单层工业钢筋混凝土柱厂房课程设计.doc

第一章 设计资料1设计资料1.1 本工程为一般机械加工车间，在生产过程中不排放侵蚀性气体和液体，生产环境的温度低于60 摄氏度，屋面无积灰荷载，修建在寒冷地区。1.2 当地的基本雪压为，雪荷载准永久值系数分区为区。1.3 当地的基本风压为，地面粗糙度类别为B类。1.4 当地的抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.2g，设计地震分组为第一组。1.5 该车间为两跨21m等高钢筋混凝土柱厂房，安装有4台（每跨两台）大连重工起重集团有限公司生产的DQQD 型，吊车跨度为19.5m 的电动桥式吊车，工作级别、起重量见各分组数据。吊车轨顶标志标高为9.5m，吊车技术数据见所提供的技术资料。1.6 根据岩土工程勘察报告，该车间所处地段为对建筑有利地段，场地类别为类，在基础底面以下无软弱下卧层，室外地面以下15m 范围内无液化土层，地基的标准冻结深度位于室外地面下1m，车间室内外高差0.15m，基础埋深为室外地面以下1.4m。基础底面地基持力层为中砂，承载力特征值。1.7 主体结构设计年限为50 年，结构安全等级为二级，结构重要性系数为o=1.0。该车间抗震设防分类为丙级建筑，地基基础设计等级为丙级。（不要求进行抗震设计）1.8 屋面建筑做法永久荷载（包括屋面防水层、保温层、找平层等）标准值为，其做法总厚度为0.1m。屋面排水为内天沟，天沟建筑做法永久荷载标准值：防水层，找坡层（按平均厚度计算），沟内积水（平均积水深度为0.23m）。1.9 该车间的围护墙采用贴砌页岩实心烧结砖砌体墙，墙厚240m。外贴50mm 厚挤塑板保温层，双面抹灰各厚20mm。砖强度等级MU10，砂浆强度等级M5。1.10 根据当地预制混凝土构件供应及车间生产工艺情况等因素，经技术经济比较后确定，主要结构构件采用预制厂的预制构件（屋面板、屋架、钢天窗架、吊车梁、钢柱间支撑、排架柱、基础梁等）选用下列国家标准图集：04G410-1、2 预应力混凝土面板05G512 钢天窗架04G415-1 预应力混凝土折线形屋架（预应力钢筋为钢绞线跨度18m30m）04G323-2 钢筋混凝土吊车梁（工作级别A5/A6）04G325 吊车轨道联结及车档（适用于混凝土结构）05G335 单层工业厂房钢筋混凝土柱05G336 柱间支撑04G320 钢筋混凝土基础梁1.11 山墙钢筋混凝土抗风柱及排架柱为工地预制混凝土构件，其混凝土强度等级为C30，钢筋采用HRB400 级（主筋）、HPB235 级（箍筋）。1.12 圈梁及柱下台阶形独立基础为工地现浇混凝土构件，其混凝土强度等级为C30，钢筋采用HRB400 级（主筋）、HPB235 级。第二章 按选用的国家标准图集确定主要结构型2.1 图集04G410-1预应力混凝土屋面板（预应力混凝土部分）2.1.1一般预应力混凝土屋面板（屋面板）（1）计算屋面板外加均布荷载标准值 屋面建筑做法就永久荷载标准值 雪荷载标准值 屋面均布活荷载标准值 (2) 计算荷载效应基本组组合设计值（仅考虑外加荷载）：按建筑结构荷载规范GB 5009-2001 (2006年)规定雪荷载和屋面均布可变荷载不同时参与组合，因此最不利外加荷载基本组组合设计值： q=1.351.24+1.40.70.5=2.16KN/m 由图集04G410-11.5m*6m预应力混凝土屋面板（预应力混凝土部分）第六页6.2.1条选用表中查知，选用预应力钢筋为冷拉HRB335的Y-WB-2II屋面板，其允许外加均布荷载基本组合设计值=，可以满足要求。2.1.2檐口板檐口板（用于钢天窗架檐口处）：为简化计算，也以2.1.1计算的外加荷载基本组合设计值确定檐口板型号。