某锻工车间单层单跨钢筋混凝土厂房设计书.doc

某锻工车间单层单跨钢筋混凝土厂房设计书第一章 设计资料一、设计题目某锻工车间，根据工艺要求为一单层单跨钢筋混凝土厂房，设有两台中级工作制A5的软钩吊车，建筑平、剖面图如图1、图2。 图 1 建 筑 平 面 图图 2 建 筑 剖 面 图二、设计题号纵墙上窗洞高：轨顶标高9.3m以内为1800mm；12m以上为2400mm。基本风压为0.3kN/m2，基本雪压为0.25kN/m2,屋面积灰荷载0.5kN/m2。表1 单层单跨工业厂房课程设计题号跨度L（m）1518吊车吨位Q（t）1016/3.220/51016/3.2轨顶标高（m）9.012345 9.3678910三、设计资料1、荷载：不上人屋面活荷载为0.5kN/ m2。2、材料：混凝土：C20，C25，C30。钢筋：纵向受力钢筋采用HRB400，箍筋采用HPB300。型钢及预埋件采用HRB400，HPB300。3、建筑构造：屋面：卷材防水屋面，其做法如下：两毡三油防水层上铺小石子： 0.35kN/ m220mm厚水泥砂浆找平层： 0.4kN/ m2100mm厚水泥珍珠岩制品保温层： 0.5kN/ m2一毡两油隔气层： 0.05kN/ m220mm厚水泥砂浆找平层： 0.4kN/ m2预应力混凝土大型屋面板： 墙体：用240mm厚清水砖墙，钢门窗。地面：室内混凝土地面，室内外高差150mm。4、工程地质及水文条件：由勘察报告提供的资料，天然地面下0.8内为填土，填土下层3.5内为粉质粘土，地基承载力设计值f=200 kN/ m2。地下水位很低，设计时不考虑地下水的影响。5、吊车数据，见表2 表2吊 车 数 据起重量Q（t）跨度Lk（mm）最大轮压（kN）小车重g（t）吊车总重（t）吊车宽度B（mm）大车轮距K（mm）轨顶至吊车顶面距离H（mm）轨道中心至吊车外缘距离B1（mm）1013.51153.4611758404050187620016.51231919.512921598023016/3.213.51556.3262159554000209720016.51632319.51852760554100218720/513.51766.9772259554000209916.51852419.520729605541002189第二章 厂房标准构件及排架柱材料选用2.1 厂房中标准构件选用情况2.1.1 屋面做法两毡二油防水层上铺小石子： 0.35kN/m20mm水泥沙浆找平层： 0.4kN/m100mm珍珠岩保温层： 0.5kN/m一毡二油隔气层： 0.05kN/m20mm水泥沙浆找平层： 0.4kN/m合计： 屋面活荷载： 屋面外荷载： 屋面板采用G410（一）标准图集：1.5m6m预应力混凝土屋面板（卷材防水）中间跨： YWB2II边 跨： YWB2IIS允许外荷载： 板自重： 灌缝重： 2.1.2檐口板、嵌板檐口板、嵌板采用G410（二）标准图集体。中间跨： YWB1边 跨： YWB1S允许外荷载： 2.50kN/m板自重： 1.65kN/m灌缝重： 0.10kN/m2.1.3屋架屋架采用G415（一）标准图集的预应力混凝土折线型屋架（YWJ241Ba）允许外荷载： 4.00kN/m屋架自重： 2.1.4天沟板天沟板采用G410（三）标准图集。中间跨： TGB68中间跨左开洞： TGB681b中间跨右开洞： TGB681a端跨左开洞： TGB681sb端跨右开洞： TGB681sb允许荷载： 3.55kN/m构件自重： 1.90kN/m2.1.5吊车梁吊车梁选用G323（二）标准图集,中级工作制备，两台起重量为16t的吊车, ,选用吊车梁：中间跨:DL9Z,边跨DL9B：构件自重：。 吊车轨道联接选用G325标准图集,中级吊车自重：。2.2排架柱材料选用(1) 混凝土：采用C30。(2) 钢筋：纵向受力钢筋采用HRB400级。(3) 箍筋：采用HPB300级。(4) 型钢及预埋铁板均采用HRB400,HPB300。