单层工业厂房说明书.doc

南京理工大学泰州科技学院课 程 设 计 说 明 书课程名称:设计题目:系 部:专 业:学生姓名:学 号:指导老师: 2008 年 7 月 课程设计说明书（论文） 第 II 页 共 页一 设计资料1二 构件选型2 2.1 屋面板2 2.2 屋架2 2.3 天沟板2 2.4 吊车梁3 2.5 吊车轨道联结3 2.6 基础梁4 2.7 过梁(GL）、圈梁（QL）、连系梁(LL)5 2.8 门窗5三 柱设计6 3.1 尺寸的确定6 3.2 材料的选用6四 荷载计算7 4.1 荷载作用位置7 4.2 屋盖荷载7 4.3 上柱自重7 4.4 下柱自重7 4.5 吊车梁等自重8 4.6 吊车荷载标准值8 4.7 围护墙等永久荷载9 4.8 风荷载9五 横向排架内力分析12 5.1 恒载作用下的内力计算12 5.2 活载作用下的内力计算15六 荷载组合及最不利内力组合23 6.1 截面26 6.2 截面28 6.3 截面30七 柱配筋计算33八 柱在排架平面外承载力验算36九 斜截面抗剪和裂缝宽度验算37 9.1 斜截面抗剪验算37 9.2 裂缝宽度计算37十 牛腿设计39 10.1 几何尺寸确定39 10.2 牛腿配筋计算39 10.3 牛腿局部抗压验算40十一 柱的吊装验算41 11.1 荷载计算41 11.2 内力计算42 11.3 正截面验算42 11.4 裂缝宽度计算43十二 基础设计44 12.1 确定基础尺寸45 12.2 抗冲切验算46 12.3 基础底板配筋计算48 课程设计说明书（论文） 第 49 页 共 49 页一 设计资料1 工程名称：某工厂单跨装配车间2 单跨装配车间，总长42m，柱距6m，车间平面布置图和剖面图如附图所示。每跨各设有二台20/5t吊车，A5级工作制，其轨顶标高为9.5m，柱顶标高为11.7m，基础顶面标高为-1.2m。3 建筑地点：泰州市郊区（暂不考虑抗震设防）4 气象资料：温度：最热月平均28；最冷月平均6.2；极端温度：38.8；极端最低-9.5。相对湿度：年平均79%。主导风向：全年为偏北风，夏季为偏南风。雨雪量：年降雨量1450mm，最大积雪深度100 mm。基本风压：，基本雪压：。5 地质条件：拟建场地勘察深度范围内土层皆为第四系土体，自上而下分为3层，分述如下：1层素填土：以灰褐色粉质粘性土为主，夹有粉土、粉砂，上部为黄褐色，下部为灰色、灰褐色，较松散，并含有植物根系及少量碎石等杂质。场区普遍分布，厚度：0.5-1.25m，平均1.0m；为低强度、高压缩性地基土。重度。2层粉土：灰黄色夹灰绿色，稍中密，光滑。夹粉砂薄层，无摇震反应，见铁锰质浸斑，含云母片。场区普遍分布，厚度：2.20-2.50m，平均2.35m；为中等压缩性、中低强度地基土。地基承载力设计值为，重度，粘粒含量。3层粘土：棕黄色、黄褐色，硬塑为主，局部可塑，光滑，含少量铁锰结核，上部含较多钙质结核，无摇震反应，干强度高，韧性高，中压缩性。该层未穿透。场区勘探深度内地下水为空隙潜水，接受大气降水入渗补给，勘察期间地下水埋深2.973.03米。根邻近地下水质资料，场区地下水质对混凝土无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。6 材料供应：砂石、砖、瓦该地区能保证供应；水泥、钢材、木材品种齐全。7 施工能力：承建公司技术力量较强，机械装备水平较高。可进行各种类型的预制构件的吊装，专用预制构件厂能生产预应力混凝土构件和各类钢筋混凝土预制构件。8 依建筑材料供应情况和施工能力，车间的主要承重构件采用装配式钢筋混凝土结构。二 构件选型2.1 屋面板04G410-1一冷二毡三油一砂（防水层） 20厚水泥砂浆找平 屋面恒荷载 屋面活荷载 荷载组合：组合一：(活荷载起控制效应) 组合二：(恒荷载起控制效应) 选Y-WB-2（中间跨）；YWB-2S（端跨）。允许荷载，满足要求。