某抽水站厂房的设计任务书.doc

某抽水站厂房的设计任务书一、 设计资料（一）结构形式及平面布置1.结构形式：某抽水站厂房为一单跨单层钢筋混凝土厂房， 2.平面布置：厂房总长66m，跨度24m，柱距6m，设有20/5t、10t各一台轻级工作级别吊车。纵、横向定位轴线布置见厂房平面布置图（图1）。图1（二）剖面布置：1.厂房高度：轨顶标高（+10.2m、+10.8、+11.4任选一个），室外标高150mm，初步拟定基础顶面标高0.6m；2.围护结构：240mm厚普通砖墙，双面抹灰；3.钢框玻璃窗宽高：（低侧窗）4000mm5100mm和（高侧窗）4000mm1800mm；4.地面：钢筋混凝土地面标高0.00。图2（三）设计基本原始资料1.自然条件：基本风压为0.4kN/m，地面按B类，基本雪压为0.3kN/m,屋面活荷载为0.5kN/m。2.地质条件：场地地面以下0.6m内为填土，填土下层3.8m内为粉质粘土，地基承载力设计值f=240kN/m,地下水位为-4.2m。3.该工程位于非地震区，不考虑抗震设计。4.，建筑物安全级别为三级。（四）建筑材料等级1.钢筋：箍筋为HpB235级钢筋、受力钢筋HRB335级钢筋。2.混凝土：柱采用C30，基础采用C15。（五）屋盖布置及自重标准值的确定 为保证屋盖的整体性，屋盖系统采用无檩体系。 1.构件选型：（1）屋面板：采用1.5m6m的预应力混凝土屋面板，根据屋面做法求得屋面荷载，选用标准图集92G410(一)中的YWB2，厚240mm, 屋面板自重标准值为1.4kN/m(包括灌缝重)。 （2）天沟板（外天沟排水）：选用92G410(三)标准图集中的JGB77-1，端部高400mm，自重标准值2.02kN/m。 （3）屋架：采用预应力混凝土折线形屋架，选用标准图级95G415(三)，每榀屋架自重标准值为106kN。（4）屋盖支撑：在端部第二开间的屋架端部和跨中设三道垂直支撑、其他跨相应部位设下弦系杆，端头第二开间设下弦横向水平支撑。自重标准值取0.05KN/m2。2.屋面构造层及自重标准值：（1）二毡三油防水层（上铺绿豆砂），自重标准值为0.35KN/m2。（2）20mm厚水泥砂浆找平层，自重标准值为0.4KN/m2。（3）100mm水泥膨胀珍珠岩保温层，自重标准值为0.4KN/m2。（4）一毡二油隔气层，自重标准值为0.05KN/m2。（5）20mm厚水泥砂浆找平层，自重标准值为0.4KN/m2。（六）吊车梁选型和排架柱尺寸的拟定：1.吊车梁：选用95G425标准图集中的先张法预应力混凝土吊车梁，梁高1200mm，吊车梁底宽340mm；每根自重标准值44.2kN；轨道及垫层构造高度200mm，轨道及连接自重标准值1kN/m。2.排架的上柱截面为矩形，下柱采用工字形截面，尺寸拟定参考教材p125-126页及表13-8。3.所选吊车的数据如下表 大连起重机厂桥式吊车DSQD型吊车数据 表一吊车吨位（t）G1k(kN)G2k(kN)吊车宽B(mm)轮距K(mm)Pmax,k(kN)Pmin,k(kN)20/532069.7760554100216791024034.615980405013651（七）围护结构和基础的布置 1.围护结构：采用240mm厚普通砖墙双面抹灰，自重标准值5.24KN/m2。2.圈梁布置：高、低侧窗顶各布置一道圈梁，窗过梁与圈梁合二为一，檐口处布置一道圈梁，共布置三道圈梁。3.钢框玻璃窗：自重标准值为0.45KN/m2。4.基础梁：，承受外纵墙重量，高450mm；采用上宽300mm、下宽200mm的梯形截面；标志长度为6m；一根基础梁自重标准值为16.9KN。5.基础：基础采用自然地基上的浅基础，尺寸由基础设计确定。取0.6-3.8m粉质粘土层作持力层，地基设计值f=240KN/m。二、设计成果要求（一）设计计算书一份内容：1.设计计算依据的资料；2.初步确定排架结构布置方案（平面布置图、剖面布置图）；3.横向排架的荷载计算：1）恒载标准值计算：屋盖系统自重F1，k；上柱自重F2, k；下柱自重F3, k；吊车梁及轨道联结自重F4, k。2）活载标准值计算：屋里活荷载标准值F/k；吊车竖向荷载标准值Dmax ,k、Dmin, k；吊车横向水平荷载标准值Tmax,k；排架柱上均布风荷载标准值q1,k、q2,k；柱顶水平集中风荷载标准值Wk。