第三章 排架柱高与截面计算3.1排架柱高计算 由吊车资料表可查得：H2099mm,轨顶垫块高为200mm,轨道高为200mm 牛腿顶面标高 轨顶标高吊车梁轨顶垫块高9.0001.2000.200 7.600m(取 7.800m)柱顶标高 牛腿顶面标高+吊车梁高+轨顶垫块高+H+0.200 7.800+1.200+0.200+2.099+0.20011.499m (取11.700m) 上柱高 柱顶标高牛腿顶面标高11.700-7.800=3.900m全柱高柱顶标高基顶标高11.700(0.500)12.200m下柱高全柱高上柱高12.2003.9008.300m实际轨顶标高牛腿顶面标高+吊车梁高+轨顶垫块高9.200m则 (9.2m9.0m)9.0m0.0220.2 满足要求。3.2排架截面尺寸计算截面尺寸需要满足的条件为：hH/110.95820mm.bH/20415mm取柱截面尺寸为：上柱：（bh）450450mm下柱：（bh）450850mm（如图3-1） 图3-1 上下柱截面图第四章 排架柱上的荷载计算4.1屋盖自重计算(作用在柱顶)（与上柱中心线的偏心距）4.2柱自重计算上柱：（作用于上柱中心线） 下柱：（作用于下柱中心线）4.3吊车、吊车梁及轨道自重计算 4.4屋面活荷载计算 4.5吊车荷载计算 竖向荷载：, , , , , 。根据B与K，由影响线（见图4-1） 图4-1影响线图 可以求得 由上求得吊车水平荷载为则 )4.6风荷载计算基本风压:风压高度变化系数z按B类地区考虑，根据柱顶标高，查看荷载规范用内插法得, 对按檐口标高, 用内插法得，风载体型系数, ,21001200则柱顶风荷载集中力设计值：第五章 内力计算5.1作用内力计算5.1.1 作用(排架无侧移) 由, ,则： 故作用下不动铰承的柱顶反力为()同时有故在作用下不动铰承的柱顶反力为()故在共同作用下（即在G作用下）不动铰支承的柱顶反力为 () 相应的计算简图及内力图如图5-1所示 图5-1 恒荷载作用下的内力(a)G的作用；(b)M图(kNm)；(c)N图（kN）5.1.2 作用计算简图及内力图, , , （） （）相应的计算简图及内力图如图5-2所示。 图5-2 G、G、G作用计算简图及内力图(a) G、G、G作用；(b)M图(kNm)；(c)N图(kN)5.2 屋面活荷载内力计算对于单跨排架，与一样为对称荷载，且作用位置相同，但数值大小不同。故由的内力计算过程可得到的内力计算数值； （） 相应的计算简图及内力图见图5-3所示。 图5-3 作用计算简图及内力图 (a) 作用；(b)M图(kNm)；(c)N图(kN)5.3 吊车荷载作用内力计算 （1）作用于A柱，作用于B柱，其内力为： A柱顶不动支点反力 （）B柱顶不动支点反力 （）A柱顶水平剪力 （）B柱顶水平剪力 （）计算简图及内力图见图5-4。 . (a)作用A柱时(b)作用B柱时图图 图5-4 计算简图及内力图 （2）在作用下的内力分析： 至牛腿顶面距离为1.4m;至柱底面距离为1.4+8.3=9.7m ,因A柱与B柱相同故柱 顶水平位移也相同，没有柱顶水平剪力故A柱内力图如图5-5。 图5-5 作用下的内力图5.4 风荷载作用风从左向右吹时，先求柱顶反力系数C为不动铰支座反力 （） （） A柱顶水平剪力 （） （） 故在左风右风时A柱的内力图如图5-6。 图5-6（a)左风时 （b)右风时5.5最不利荷载组合由于本例结构对称，故只需对A柱（或B柱）进行最不利内力组合，其步骤如下：（1）确定需要单独考虑的荷载项目。本工程为不考虑地震作用的单跨排架，共有8种需要单独考虑的荷载项目，由于小车无论向右或向左运行中刹车时，A、B柱在T作用下，其内力大小相等而符号相反，在组合时可列为一项。因此，单独考虑的荷载项目共有7项。（2）将各种荷载作用下设计控制截面（II、IIII、IIIIII）的内力M、N（IIIIII截面还有剪力V）填入组合表5-1 。填表时要注意有关内力符号的规定。（3）根据最不利又最可能的原则，确定每一内力组的组合项目，并算出相应的组合值。计算中，当风荷载与活荷载（包括吊车荷载）同时考虑时，除恒荷载外，其余荷载作用下的内力均应乘以0.9的组合系数。排架柱全部内力组合计算结果列入表中。 