单厂设计课程设计指导书.doc

单厂设计课程设计指导书 混凝土及砌体结构课程设计指导书（土木工程专业建筑工程方向）黑龙江工程学院xx年5月2装配式钢筋混凝土单层工业厂房课程设计指导书根据课程设计任务书的要求，该设计计算工作量较大，考虑到同学们时间有限，现将计算书的步骤提供如下，希望同学们按如下步骤完成一本完整的计算书。 需要完成的计算书如下1设计资料（参考任务书中的内容）2结构选型建议选用的构件形式1.1屋面板选自G410，见图图1板重1.3kN/m2(沿斜面)嵌缝重0.1kN/m2(沿斜面)图图11.2天沟板选自G410，见图图21.3天沟重（包括水重）17.4kN/根1.4天窗架形钢筋混凝土天窗架选自G316。 天窗架及挡风板传到屋架上的重量见图图3图图22370=11.5k N=26.2k N23802975600559602PP21P1P1P2P298图图31.5预应力钢混筋凝土折线形屋架选自G415，屋架轴线图尺寸如图图4所示。 每榀屋架重60.5kN。 348228501500150088501502300018000132397029065430022500300730601502600200014302800图图41.6屋盖支撑选自G415重量为0.05kN/m2(沿水平面)59501480400580501902402070207031.7基础梁选自G320，bh=250450mm，每根自重16.90kN1.8吊车梁选自G323，见图图5每根自重50kN轨道及垫层重0.6kN/m1.9连系梁与过梁，截面与尺寸见剖面图。 1.10柱间支撑选自G142.11.11基础采用单独杯形基础，基础顶面标高为-0.6m。 图图51.12柱子尺寸a）、柱子高度上柱高H u=11.47.8=3.6m下柱高H l=7.8+0.6=8.4m(基础顶面标高-0.6m)柱总高H=b）、柱截面尺寸建议上柱为方形截面，bh=400400mm，下柱为工字形截面，bhh f=400800150mm，牛腿尺寸、柱下端矩形截面部分高度尺寸见图图6。 柱截面几何特征值为A1=1.6105m m2I1=2.13109m m4A2=1.775105m m2I2=14.38109m m411.10xx00200+0.000140022400xx002-21502525150150100400240175017.80011.403004004001-1400150图图图63荷载计算（注意均按标准值计算）3.1永久荷载（见图图7）3.1.1屋架传给柱的永久荷载G1k（A轴或B轴承受）。 包括a)、天窗架传下的永久荷载（包括天窗架上的屋面板、嵌缝、找平层、防水层、挑檐以及挡风板和天窗架自重）b)、屋面永久荷载（包括除天窗架以外的屋面板、嵌缝、找平层及防水层）c)、屋盖支撑重0.0569=kN d)、屋架自重0.5060.5=kN2501xx501204e)、天沟重17.40kN合计G1k=kN G1k对上柱轴线的偏心距e1=0.20.15=0.05m3.1.2柱在标高11.10m以上连系梁及墙体重G2K连系梁重0.30.24625=kN墙体重4.51.76=kN合计G2k=kN G2k对上柱轴线的偏心距e2=0.2+0.12=0.32m3.1.3吊车梁及轨道重G3K G3k对下柱轴线的偏心距e3=0.750.4=0.35m3.1.4柱自重上柱自重G4k G4k对下柱轴线的偏心距e4=0.400.2=0.2m下柱自重G5k=32屋面可变荷载Q k3.2.1屋面施工活载Q1k3.2.2雪载Q1k由于降雪时一般不会上屋面进行施工或维修，因此设计时雪载和屋面施工活载不必同时考虑，仅选用两者中的较大者。 3.2.3屋面积灰荷载Q“1k Qk=Q1k+Q“1k图图733风荷载风载高度变化系数柱顶以下为Z1，按柱顶高度H=11.4+0.15=11.55m取值；柱顶以上为Z2，按屋面平均高度H=11.4+0.15+0.5(16.9211.4)=14.31m取值。 34吊车荷载包括作用于排架柱上的吊车竖向荷载D max,k、D min,k和吊车横向水平荷载T max,k，具体计算查阅教材。 