、柱子的形式和材料 （0.5天）2、 绘制柱子、吊车梁、柱间支撑、圈梁、连系梁（或墙梁）的结构布置草图（0.5天）3、 绘制厂房剖面草图计算简图4、 荷载计算 （2天）5、 排架内力分析及内力组合。 （3天）6、 柱截面配筋计算（包括牛褪） （1天）7、 基础设计与计算及平面布置草图 （1天）8、 上正式图 （3天）另：机动、穿插集中辅导及交图、答辩 （1天）五、参考资料1、建筑结构荷载规范GB500092、混凝土结构设计规范 GB500103、建筑地基基础设计规范 GB500074、建筑结构制图标准 GB/T501055、结构构件设计选用手册6、混凝土结构设计手册 7、全国通用图集及有关标准图序号姓名学号轨顶标高（m）吊车吨位1（t）吊车吨位2(t)17.8151528.1201538.4301548.7101559.0152069.3202079.6302089.91020910.215301010.520301110.830301211.110301311.415101411.720101512.030101612.310101712.615151812.320151912.030152011.710152111.415202211.120202310.830202410.51020259.91530269.62030279.33030289.01030298.71510308.42010318.13010327.810103310.2530347.5305357.5205367.5155桥式起重机基本参数和尺寸起重量宽度轮距轨顶以上高度最大轮压最小轮压起重机总重小车总重tmmmmmmtttt1055504400214012.54.722.43.81564005250214019.56.038.05.32064005250230024.06.541.07.53066505250260032.08.851.511.754650350018707.53.116.42.0混凝土结构设计课程设计指导书一、轴线定位平面定位以轴线来表示，竖向定位轴线由标高来体现。轴线与中心线是两个概念，尽管有时轴线就定位在柱的中心处，但要注意不能混淆。1、轴线定位除伸缩缝处的柱和端部柱外，柱的中心线应与横向定位轴线相重合，伸缩缝处及端部柱的中心线应与横向定位线缩进600mm。2、纵向轴线定位 定位的基本要求是保证厂房内的吊车正常行驶，不与上柱的内缘相碰。因此在吊车桥架与上柱内缘之间留出一定的空隙，当吊车起重量不大于500KN时，此空隙不应小于80mm。3、标高确定任务书中已根据工艺要求给出了轨顶标高，而柱顶和牛腿顶面的标高要自己确定。柱顶标高=轨顶标高+吊车高度+吊车顶端与柱顶的净空尺寸(一般为220mm)。牛腿顶面标高=轨顶标高-吊车梁高度-轨道高度此法算出的标高很可能是一些零碎的数字为便于设计和施工，应将其取为300mm的倍数，牛腿顶面标高取整时，一般取小不取大，稍有疏忽就可能将余量留反，吃掉吊车与柱顶的空隙。二、结构构件的选型的布置1、屋面结构布置图屋面结构布置包括屋面板、天沟板、屋架及其支架、天窗架等构件的选型和布置。（参见相关图集）2、基础结构平面布置图(1) 基础编号对于等高双跨度排架柱下基础，通常有如下几种编号1) 典型排架基础(中柱J1；边柱J2)2) 伸缩缝处双杯口基础(中柱J3；边柱J4)3) 端部排架柱基础(中柱J5；边柱J6)4) 抗风柱基础(J7)(2) 基础梁钢筋混凝土基础梁通常采用预制构件，可根据通用图集选用。3、梁、柱结构布置图排架结构的梁、柱布置包括：排架柱及基础间支撑、抗风柱、吊车柱、吊车梁等构件布置。(1)柱及柱间支撑 单层厂房中的排架柱及风柱按单根编号。尺寸、配筋相同，仅预埋件不同的柱，可用下标予以区别。对柱子在支撑屋架和吊车梁的局部处及柱子下端插入杯口部分，一般要做到成矩形截面。 柱间支撑应设置在变形缝区段的中间或靠近中间的部位。(2)吊车梁当吊车起重量较大(Q200KN)；柱距较大(L6m)时，应优先选用预制混凝土吊车梁。三、排架结构计算排架结构计算包括：确定排架简图；排架荷载计算；排架内力分析和内力组合。1、排架计算简图横向排架的计算，是从厂房平面图中相邻柱距的中轴线间取出一个典型区段作为计算单元。其计算单元与简图如书中图1218所示。图中柱子的固定端位置应为基础顶面，其标高可如下确定：基础顶面标高=基础底面标高(负值)+基础高度起初地面标高应在冰冻线以下，而基础高度可由抗冲切承载力验算和构造要求确定，约为柱截面高度加200mm，一般在900-1200mm之间。