单层钢结构加工厂课程设计方案

单层钢结构加工厂课程设计课设作者:学科:土木工程研究方向:指导教师: 所在单位:建筑工程学院答辩日期: 目录一.工程概况、设计条件及资料.-3二构建选型. -42.1屋面板和屋架选择.-42.2柱的选择.-52.3吊车梁. -62.4吊车联结和车挡.-6-2.5基础梁. -62.6走道板. -62.7过梁.-6三. 计算单元、计算简图和结构布置.-63.1定位轴线. -6-3.2计算单元.-73.3计算简图. -8四荷载计算. .-9五内力分析. -115.1各柱截面参数.-11-5.2屋盖等恒荷载作用下的内力分析.-12-5.3屋面活荷载的内力分析.-135.4风荷载.-14-5.5吊车竖向荷载的内力分析.-15-5.6吊车水平荷载内力分析.-19-5.7排架柱内力组合. -20-六排架柱截面计算. -25-6.1边柱计算.-256.1.1配筋计算. -25-6.1.2排架柱的裂缝宽度验算.-27-6.1.3箍筋配置. -28-6.1.4牛腿设计. -28-6.1.5排架柱的吊装验算.-28-6.2中柱计算. -30-6.2.2排架柱的裂缝宽度验算.-32-6.2.3箍筋配置. -33-6.2.4牛腿设计. -336.2.5排架柱的吊装验算.-33七锥形杯口基础设计.-357.1作用于基础上的内力.-35-7.2初步确定基础尺寸.-36-7.3地基承载力验算. -377.4基础抗冲切验算.-37-7.5基础底面配筋计算.-38八施工图绘制：详见施工图.-39九参考文献.-39-41摘要:本次课设的目的是设计单层混凝土柱厂房，主要练习柱的截面配筋计算，及基础的配筋计算。根据图集选取了屋架，吊车梁，基础梁等一系列构件，通过荷载计算，内力分析及内力组合选出最不利的情况进行配筋计算。本次设计我学习并初步掌握按照标准图集选用构件的方式，厂房荷载的计算，柱内力计算和分析，柱配筋等等。一.工程概况、设计条件及资料1.该车间双跨等高厂房，无天窗，长66米，柱距6m，跨度为18m，无伸缩缝，厂房两侧设有山墙。2.根据工艺要求车间每跨设有软钩桥式起重机一台，中级工作制（A5）。吊车起重量 20/5，轨顶标高 8.4m。3.风荷载：基本风压 0.65kN/m2；雪荷载：基本雪压 0.2 kN/m2；无抗震设防要求。4.根据勘察报告，场地地形平整，自地表向下为：杂填土，厚 0.30m；粘土，红黄褐色，厚度 2.50m，地基承载力特征值 180kPa；粉质粘土，厚度 2.50m，地基承载力特征值 210kPa；卵石层，较厚。未发现不良地质现象，地下水位较低，无腐蚀性。5.建筑构造（1）屋面（不上人）卷材防水，其做法如下：三毡四油防水层铺上小石子20 厚 1：3 水泥砂浆找平层120 厚泡沫混凝土保温层一毡二油隔气层20 厚 1：3 水泥砂浆找平层（2）墙体：240 厚硅酸盐砖清水砖墙，钢门窗，门窗洞口宽 4m，女儿墙高 300500mm。（3）地面：室内地坪为混凝土地面，室内外高差 150mm。6.选用材料：柱混凝土可选 C25C40，纵筋 HRB400或 HRB500，箍筋 HPB300。二构件选型2.1 屋面板和屋架选择.（1）荷载计算屋面：三毡四油防水层（0.350.4）0.4 N/m220厚1:3 水泥砂浆找平层（20）200.02=0.4kN/m2120厚泡沫混凝土保温层（5） 50.12=0.60kN/m2一毡二油隔气层（0.05）0.05 N/m220 厚 1:3 水泥砂浆找平层（20）200.02=0.4kN/m2预应力大型屋面板合计：gk=1.85 kN/m2活载：（不上人屋面）0.5kN/m2雪荷载：0.5kN/m2积灰荷载：0.3kN/m2荷载组合：恒载控制s=1.351.85+1.4（0.70.5+0.90.3）=3.37kN/m2活载控制s=1.21.85+1.4（0.5+0.3）=3.34 kN/m2选用图集 G410-12,1.56 预应力混凝土屋面板 Y-WB-3，允许外加均布荷载基本组合设计值 3.65 kN/m23.37 kN/m2，满足要求。Y-WB-3可由规范查（C30，HRB335 钢筋直径 16）板自重标准值 1.4 kN/m2，灌封自重标准值 0.1 kN/m2，屋面板总自重标准值为 1.5 kN/m2。