排架柱内力组合表5-1截面内力荷载项目恒荷载屋面活荷载吊车荷载风荷载G1.G2G3.G4Q1Dmax在A柱Dmin在A柱Tmax左风右风12345678I-IM(kNm)9.2902.87-31.36-30.30333.0725.75-32.42N(kN)203.719.756300000IIIIM(kNm)-31.4523.69-9.73113.86-2.253 -33.0725.75-32.42N(kN)203.789.4563446.8886.32000III-IIIM(kNm)20.8416.6726.42847.13-66.744229.11187.91 -168.26N(kN)203.7184.6963446.8886.32000V(kN)-6.30-1.94-8.04-7.7723.6228.33-21.84 截面内力组合项目组合值MN,V组合值 M N,VI-I及相应1+2+0.9(3+5+6+7) M=37.528N=280.151+2+735.04222.75及相应1+2+0.9(4+6+8)-M=-87.56N=222.75及相应1+2+0.9(3+4+6+8)M=-15.766N=280.151+2+312.16286.46及相应1+2+0.9(4+6+8)M=-18.349N=223.451+2+8-23.13223.45IIII及相应1+2+0.9(3+4+6+7)M=79.369N=758.341+2+4106.10740.03及相应1+2+0.9(3+5+6+8)-M=-77.49N=427.541+2+8-40.18293.15及相应1+2+0.9(3+4+6+7)M=109.28N=757.511+2+4106.10740.03及相应1+2+8-40.18293.15III-III及相应1+2+0.9(3+4+6+7) M=48.63N=847.28V=31.461+2+6266.62388.3917.30及相应1+2+0.9(5+6+8) -M=-380.19N=-465.74V=-6.831+2+6-191.60388.3917.30及相应1+2+0.9(3+4+6+7) M=461.032N=847.282V=31.471+2+482.41835.27-14.34及相应1+2+7225.42388.3922.03 第六章 柱的配筋计算取混凝土强度等级为C30，纵向受力钢筋采用HRB400，箍筋采用HPB300，查表得 设 6.1 上柱配筋计算： 计算长度 取 则6.1.1求弯矩设计值（考虑二阶效应后） 考虑附加弯矩影响， 取 取 ，故考虑纵向挠曲后的弯矩设计值为6.1.2求，判别大小偏心受压 =mm 由于对称配筋 所以=1371.9N=286.46因0.3， ，满足对称配筋大偏心受压的条件.6.1.3求及 = 近似取 =80mm =按最小配筋率计算 故按构造配筋，（实配,） 所需全部纵筋最少为：， 一侧最少配筋 间距，符合要求。 如图： 图6-1上柱配筋图 6.2 下柱配筋计算： 6.2.1求弯矩设计值（考虑二级效应后） 应考虑附加弯矩影响 = 取 =1.0 取 取 6.2.2求，判别大小偏心受压 = 因 ，满足对称配筋大偏心受压的条件6.2.3求及 故选取428 实配 最小全部配筋： 一侧最小配筋： 满足要求。 如图： 图6-2下柱配筋图6.2.4验算垂直于弯矩作用平面的轴心受压承载力 由于上柱 由于下柱 6.3斜截面受剪承载力验算 取 满足需求6.4柱牛腿设计6.4.1牛腿几何尺寸的确定：牛腿截面尺寸与柱宽相等，为，牛腿顶面的长度为，相应牛腿水平截面长度为。取牛腿外边缘高度为h，倾角,于是牛腿的几何尺寸如图所示。 图6-3牛腿几何尺寸及配筋图6.4.2牛腿几何尺寸的验算：由于吊车垂直荷载作用下柱截面内，即取，则) 所以截面尺寸满足要求。6.4.3牛腿配筋：由于吊车垂直荷载作用下柱截面内，故该牛腿可按构造要求配筋：选 箍筋要求:取6.5柱的吊装验算6.5.1吊装方案：采用一点翻身起吊，吊点设在牛腿与下柱交接处，动力系数取1.5。6.5.2荷载计算：上柱自重:牛腿自重:下柱自重:6.5.3内力计算:6.5.4截面承载力计算:截面1-1：故截面承载力为截面3-3：故截面承载力为 故满足要求。- 20 -参考文献1 沈蒲生.混凝土结构设计原理 第四版. 北京: 高等教育出版社 2012.2 东南大学、同济大学、天津大学. 混凝土结构-混凝土结构与砌体结构设计（中册） 第五版. 北京 中国建筑工业出版社,2012. 3 周俐俐,陈小川. 土木工程专业. 钢筋混凝土及砌体结构课程设计指南. 北京: 中国水利水电出版社,2006. 4 GB500092012 建筑结构荷载规范 . 北京: 中国建筑工业出版社,2012.5 GB500102010 混凝土结构设计规范. 北京: 中国建筑工业出版社,2010.6 GB500112010 建筑抗震设计规范.