2、排架荷载计算(1) 屋面恒载(标准值Glk，设计值G1)包括构造层、屋面板、屋架、天窗及屋盖支撑的自重(屋盖支撑自重标准值可近似取为0.07KNm2)。边柱的受载面积为半跨加上联系尺寸乘以计算单元的宽度；若为外天沟，则为半跨加上天沟宽度乘以计算单元的宽度，中柱的受载面积为每侧半跨之和乘以计算单元的宽度。屋盖恒载可认为是通过屋架上弦和下弦中心线的交点作用与柱顶，此交点到纵向定位轴线的距离为l50mm。(2) 柱自重(上柱G2k，G2，下柱G3k，G3)上柱自重G2沿上柱中心线作用，对下柱中心线的偏心距： e2=(h1-h2)2式中h1，h2分别为上下柱的截面高度。下柱自重标准值G3k按下柱截面尺寸和柱高计算。对于工字形截面柱，考虑到烟柱高方向部分为矩形截面及牛腿的外加重量，可近似按下柱全高为工字形截面计算重量，然后乘1.2的增大系数。(3) 吊车梁及轨道连接自重(G4k，G4) G4k按吊车粱及轨道连接构造的标注图所给值计算。作用于牛腿顶面标高处，作用线位于吊车梁中心线处，到定位轴线的距离为750mm。(4) 屋面活荷载(Q1k，Q1)屋面活荷载取屋面均布活荷载和雪荷载的较大者。活荷载和雪荷载均按计算单元屋面水平投影面积计算。Q1通过屋架作用于排架柱顶，其作用为之与G1相同。对于多跨厂房，要考虑它们在排架的不利位置问题。应考虑AB跨作用屋面活荷载，BC跨作用屋面活荷载，两跨同时作用三种情况。(5) 吊车垂直荷载(Dmaxk、Dmink、Dmax、Dmin)吊车垂直荷载可根据每个轮子的轮压(最大轮压和最小轮压)利用吊车梁支座反力影响线进行计算。计算吊车垂直荷载时，对多跨厂房最多考虑四台吊车。(6) 吊车水平荷载(FHK、FH)由于计算吊车水平荷载时。最多只考虑两台吊车同时刹车。所以既要考虑同一跨两台吊车同时刹车的情况又要考虑两跨中各一台大起重量吊车同时刹车的情况。 (7) 风荷载柱顶以下的风压力和风吸力以均布水平荷载的形式分别作用在迎风面和背风面的墙上（见荷载规范）。3、内力分析与组合注意事项(1) 在排架内力分析之前先确定在排架上有哪几种需要单独考虑的荷载情况对双跨等高排架有如下11种作用的荷载情况：1)恒载(G1、G2、G3、G4)；2)屋面活荷载作用在AB跨；3)屋面活荷载作用在BC跨；4)吊车垂直荷载Dmax作用在朋跨的AB拄(Dmin)作用在AB跨的B柱;5)吊车垂直荷载Dmax作用在朋跨的B柱；6)吊车垂直荷载Dmax作用在BC跨的C柱；7)吊车垂直荷载Dmax作用在BC路的C柱；8)AB跨两台吊车水平荷载作用；9)BC跨两台吊车水平荷载作用；10)每跨各一台大起重量吊车水平荷载作用；11)风荷载(q1、q2、Fw)作用。(2) 排架内力组合排架在各种荷载单独作用时内力求得后(包括给出内力图)，根据最不利组合原则，并考虑组合系数。即和求得排架柱各控制截面的最不利内力。(1) 控制截面对单阶柱一般取三个控制截面：牛腿顶面上截面，按上柱截面尺寸考虑；牛腿顶面下截面，按下柱截面尺寸考虑；基础顶面处的截面，按下柱截面尺寸考虑。 (2)控制截面的内力组合 1)+Mmax及相应的N，V； 2)- Mmax及相应的N，V； 3)Nmax及相应的M，V； 4) Nmin及相应的M，V。排架结构及柱下基础承载力计算（见规范）。(3)排架内力组合注意事项1)恒载均要考虑； 2)多台吊车的竖向荷载：对于多跨厂房一个排架不多于4台吊车；多台吊车的水平荷载对单跨或多跨厂房最多只考虑两台；3)当组合Nmax与相应的M及Nmin与相应的M时，应把N=0相应的M按不利又是可能的原则组合进去，使Nmax或Nmin相应的M尽量最大；4)对于柱底截面(基础顶面)还应组合与M或N相应的V值；5)在组合时所选择的各单项内力值应该是可能的内力组合情况。例如，风荷载只能对左或右风两者考虑其一：考虑吊车荷载时在Dmax或Dmin所产生的内力值中，两者办能选择其一；在用FH内为值时。必须同时相应的把Dmax或Dmin产生的内力组合进去。根据计算求得柱控制截面最不利组合的内力M和N按偏心受压构件进行截面配筋计算。四、柱牛腿设计(1)确定牛腿几何尺寸(2)按计算和构造配置纵向受力钢筋(3)按构造要求配置水平箍筋和弯筋(4)局部受压承载力验算五、柱下独立基础设计在内力组合时己求得柱传来的作用于基顶的内力组合值在确定基础设计的不利内力时，应考虑由基础梁传来的偏心荷载，并应注意基础长短边方向可能有不同不利内力值。(1)确定基础底边尺寸(2)确定基础高度1)按构造要求初定基础高度 2)验算初定的基础高度是否合适(3)计算基础底板配筋(4)构