2.2 屋架04G415（一）一冷二毡三油一砂(屋面板) 20厚水泥砂浆找平(屋面板) 屋面板自重 灌缝重 屋架钢支撑自重 恒荷载 屋面活荷载 荷载组合：组合一：(活荷载起控制效应) 组合二：(恒荷载起控制效应) 选YWJ21-1Ba（无天窗、挑天沟）允许荷载，满足要求。根据标准图集得屋架自重。2.3 天沟板04G410-2根据屋架21m确定外天沟宽为770mm，根据天沟荷载（天沟自重除外）选天沟型号。沟壁平均厚度80mm。设落水管水平间距21m，天沟流水坡长12m，焦渣找坡取5，最薄取20mm，如图2.1所示。图2.1 天沟板防水层 20厚水泥砂浆找平 65厚焦渣混凝土找坡 20厚水泥砂浆抹面 积水按230mm高计 卷材防水层考虑高、低肋覆盖部分，按天沟平均内宽b的2.5倍计算。（b=770-190=580mm）选用：中间跨：TGB77（无落水洞口） TGB77a、TGB77b（有落水洞口） 边跨： TGB77sa、TGB77sb允许荷载，满足要求。注：积水荷载取230mm高，比其它活载大，故天沟板验算取积水荷载。当排架分析时仍取屋面活载0.50 kN/m2。2.4 吊车梁04G323-2二台吊车Q相同，根据图集选择吊车梁。按A5级工作级别（按两台吊车考虑），柱距6m，吊车起重量20t，确定吊车梁选择为DL9。2.5 吊车轨道联结04G3251） 轨道联结按A5级工作级别，Q=200kN，根据吊车规格参数计算最大轮压设计值：选用：轨道联结DGL-11则346.55kN 510 kN，满足要求。吊车梁上螺栓孔间距A=240mm，轨道面至梁顶面距离190mmDGL-11的参数钢轨 0.387 kN/m联结件 0.086 kN/m弹性垫层 0.004 kN/m混凝土找平层 （0.8210/1000+0.02325）=0.583 kN/m 1.060 kN/m2）. 车挡选用：车挡CD-32.6 基础梁04G320墙厚度240mm，砖强度等级MU10，砂浆强度等级M5。墙体采取突出于柱外的方案。柱距为4.2m时窗宽3m，柱距为6m时窗宽4.2m。安全等级为二级，重要性系数1.0。1）纵墙（柱距为6m）砖墙窗洞宽度窗洞迭加高度窗上口至墙顶距离多层窗两窗之间的距离根据以上资料选用：JL-3（有门、有窗）净跨度基础梁的支座中心线间的距离2）山墙砖墙窗洞宽度窗洞迭加高度窗上口至墙顶距离多层窗两窗之间的距离柱距为4.5m根据以上资料选用：JL-24（有窗）净跨度基础梁的支座中心线间的距离柱距为6m根据以上资料选用：JL-3（有门、有窗）净跨度基础梁的支座中心线间的距离2.7 过梁(GL）G322-1、圈梁（QL）、连系梁(LL)4.5m柱距：窗户宽3000mm，选用GL-4240。梁高180mm，混凝土C20，钢筋HRB235。6m柱距：窗户宽4200mm，选用GL-4420。梁高300mm，混凝土C20，钢筋HRB335。墙体材料选用机制普通砖，墙厚240mm，门窗洞口宽4200mm，荷载等级为0。由于考虑三梁合一统一取为GL-44202.8 门窗4.5m柱距：窗户3000mm4200mm、3000mm4800mm。6m柱距：窗户4200mm4200mm、4200mm4800mm。门：3000mm3600mm三 柱设计3.1 尺寸的确定1）轨顶标志标高：9.5m2）牛腿标高=（取为8100mm）注：1.2为DL9高度；0.19为DGL11高度。3）柱顶标高=11.7m4）上柱高度5）下柱高度6）柱计算高度=7）初定尺寸上柱截面400mm400mm，下柱截面I400mm800mm100mm150mm表3.1 柱截面计算参数截面尺寸(mm)面积(mm2)惯性矩(mm4)自重( kN/m)上柱4004001.610521.31084.0下柱4008001001501.76105143.01084.48）柱的插入深度应满足：预制柱插入基础杯口应有足够的深度，使柱可靠地嵌固在基础中，插入深度应满足：0.9h且800且插入深度还应满足柱纵向受力钢筋锚固长度的要求和柱吊装时稳定性的要求，不大于吊装时柱长的1/20。最终插入深度取值为800mm。