榆林学院工业厂房设计计算书毕业论文.doc

目录榆林学院工业厂房设计计算书毕业论文目 录摘 要IABSTRACTII1 设计资料11.1 工程概况21.2 设计内容21.3 设计说明22 结构构件选型及重力荷载33 荷载计算63.1 恒载63.2 屋面活荷载73.3 吊车荷载83.4 风荷载94 横向排架内力分析114.1 恒荷载作用下排架内力分析114.2 屋面活荷载作用下排架内力分析144.3 风荷载作用下排架内力分析164.4 吊车竖向荷载作用下排架内力分析184.5 吊车横向水平荷载作用下排架内力分析225 内力组合276 横向水平地震作用计算296.1 计算简图及质点等效重力荷载计算306.2 横向基本周期316.3 排架底部总水平地震作用标准值326.4 排架各质点横向水平地震作用标准值327 横向水平地震作用效应及与其组合的荷载效应计算347.1 横向水平地震作用的效应计算347.2 与横向水平地震作用效应组合的荷载效应计算37IIIXXX厂房结构设计7.3 内力组合428 柱截面设计458.1 柱纵向受力钢筋计算458.2 裂缝宽度验算518.3 牛腿设计538.4 牛腿吊装验算549 基础设计579.1 基础尺寸及埋置深度579.2 基础高度验算609.3 基础底板配筋62参考文献66致 谢67附 图681 设计资料1.1 工程概况1.1.1 工程名称 XXX厂房1.1.2 基本条件 根据工艺和建筑设计的要求，确定车间为两跨等高厂房，采用钢筋混凝土排架结构，总长度72m，宽度42m，排架柱柱距为6m，牛腿顶面标高确定为8.6m，且每跨设置两台20/5t中级工作制吊车。1.1.3 自然条件（1）地质条件场地概况：拟建建筑场地已经人工填土平整，地形平坦。地质条件：地表下黄土分布厚度大于14 m，土质均匀分布，为可塑性黄土，土的重度为19 kN/m3，孔隙比为0.75，液性指数为0.8，地基承载力特征值为=180 kN/m2，土壤最大冻结深度为0.3m，不考虑地下水的影响。（2）地震资料该地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，场地类别为类，设计地震分组为第二组，建筑物的安全等级二级。（3）气象条件基本风压0.40 kN/m2，基本雪压0.30 kN/m2。该地区的地面粗糙类型为B类，极端最高气温为+40，极端最低气温为-18。1.1.4 所选材料（1）柱混凝土：采用C25，=11.9N/mm2，=1.27N/mm2，=1.78N/mm2。钢筋：纵向受力钢筋采用HRB400级钢筋（=360N/mm2，=2105N/mm2），箍筋采用HPB235级钢筋。（2）基础混凝土：采用C20，=9.6N/mm2，=1.10N/mm2，=1.54N/mm2 钢筋： 采用HRB400级钢筋（=360N/mm2）。屋面： 20mm水泥砂浆找平层 0.4kN/m280mm加气混凝土保温层 0.48kN/m2两毡三油防水层 0.35 kN/m2 墙体： 240mm厚普通砖墙窗 ： 钢框玻璃窗地面： 混凝土地面，室内外高差0.15m。1.2 设计内容（1）确定计算简图，初定柱型及截面尺寸。（2）荷载计算：恒载、活载计算。（3）内力计算：按剪力分配法计算，不考虑空间作用。（4）内力组合：确定柱控制截面和最不利荷载组合，进行内力组合。（5）横向抗震计算：计算简图、水平地震作用计算。（6）排架柱设计：截面设计、配筋计算、吊装运输阶段承载力验算、裂缝宽度验算及配筋构造。（7）牛腿设计：确定牛腿尺寸、承载力计算及配筋构造。（8）基础设计：确定基础底面尺寸、高度及配筋构造。（9）绘制施工图 1）建筑设计部分：平面图、立面图、剖面图、屋面排水图。 2）结构设计部分：基础平面布置图、柱配筋图、基础配筋图、部分详图。1.3 设计说明 该设计过程主要参考梁兴文、史庆轩主编的土木工程专业毕业设计指导，东南大学同济大学天津大学三校合编的混凝土结构（上册）（中册），李国强等主编建筑结构抗震设计（第三版），同济大学高大钊主编土力学与基础工程，西安建筑科技大学主编房屋建筑学，戴国欣主编钢结构，选用的预应力钢筋混凝土折线型屋架、钢筋混凝土吊车梁、钢筋混凝土连系梁、钢筋混凝土基础梁的选取均来自于混凝土结构设计规范（GB50010-2010）。 2 结构构件选型及重力荷载本厂房屋面板、屋架、支撑、吊车梁、基础梁、轨道及轨道连结件均选用标准图集，各构件选型及重力荷载见表2-1所示。