单层单跨工业厂房设计计算书.doc

目 录 单层单跨工业厂房设计计算书单层单跨工业厂房设计计算书 组别 组别 组长 组长 组员 组员 班级 班级 指导老师 指导老师 目 录 目 录 第一章 设计资料 1 第二章 厂房标准构件及排架柱材料选用 3 2 1 厂房中标准构件选用情况 3 2 2 排架柱材料选用 4 第三章 排架柱高与截面计算 5 3 1 排架柱高计算 5 3 2 柱截面尺寸计算 6 第四章 排架柱上的荷载计算 7 4 1 屋盖自重计算 7 4 2 柱自重计算 7 4 3 吊车 吊车梁及轨道自重计算 7 4 4 屋面活荷载计算 7 4 5 吊车荷载计算 8 4 6 风荷载计算 8 第五章 内力计算 9 5 1作用内力计算 9 X G 5 2 屋面活荷载内力计算 10 5 3 吊车竖向荷载作用内力计算 11 5 4 吊车水平荷载作用内力计算 12 5 5 风荷载作用 12 5 6 最不利荷载组合 13 第六章 排架柱设计 15 6 1 柱截面配筋计算 15 6 2 柱牛腿设计 18 6 3 柱的吊装验算 19 课程设计计算书 第 1 页共 26 页 一 设计题目一 设计题目 某锻工车间 根据工艺要求为一单层单跨钢筋混凝土厂房 设有两台中级工作制 A5 的软钩吊车 建筑平 剖面图如图 1 图 2 图 1 建 筑 平 面 图 柱顶标高 轨顶标高 图 2 建 筑 剖 面 图 二 设计题号二 设计题号 纵墙上窗洞高 轨顶标高 9 3m 以内为 1800mm 12m 以上为 2400mm 基本风压为 0 3kN m2 基本雪压为 0 25kN m2 屋面积灰荷载 0 5kN m2 表 1 单层单跨工业厂房课程设计题号 跨度 L m 1518 吊车吨位 Q t 1016 3 220 51016 3 2 9 012345轨顶标 高 m 9 3678910 三 设计资料三 设计资料 1 荷载 不上人屋面活荷载为 0 5kN m2 2 材料 课程设计计算书 第 2 页共 26 页 混凝土 C20 C25 C30 钢筋 纵向受力钢筋采用 HRB400 箍筋采用 HPB300 型钢及预埋件采用 HRB400 HPB300 3 建筑构造 屋面 卷材防水屋面 其做法如下 两毡三油防水层上铺小石子 0 35kN m2 20mm 厚水泥砂浆找平层 0 4kN m2 100mm 厚水泥珍珠岩制品保温层 0 5kN m2 一毡两油隔气层 0 05kN m2 20mm 厚水泥砂浆找平层 0 4kN m2 预应力混凝土大型屋面板 墙体 用 240mm 厚清水砖墙 钢门窗 地面 室内混凝土地面 室内外高差 150mm 4 工程地质及水文条件 由勘察报告提供的资料 天然地面下 0 8 内为填土 填 土下层 3 5 内为粉质粘土 地基承载力设计值 f 200 kN m2 地下水位很低 设计时不考虑地下水的影响 5 吊车数据 见表 2 表 2 吊 车 数 据 起重量 Q t 跨度 Lk m m 最大轮 压 kN 小车重 g t 吊车总 重 t 吊车宽 度 B mm 大车轮 距 K mm 轨顶至 吊车顶 面距离 H mm 轨道中 心至吊 车外缘 距离 B1 m m 13 511517 16 512319 584020010 19 5129 3 461 215980 40501876 230 13 515521 16 516323 59554000209716 3 2 19 5185 6 326 27605541002187 13 517622 16 518524 59554000209920 5 19 5207 6 977 29605541002189 200 课程设计计算书 第 3 页共 26 页 第二章第二章 厂房标准构件及排架柱材料选用厂房标准构件及排架柱材料选用 2 12 1 厂房中标准构件选用情况厂房中标准构件选用情况 2 1 1 屋面做法屋面做法 两毡三油防水层上铺小石子 0 35kN m 2 20mm 水泥沙浆找平层 0 4kN m 2 100mm 珍珠岩保温层 0 5kN m 2 一毡二油隔气层 0 05kN m 2 20mm 水泥沙浆找平层 0 4kN m 2 合计 2 1 7 1 mkNgg k 屋面活荷载 2 1 5 0mkNq k 屋面外荷载 2 11 2 25 07 1mkNqg kk 屋面板采用 G410 一 标准图集 1 5m 6m 预应力混凝土屋面板 卷材防水 中间跨 YWB 2II 边 跨 YWB 2IIS 允许外荷载 2 46 2 mkN 板自重 2 2 30 1 mkNg k 灌缝重 