4.排架的内力计算：分别画出单个荷载作用下的计算简图，逐个计算排架柱控制截面的内力标准值，并画出内力图；将恒载的各项内力叠加作为单独一项内力参加组合，作内力汇总表。5.将A柱控制截面的内力设计值进行组合，并列表。6.排架柱设计（A柱）：1）排架柱截面配筋计算；2）排架柱牛腿设计；3）排架柱吊装验算；4）排架柱构造设计并画配筋草图；7.A柱柱下基础设计：1）初步确定基础高度和杯口尺寸；2）确定基础底面尺寸；3）验算基础高度；4）基底配筋计算；5）画出基础的模板和配筋图。（二）建筑结构施工图（2张2号图纸） 1.抽水站厂房的立面图、剖面图。2.柱的模板图与钢筋布置图（含几个剖面图）。3.基础的模板和配筋图。某抽水站厂房的设计参考资料一、结构布置（画平面图、剖面图）可由已知资料确定柱顶标高（屋架下弦底标高），牛腿标高，室内、外地坪高差、基础顶面标高，并符合模数要求。确定高、低侧窗标高，布置圈梁，计算出檐口标高。由平面和剖面图画出厂房的立面图（画在一张2号图上）。二、排架的计算简图与荷载计算1.计算简图：由教材表13-8初估排架柱截面尺寸；排架计算简图的确定；参数计算（n、）。2.荷载计算：课程中已详细讲述了各种荷载的标准值、设计值的计算，在此省略。风荷载计算中风载体形系数如下图：图3计算q1、q2时风压高度变化系数按柱顶离室外天然地坪的高度取值，计算Wk时风压高度变化系数按檐口标高取值。3内力计算（1） 恒载作用下：由于单层厂房多属于装配式结构，柱、吊车梁及轨道的自重，是在预制柱就位完毕而屋架尚未安装时施加在柱子上的，此时尚未构成排架结构。但在设计中，为了与其他荷载项计算方法一致，并考虑到使用过程的实际受力情况，在柱、吊车梁及轨道的自重作用下，仍按排架结构进行内力计算。在屋盖自重G1k、上柱自重G2k、吊车轨道及连接G4k作用下，由于结构对称、荷载对称，内力计算按无侧移排架计算。（2） 活荷载作用下：除了屋面活荷载外，排架结构对称、荷载非对称，其计算分三个步骤进行（课程中已有详细讲述，从略）。（3）作内力汇总表（可参考表二格式）A柱内 力 汇 总 表 表二柱号截面荷载项内力恒荷载屋面活荷载吊车竖向荷载吊车水平荷载风荷载F1k、F2kF3k、F4kF/kDmax,kDmin,kTmax,k向左Tmax,k向右左风右风（1）（2）（3）（4）（5）（6）(7)（8）A柱1-1MN2-2MN3-3MNV4.内力组合 A柱内力组合可列表计算，表格形式可参考教材。五、排架柱的设计1 柱在排架平面内的配筋计算由于横向排架为对称结构，可仅对A柱进行截面设计。截面最不力内力。由内力组合表中上、下柱配筋截面的多组内力进行比较，得到一组或几组最不利内力作为柱设计的依据。用列表的方法将配筋计算的系数、计算参数和过程清楚表示，可参考下表的格式，也可由学生自己设计计算表格的式样。柱在排架平面内的计算参数 表三 内力组合e0h0ei1l0h21-1M(KNm)N(KN)M(KNm)N(KN)3-3M(KNm)N(KN)M(KNm)N(KN)注：1，e0=M/N, ei=e0+ea, ea=20mm、h/30二者较大值， 考虑吊车荷载时，l0=2.0Hu， l0=2.0Hl。 2， 当时，取柱在排架平面内的配筋计算表四截面内力组eiexb偏心情况As=A/s(mm2)计算实配1-1M(KNm)大偏压N(KN)M(KNm)N(KN)3-3M(KNm)N(KN)M(KNm)N(KN) 注：1. 2. 钢筋等级HPB335相应的b=0.550。2.柱在排架平面外的承载力验算 上柱：已配纵向钢筋，当作用最大N时，按轴心受压构件进行承载力验算。注意：l0=1.5Hu；采用公式Nu=(fcAc+2fyAs)Nmax 下柱：在排架平面外考虑吊车荷载时l0=1.0Hl ；下柱截面为工字形，由代入公式进行承载力验算。3.裂缝宽度的验算要点 1）规范规定，对e0/h00.55的偏心受压构件，可不验算裂缝宽度。2）验算裂缝宽度的荷载标准组合值计算公式： 式中：MGK-1-1、3-3截面恒载产生的弯矩标准值 MQ1K-1-1、3-3截面最大可变荷载产生的弯矩值（最大正、负弯矩值） -第i个可变荷载的组合系数，风荷载取，其它可变荷载均取。 