重庆大学单层厂房设计详细计算书

1、二结构课程设计计算书及设计说明课程名称：混凝土结构设计设计题目：钢筋混凝土单层厂房结构设计题号：23号姓名:完成时间：2013年11月目录1. 设计题目2. 设计内容3. 设计资料、钢筋混凝土单层厂房结构课程设计计算书1. 选做题号资料：2. 选定标准构件预应力混凝土屋面板预应力混凝土折线形屋架天沟板吊车梁吊车轨道联结主要构件选型详表3. 排架计算计算单元及计算简图确定柱子高度和截面尺寸 荷载计算柱顶不动铰支反力计算 内力符号规定 排架内力分析 荷载组合及内力组合4.柱截面设计 材料内力值的取舍截面计算5. 牛腿设计牛腿截面尺寸确定 .按裂缝控制要求验算牛腿截面高度牛腿配筋 6. 柱下独立基础

2、设计材料.确定基础荷载计算值 .确定基础底面积 .受冲切承载力计算 .基底配筋计算 7. 柱的吊装验算计算简图 荷载计算危险截面弯矩承载力验算裂缝宽度验算8. 图纸、设计说明及构件代号表.图纸.构造措施及设计说明.其他构件代号表钢筋混凝土单层厂房结构设计钢筋混凝土单层厂房结构课程设计任务书1. 设计题目3.设计资料二、钢筋混凝土单层厂房结构课程设计计算书1.选做题号资料:题号跨度轨顶标高2224m7.8m两台双钩16/，北京起重运输机械研究所选用吊车规格基本数据表表 2起重量Q（t）跨度（m基本数据桥跨Lk轨顶至吊车顶 距离H轮距K吊车宽度B吊车总重G,k +G,k小车自重 G,k最大轮 压标

3、准 值 Pmax,k最小轮压标准值 Pnin,k16/2422.5m2336mm4400mm6322mm294kN2. 选定标准构件2.1预应力混凝土屋面板2.1.1荷载计算屋面板的恒载标准值: 二布六油卷材防水mi20mm厚水泥砂浆找平层X 20=n2小计m 混凝土屋面板均布活载标准值 由恒载控制的荷载组合设计值:qi=x +xx= m由活载控制的荷载组合设计值:q2=x +x=n由于qiq2，因此取屋面板的荷载设计值 q为：q=qi二m;2.2.2 由图集04G415-1,按照屋面荷载设计值 q=m，选取屋架型号为：Y WJ24-1Ba表4屋架型号混凝土体积（m）自重（t）钢材重量（kg）

4、总含钢量3 （kg/m ）普通预应力钢筋普通钢筋YWJ24-1Ba天沟板外荷载标准值:天沟板图1焦渣混凝土找坡层，自重标准值14kN/m3，按12m排水坡,.5 %。坡度，最低处厚度为 20mm考虑60天沟最大找坡层重按（50+80） /2=65mm厚度计算:焦渣混凝土找坡层自重X i4=m 20mn厚水泥砂浆找平层自重X 20=m 2.5m m三毡四油卷材防水层X二m 230mn积水荷载m小计m天沟板外荷载设计值q： q=x =,图2吊车选自北京起重运输机械研究所，起重量16t/,桥跨22.5m,适用范围一，根据基本资料，查图集04G323,选用吊车梁型号：DL-9,中间跨边跨型号DL-9Z

5、DL-9B梁重（t）2.5吊车轨道联结吊车起重量16t/，桥跨22.5m，查图集04G325最大轮压，A5 级，选用DGL-13 （注：吊车梁螺栓孔间距 280mm车档CD-3）,钢材用量混凝土找平层复合橡胶混凝土钢轨联结件垫板用量钢筋用量(kg/m)(kg/m)(kg/m)(kg/m)（m/m）C302.6主要构件选型详表表7主要承重构件选型表构件名称标准图集选用型号屋面板04G410-1一般幵间：Y -WB-咎两端幵间：Y -WB-咎S屋架04G415YWJ24-1Ba天沟板04G410-2TGB77吊车梁04G323-2中间跨：DL-9Z边跨：DL-9B吊车轨道联结04G325-2DGL