2 3 10 0 mkNg k 2 1 2 檐口板 嵌板檐口板 嵌板 檐口板 嵌板采用 G410 二 标准图集体 中间跨 YWB 1 边 跨 YWB 1S 允许外荷载 2 50kN m 2 板自重 1 65kN m 2 灌缝重 0 10kN m 2 2 1 3 屋架屋架 屋架采用 G415 三 标准图集的预应力混凝土折线型屋架 YWJ 18 1Ba 允许外荷载 4 00kN m 2 屋架自重 榀 5 60 4 kNg k 2 1 4 天沟板天沟板 天沟板采用 G410 三 标准图集 中间跨 TGB68 1 3 05 课程设计计算书 第 4 页共 26 页 中间跨左开洞 TGB68 1b 中间跨右开洞 TGB68 1a 端跨左开洞 TGB68 1sb 端跨右开洞 TGB68 1sb 允许荷载 3 05kN m 2 构件自重 1 90kN m 不包括积水 2 2 1 5 吊车梁吊车梁 吊车梁选用 G323 二 标准图集 中级工作制备 两台起重量为 15t 的吊车 选用mLk 5 16 吊车梁 中间跨 DL 8Z 边跨 DL 8B 构件自重 根 根 8 40 5 39 5 kN kN g k 吊车轨道联接选用 G325 标准图集 中级吊车自重 mkNg k 8 0 6 2 22 2 排架柱材料选用排架柱材料选用 1 混凝土 采用 C30 01 2 3 14 22 mmNfmmNf tkc 2 钢筋 纵向受力钢筋采用 HRB400 级 102 5176 0 360 252 mmNEmmNf sby 3 箍筋 采用 HPB300 级 270 2 mmNfy 4 型钢及预埋铁板均采用 I 级 课程设计计算书 第 5 页共 26 页 第三章第三章 排架柱高与截面计算排架柱高与截面计算 3 13 1 排架柱高计算排架柱高计算 由吊车资料表可查得 H 2099mm 轨顶垫块高为 200mm 牛腿顶面标高 轨顶标高 吊车梁 轨道高 9 000 1 5 0 20 7 300m 按模数要求取 7 200m 柱顶标高 轨顶标高 H 0 6 9 000 2 099 0 6 11 699m 按模数要求取 11 7m 上柱高 柱顶标高 牛腿顶面标高 u H 11 700 7 300 4 400m 全柱高 柱顶标高 基顶标高H 11 700 0 500 12 200m 下柱高 全柱高 上柱高 l H 12 200 4 400 7 800m 3 23 2 排架截面尺寸计算排架截面尺寸计算 截面尺寸需要满足的条件为 b H 20 360mm 且 h 400mm h H 12 752mmlk 取柱截面尺寸为 上柱 b h 400 400 下柱 I b h 400 800 f 计算参数 上 下柱截面惯性矩 I 上柱 Iu 1 12 0 4 0 43 0 0021m4 下柱 Il 1 12 0 4 0 83 0 0171m4 上 下柱截面面积 A 上柱 Au 0 4 0 4 0 16m2 下柱 Al 0 4 0 8 0 32m2 上柱与全柱高比值 4 4 12 2 0 3607 惯性矩比值 n 课程设计计算书 第 6 页共 26 页 n Iu Il 0 0021 0 0171 0 125 排架计算简图如图 3 2 所示 图 3 2 排架计算简图 课程设计计算书 第 7 页共 26 页 第第 4 章章 排架柱上的荷载计算排架柱上的荷载计算 4 1 屋盖自重计算屋盖自重计算 G1 柱距 厂房跨度 2 1 2 0 5 0 1 1 65 2 1 k g1 k2 g k g3 k g4 6 0 2 17 4 6 0 77 1 2 3 1 6 1 2 60 5 0 5 1 75 0 6 0 2 17 4 6 2 15 286 2KN 150 2 400150 2 1 上 he 50与上柱中心线的偏心距mm 4 2 柱自重计算柱自重计算 上柱 0 4 0 4 25 17 6kN 作用于上柱中心线 2 G4 4 2 e mm hh ul 200 2 400 2 800 2 2 下柱 4 62254 08 08 7 3 作用于下柱中心线kNG mme0 4 4 3 吊车梁及轨道自重计算吊车梁及轨道自重计算 6 40 8 0 8 6 1 2 54 72kN2 1 4 G k g5 k g6 3502 800 7502 750 3 与下柱中心线偏心距mmhe f 4 4 屋面活荷载计算屋面活荷载计算 作用位置同作用位置同 kNQ636 2 15 5 05 0 4 1 1 1 G 4 5 吊车荷载计算吊车荷载计算 G1k 150 23kN