（2）选取屋架和其他构件屋架永久荷荷载1.5 kN/m2屋面板总自重：3.35 kN/m2合计：3.35 kN/m2屋面可变荷载（经由上面步骤以求出）：取 0.5 kN/m2与0.3 kN/m2荷载组合：恒载控制：S=1.353.35+1.4（0.70.5+0.90.3）=5.38 kN/m2活载控制：S=1.23.35+1.4（0.5=0.3）=5.14kN/m2选取屋架：钢筋混凝土折线形屋架（04G415）,无天窗型（代号为 a）；檐口形状为 A，两端内天沟；根据跨度 18m 和跨中一台桥式吊车屋面荷载设计值取5.5 kN/m2等条件，选择屋架承载能力等级为 2。选用屋架的编号为：YWJ18-2Aa，自重6.55t，C35。天沟：天沟板外荷载为：屋面做法恒载 1.85 kN/m2积水荷载(按 210mm 高计算)2.1 kN/m2活载 0.5kN/m2积灰荷载0.3kN/m2根据屋面排版，选择编号为TGB-99的天沟板，防水卷材考虑高低肋覆盖部分，按天沟内宽 b 的 2.5 倍计算。（b=天沟宽度-190）恒载控制q = 1.350.8（2.50.4+（1.85-0.4)+0.2110）+1.4(0.70.5+0.90.3)=5.73kN/m2活载控制q = 1.350.8（2.50.4+（1.85-0.4)+0.2110）+1.4（0.5+0.3） =5.58 kN/m2允许外加均布荷载基本组合设计值 q=5.76kN/m2q=5.73kN/m2，满足要求。自重标准值 2.54 kN/m。说明：中间跨为 TGB58，中间跨左右两个边分别开洞的为 TGB58a、TGB58b，边跨分别为 TGB58sa、TGB58sb，出山墙天沟板为 TGB58a、TGB58b。 2.2柱的选择 取轨道顶面至吊车梁顶面的距离 ha=0.2m ，所以牛腿顶面标高： h= 轨顶 标高 -hb-ha=8.4-1.2-0.2=+7.000m -由技术规格表查得：吊车轨顶至吊车顶部的高度为 2200mm，考虑屋架下弦至吊车顶部所需的空隙高度为 220mm，故柱顶标高为 h=8.4+2.2+0.22=+10.82m ，基础顶面至室外地坪的距离定为 1m，基础顶面至室内地坪的距离定为 1.15m，从基础顶面算得柱高 H=10.82+1.15=10.97m上部柱高 Hu=10.82-7=3.82m下部柱高 Hl=11.97-3.82=8.15m参考图集 05G335（23-9），选取 A、C 两轴的柱截面为上柱截面（口型 400400）下柱截面（工型 400800100150mm）B 轴上柱截面为上柱截面（口型 400600）下柱截面（工型 4001000100150mm）柱下基础选用锥形杯口。单层钢筋混凝土柱厂房课程设计2.3吊车梁根据跨度 18m和起重量 20/5 ，选用标准图集 G323-12 中间跨： DL-8Z，边跨：DL-8B，高度1.2m（1200500180mm）自重：DL-8Z 为 38.16kN，DL-8B 为 38.16kN，C40 混凝土。2.4吊车联结和车挡根据图集 04G325，假设吊车梁上螺栓孔距为 240mm，A5 级，钢轨 38kg/m，跨度18m 等信息选择编号为 DGL-11的吊车轨道联结，吊车梁轨道联结高度：170190mm。根据吊车型号选择车挡型号为 CD-3，重128.26kg。2.5基础梁240 厚硅酸盐砖清水砖墙，钢门窗，门窗洞口宽 4m，女儿墙高 300500mm。柱距为 6m，查标准图集钢筋混凝土基础梁 04G320 整体上选择 JL-1（墙高为 5.5m14.5m）；有窗户的基础梁选择 JL-3（墙高为 5.5m18m）；对于有门的基础梁选择 JL-3（墙高为 5.5m18m）；对于 6m 柱距的山墙也选择 JL-1（墙高为 5.5m14.5m）。JL-1（5.95m0.45m0.24m）自重为 17KN，JL-3（5.95m0.45m0.24m）基础梁重 17kN，支承长度为 500mm，计算跨度l0=5445，净跨 4950mm。2.6走道板选用标准图集 04G337 ，中间跨：（左右柱宽度均为 400mm，且柱距为 6000mm。选 DB60-1自重 7.6KN；端跨（左右柱宽度均为 400mm，且柱距为 6000mm）选择 DB60-1s 自重 7.1KN。2.7过梁选用标准图集 03G322，根据窗尺寸 4000mm，选择GL-4420，净跨 4200mm，梁高300mm，宽240mm，自重846kg。