6、-13车档：CD-33. 排架计算3.1计算单元及计算简图1)由于该厂房在工艺上没有特殊要求， 结构布置均匀，除吊车荷载外,荷载在纵向的分布是均匀的， 故可取一榀横向排架为计算单元，计算单元的宽度为纵向相邻柱间距中心线之间的距离，即B=6.0m,如图3所示:2)排架的计算简图如图4所示。3.2确定柱子高度和截面尺寸轨顶标高7800mm轨面至吊车顶距离 H=2336mm吊车顶至屋架下弦底面的净空为 364mm从土标高到基础顶面的距离取 500mm柱子高度H定为:H=500嗽顶标高 +H+364=500+7800+2336+364=11000mm所选吊车梁高位1200mm梁面至轨顶接近200mm因

7、此:下柱高度：H=500+轨顶标高-1400=500+7800-1400=6900mm 上柱高度：H二H-H=11000-6900=4100mm下柱截面宽度：bHl25鯉 276mm 取 b=400mm25下柱截面高度：h126900575mm 取 h=650mm12设上柱采用矩形截面 b X h=400mm 400mm2.13105cm ；严刑鬥 IMA=400X 400= X 105mm；I 4004003I u 12形 截图6面bfh b hf400mm650mm 100mm 150mm3.3荷载计算3.3.1屋盖荷载1）屋盖恒载Fi,k屋面恒载（折算为线荷载）g1,k = x 6=m屋

8、架自重Q,k = x 10=屋架轴线跨度 L=24000mm两端挑出外天沟各 a=770mn,上弦水平投影全长为:L1=L+2a=24000+2X 770=25.54m,Fi,k对上柱轴线的偏心距 e=200-150=50mm屋架高度范围内的砖墙重量通过柱顶圈梁（兼做连系梁）由砖墙传至基础梁, 不传给柱子。2）屋面活载F6,k屋面活荷载（折算为线荷载）qi,k = X 6=m3.3.2 柱自重 F2,k、F3,k1）上柱自重：F2,k250. 40. 44. 116. 40kN，作用在上柱中心线上;2）下柱自重：F3,k1.625 10 16. 9 2528. 03kN，作用在下柱中心线上3.

9、3.3吊车梁及轨道联结重F4,k吊车梁自重:中间跨：，边跨：，取其平均值39.540.840. 15kN ;2轨道联结DGL-13:钢轨X 10-2=m联结件X 10-2=m2弹性垫板X 10-=m找平层 X 10-2 + X 25=m小计emF4,k40. 151.06646. 51 kN，作用在吊车梁中心线上。3.3.4 吊车荷载1）吊车竖向荷载 dax,k、dnk由设计资料，查表 2,得K=4400mm B=6322mm则:S二B-K=6322-4400=1922mmy 11, y 20. 267, y30. 680, y 40。查表知， P ax,k=，求出最小轮压:作用在排架上的吊车

10、竖向荷载Dax,k、DUk为:均作用在吊车梁中心线上。2）吊车横向水平荷载Tmax,k由起重量 Q=16t，小车重 Gk二，求得:对于软钩吊车:作用在排架上的吊车横向水平荷载Tmax,k为:作用在吊车梁顶面处。3.3.5 风荷载由设计资料有，k z s z 0，00. 4kN / m2s值见图8:1）作用在柱顶处的集中风荷载Wk图8此时风荷载的高度变化系数z按檐口离室外地坪的高度H2计算（室内外地坪高差取，跨度04G415-1,端部高度二，为计算方便，取为）：Hb=+=离地面10m时，1.0 ；离地面15m时,342 柱顶作用一弯矩时（见图 10）经校核无误。3.4.3 在牛腿面作用一弯矩时（

11、见图 11）经校核无误。344 离柱顶y处作用一水平集中力时（如吊车水平荷载作用在吊车梁顶面）（见图12）经校核无误。3.4.5 沿柱高承受均布风荷载时（见图13）经校核无误。图10图11图12图133.5内力符号规定M柱的左边受拉为正，右边受拉为负。弯矩图绘于受拉侧。N压力为正。V柱对基础顶面的剪力，向右为正。3.6排架内力分析如图 14，P Va VbVa 十，VbuUbVa1Ua本工程A、系数A无需算出）图14Ua厂？ P，VbUbUbB? P11UaUbB柱的高度和截面均相同，因此1B 2，柱顶剪力VaVb1 -P 2Ua1，剪力分配Ub（计算时Ua、Ub的值，荷载位置及计算截面如图1