4排架的内力分析41永久荷载G k作用下排架的内力分析永久荷载G1kG5k这些集中力并不作用于柱的形心线上，而是偏心的，为了便于使用教材中的附录计算柱顶的不动铰支反力，现将这些偏心力转换成作用于柱的形心线上的力和力偶4.1.1计算作用于柱的形心线上的力和力偶，见图图812G e5G3e4e4GG32eG15GA5ABAA-M+G+G1G3GM41M2AR+RAR1A2142I3I2+M1=+2ARkkk kkkkkk36008400图图7图图84.1.2利用附录计算柱顶不动铰支反力R A，R i=MC i/H2（见图图8）=H u/H=3.6/12=0.3n=J1/J2=2.13/14.38=0.148由附录中的计算公式可求得C1=1.971；C3=1.181R A1=C1（M1k+M2k）/H=()R A2=C3（M4kM3k）/H=()R A=R A=R A1+R A2=()4.1.3柱顶剪力V A（V B）的计算由于荷载与结构都对称，故排架无侧移，就不必进行剪力分配，柱顶不动铰支反力即为柱顶剪力，即V A=R A=()V B=R A=()4.1.4绘内力图于图图9（在图中控制截面填上具体数值）AM图N图图图942在屋面可变荷载Q K作用下排架的内力分析排架在屋面可变荷载作用下的内力计算步骤同排架在永久荷载作用下的内力计算，最后要绘制出内力图。 43在吊车竖向荷载D max，,k、D min,k作用下排架的内力分析排架在吊车竖向荷载作用下的内力计算，要分别计算D max,k作用在左柱和D max,k作用在右柱两种情况，其计算过程同排架在永久荷载作用下的内力计算，最后要绘制出内力图。 （1）D max,k作用在左柱时 （2）D max,k作用在右柱时644吊车水平荷载T max,k作用下排架的内力分析 （1）当T max,k自左向右作用时() （2）当T max,k自右向左作用时()柱顶支反力R i=C5T max,k由附录中的计算公式可分别求得当Y=0.6H u=2.16时，C5=当Y=0.7H u=2.52时，C5=再用内插法求得当Y=2.4m，即当Y=0.67Hu时的C5=柱顶支反力R A=R B=C5T max,k=R=2R A=()柱顶剪力V A=V B=绘出M图（N=0）柱底剪力值标在M图中即可。 45在风荷载作用下排架在风荷载作用下的内力计算，要分别计算左吹风和右吹风两种情况，其计算过程同排架在永久荷载作用下的内力计算，最后要绘制出内力图。 （1）左吹风 （2）右吹风5内力组合内力组合通常列表进行，希望同学们将前面计算出的内力(标准值)结果填完A柱在各种荷载作用下内力汇总表1，然后根据表1的数据完成内力组合表2（设计值）和表3（标准值）的所有内力组合。 表表1A柱在各种荷载作用下内力汇总截面内力永久荷载可变荷载屋面活载吊车荷载风载D max在A柱D min在A柱T max()T max()左风右风荷载序号-M kN k-M kN k-M kN kV k说明弯矩M以柱左侧受拉为“+”；轴力N以受压为“+”；剪力V以沿杆端顺时针转为“+”。 内力的单位，弯矩为kNm，轴力为kN，剪力为kN。 7表表2A柱承载力极限状态荷载效应的基本组合截面内力+M max与相应的N、V-M max与相应的N、V N max与相应的M、V N min与相应的M、V组合项內力值组合项內力值组合项內力值组合项內力值-M N-M N-M NV注分别考虑由可变荷载效应控制的组合和由永久荷载效应控制的组合。 由可变荷载效应控制的组合可用简化规则由可变荷载效应控制的组合可用简化规则QiKniQi GK GS S S?19.0?进行计算，由永久荷载效应控制的组合按QiK CiniQiGKGSSS?1进行计算。 此表绘制两个，注明由可变荷载效应控制的组合或由永久荷载效应控制的组合。 进行计算。 此表绘制两个，注明由可变荷载效应控制的组合或由永久荷载效应控制的组合。 表3A柱正常使用极限状态荷载效应的标准组合截面内力+M k max与相应的N k、V k-M k max与相应的N k、V kN k max与相应的M k、V kN kmin与相应的M k、V k组合项內力值组合项內力值组合项內力值组合项內力值-+M kN kV k取注组合值系数的取值为活荷载取0.7，风荷载取0.6，吊车荷载取0.7。 6柱截面设计61上柱配筋计算选取内力组合表-截面的四组内力中最不利的一组内力，按矩形截面对称配筋偏心受压构件进行计算。 所选取的内力为M=N=柱的计算长度l0=2H u=23.6=7.2m材料强度f c=f y=8选用?S SAA62下柱截面配筋计算下柱的配筋沿柱全长应配相同的钢筋，比较柱截面-、-的内力后得知截面-的内力起控制作用。 -截面中的四组内力中，经计算得知N min组合为最不利内力，控制下柱的配筋(注意此时柱的计算长度)。 下柱按工字形对称配筋偏心受压构件计算配筋。 63吊装阶段的承载力和裂缝宽度验算柱除了必须进行使用阶段的承载力计算外，还必须按吊装的实际受力情况和混凝土的实际强度（往往在混凝土达到设计强度7080%时就进行吊装）进行吊装时的承载力和裂缝宽度验算。 经验算已满足要求。 7牛腿设计71荷载计算荷载包括吊车梁自重、吊车轨道重、吊车轮压D max、T max等。 