混凝土单层厂房设计计算书.doc

混凝土单层厂房结构课程设计设计计算书姓 名 胡 志 灵 学 号 1160470183 班 级 土木112班 指导老师 章 子 华 宁波大学建筑工程与环境学院2013年4月一、设计任务及资料本工程为一工业厂房，根据工艺要求，该车间为单跨，跨度为18米，柱距6米，长60米，跨内设有30/5T吨，中级工作制吊车（A4）一台，轨顶标高须不低于8.1米，不设天窗，采用纵墙开窗方案。该厂房所在地区基本风压0.6 KN/，地面粗糙度B类；基本雪压0.6 KN/，积灰荷载0.3KN/。该地区工程地质条件良好，地面下1.5米左右为中密粗砂层，层厚6米，地基承载力特征值200KN/，常年地下水位-5米以下。抗震设防烈度为6度，不进行抗震计算，按构造设防.屋面做法：1：二毡三油防水层上铺小豆石，2：20厚水泥砂浆找平3：80厚加气混凝土保温层（0.65 KN/）4：预制大型屋面板围护墙：240砖砌墙，钢门窗二、构件选型及柱截面确定（按荷载效应基本组合值选取）1屋面板选型查图集G410-121.5m6.0m预应力混凝土屋面板，屋面板选用Y-WB-2IIs（端跨），Y-WB-2II（中间跨），天沟板TGB68-1（不计入自重）自重 1.4 kN/m2 灌缝 0.1 kN/m2 重力荷载标准值 1.5 kN/m2 2. 屋架选型屋面荷载计算：二毡三油防水层上铺小豆石 0.35kN/m2 0.35kN/m2 20mm水泥砂浆找平层 20 kN/m30.02 m 0.4 kN/2 80mm厚加气混凝土保温层 0 .65 kN/m2 0.65 kN/m2 6m跨预应力混凝土大型屋面板 自重 1.4 kN/m2 灌缝 0.1 kN/m2 1.5 kN/m2 屋盖支撑 0.07 kN/m2 0.07 kN/m2总计屋面恒载 2.97 kN/m2查图集04G415-1预应力混凝土折线形屋架(跨度18m)跨考虑不设天窗，排水方式选择内天沟，采用18m预应力混凝土折线型屋架，屋架型号为YWJ18-2Aa，每榀重力荷载72.09kN3. 吊车梁选型 由吊车起重量30/5t（A4工作级别）和跨度18m，由图集G323-12钢筋混凝土吊车梁选用DL-11Z（中垮），39.5 kN/根，DL-11B（边垮），40.8kN/根；梁高1200mm。4. 轨道连接选型 按吊车梁跨度18m，查图集04G325，选DGL-12，吊车轨道连接重力荷载为 0.80 kN/m。5. 基础梁选型 查图集04G320钢筋混凝土基础梁，选JL-3，重力荷载16.1KN/m,梁高450mm。6. 柱间支撑选型查图集05G336柱间支撑上柱支撑选用ZCs-42-2b，下柱支撑选用ZCx-84-32 。各类选型整理列表如下：主要承重构件选型表构件名称标准图集选用型号重力荷载标准值屋面板G410-121.5m6.0m预应力混凝土屋面板Y-WB-2IIs（端跨）Y-WB-2II（中间跨）天沟板TGB68-11.5 kN/m2屋架04G415-1预应力混凝土折线形屋架(21m)跨YWJ18-2Aa72.09kN /榀0.07 kN/m2（屋盖支撑）柱间支撑05G336柱间支撑上柱ZCs-42-2b下柱ZCx-84-32吊车梁G323-12钢筋混凝土吊车梁DL-11Z（中垮）DL-11B（边垮）39.5 kN/根40.8kN/根轨道连接04G325DGL-120.80 kN/m基础梁04G320钢筋混凝土基础梁JL-316.1kN/根标准柱05G335单层工业厂房钢筋混凝土柱BZ6347. 确定柱截面尺寸采用专业标准（ZQ1-62）规定的30/5t吊车的基本参数和有关尺寸。跨度（m）宽度（mm）轮距（mm）轨顶以上高度（mm）轨道中心至端部距离（mm）最大轮压（kN）最小轮压（kN）起重机总质量（t）小车总质量（t）16.56050460026002602705034.011.7吊车跨度 查图集单层工业厂房钢筋混凝土柱，选用BZ634模板柱。取轨道顶面至吊车梁顶面高，吊车梁高牛腿顶面标高=轨顶标高-=7.2m轨顶标高=7.2+0.2+1.2=8.4m全柱高12.8m上柱高 4.2m 下柱高8.60m上柱：（bh）400500下柱：I(bhbh)4001000100200 上下柱截面尺寸图柱子的有关参数如下表：=12.8m，=4.2m，=8.6m参数柱子（、）（m2）0.2（mm4）4.16109（m2）0.2275（mm4）28.6109n0.1478. 基础选用钢筋混凝土锥形杯口基础。三、计算单元及计算简图 说明：纵向定位轴线采用封闭形式，计算单元宽度B=6m。