12、5。361 屋盖恒载作用因荷载和排架柱均对称，故屋盖荷载作用下排架没有侧移柱顶相当于不动铰支座F,jeie150mmeo650400125mmRA2M2C330.51211.01. 1233. 115kN内力图绘制如图16：I 图 158.869F2L645,1413 82 kNxmkN2.205zcHIFi图16362 柱和吊车梁自重作用由于施工程序按照先吊装柱、后吊装吊车梁，在屋架尚未吊装前，整个排架并未形成，因此此时柱和吊车梁的荷载应按照悬臂柱计算。吊车梁上的轨道联结一般在形成排架后才施工，但其重量较小，为计算方便，将其计入吊车梁自重进行考虑。柱截面内力图绘制如图17所示。90.9；二

13、kNxm图173.6.3屋面活荷载作用7计算柱截面内力并内力图绘制如图18.0.80838312.18/亍 1.923.39=77F kNxm kN图18364吊车竖向荷载作用（dax,k在A柱,Dnin,k 在 B 柱 0。1)柱顶不动铰支反力:2)把工R反向作用于排架A柱顶，得B柱顶剪力均为:（1） +（2）得:A柱柱顶剪力:B柱柱顶剪力:计算各柱截面内力并绘制内力图如图19、图 20：A 柱:101.1341,5835,38I匸匚匚32U0I19776 58三二三三至二nrrn3688353日326图203.6.5吊车竖向荷载作用（din,k在A柱，dax,k在B柱。）A柱内力相当于Dn

14、axk在A柱时B柱的内力，但弯矩、剪力符号相反。B柱内力相当于Dnaxk在A柱时A柱的内力，但弯矩、剪力符号相反。366吊车水平荷载作用，Tmaxk在A、B柱上。1)柱顶不动铰支反力2)把RA+FB反向作用于排架A柱顶得B柱的柱顶剪力均为A柱柱顶剪力：VAB柱柱顶剪力：VFb2 RaFb计算柱截面内力并绘制内力图如图21、图22所示:A柱:3671)2)IT-& kN风荷载作用,左风柱顶不动铰支反力:图22把工R反向作用于排架A柱顶,A柱柱顶剪力:B柱柱顶剪力:97 kNB柱的柱顶剪力均为计算柱截面内力并绘制内力图如图23、图24所示:-0.43l-18 1$!s.isr- -f1 123.0

15、1 rt4L L2沏一图2313 21 f23心辛8.2 2 FMrtL09兀一Z F $F.16.65U/ / X kNxm图24368 风荷载作用，右风A柱内力相当于左风时B柱的内力，但符号相反。B柱内力相当于左风时A柱的内力，但符号相反。3.7 荷载组合及内力组合3.7.1. 荷载组合厂房使用过程中，各种荷载以不同方式作用在结构上，但所有的可变荷载不可能同时达到规定值。因此，按照建筑结构荷载规范GB5OOO9-2O10的规定，应考虑下面几种荷载组合:1)由可变荷载效应控制的组合：2)由永久荷载效应控制的组合（此时可变荷载仅限于竖向荷载），即:GSGknQ1i1ci SQik 。在本设计中

16、，ci O.7 。3.7.2.内力组合1)组合表格见附表；3)Dnax及Dmn二者仅选一项组合;内力组合一般可考虑一下四种情况:1)+Max及相应的N和V；2)-MU及相应的N和V；3)Nmax及相应的M和V;4)Nmn及相应的M和V。3.7.3.内力组合注意事项2)每种组合均包括恒载；4)对于吊车荷载项，有T必有D,但有D不一定有T,有D一般也有T;5)风载可左可右，组合时只取其中一项;1)截面设计6)当进行以Nmax及Nmn为组合目标时，应使相应的M尽可能大。4. 柱截面设计4.1 材料混凝土采用C30,主筋用HRB400级钢筋，箍筋采用 HRB335级钢筋。4.2内力值的取舍对于工字形截