72截面尺寸73配筋计算因a0，故纵向受拉钢筋及水平箍筋均按构造配置，不配弯起钢筋（同学们可根据教材上的有关内容自行选配牛腿中的钢筋）。 8柱下单独杯形基础设计81工程地质资料（见前）82杯口尺寸及基础底面标高的确定杯口尺寸柱插入深度h1=800mm杯口深度800+50=850mm杯底厚度a1=200mm杯口壁厚t=300mm杯口壁高度h2t/0.75300/0.75400取h2=300mm杯口顶部尺寸长800+752=950mm宽400+752=550mm图图10杯口底部尺寸长800+502=900mm宽400+502=500mm基础立面见图图10。 83基础底面尺寸的确定8.3.1荷载计算1基础梁传来基础梁自重kN9.1625645.025.0?窗重kN6.1345.02.4)8.18.16.3(?墙重（计算至室外地平）kN4.1475.42.42.76)75.015.01.11(?窗过梁重（0.45+0.3）0.25256=28.1kN标准值=206kN tb1500.001a2a h1h26009设计值1.2206=247.2kN基础梁荷载对基础底面形心的偏心距为150+400=550mm基础梁荷载对基础底面形心引起的弯矩标准值为0.55206=113.3kN m基础梁荷载对基础底面形心引起的弯矩设计值为0.55247.2=136kN m2上部柱传来柱传来的荷载标准值可取内力组合表3中-截面上的四组内力。 传至基础底面的荷载效应标准值见基础计算表4所示表表4基础底面的荷载效应标准值计算+M kmax-M kmax N kmax N kmin轴向力N b k（kN）上部柱传来基础梁传来总计弯矩M b k（kN m）上部柱传来剪力引起基础梁传来总计剪力V k（kN）8.3.2基础底面尺寸的确定1初步确定底面尺寸取基底以N kmax组合下的总轴向力N bk=)8.01085.0xx5?（k bakbNrH fNA按底面尺寸为（1.11.4）A=初步确定底面尺寸为bl=4.53.0m A=4.53.0=13.5m22持力层地基承载力验算基底自重反力G/A=200.85+100.80=25kN/m2基底面弹性抵抗矩W=1/634.52=10.125m3基底土反力值见表基础计算表5。 表表5基底土反力值计算+M kmax-M kmaxNkmaxNkmin N bk/A Gk/A M bk/W P kmax（kN/m2）P kmin（kN/m2）由基础计算表2中的数据可知，基础底面不出现拉应力，且所有最大土反力P kmax1.2f a=1.210105=126kN/m2，同时（P kmax+Pkmin）/2皆小于f a=105kN/m2，故基础底面尺寸满足要求。 84基础高度验算在基础抗冲切验算和基础底板配筋计算时，应取各种荷载效应设计值引起的土净反力值P S。 传至基础底面的荷载效应设计值见基础计算表6所示，由此而因起的基底土净反力值见基础计算表7。 表表6基础底面的荷载效应设计值计算+M max-M maxN maxN min轴向力Nb（kN）上部柱传来基础梁传来总计弯矩Mb（kN m）上部柱传来剪力引起基础梁传来总计剪力V（kN）表表7基底土净反力值计算+M max-M maxN maxNminN/A M/W P s。 max（kN/m2）P s。 min（kN/m2）基础高度验算即进行冲切验算，取基础计算表4中地基净反力、P s。 max最大的一项，经比较选定一组内力组合下的P s。 max值为最大。 计算、P s。 max和P s。 min。 8.4.1验算柱边处冲切（见图图11）b t=b c=0.4m a c=0.8m b b=b t+2h0h0=1.050.04=1.01m b=3mb t+2h0=0.4+21.01=2.42m A1=A2=h0(b t+b b)/2=(b t+h0)h0=(0.4+1.01)1.01=1.424m2hp=1979.0)8.005.1(8.029.01?11F l=P s。 max A1=0.7hp ft A2=0.70.9791.11061.424=1073.5kN满足要求。 8.4.2验算变阶处的冲切（见图图12）b t=bc=1.15m ac=1.55m图图11h0=0.750.04=0.71m b=3mb t+2h0=1.15+20.71=2.57m A1=)22()22(200hb bbha lc c?=3)71.0255.125.4(?2)71.0215.15.1(?=2.249m2A2=20032.1)71.015.1()(m hh bt?图图11由于h=0.75m0.8m取hp=1.0F l=P s。 max A1=0.7hp ft A2=0.71.01.11061.32=1016.4kN满足要求。 85底板配筋