3.2 材料的选用C30混凝土，,钢筋：受力筋为HRB335，,箍筋为HRB235，四 荷载计算4.1 荷载作用位置 注：上柱截面高，下柱截面高，墙厚作用于上柱柱顶竖向偏心力对上柱计算轴线的偏心距上柱竖向力对下柱计算轴线的偏心距吊车梁支座钢垫板的中心线对下柱计算轴线的偏心距围护墙自重对下柱计算轴线的偏心距4.2 屋盖荷载(永久荷载G，活荷载Q)Q1K(天沟外边缘距轴线距离为725mm，则天沟外边缘相互距离为21+20.725=22.45m)。不上人屋面活载取4.3 上柱自重4.4 下柱自重4.5 吊车梁等自重G4K4.6 吊车荷载标准值根据设计资料，吊车按两台考虑，如图4.2所示。其中：，4.7 围护墙等永久荷载G5k(G5k包括QL，JL，墙体，门窗等重量)圈梁(QL)自重：基础梁(JL)自重：C1（4.2m4.2m）钢窗自重C2（4.2m4.8m）钢窗自重 240厚墙（双面抹灰）自重4.8 风荷载风荷载计算见图4.3，其中；基本风压风振系数（规范规定单层厂房取1.0）屋面坡度风载体型系数查规范如下：，风压高度变化系数按地面粗糙变化类别为B类，查规范如表4.1：表4.1 风压高度变化系数离地面（或海面）高度5m10m15m20m1.001.001.141.25中间按线性插入：柱顶 檐口 屋脊 注：室内外高差为0.4m排架迎风面和背风面的风荷载标准值分别为：则作用于排架计算简图上的风荷载设计值为：五 横向排架内力分析控制截面选择为：-上柱底面；-下柱顶面（截面尺寸取牛腿下）；-基础顶面。由于结构左右对称，故剪力分配系数5.1 恒载作用下的内力计算1） 在作用下内力计算由于结构对称，荷载对称，故结构可取半边计算，上端为不动铰支座。求支反力R的系数C1、C2：作用时： 作用时： 内力正向：以截面顺时针旋转为正。求出未知反力R后，求解静定结构的内力：由图4.4(a)得M=0：由图4.4(b)得M=0：由图4.4(c)得M=0：2） 在,作用下内力计算在上述荷载作用时为柱底端固定上端自由的悬臂柱，属静定结构。5.2 活载作用下的内力计算5.2.1 在Q1k作用下内力计算内力图与内力图成比例，比例系数5.2.2 在Dmax,k，Dmin,k作用下内力计算分析吊车荷载作用在A柱上，作用于B柱上时内力(当作用于A柱，作用于B柱上时内力，利用对称性即可求出内力) 求A柱弯矩：由图4.8(a)得M=0：由图4.8(b)得M=0：由图4.8(c)得M=0： 求B柱弯矩：由图4.9(a)得M=0：由图4.9(b)得M=0：由图4.9(c)得M=0：利用对称性当作用于B柱时内力图：5.2.3 在吊车水平荷载Tmax,k作用下内力计算当不考虑厂房空间作用时，利用对称性可简化为静定的下端固定上端自由的二阶柱。吊车梁顶：吊车梁底：柱底： 5.2.4 在风荷载Wk，q1k，q2k作用下内力计算在风荷载作用下，以左风作用进行计算。（右风作用时，利用对称性A，B两柱内力值对换，符号相反即可，不必另算。）在的作用下，A柱虚加水平不动铰支座，则A柱不动铰支座反力在的作用下，B柱虚加水平不动铰支座，则B柱不动铰支座反力求内力图如下：(当左风作用时A柱的内力)由图4.14Mx=0得：左风作用下的内力图如图4.16所示。用同样的方法可求出右风的内力图，如图4.17所示。六 荷载组合及最不利内力组合考虑的是以下四种的内力组合：（1）+Mmax及相应的N，V；（2）-Mmax及相应的N，V；（3）Nmax及相应的M，V；（4）Nmin及相应的M，V；以上四种内力组合中的某一种就是我们要寻求的最不利内力（即在截面尺寸，材料强度相同条件下，使截面配筋量最大的内力）。在寻求上述四种内力时，考虑这些荷载同时出现以及同时出现且达到最大值的可能性。为此，我们在寻求最不利内力组合时还要考虑荷载组合。按荷载规范中对于一般排架、框架结构由可变荷载效应控制的组合的表达式为：据此，对一般排架结构的荷载组合有下列两类：（1）永久荷载+ 一个可变荷载;（2）永久荷载+ 0.9(两个或两个以上可变荷载)。