G2k 69 77kN G3k 250kN 竖向荷载 176kN k p max kNPGGGp kKKKk 592 max321 min K 4000mm B 5955mm 根据 B 与 K 由影响线 见图 4 1 课程设计计算书 第 8 页共 26 页 可以求得 0 045 6 0 0075 4 045 6 0 674 1 000 2 6 0 333 1 y 2 y 3 y 4 y 由上求得 kNypD ikk 18 319015 21769 0 maxmax 00 1072 015590 9 minmin yi PD kk kNDrD kQ 85 446 maxmax kNDrD kQ 8 149 min min 吊车水平荷载为 kNTk195 79 0 77 69250 4 1 0 则 kN P T DT k K 27 18 176 195 7 85 446 max maxmax 4 6 风荷载计算风荷载计算 基本风压 2 0 3 0 mkN 风压高度变化系数 z按 B 类地区考虑 根据柱顶标高 11 7m 查看 荷载规范 用内插法得 对 Fw 按檐口标高 13 80m 用内插法得 风载体型系数 s1 0 8 s2 0 5 迎风05 1 z 1 1 z 屋面 6 0 2 s u5 0 1 s u 则 mkNq zs 32 1 6 4 1 02 mkNq zs 10 2 6 4 1 01 11 柱顶风荷载集中力设计值 6 6 05 0 5 08 0 2 21 wuhhw zk kN23 5 63 01 1 9 0 1 0 1 23 1 kNr kQ 32 723 5 4 1 2100 1200 课程设计计算书 第 9 页共 26 页 第五章第五章 内力计算内力计算 5 15 1作用内力计算作用内力计算 x G 5 1 15 1 1 作用作用 排架无侧移排架无侧移 1 G mkNeGM 24 5705 0 2 286 1111 mkNeGM 24 572 0 2 286 2112 由 则 3607 0 2 12 4 4 H Hu 1246 0 1071 1 1013 2 n 10 9 l u I I 159 2 330 1 914 1 5 1 0257 70470 01 0257 7 1301 01 5 1 1 1 1 1 5 1 3 2 1 n C 故作用下不动铰承的柱顶反力为 11 M kN H M CRA53 2 11 11 同时有 981 0 330 1 1301 0 1 5 1 1 1 1 1 2 3 3 2 2 n C 故在作用下不动铰承的柱顶反力为 12 M kN H M CRA60 4 12 22 故在共同作用下 即在 G 作用下 不动铰支承的柱顶反力为 1211 MM 和 1 kNRRR AAA 13 7 60 4 53 2 21 kNRR AB 13 7 相应的计算简图及内力图如图 5 1 所示 课程设计计算书 第 10 页共 26 页 图 5 1 恒荷载作用下的内力 5 1 2 柱作用计算简图及内力图柱作用计算简图及内力图 mkNeGM 52 3 2 0 6 17 222 kNC H M RA28 0 3 2 kNRB28 0 相应的内力图如图 5 2 所示 图 5 2 G G 作用计算简图及内力图 23 5 135 13 吊车梁及轨道荷载内力计算吊车梁及轨道荷载内力计算 mkNeGM 152 1935 0 72 54 344 相应的内力图如图 5 3 所示 54 1 B R 54 1 3 4 C H M RA 课程设计计算书 第 11 页共 26 页 5 25 2 屋面活荷载内力计算屋面活荷载内力计算 mkNeQM 15 3 0 0563 1111 mkNeQM 12 60 2063 2112 kN H M CRA0 5572 159 2 12 15 3 11 11 kNC H M RA013 1 3 12 2 kNRRR AAA 1 571 0130 557 21 kNRB57 1 相应的计算简图及内力图如图 5 4 所示 图 5 4 Q 作用计算简图及内力图 1 5 35 3 吊车竖向荷载作用内力计算吊车竖向荷载作用内力计算 mkNeDM 40 15635 085 446 3maxmax mkNeDM 43 5235 0 8 149 3minmin 1 3 579 122 1240 156981 0 max AH M A VCR 1 min 3 216 4 2 1243 52981 0 BB VKN H M CR 18 4 216 4 579 12 5 