由图集04G410-1第6.2.1条选用表中查知，选用预应力钢筋为冷拉HRB335的Y-WBT-1II檐口板，其允许外加均布荷载基本组合设计值=，可以满足要求。2.1.3天沟板天沟板：根据建筑专业提供的设计过程作业图，屋面为内排水，天沟板宽度为580mm，天沟净宽580-190=390mm。（1）计算天沟板均布线荷载标准值(仅为外加均布线荷载)1）永久荷载标准值防水层（按天沟板净宽的2.5倍计算） 找坡层 沟内积水（按0.23m积水深度计算） 2）屋面均布可变荷载标准值 （2）计算荷载效应最不利基本组合设计值（仅考虑外加荷载） 由图集04G410-21.5m*6m预应力混凝土屋面板（钢筋混凝土部分）第6页第6.1.3.3条选用表中查知，选用TGB58，其允许外加均布线荷载基本组合设计值=，可以满足要求。2.1.4嵌板嵌板（用于与天沟板相邻处：为简化计算，仍以2.1.1计算的外加荷载基本组合设计值确定嵌板型号。 由图集04G410-1第6页第6.2.2条选用表中查知，选用预应力钢筋为冷拉HRB335的Y-KWB-2的嵌板，其允许外加均布荷载基本组合设计值=，可以满足要求。2.2图集05G512钢天窗架根据建筑专业提供的设计过程作业图，钢天窗架跨度为6m，窗扇高度为，无挡风板，钢天窗架檐口高度为18.0m。2.2.1 计算天窗架风荷载标准值基本风压，风振系数地面粗糙度类别B风荷载体型系数：无挡风板时风压高度变化系数（按地面粗糙度类别B，天窗要扣高度18.25m确定），故风荷载标准值 2.2.2 确定钢天窗架型号由图集05G512-1表6中查知， (无挡风板时)，应选用以下钢天窗架型号： GCJ6-32 （用于无支撑处） GCJ6A-32（用于有支撑处） GCJ6B-32（用于端部）2.2.3 确定相应的支撑构件编号由图集05G512-1表2及表3中查知： 天窗架侧立柱平面内竖向支撑选用TC-17 天窗架上弦平面内横向支撑选用TS-1 系杆：中部开间选用TX-1，端部开间选用TX-22.2.4 确定窗挡构件编号及封檐板构件编号由图集05G512-1表2查知： 窗上挡及中档构件编号：CD-1（用于中部开间）、CD-1A及CD-1B（用于端部开间）、CD-2（用于设开窗机开间）窗下挡构件编号：CD-6及CD-6A（用于中部开间）、CD-7及CD-7B（用于端部开间） 封檐板构件编号：FB-1及FB-22.3 图集04G415-1预应力混凝土折线形屋架根据建筑专业提供的设计过程作业图，屋架跨度21m，柱距6m，钢天窗架跨度6m，天窗架端壁为轻质端壁板，无挡风板，无悬挂吊车，檐口为内天沟，车间中柱出也为内天沟。2.3.1 计算屋面荷载标准值（1）永久荷载 屋面建筑做法荷载标准值 预应力混凝土屋面板及灌缝自重 屋面支撑及吊管线自重 （2）可变荷载 雪荷载标准值 屋面均布活荷载标准值 2.3.2 计算屋面荷载效应基本组合设计值5组合一（由可变荷载效应控制的组合） 组合二（由永久荷载效应控制的组合） 因此应以组合二选择屋架型号。2.3.3 选择屋架型号由图集04G415-1表2中查知：天窗架类别代号为a、b、c；由图集04G415-1表4中查知：檐口形状为两端内天沟，代号为A；由图集04G415-1表5中查知：根据实际屋面荷载设计值，在表中21m屋架屋面荷载设计值为一栏，选取屋架承载能力等级为1，应选用YWJ2-1-1屋架，因此， 用于天窗端部无天窗处屋架型号为:YWJ21-1Aa 用于中部开间处屋架型号为:YWJ21-1Ab 用于有天窗端壁板处屋架型号为:YWJ21-1Ac2.4 图集04G323-2钢筋混凝土吊车梁由于车间安装有4台（每跨两台）大连重工，起重集团有限公司生产的DQQD型、做工级别为A6、起重量为5t，吊车跨度19.5m的电动桥式吊车，属于体积04G323-2中“使用范围2”的情况，因此可直接由体积04G323-2“A6（终极工作制）吊车梁选用表”查知，吊车梁型号选用如下：DL-3Z（用于中部开间）DL-3B（用于端部开间）2.5 图集04G325吊车轨道联结及车档根据上述车间内的吊车规格，直接由图集04G325表2查知，选用CD-2车档。