单层工业厂房课程设计.doc

辽 宁 工 业 大 学单层厂房结构 课程设计（论文）题目：某装配车间厂房院（系）： 土木建筑工程学院 专业班级： 建 筑 102 学 号： 学生姓名： 教师职称： 起止时间：2013.12.30-2014.1.10课程设计（论文）任务及评语院（系）：土木建筑工程学院 教研室：结构学 号100501061学生姓名专业班级建筑102课程设计（论 文）题 目某单跨无天窗厂房课程设计（论文）任务本工程为厂房，车间总长度102m，柱距6m, 跨度24m,轨顶标高12m, 厂房每跨设有两台15/3 t和30/5t，A5级工作桥式吊车。1、单层工业厂房结构布置：确定纵横向定位轴线，上柱高度及截面尺寸；布置屋盖支 撑，柱及柱间支撑；2、进行排架内力计算与组合：排架计算简图及进行荷载计算；排架内力计算及内力组合；3、对排架柱、牛腿进行设计：对排架柱截面配筋计算；排架柱牛腿设计；4、预制柱下基础设计；5、确定基础的选型，基顶内力，基础埋深，基底尺寸，基础高度以及基底配筋的确定。6、绘制单层厂房结构布置图，基础施工图，柱施工图。指导教师评语及成绩成绩： 指导教师签字： 年 月 日目 录第一章 确定结构方案及选用主要承重构件1第二章 计算简图及柱截面几何尺寸的确定12.1计算简图12.2柱截面几何参数2第三章荷载计算33.1 恒荷载33.2屋面活荷载43.3吊车荷载43.4风荷载5第四章 内力分析64.1恒荷载作用64.2屋面活荷载作用74.3吊车荷载84.4风荷载9第五章 最不利内力组合10第六章 柱的截面设计116.1柱的纵向钢筋计算116.2柱内箍筋的配置126.3柱的吊装验算126.4牛腿设计14第七章 基础设计157.1作用在基础底面的内力157.2初步确定基础尺寸177.3地基承载力验算187.4基础受冲切承载力验算197.5基础底板配筋计算19参考文献22辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 （ 计 算 ）书第一章 确定结构方案及选用主要承重构件 根据厂房现有设计资料分析，本车间采用钢筋混凝土排架结构，结构布置如图：主要承重构件：屋面板：预应力混凝土大型屋面板 屋架：平面桁架结构吊车梁：单轴对称工字形截面 轨道连接：高强度螺栓第二章 计算简图及柱截面几何尺寸的确定2.1 构件选型 本车间为装配式车间，工艺无特别要求，结构布置均匀，荷载分布（除吊车荷载外）也基本均匀，现可从整个厂房中选择一部分排架作为计算单元。如图，计算单元宽为6。 查设计资料初定轨顶标高为8.4。 牛腿顶面标高=8.4-1.0-0.2=7.2m 轨顶标高=7.2+1.0+0.2=8.4 柱顶标高=8.4+2.4+0.22=11.02 取11.2 从基础顶面算起的柱高H=11.2+2.1=13.3 上部柱高 下部柱高由3.5可查得参考表3.3，选择柱截面尺寸上柱采用矩形截面，下柱选用工字型截面2.2定位轴线：由附表12可查得轨道中心线至吊车端部的距离为260mm：吊车桥架至上柱内边缘的距离，一般取80mm：封闭的纵向定位轴线至上柱内边缘的距离，取400mm故取封闭的定位轴线、都分别与左右外纵墙内皮重合。2.3计算单元由于该金属加工车间厂房在工艺上没有特殊要求，结构布置均匀，除吊车荷载外荷载在纵向的分布是均匀的，故可取一品横向排架未计算单元，计算单元的宽度为纵向相邻柱间距中心线之间的距离，蓝色173页2.4计算简图排架的计算简图如下：第三章 荷载计算3.1 恒荷载1.屋盖结构自重预应力混凝土大型屋面板 20mm厚水泥砂浆找平层 隔气层 100mm厚水泥珍珠岩制品保温层 20mm厚水泥砂浆找平层 高聚物改性沥青防水卷材 屋架自重 作用于横向平面排架一端柱顶的屋盖结构自重设计值为 偏心距 （为上柱截面高度）2.柱自重上柱 偏心距 下柱 偏心距 3. 吊车梁及轨道自重 】 偏心距 3.2 屋面活荷载由混凝土规范知，对不上人钢筋混凝土屋面，其均部活荷载标准值为，而该厂房所在地区的基本雪压，仅按雪荷载计算，故屋面活荷载设计值在每侧柱顶产生的压力为： 偏心距 3.3 吊车荷载由电动双钩桥式吊车数据查得起重量为15t ：， ，根据B与及反力影响线，可算得与各轮对应的反力影响线竖标，于是可求得作用于柱上的吊车垂直荷载，计算简图如下图： 作用于每个轮子上的吊车水平制动力设计值其作用点到柱顶的垂直距离 （为梁高） 3.4 风荷载该厂房所在地区的基本风压，对于城市郊区，风压高度变化系数按B类地区考虑。