0 5 0 22 KNRRVV BABA 396 818 4 576 12 2 1 AAA VVV 396 818 4 216 4 2 1 VBVBVB 相应的计算简图及内力图如图 5 5 所示 课程设计计算书 第 12 页共 26 页 图 5 5 D作用计算简图及内力计算 max D作用于 A 柱时 由于结构对称 故只需 A 柱与 B 柱的内力对换 并注意内力变号即可 min 5 45 4 吊车水平荷载作用内力计算吊车水平荷载作用内力计算 3607 0 1246 0 n 7 22 05 14 4 Y 6 0 U HY 1 1 1 2 2 0 416 0 8 12 33 5 nn C 1 5max 286 10563 0 27 18 AA VkNCTR 1 286 10 BB VKNR 撤销附加的不动铰支座 286 10 286 10286 10 2 1 2 1 2 2 BABA RRVV 则 KNVVVAVAVV BBBA 0286 10286 102 1 2 1 相应的计算简图及内力图如图 5 6 所示 图 5 6 T的作用计算简图及内力图 max 当 T向右时 仅荷载方向相反 故弯矩值仍可利用上述计算结果 但弯矩图的方向与之相反 max 30 84 课程设计计算书 第 13 页共 26 页 5 55 5 风荷载作用风荷载作用 10 2 1 q 32 1 2 q KN32 7 32 0 9 C 作用下 1 q kNHqCRA20 8 2 1210 2 32 0111 作用下 2 q 1 15 5 211BB VHqCR 撤销附加的不动铰支座 34 1015 5 2 832 7 5 0 21 2 2 BBAA VKNRRWV KNVVV AAA 14 2 34 1020 8 21 KNVVV BBB 19 5 21 相应的计算简图及内力图如图 5 7 所示 图 5 7 风荷载作用计算简图及内力图 风从右向左吹时 仅荷载方向相反 故弯矩值仍可利用上述计算结果 但弯矩图的方向与之相反 5 65 6 最不利荷载组合 最不利荷载组合 由于本例结构对称 故只需对 A 柱 或 B 柱 进行最不利内力组合 其步骤如下 1 确定需要单独考虑的荷载项目 本工程为不考虑地震作用的单跨排架 共有 8 种需要单独考 虑的荷载项目 由于小车无论向右或向左运行中刹车时 A B 柱在 T作用下 其内力大小相等而符 max 号相反 在组合时可列为一项 因此 单独考虑的荷载项目共有 7 项 2 将各种荷载作用下设计控制截面 I I II II III III 的内力 M N III III 截面 课程设计计算书 第 14 页共 26 页 还有剪力 V 填入组合表 5 1 填表时要注意有关内力符号的规定 3 根据最不利又最可能的原则 确定每一内力组的组合项目 并算出相应的组合值 计算中 当风荷载与活荷载 包括吊车荷载 同时考虑时 除恒荷载外 其余荷载作用下的内力均应乘以 0 85 的组合系数 排架柱全部内力组合计算结果列入表 5 1 课程设计计算书 第 15 页共 26 页 第六章第六章 排架柱设计排架柱设计 6 16 1 柱截面配筋计算柱截面配筋计算 由于本例结构对称组合 故只需对 A 柱 B 柱进行最不利内力组合 其步骤如下 1 确定如要单独考虑的荷载项目 本例为不考虑地震作用的单跨排架 共有 8 种需要单独考虑的荷 载项目 由于小车无论向右或向左运行中的刹车时 AB 柱在 T 作用下 其内力大小相等而符号相反 在组合时可列为一项 因此 单独考虑的荷载项目共 7 种 2 将各种荷载作用下设计控制截面 1 1 2 2 3 3 的内力 M N 填入组合表 填表时要注意有关内 力符号的规定 3 格局最不利又最有可能的原则 确定每一内力组的组合项目 并算出相应的组合值计算中 当风 荷载与活荷载 除恒载外 其余荷载作用下的内力均乘 0 85 的组合系数 I I 截面最不利荷载组合值 M 90 17KN N 303 8KNm 柱混凝土选用 C30 钢筋 HRB400 箍筋 HPB300 bh 400400 14 31 3 15 17 46KN M 1 M mKNM 17 90 2 KNN8 303 mHl U 4 4 0 2 360mmNff yy 2 3 14mmNfc 518 0 b 0 1 1 8 0 1 mmaa ss 40 mmh36040400 0 轴压比194 017 9046 17 21 mm133 0 4004003 14 303800 bhf N c mmhi 5 115400 12 1 12 1 