由于DL-3吊车梁上的固定轨道螺栓孔间距A=220mm，而吊车轨道的型号为，由图集04G325表1查知，选用吊车轨道联结型号为DGL-10，其高度为170-190mm。2.6 图集04G320钢筋混凝土基础梁2.6.1 外纵墙有窗开间的基础梁根据建筑专业提供的设计过程作业图，外纵墙为贴砌页岩实心烧结砖砌体墙，墙厚240mm，墙高度（自基础梁顶面至外纵墙顶部圈梁顶面的高度）为14.10m，窗洞宽度3m，上窗洞高度3.9m，下窗洞高度4.8m，窗洞叠加高度符合图集04G320表1.7.2对窗洞尺寸的要求，由图集04G320中“240墙钢筋混凝土基础梁选用表”查知，应选用基础梁型号为JL-3。2.6.2 外纵墙有外门开间的基础梁该处门洞宽3.0m，高3.6m位置居中，符合图集04G320表1.7.3对门洞尺寸的要求，其余情况同上。由图集04G320中“240墙钢筋混凝土基础梁选用表”查知，应选用基础梁型号为JL-4。2.6.3 山墙大门处的基础梁由于山墙大门范围内有汽车通行，可不设基础梁，而两侧各1m范围内的砌体墙可直接砌筑于抗风柱混凝土基础上。2.6.4 山墙抗风柱与外纵墙间的基础梁该处山墙为无门窗的整体墙，墙高H符合14.6-18.0m范围，墙厚240mm，因此可根据图集04G320中“240墙钢筋混凝土基础梁选用表”查知，应选用基础梁型号为JL-2，基础梁长5.95m，支承于轴线、的排架柱基础和山墙抗风柱基础上。2.7 图集05G335单层工业厂房钢筋混凝土柱根据建筑专业提供的设计过程作业图及工程概况资料，由图集05G335“柱模板选用表”或图集08G118第23-9页表6.1-2查知。由于本工程柱顶标高12.0，牛腿标高8.1m，吊车梁标高9.3m，及中柱模板号均为31，但考虑到柱在工地预制，为方便施工及降低人工费用，并应施工单位要求，本设计将图集05G335中的下柱由工字型改为矩形，上柱的截面尺寸：边柱400mm400mm（矩形），中柱为400mm600mm（矩形）；下柱的截面尺寸为边柱400mm800mm（矩形），中柱为400mm800mm（矩形）；牛腿尺寸见图集05G335第32页（边柱）及第58页（中柱），柱插入基础杯口深度按图集05G335总说明第8.2条规定，采用800mm。2.8 图集05G336柱间支撑各纵向柱列柱间支撑布置如图所示。由于未知厂房的纵向抗震计算结果，柱间支撑构件的具体型号应根据纵向抗震验算后确定，但根据上柱和下柱的高度，可确定上柱支撑为ZCs-33-xx，下柱支撑为ZCx-84-xx。第三章 复核建筑专业提供的设计过程作业图中有关调查运行的尺寸3.1 边列柱上柱尺寸复核3.1.1 上柱截面高度，已知边列柱上柱截面高度为400mm，即上柱内侧至该车间纵向定位轴线A或C 轴尺寸为400mm（见图）。吊车轨道中心至定位轴线A或C轴尺寸为750mm，而吊车桥架最外端至吊车轨道中心尺寸为260mm。 因此，边列柱上柱内侧至吊车桥架最外端间的空隙尺寸=750-260-400=90mm吊车运行要求的横向最小空隙尺寸80mm，即上柱截面高度400mm符合吊车运行要求。3.1.2 上柱高度，已知边列柱上柱高度为3900mm。 由图集04G323-1查知，吊车梁DL-3的高度为1200mm。 由图集04G325查知，相应于吊车梁DL-6的吊车轨道联结DGL-10自吊车梁顶面至吊车轨道顶面之间的高度为170-190mm，取190mm。 查本图集附录一，该车间内的DQQD型吊车自吊车轨道顶面至小车顶部最高处之间的高度为1764mm。 