SQiK-第i个可变荷载标准值的效应。3）最大裂缝宽度的计算公式： 式中：Wlim-规范规定的最大裂缝宽度限值。Wlim=0.3mm -构件受力特征系数，偏心受压构件取2.1。 -裂缝间纵向钢筋应变不均匀系数按下式计算 sk-按荷载效应标准组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力。 ys-截面重心至纵向受拉钢筋合力点的距离。； te-按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率。 ； Ate有效受拉混凝土截面面积， 计算公式：Ate=0.5bh+(bf-b)hf .。 Es-钢筋弹性模量。 C-最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离。 Deq-受拉区纵向钢筋的等效直径。4.牛腿设计1）牛腿几何尺寸的设计： 牛腿宽与柱同宽；牛腿端部高要求h1h/3、h1200mm； 吊车梁外边缘离牛腿边缘的距离为C170mm；轨道中心线到下柱外边缘的距离为a；下柱外边缘至牛腿边缘的距离C=a+b/2十C1 ，b为牛腿顶面予埋件并与吊车梁底相连接垫板宽度。 牛腿高度h除了满足抗裂要求进行计算外，还应满足构造要求，并符合模数。h=h1+C*tan。 一般取450。2）牛腿配筋：配纵筋与水平箍筋。3）牛腿局部承压验算：牛腿顶予埋的垫板面积下的混凝土，在竖向力标准值作用下产生的压应力，不应超过0.75fc。 。5.柱的吊装验算1）控制截面承载力计算2）控制截面的裂缝宽度验算：裂缝宽度的验算可近似转为强度来验算，计算纵向受力钢筋应力满足允许值。六、基础设计（一）荷载计算1 由柱传至基础的荷载1）对柱3-3截面内力组合，参考下表格式。3-3截面内力组合表表五序号组合项M(KNm)N(KN)V(KN)1+Mmax, 相应N、V2Mmax, 相应N、V3Nmax,相应+M、V4M、V5+Mmax、V6Mmax、V7Nmin,相应+Mmax、V8Nmin,相应Mmax、V2) 由基础梁传至基础顶面的竖向荷载： 纵墙（含双面抹灰）自重设计值（扣除窗的面积）+钢框玻璃窗自重设计值+基础梁自重设计值G5。3）由基础梁传来的荷载G5对基础底面产生的偏心弯矩设计值为G5e5。 e5为基础梁中心线到下柱中心线（基础底面中心）的距离，e5=1/20.3mm+1/2下柱高度。2. 作用于基底的总弯矩设计值Mbot和轴向力设计值Nbot，（先假定一基础高度H）。 Mbot=M+VH+G5e5 注意M、VH、G5e5方向，顺时针为+、逆时针为； Nbot=N+G5+G G=mdA M、N-均为下柱3-3截面内力组合值。 按表五中每一组M、N、V代入上式得相应的Mbot、Nbot，将基础底面的相应内力值列于表六。基础底面内力表 表六序号Mbot(KNm)Nbot(KN)N+G5(KN)是否选择12345678注意：1.在基础各项计算时，其最不利内力有如下三种情况。选择Nbot和Mbot都大； （N+G5）尽量大；Nbot小Mbot大。 2. 经过比较在是否选择栏中，未被选中这组内力项打，被选中的内力项打，并以这几组内力进行基础设计的依据。（二）基础底面尺寸的确定1.按轴压初估基础底面积2.按偏心受压确定基础底面尺寸按上式计算面积扩大（1.11.4）A，按A拟定基础底面尺寸。3) 基础底面土反力的计算（列表计算）画出基础的受力草图各种内力组合下基础底面土反力的计算表七内力和土反力上表被选内力序号（）上表被选内力序号（）上表被选内力序号（）Mbot(KNm)Nbot(KN)N+G5(KN)Nbot/A(KN/m2)N+G5/A(KN/m2)Mbot/W(KN/m2)Pmax=Nbot/A+Mbot/W(KN/m2)Pmin=Nbot/A-Mbot/W(KN/m2)(pmax+pmin)/2(KN/m2)Pn,max=(N+G5)/A+Mbot/W(KN/m2)Pn,min=(N+G5)/AMbot/W(KN/m2)(pn,man+pn,min)/2(KN/m2)注：1. 基础底面面积A=bL；2.基础底面截面抵抗矩。（三）确定基础高度1.由构造要求确定基础外形尺寸2.确定地基净反力的设计值由上表