应考虑附加弯矩的影响 67 31123410 38 5 115 4400 2 10 m m l l 0 1 0 177 3 108 303 400400 3 145 05 0 3 取 N Afc c mmemm h e aa202033 13 30 400 30 取 76 0 194 0 3 07 03 07 0 2 1 M M Cm106 1 1300 1 1 2 0 02 h l henm n a ns MKNMNCM snm 79 75 17 90 106 1 76 0 2mm N M e250 303800 75790000 0 mmeee ai270202500 可先按大偏心计算 1083603 03 0 0mmhei 对称配筋 kNNkNhbfNmmNffAA bcbyy SS 8 3037 1066360518 0400 3 140 1 360 01 2 课程设计计算书 第 16 页共 26 页 满足最大偏心受压的条件 222 0 360 802 148 0 360400 3 140 1 10 8 303 0 3 h as 近似取 22 0 320290 2 80 min mmAmm ahf aheN AAmm s sy si Ss 2 320002 0 min mmbhAs 2 0 0 44055 0 400400 2 mmx x 全截面配筋率 故 2 603mmAA ss 0 0 754 0 400400 2603 MKNM 91 330最不利荷载组合值 KNN74 555 KNV29 37 MKNM 72 152 1MKNM 91 3302KNN74 555 ml8 70 800400 xb mmahh s760408000 121 0 800400 3 14 555740 462 0 91 330 72 152 2 1 bhf N m m c 轴压比mmhi 9 230800 12 1 12 1 应考虑附加弯矩的影响 456 28123478 33 9 230 7800 2 10 m m i l 0 1 0 112 4 1074 555 8004003 145 05 0 3 取 N fcA c mmemm h e M M C aam27 7 26 30 800 30 84 0 3 07 0 2 1 取 09 1 089 0 1 1300 1 1 2 0 02 h l henm a ns mkNMcM nsm 98 30291 33009 1 84 0 2 mmmm N M e545 2 545 1074 555 1098 302 3 6 0 mmeee ai572275450 可先按大偏心计算 2283 0 0mmhei KNNKNbhbfN cb74 555 8 2251760518 0 400 3 140 1 01 件满足最大偏心受压的条128 0 760400 3 140 1 1074 555 3 01 bhf N c 105 0 760 802 0 h as mma h eebx si932 2 28 97760128 0 0 2 0 1 471 40760 360 2 28 97 760 28 97400 3 140 1932555740 2 mm sahf x hbxfNe AA y oc ss 2 min 640002 0 mmbhAsAA ss 全截面配筋率 故取 2 880 0 0 55 0 800400 2 mmx x 203 942 2 mmsAAs 满足 0 0 59 0 800400 2942 课程设计计算书 第 17 页共 26 页 6 26 2 柱牛腿设计柱牛腿设计 6 2 16 2 1 牛腿几何尺寸的确定 牛腿几何尺寸的确定 牛腿截面尺寸与柱宽相等 为 400 牛腿顶面的长度为 800 相应牛腿水平截面长度为mmmm 1200 取牛腿外边缘高度为 h 300 倾角 45 于是牛腿的几何尺寸如图 6 1 所示 mm 1 mm 图 6 1 牛腿几何尺寸及配筋图 6 2 26 2 2 牛腿几何尺寸的验算 牛腿几何尺寸的验算 由于吊车垂直荷载作用下柱截面内 a 750 800 50 即取 0 mm 则 F D G 319 18 364 78 vkmaxk3 2 1 72 54 kN F T 13 05 hk K max 4 1 27 18 kN KNFKN h a bhF F F vk otk vk hk 78 36425 548 05 0 56040001 2 78 364 05 13 5 01 65 0 5 0 5 01 0 课程设