内力组合下要点：内力组合目标是寻找各控制截面的+Mmax，-Mmax，Nmax和Nmin四组内力，内力组合中要注意几种荷载同时出现的可能性以及荷载的折减；（1）每次组合都必须包括恒荷载项；（2）风荷载项中有左风和右风两种，每次组合只能取其中的一种；（3）吊车荷载组合时，要遵守“有T必有D，有D必有T”的原则；在“恒荷载任一种活荷载”的内力组合中，只能在吊车竖向荷载D与吊车水平荷载T两者中取一种；（4）由于钢筋混凝土受压构件在大偏心受压破坏时，当M接近时，随N增加而As减少。组合中应注意次要因素起控制的组合；（5）当柱截面采用对称配筋及采用对称基础时，+Mmax，-Mmax两种内力组合合并为一种，即| M |max及相应的N和V；（6）当取+Nmax和Nmin为组合目标时，应使相应的M绝对值尽可能的大；（7）荷载效应的标准组合用于裂缝控制和地基的承载力验算。控制截面是指构件某一区段中对截面配筋起控制作用的截面，对于单阶排架柱，选择计算以下三个截面：截面：上柱下端处；截面：下柱上端处；截面：下柱下端处。下面根据内力汇总表进行A柱的内力最不利组合计算。图6.1 单跨排架A柱的内力组合图6.1 截面6.1.1 +Mmax及相应的N，V组合荷载组合项目： 荷载效应组合设计值：荷载效应组合标准值：6.1.2 -Mmax及相应的N，V组合荷载组合项目：荷载效应组合设计值：荷载效应组合标准值：6.1.3 Nmax及相应的M，V组合荷载组合项目：荷载效应组合设计值：荷载效应组合标准值：6.1.4 Nmin及相应的M，V组合荷载组合项目：荷载效应组合设计值：荷载效应组合标准值：6.2 截面6.2.1 +Mmax及相应的N，V组合荷载组合项目： 荷载效应组合设计值：荷载效应组合标准值：6.2.2 -Mmax及相应的N，V组合荷载组合项目：荷载效应组合设计值：荷载效应组合标准值：6.2.3 Nmax及相应的M，V组合荷载组合项目：荷载效应组合设计值： 荷载效应组合标准值：6.2.4 Nmin及相应的M，V组合荷载组合项目：荷载效应组合设计值：荷载效应组合标准值：6.3 截面6.3.1 +Mmax及相应的N，V组合荷载组合项目：荷载效应组合设计值： 荷载效应组合标准值：6.3.2 -Mmax及相应的N，V组合荷载组合项目：荷载效应组合设计值： 荷载效应组合标准值：6.3.3 Nmax及相应的M，V组合荷载组合项目：荷载效应组合设计值： 荷载效应组合标准值：6.3.4 Nmin及相应的M，V组合荷载组合项目：荷载效应组合设计值：荷载效应组合标准值：七 柱配筋计算柱按对称配筋单向偏心受压构件正截面强度计算，计算公式取混凝土结构设计规范GB 50010-2002规定的公式计算。基本公式：对称配筋时，截面两侧的配筋相同，即，对于大偏心受压构件的计算，若x满足和，则若，则若，按小偏心受压构件计算。 截面配筋：选取组合为例进行设计 受压钢筋不能达到屈服强度，则：则实际配置八 柱在排架平面外承载力验算取、截面中的Nmax进行验算由设计条件（有柱间支撑，垂直房屋排架柱，有吊车房屋柱）得计算高度：上柱下柱 截面，查表得满足要求。 截面，查表得满足要求。九 斜截面抗剪和裂缝宽度验算9.1 斜截面抗剪验算取截面分析：按Nmin、Vmax组合计算由于风荷载（均布荷载）在水平力中的比例为因此可以简化认为该柱承受均布荷载，则。满足要求，按构造配箍筋8200。9.2 裂缝宽度计算根据混凝土结构设计规范GB 50010-20028.1.2条注2：e0/h00.55的偏心构件可不验算裂缝宽度，比较后， 截面的-Nmin组合的e0/h0=1150/760=1.51最大，故按此组合来验算。取满足要求。十 牛腿设计10.1 几何尺寸确定裂缝控制系数：对支承吊车梁的牛腿，取0.65；竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离，此时应考虑安装偏差20mm；当考虑20mm安装偏差后的竖向力作用点位于下柱截面以内时，取a=0；作用在牛腿上的荷载有Dmax、G4k、Tmax，则：初定尺寸为竖向力作用点位于下柱截面以内（50mm）截面尺寸符合要