风荷载体形系数的分布如图： （1）作用在柱顶处的集中风荷载设计值这时风荷载的高度变化系数按檐口离室外地坪的高度柱顶：（标高11.2） 1.03檐口12.4: 1.06屋顶：13.15: 1.08第四章 内力分析4.1 恒荷载作用如前所述，根据恒荷载对称性和施工过程中的实际受力情况，可将恒荷载，和的作用简化（1）在作用下 由于图示排架为对称结构且作用对称荷载 在作用下，不动铰支撑的柱顶反力 在作用下，不动铰支撑的柱顶反力 在和共同作用下（即在作用下），不动铰支撑的柱顶反力为 恒荷载组合作用下弯矩图如图所示，在共同作用下的恒载弯矩图，相应的轴力图如图所示： 4.2 屋面活荷载作用 在作用下，不动铰支撑的柱顶反力 相应的M图和N图如图所示： 屋面活荷载作用下的内力图4.3 吊车荷载 厂房总长60m，跨度为15m，吊车起重量为两台15t。1.吊车竖向荷载作用下 作用在A柱的情况： A柱顶不动支点反力： B柱顶不动支点反力： A柱顶水平剪力： B柱顶水平剪力： 相应弯矩图: 吊车垂直荷载作用下的内力图 作用在B柱的情况：由于结构对称，只需将A柱与B柱的内力对调，并注意内力弯矩正负即可。2.吊车横向荷载作用下 因A柱与B柱相同，受力也相同，故柱顶水平位移相同，没有柱顶水平剪力，故A柱内力如图所示： 吊车垂直荷载作用下的内力图（单位）4.4 风荷载风从左向右吹：先求柱顶反力系数，当风荷载沿柱高均匀分布时， 不动铰支座反力： 柱顶水平剪力： 风从右向左吹：在这种情况下，荷载方向相反，则弯矩图也与风从左向右吹的相反。第五章 最不利内力组合表（一）排架柱内力组合结果柱号A柱截面1-12-23-3 内力荷载项目MNMNMNV恒荷载1.73218.7261.9858.9355.45355.45屋面活荷载2.526350.45.7650.41.5吊车荷载在A柱-0.0101.94501.231.86501.2-5.99在A柱-23.360.010.54135.5-59.54135.55.9920.790.020.790.0194.540.014.85风荷载左风30.940.030.940.0501.570.0-64.44右风-50.080.0-50.080.0-436.680.048.19内力组合及M、V项目+0.9（+）+0.9（+）+0.9（+）组合值-44.99529.08-82.521040.56719.261170.43-61.83及M、V项目+0.9（+）+0.9（+）+组合值-47.99483.72-149.95544.12560.47673.99-50.87及M、V项目+0.9（+）+0.9（+）+0.9（+）组合值67.76483.7238.43995.2719.261170.43-61.83及M、V项目+0.9（+）+0.9（+）+0.9（+）组合值-47.99483.72-164.78711.43-562.78795.9475.7第六章 柱的截面设计 6.1 柱的纵向钢筋计算1. 最不利内力组合的选用由于截面3-3的弯矩和轴向力设计值组合比2-2的大，故下柱的配筋由3-3截面最不利内力组确定，上柱由1-1截面最不利内力组确定，经比较，用于上下柱截面配筋计算的最不利内力列入下表：截面内力组合1-1M67.762333602530.0637800400N483.72M-47.991873602070.0447800400N483.723-3M719.267019607340.096108001000N1170.43M-562.787999608320.074108001000N795.942.柱在排架平面内的截面配筋计算截面内力组合偏心情况(mm)计算实配1-1M67.7625380186413大偏心4801017(418)N483.72M-47.9920780186367大偏心480N483.723-3M719.267341364971194大偏心10771256(420)N1170.43M-562.78832934971292大偏心740N795.943.