表2-1 主要构件选型结构名称标准图集重力荷载标准值预应力钢筋混凝土屋面板G410(一)1.4 kN/m2(包括灌缝)预应力钢筋混凝土折线形屋架G415(二)86.2 kN/榀钢筋混凝土吊车梁G323(二)40.8 kN/根（3001200500120）吊车轨道及轨道联接件G3250.8kN/m钢筋混凝土连系梁G32117.5kN/根（bh=240490）钢筋混凝土基础梁G3201.8kN/m屋盖构造层及屋盖支撑自重1.38 kN/m2钢窗0.45 kN/m2240mm厚砖墙4.70kN/m2根据建设和使用要求，并考虑安全、经济、适用、耐久等方面的要求，进行建筑设计，主要确定出平面柱网的布置，立面门窗的设置，剖面设计和屋面排水的设计，相关内容详见建筑设计图纸，现将本计算书所用到的厂房剖面尺寸示于图2-1中： 图2-1 厂房剖面图柱顶标高是12.8m，牛腿的顶面标高是8.6m，室内地面至基础顶面的距离0.15m，则计算简图中柱的总高度H，上柱高度Hu和下柱的高度Hl分别为：H=12.8m+0.15m=12.95m，Hl=8.6m+0.15m=8.75m，Hu=12.95m-8.75m=4.2m。根据厂房跨度，柱的高度，吊车起重量及工作级别等条件，确定柱截面尺寸，见表2-2。边柱：上柱 矩形：bh=400mm400mm 面积：Au=1.6105mm2 惯性矩：=2.13109mm4 下柱 工字型：bfhhfb=400mm1000mm150mm100mm 面积：Au=1.975105mm2 惯性矩： =2.351010mm4中柱：上柱 矩形：bh=400mm600mm 面积：Au=2.4105mm2 惯性矩：Iu=7.2109mm4下柱 工字型：bfhhfb=400mm1000mm150mm120mm 面积：Au=1.975105mm2 惯性矩：2.471010mm4表2-2 柱截面尺寸及相应的参数 计算参数 柱号截面尺寸/mm面积/mm2惯性矩/mm4A、C上柱矩形 4004001.61052.13109下柱I形 40010001501001.9751052.351010B上柱矩形 4006002.41057.2109下柱I 形 40010001501201.9751052.471010柱截面尺寸如图2-1所示：（a）边柱截面(b)中柱截面 图2-2 柱截面尺寸3 荷载计算3.1 恒载该设计仅取一榀排架计算，计算单元和计算简图如图3-1所示。 (a)计算单元(b)计算简图 图3-1 计算单元及计算简图（1）屋盖恒载 预应力混凝土大型屋面板： 1.5kN/ m2 20厚水泥砂浆找平层： 0.40 kN/ m2 80厚加气混凝土保温层： 0.48kN/ m2 两毡三油防水层： 0.35 kN/ m2 屋盖构造及支撑自重： 0.15 kN/ m2、 2.88kN/ m2 屋架自重： 86.2kN/ m2=2.8810.56+86.20.5=161.54kN=150=50mm（2）柱自重A、C柱： 上柱 =44.2=16.80kN下柱 =5.169.051.05=49.03kNB柱： 上柱 =64.2=25.20kN下柱 =5.409.051.05=51.31kN（3）吊车梁及轨道自重 =40.8+0.86=45.60kN（4）墙体自重钢筋混凝土基础梁 16.7kN/根钢筋混凝土连系梁 250.240.3=1.8kN/mA、C柱列外围护墙（一个柱距范围）：=16.70.453.3（4.81.8)4.7（15.3064.83.31.8 3.3）=355.60kN3.2 屋面活荷载 （1）屋面均布荷载。由表1.10可得，本厂房水平投影上的屋面均布活荷载标准值为0.5kN/ m2。（2）屋面雪荷载。积雪分布系数平均值取1.5，屋面均布雪荷载标准值为： 1.50.3=0.45kN/ m2且1，取2=0.94=1+12=1.189 ei=1.189560=665.84mm 0.3h0=0.3365=109.5mm0.3，故属于大偏心受压= 41.57mm且0.2%全部=1.27%0.6%，所以满足最小配筋率要求。柱平面外受压承载力验算：最不利内力N=233.91kN，查表得稳定系数=0.933所以满足弯矩作用平面外的承载力要求。（4）下柱配筋计算（I形截面）e0=950mm=33.3mm20mm，取ea=33.3mmei= e0+ ea=950+33.3=983.3mm查I型柱截面力学特征表，得i=360.9mm=9.051，取=因=9.050.3，故属于大偏心受压= 68.1mm0.2%全部=1.02%0.6%，所以满足最小配筋率要求。柱平面外受压承载力验算：最大不利内力为N=680.54kN，查表得稳定系数=0.807 所以满足弯矩作用平面外的承载力要求。根据构造要求，需在柱转角及腹板处加配相应的构造钢筋，A柱的配筋图如图8-1所示。 (a)上柱 （b）下柱 图8-1 A柱截面配筋图 （5）柱箍筋配置4，属薄腹梁Vmax=39.22kN截面满足要求。3，取=3N=267.97kN仅需按构造配置箍筋采用8200所以满足最小配筋率的要求。