四：荷载计算1. 恒载屋盖恒载 2.97 kN/m2 屋架自重 72.09kN /榀 则作用于柱顶的屋盖自重标准值： 作用于上柱中心线内侧50mm处吊车及轨道自重标准值柱自重标准值上柱：下柱：2. 屋面可变荷载屋面基本雪压(0.6KN/m2)，屋面活载(0.5KN/m2)，积灰荷载(0.3KN/m2)，因基本雪压大于屋面活载，故取基本雪压值计算。3. 吊车荷载吊车的主要参数如下表： 跨度（m）宽度（mm）轮距（mm）轨顶以上高度（mm）轨道中心至端部距离（mm）最大轮压（kN）最小轮压（kN）起重机总质量（t）小车总质量（t）16.56050460026002602705034.011.7竖向荷载：用影响线计算（）在A柱： 在A柱：与在A柱情况正好相反，数值大小一样。横向水平荷载：4. 风荷载基本风压0.6kN/m2，地面粗糙度B类，计算单元宽度D=6m，取风振系数风压高度变化系数z可根据厂房各部分标高及B类底面粗糙度，查看荷载规范表，用内插法求：柱顶离室外地坪距离： H = 11.4+0.15=11.55m， =1.04檐口室外地坪距离（无天窗时）： H = 11.55+1.18=12.73 m， =1.08查标准图集，可知柱顶至檐口顶部距离，檐口顶部距屋脊距离。作用在柱顶处的集中风荷载设计值沿排架柱高度作用的均布风荷载设计值 五：A柱内力分析内力分析是求的内力设计值（基本组合），故先将各荷载标准值乘以各自的分项系数1.屋盖集中荷载作用下F1的内力分析方向规定：弯矩M：使排架柱外侧受拉为正柱底剪力V：以向左为正，向右为负柱顶不动支点反力R：以向右为正，向左为负 =2.16=1.082屋盖活荷载F6作用下的内力分析 3柱自重，吊车荷载及轨道连接F4作用下的内力分析4.吊车荷载作用下的内力分析=1.4332.99=466.19kN =1.461.67=86.34kNDmax作用在A柱，Dmin作用在B柱的内力分析A柱顶不动支点反力B柱顶不动支点反力A柱顶水平剪力由于A、B柱一样，故各柱的剪力分配系数=0.5B柱顶水平剪力Dmin作用在A柱，Dmax作用在B柱的内力分析 横向水平Tmax作用下的内力分析Tmax至牛腿顶面距离：1.4mTmax至柱底距离：7.7+1.4=9.1m 5风荷载作用下的内力分析 A、 B柱顶的水平剪力：左风：左风：六：内力组合 A柱的内力图汇总表荷载类型弯矩图( KNm)轴力图（KN）剪力图（kN）屋面恒载 柱、吊车及轨道屋面活载吊车竖向荷载Dmax在A柱 Dmin在A柱 吊车横向水平荷载在A柱风荷载左风右风 A柱内力组合表(一）截面内力组合组合项目恒荷载+0.9*（任意两种或以上活荷载）MNV-+0.9(+)59.27321.80+0.9(+)-83.33260.56+0.9(+)-78.85321.80+0.9(+)-83.33260.56-+0.9(+)176.57734.85+0.9(+)-90.49454.22+0.9(+)169.80796.09-+0.9(+)535.26792.2657.92+0.9(+)-502.90511.63-58.07+0.9(+)533.44853.5058.50 A柱内力组合表(二）截面内力组合组合项目恒荷载+任意一种活荷载MNV-+57.42260.56+-29.44260.56+27.18328.6+46.29260.56-+135.81781.47+-60.92315.28+135.81781.47+-60.92315.28-+363.35372.6955.7+-289.50372.69-37.82+72.44838.88-7.37+350.03372.6955.7七：柱截面设计采用预制柱，上下柱均采用对称配筋。材料：混凝土C30 =14.3 N/mm2，=2.01 N/mm2，=1.43 N/mm2纵向钢筋（HRB400级）=360 N/mm2，=2.0105 N/mm2 箍筋（HPB300级） =270N/mm2 1.选取控制截面最不利内力组合上柱：有效高度界限破坏轴向力，且弯矩较大时为大偏压。按照“弯矩相差不多时，轴力越小越不利；轴力相差不多时，弯矩越大越不利”的原则，确定上柱最不利内力组合为：M=67.88KN.m,N=299.09KN.下柱：同理比较得到下柱最不利内力组合为：M=535.26KN.m M=372.69KN.mN=792.26KN N=363.35KN2. 