柱在排架平面外承载力验算上柱 ，柱计算长度 查混凝土规范得 承载力满足下柱 ，柱计算长度 查混凝土规范得 承载力满足 6.2 柱内箍筋的配置非地震区的单层厂房排架柱箍筋一般按构造要求设置。故本厂房对上下柱均采用，在牛腿处箍筋加密为。6.3 柱的吊装验算1.吊装承载力验算（1）由表12-4，排架柱插入基础杯口内的高度 故柱总长为14.7+0.9=15.6 柱的吊装采用就地翻身起吊，吊点设在牛腿下部处，因此起吊时的支点有两个：柱底和牛腿底。（2）荷载计算 吊装时，应考虑动力系数，柱自重的重力荷载分项系数取1.35.上柱自重 牛腿自重 下柱自重 （3）弯矩计算由得 令，得 （3）截面受弯承载力验算上柱： 满足下柱： 满足2. 裂缝宽度验算上柱： 取 则 满足下柱： 取 则 满足6.4 牛腿设计1.牛腿几何尺寸的确定 牛腿截面宽度与柱宽相等为600，截面高度h=700，倾角。 牛腿几何尺寸如图：2.按裂缝控制要求验算牛腿截面高度 作用在牛腿顶面的竖向力标准值： 牛腿顶面没有水平荷载，即 设裂缝控制系数， 取 满足要求3.牛腿配筋 由于，故可按构造要求配筋。水平纵向受拉钢筋截面面积，采用418，牛腿处箍筋为。第七章 基础设计7.1 作用在基础底面的内力1.基础梁和围护墙的重力荷载 每个基础承受的围护墙宽度为计算单元的宽度 墙高 窗宽，上下窗高分别为和，钢窗自重 每根基础梁自重标准值，内外墙厚水泥砂浆粉刷，清水砖重度墙重（含两面抹灰）窗重（钢框玻璃窗）基础梁 对基础的偏心距 对基础底面的偏心弯矩： 2.柱传来的第一组内力 由排架柱内力组合表知，控制截面的内力组合及相应的N、V为： 对基础底面产生的内力设计值为： 这组内力的标准值为： 对基础底面产生的内力标准值为： 3.柱传来的第二组内力 对基础底面产生的内力设计值为： 这组内力的标准值为： 对基础底面产生的内力标准值为： 7.2 初步确定基础尺寸1基础高度和杯口尺寸 已知柱插入杯口的深度为，故杯口深度为杯口顶部尺寸：宽为 长为杯口底部尺寸：宽为 长为按表12-5，取杯壁厚度，杯底厚度据此，初步确定基础高度为2.确定基础底面尺寸 基础埋深为，取基础底面以上土的平均重度为，则深度修正后的地基承载力特征值为： 控制截面3-3的最大轴向力标准值按轴心受压估算基础底面尺寸： 考虑到偏心等影响，将基础再放大30%，取基础底面面积基础底面弹性抵抗矩7.3 地基承载力验算 基础及基础上方土的重力标准值： 1.按第一组内力标准值验算 轴向力 弯矩 偏心距基底权威压力，地基反力图形为梯形。 满足 满足2.按第二组内力标准值验算 轴向力 弯矩 偏心距基底权威压力，地基反力图形为梯形。 满足 满足 满足7.4 基础受冲切承载力验算只考虑杯口顶面由排架柱传到基础底面的内力设计值，显然这时第二组内力最不利。 因为由柱边作出的45斜线与杯壁相交，这说明不可能从柱边发生冲切破坏，故仅需对台阶以下进行受冲切承载力验算，这时冲切椎体的有效高度为。冲切破坏锥体最不利一侧上边长与下边长分别为： 考虑冲切荷载时取用基础底面多边形面，故 故此基础高度满足受冲切承载力要求7.5 基础底板配筋计算 按地基净反力设计值进行配筋计算。1.沿排架方向的配筋计算由前面的计算可知，第二组内力最不利，再考虑由基础梁和围护墙传来的内力设计值，故作用在基础底面的弯矩设计值和轴向力设计值为： 偏心距故基础底面有一部分出现拉应力设应力为零的截面至的距离为 此截面在柱中心线右侧处则柱边截面离柱中心左侧为0.5m变阶截面离柱中心线为0.925m故柱边截面处的地基净反力变阶截面处的地基净反力沿基础长边方向，对柱边截面1-1处的弯矩 变阶处截面2-2的弯矩： 采用HPB300级钢筋，保护层厚度40mm，故 选用1712 （2）垂直于排架方向的配筋计算 按轴心受压考虑 柱边截面3-3处的弯矩 因符合构造要求选用1710 基础施工图 参考文献1. 中华人民共和国住房和城乡建设部，房屋建筑制图统一标准（GB/T 50001-2010)。 中国计划出版社，20112. 中华人民共和国住房和城乡建设部，房屋建筑制图标准（GB/T 50104-2010）.中国计划出版社，20113. 中国建筑标准设计研究院。建筑结构制图标准（GB/T 50105-2010）.建筑工业出版社，2010 4. 中华人民共和国建设部.结构荷载规范（GB50009-2001） （2006年版）.中国建筑工业出