8.1.2 抗风柱纵向受力钢筋计算根据柱顶与屋架的连接，取柱顶标高14.9m，变截面处标高12.7m，基顶标高0.45m，所以有：，15.35m。 表8-2 抗风柱截面惯性矩和柱高各柱参数柱别截面尺寸/mm自重/kN面积/mm2惯性矩/mm4上柱4003508.81.41051.87109下柱40070056.1712.81053.73109 图8-2 抗风柱计算简图及弯矩图查表得：， 上柱配筋 选用316，0.2，满足要求。下柱配筋 选用316，0.2 （a）上柱 （b）下柱 图8-3 抗风柱配筋图8.2 裂缝宽度验算由混凝土结构设计规范（GB50010-2010）可知，排架柱的裂缝控制等级为三级，按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响，计算的最大裂缝宽度max0.3mm。8.2.1 A柱裂缝宽度验算（1）上柱：选取最不利内力：M=-55.83，N=178.34kN 则原始偏心距 又，故需验算裂缝宽度 且有 又因 故 则 纵向受拉钢筋的合力至受压混凝土合力作用点间距为： 按照荷载短期效应组合计算的纵向受拉钢筋应力： 裂缝间钢筋应变不均匀系数为： 则最大裂缝宽度为： 满足要求。（2）下柱：选取最不利内力组：M=319.66，N=267.97kN则原始偏心距 又，故需验算裂缝宽度 且有 又因18 故取 则 纵向受拉钢筋的合力至受压混凝土合力作用点间距为： 按照荷载短期效应组合计算的纵向受拉钢筋应力： 裂缝间钢筋应变不均匀系数为： 则最大裂缝宽度为： 满足要求。故A柱上下柱裂缝宽度均满足要求。8.3 牛腿设计8.3.1 A柱牛腿设计根据吊车支承的位置，截面的尺寸及构造要求，确定A柱牛腿的尺寸如图8-4所示。（1）牛腿截面高度验算=0.65，=1.75，牛腿顶面无水平荷载，故。a=750-1000+20=-230下柱： 所以均满足要求。 （4）裂缝宽度验算上柱：下柱：所以裂缝宽度满足要求。9 基础设计建筑地基基础设计规范（50007-2011）规定，对于柱距地单层多跨厂房，基地承载力特征值160kN/m2(180 kN/m2)200kN/m2，吊车起重量200300kN，厂房跨度L30m，设计等级为丙级时，可不做地基变形验算，本建筑满足上述要求，故不需要做地基变形验算。建筑抗震设计规范规定，地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的一般单层厂房可不进行天然地基及基础的抗争承载验算。该单层厂房地基满足上述要求，所以可仅从无地震作用时的内力组合表中确定三组内力作为基础设计的依据，见表9-1，表中Mk，Nk，Vk 分别为与这三组内力相对应的弯矩、轴力、剪力标准值。基础混凝土强度等级采用， 下设100mm厚强度等级为的素混凝土垫层。表9-1A柱基础设计的不利组合组别荷载效应基本组合荷载效应标准组合M/( kNm) N/kNV/kNMk/(kNm)Nk /kNVk /kN1379.66267.9759.22253.38426.6526.902-243.47377.72-13.64-224.58286.48-18.133319.66680.5429.84281.07269.9327.039.1 基础尺寸及埋置深度 图9-1 基础尺寸示意图（1）按构造要求，初步确定基础尺寸如图9-1所示。柱插入深度为900mm，基础埋置深度为d=1.20+0.45=1.65m，ew=0.5+0.12=0.62m。（2）按轴心受压基础初估底面面积根据建筑地基基础设计规范可查得，取土与基础平均自重，则经深度修正后的地基承载力特征值为 由=的一组荷载，按轴心受压估算基础底面尺寸，取 =4.62m2 适当放大30%，取A=1.3=1.34.6=5.98m2 底面选型为矩形 2.43.4=8.16m2 则基础底面的弹性抵抗矩为： 。（3）地基承载力验算 基础自重和土重为： 由表9-1可知，选取以下三组不利内力组合进行基础底面面积计算。 表9-2 基础底面压力标准值计算不利内力组合第一组253.38426.6526.90第二组-224.58286.48-18.13第三组281.07269.9327.03先按第一组不利内力计算，基础底面相应于荷载效应标准组合时的竖向力和力矩为： 基础底面边缘的压力为： 地基承载力计算，即： 满足要求。取第二组不利内力计算，基础底面相应于荷载效应标准组合时的竖向力和力矩为： 基础底面边缘的压力为： 地基承载力计算，即： 满足要求。取第三组不利内力计算，基础底面相应于荷载效应标准组合时的竖向力和力矩为： 基础底面边缘的压力为： 地基承载力计算，即： 满足要求。9.2 基础高度验算 基础受冲切承载力计算时采用荷载效应的基本组合，