三计算单元、计算简图和结构布置3.1定位轴线B1：由附表12可查得轨道中心线至吊车端部的距离，取230mm；B2：吊车桥架至上柱内边缘的距离，一般取B280mm ；B3:封闭的纵向定位轴线至上柱内边缘的距离，取400mm。B1+B2+B3=240+80+400=730mm750mm，取750mm 故封闭的定位轴线 A，C都分别与左右外纵墙墙皮重和。对于中柱（B）：B=B1+B2+B3=300+80+240=620mm0.3h的，N小的不利；凡M/N0.3h的，N大的不利。.当 M 或者 N 两者中某一项远大于另一项的时候可不予考虑。材料选用：柱子混凝土选用 C30，纵筋选用 HRB400 级（C），箍筋 HPB300 级（B），为保证各个方向上的承载力，界面上采用对称配筋。以下是一些可能用到的数据：fc=14.3MPa，ft=1.43MPa，ftk=2.01MPa（裂缝验算），fy=fy=360MPa，fyv=235MPa，1 = 1.0，b = 5.18。61.1配筋计算1.上部柱配筋由内力组合表可知，其最不利荷载为 M0=50.51kNm，N=283.24kN。考虑P-二阶效应，附加偏心距取20或者 h/30=400/30=13.3mm，取 20mm。ea=20mm。A=bh=400400=mm2。，取上柱的计算长度，查表 12-3 得到：l0=2h=23.82=7.64m。h0=400-40=360mm。弯矩增大系数：M=M0=1.4154.51=76.86kNm，ei=M/N+ea=/283.24+20=29mm截面设计：。e=ei-h/2+as=291-200+40=131mm 。mm2总配筋 2322=644283.24kN，承载力合格。2.下部柱截面设计按控制截面-进行计算。由内力组合可知，并根据原则筛选，有两组最不利内力：（a）M0=-363.37kNm，N=743.6kN；（b）M0=-261.27kNm，N=377.84kN。按照（a）内力组合进行设计：考虑 P-二阶效应，附加偏心距ea取20或者 h/30=800/30=27mm ，取27mm。ei=ea+e0=501+27=528mm.A=bh=bh+2（bf-b）hf=100800+2300150=mm2。，取1.0下柱的计算长度，查表 12-3 得到：l0=h=8.15=8.15m。h0=800-40=760mm。弯矩增大系数：M=M0=1.08366.37=392.44kNm,ei=M/N+ea=/743.6+27=555mm截面设计：取x=80。e=ei+h/2-as=555+400-40=915mm 总配筋 2631/0.55,采用对称配筋，选取As=As=1256mm2，420。垂直于排架方向截面承载力验算：垂直于排架方向的验算按照轴心受压构件承载力验算。查表 12-3，无柱间支撑，下柱计算长度 1.0h=8.15m。l0/i=8.15/0.286=25，查表得上册书 5-1 得到=1.0，Nu=0.9（fcA+fyAs）=0.91.0（14.340017000+36021256）=3002kN743.6kN，承载力合格。按照（b）内力组合进行设计：考虑 P-二阶效应，附加偏心距 ea 取 20 或者 h/30=8000/30=27mm ，取27mm ，A=mm2。，取1.0下柱的计算长度，查表12-3得到：l0=h=8.15=8.15m。h0=800-40=760mm。弯矩增大系数：M=M0=1.06261.27=276.95kNm,ei=M/N+ea=/377.84+27=760mm截面设计：e=ei-h/2+as=760-400+40=400mm 小于（a）内力组合下的配筋，故采用（a）采用对称配筋，选取As=As=1256，420。垂直于弯矩方向上的承载力同上。6.1.2排架柱的裂缝宽度验算排架柱的裂缝宽度验算裂缝宽度应按内力的准永久组合进行验算。内力组合表中给出的是内力的设计值，因此要将其改变为内力的准永久组合，即把内力设计值乘以准永久组合值系数，再除以活载分项系数 1.4。风荷载组合系数为 0，不予考虑；不上人屋面的屋面活荷载，组合系数为 0，把它改为雪荷载，即乘以系数 0.2/0.51.上部柱裂缝宽度计算按荷载准永久组合，可得控制截面-的准永久组合 Mq=-15.17/1.2+0.6/1.4(44.69+15.82)=13.29kNm Ng=283.24/1.2+（0+0）=263.03kN e