因此，小车顶面与边列柱顶面（或屋架下弦）间的空隙高度=3900-1200-190-1764=746mm吊车运行要求的最小空隙高度300mm的规定，即上柱高度3900mm符合吊车运行要求。3.2 中列柱上柱尺寸复核3.2.1 上柱截面高度，已知中列柱上柱截面高度为600mm，上柱内侧至该车间纵向定位轴线B轴尺寸为300mm，此值小于边列柱上柱内侧至纵向定位轴线A或C的尺寸400mm（见图），满足吊车运行最小空隙尺寸80mm的要求，即上柱截面高度600mm符合吊车运行要求3.2.2 上柱高度，已知中列柱上柱高度为3900mm，与边列柱相同，因此满足吊车运行要求的最小空隙高度300mm的规定，即上柱高度3900mm符合吊车运行要求。第四章 计算车间中部开间（轴线3）横向排架柱的配筋4.1 作用在横向排架柱上的荷载标准值4.1.1 永久荷载标准值 （1）屋盖自重 1）屋面永久荷载标准值 屋面建筑做法荷载标准值 预应力混凝土屋面板及灌缝自重 屋面支撑及吊管线自重 天沟自重 天沟防水及找坡层重 天窗架屋面檐口悬挑400mm自重 2）21m预应力混凝土折线形屋架自重（根据图集04G415-1预应力混凝土折线形屋架） 3）钢天窗架及其支撑自重（根据图集04G415-1钢天窗架） 4）天窗窗扇（包括窗挡）自重 因此作用在边柱柱顶截面重心处由屋架传来的屋盖自重标准值对边柱柱顶截面重心产生的弯矩标准值：作用在中柱柱顶截面重心处由屋架传来的屋盖自重标准值：对中柱柱顶截面重心产生的弯矩标准值：屋盖自重荷载简图如图所示（2）柱自重1）边柱： 上柱： 下柱：2）边柱： 上柱： 下柱：柱自重荷载简图如图所示（3）吊车梁及吊车轨道联结自重1）边柱吊车梁自，根据图集04G323-1钢筋混凝土吊车梁（工作级别A6），DL-3吊车梁自重，则：2）中柱吊车梁自重3）边柱吊车轨道联结自重根据图集04G325中DGL-10自重，则=（0.3873+0.0855）=2.8kN/根4） 中柱吊车轨道联结自重 =22.8=5.6kN/根5） 及对边柱下柱截面重心的弯矩： =（)e=（27.5+2.8）0.35=10.6kN.m吊车梁及吊车轨道联结自重荷载简图如图所示（忽略施工程序影响）因此永久荷载标准值的荷载简图如图所示4.1.2可变荷载标准值 （1）屋面可变荷载标准值边柱柱顶截面由屋架传来的屋面可变荷载P：此荷载对边柱柱顶截面重心的偏心弯矩M：中柱柱顶截面由屋架传来的屋面可变荷载P：此荷载对中柱柱顶截面重心的偏心弯矩M：M=0因此屋面可变荷载标准值作用下的排架荷载简图如图所示（2）吊车荷载标准值1）根据该车间的吊车型号，查阅本图集附录一，摘录其技术资料如下（见表）：吊车技术资料吊车最大宽度B（mm）吊车轮距W（mm）最大轮压最小轮压小车重量吊车总重量额定起重量Q(t)520435509341.82.22419.052）：采用影响线方法确定，如图所示（6000+2450+4350+800）/6000=2.267=2.26793=210.8kN ：采用与确定相同的影响线方法，可求得： (6000+2450+4350+800）/6000=2.267=2.26741.8=94.8kN 、的作用位置简图见图3）排架柱上作用的同一跨内由两台吊车同时刹车时所产生的最大横向水平荷载标准值产生的H（见图）每台吊车每个车轮刹车时的最大横向水平荷载标准值T：T=0.1(Q+)g/4=0.1（5+2.224）9.81/4=1.78kN 两台吊车最大横向水平荷载标准值H（采定相同的影响线方法确定）：用与确H=T(6000+2450+4350+800）/6000=2.2671.78=4.036kN（3）风荷载标准值1）柱顶以上屋盖所受风力（风向右吹）屋盖各受风面积上的水平风力屋盖各受风面积（其中为迎风面高度，单位为m）表屋盖各受风面积的数值受风面积编号迎风面高度2.051.252.650.3受