上部柱配筋计算（bh=400400mm，）控制-的内力设计值为 （1）考虑二阶效应 每侧选用4C16，则：垂直排架方向截面承载力验算 由附表知在垂直排架方向设有柱间支撑设时，其计算长度为 =1.254.2=5.25m=5.25/0.4=13.125，插值的轴心受压稳定系数=0.933，则=0.90.933（14.3400500+3601608）kN =2887.6 kN=260.56 kN因此验算满足要求。3.下部柱配筋计算综上两组内力计算结果，下柱每侧选用3C20,则：垂直于排架方向的承载力验算由附表知在垂直排架方向设有柱间支撑设时，其计算长度为 =0.857.7=6.55m=6.55/0.4=16.38，插值的轴心受压稳定系数=0.859，则=0.90.859（14.30.2275106+3602512）kN =3214.22kN=792.26kN4.柱的裂缝宽度验算混凝土结构设计规范规定，对的柱应进行裂缝宽度验算。裂缝宽度应按荷载效应准永久值进行计算。上柱： 下柱: 故上、下柱均不需进行进行裂缝宽度验算。5.柱箍筋配置非地震区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求控制。根据构造要求，上下构造A8300，牛腿加密处A8100。6.牛腿设计 牛腿外形尺寸 按裂控要求验算牛腿截面高度作用在牛腿顶面的竖向力标准值：查表得，裂缝控制等级系数 （2）牛腿配筋计算由于a=-800mm，故可按构造要求配筋。水平纵向受拉钢筋截面面积：0.002*650*400=520，采用4C20，=1256，牛腿处的水平箍筋为A8100。7.排架柱的吊装验算采用一点翻身起吊，吊点设在牛腿与下柱交接处，混凝土达到设计强度后起吊，由书上表可得柱插入杯口深度为，柱吊装时的总长度为：。吊装验算简图如下：（1）荷载计算吊装时，应考虑动力系数=1.5，柱自身的重力荷载分项系数取1.35各段荷载设计值分别为：（2）弯矩计算 (3)截面受弯承载力及裂缝宽度验算（一类环境中）上柱：配筋为4C16（）裂缝宽度验算：下柱：配筋为3C20（）裂缝宽度验算：八：基础设计计算 地基承载力特征值和基础材料：地质条件：该地区工程地质条件良好，地面下1.5米左右为中密粗砂层，层厚6米，地基承载力特征值200KN/，常年地下水位-5米以下。基础材料：混凝土采用C20，=9.6N/mm2，=1.10N/mm2钢筋采用HPB335，=300 N/mm2（B8及以上，间距不大于200mm）垫层采用C10素混凝土，厚100mm，钢筋的混凝土保护层厚40mm1.基础设计时不利内力组合选取作用于基础顶面上的荷载包括柱底（-截面）传给基础的M,N,V以及外墙自重重力荷载。其中内力标准组合值用于地基承载力验算，内力基本组合值用于受冲切承载力验算和底板配筋计算。（1）基础梁和维护墙的重力荷载每个基础承受的维护墙的宽度为计算单元B=6.0m，墙高11.42+1.2+0.5-0.45=12.65m。 墙上有上下钢框玻璃窗，宽度3.6m，上下窗高分别为1.8m和4.8m，钢窗自重0.45kN/,每根基础梁自重标准值为16.1kN/,内外20mm厚水泥石灰砂浆20.36kN/,空心砖重度16kN/，墙厚240mm，等效重度为：。故由墙体和基础梁传来的重力荷载标准值和设计值基础梁自重 16.1kN/根围护墙自重 钢窗自重 对基础的偏心距： 基础荷载计算简图：(2)柱传来的不利内力组合基础的不利内力主要取决于-截面的不利内力，应选取轴力为最大以及正负弯矩为最大的不利内力组合。故不利内力组合取为： M=533.44KN.m N=853.50KN() V=58.50KN() M=-502.9KN.mN=511.63KN() V=-58.07KN()柱对基础底面产生的内力设计值（初步确定基础高度为1200mm） M=500.93+65.791.1=573.30KN.mN=799.36KN() V=-65.79KN()组内力标准值为： 组力对基础底面产生的内力标准值 M=373.93+44.581.2=427.43KN.mN=677.59KN() V=44.58KN()组内力标准值为： （） 组力对基础底面产生的内力标准值 M=-340.87-40.551.2=-389.53KN.mN=406.27KN() V=-40.55（） 2. 初步确定基础尺寸基础高度和杯口尺寸已知柱插入杯口的深度为900mm，故杯口深度900+50=950mm 杯口顶部尺寸：宽为400+275=550mm 长为1000+275=1150mm 杯口底部尺寸：宽为400+250=500mm 长为1000+250=1100