17、面柱，在多属情况下属大偏心受压构件。偏心 距e (e M )的值越大(M越大，N越小)，截面配筋越多，因N此选取偏心距e值较大的组合进行计算。在求得钢筋面积后，再 对轴力N最大的组合进行校核。4.3截面计算4.3.1上部柱配筋计算由于有水平荷载的存在，故需考虑二阶效应，由混规的附录排架结构柱考虑 P- 二阶效应的弯矩设计值，有:由于川-川截面存在的两组不利组合明显大于n- n截面所内力值M(kN - mN (kN)偏心受压类型大偏心受压0.5 314:59 需 1053.661.0，取 c 1.018, AA763mm，故截面一侧钢筋配筋率故选用3业7630.48%400400min0.2%,

18、同时柱截面总配筋配筋率400需0.95%0. 55%。2）垂直于排架方向的截面承载力验算由混规知，垂直于排架方向的上柱计算长度:5.工512. 81，查混规，得 0.94b 0. 4承载力满足。432 下部柱配筋计算1）截面设计有不利组合，故选取控制截面川-川的两组不利内力组合进行计算，有:bf h b hf40Cmm 650mm lOOmm 15Cmm选用5业18, _()h0h as 65040610mm控制截面m - mm - m内力值M (kN - m)N (kN)(mm(mm中和轴位于翼缘内偏心受压类型大偏心受压大偏心受压25532=,”cc= 53516?4770921606=,=

19、537.41?40204?= ?01 + ?=535.16 + 21.67 = 556.83?=537.41 + 21.67= 559.08?0 = ?6900mm6900mm?= ?02 + ?=577.97 + 21.67 = 599.64?=580.40 + 21.67= 602.07? , e = ? + p - ?650=599.64+2- 40= 88464?650=602.07 - = - 40= 237.07?2若=737?若=465?2? = ?=737?=465?字2）垂直于排架方向的承载力验算I i 8.29 105cm4由混规知，有柱间支撑时，垂直于排架方 向的下柱计算

20、长度:承载力满足。433 排架柱的裂缝宽度验算由于n-n截面面积较大可有效的抵抗幵裂弯矩，故不需验算。准永久组合值系数D Dd(),对于I - I截面:?= 244.094 + 16.40= 260.49?D Dd对于川-川截面:?2= 244094+ 90.94 = 33503?5.牛腿设计5.1.牛腿截面尺寸确定根据吊车梁支撑位置，吊车梁尺寸及构造要求，确定牛腿尺寸如图25所示。牛腿宽度 则:按构造要求，设置水平箍筋0 8100s52按裂缝控制要求验算牛腿截面高度作用在牛腿顶面的竖向力标准值?二？?？+ ?4,?= 321.20+ 46.51 = 367.71?牛腿顶面水平荷载。设裂缝控制

21、系数, ，得，满足要求。局部受压验算:，满足要求。5.3.牛腿配筋由于，无需设置弯起钢筋。取，有:6. 柱下独立基础设计6.1.材料混凝土采用C25,钢筋采用HRB335级。6.2.确定基础荷载计算值6.2.1计算外墙荷载每个基础承受的围护墙宽度为计算单元的宽度B=，查图集04G320, 240mn墙基础梁高，基础梁自重标准值取为 m，钢窗宽,上、下窗高分别取为、，钢窗重量m，240mn墙双面粉刷共重 m，墙体和基础梁传来的重力荷载标准值Vk墙高=+基础梁自重m 外墙自重G,k 钢窗自重 小计 故墙体和基础梁传来的重力荷载设计值:N.对基础的偏心距为:对基础底面的偏心弯矩:6.2.2 内力值的

22、取舍第一组:第二组：6.3. 确定基础底面积1) 基础埋置深度 d 的确定对于截面高度500m噸hche,且hi还应同时满足柱纵向受力钢筋锚固长度的要求，以及柱吊装时稳定性的要求即hi = 550mm故取? = ?+ 500 = 1500?= 1.5?2) 基础底面尺寸的确定：基础底面以上土的平均重度为，先根据柱传来的最大轴向力(根据内力组合表中N.ax,k =)和墙和基础梁传来的荷载 2k,按中心受压基础估算底面积 A 0即：考虑基础偏心荷载的影响，根据偏心距的大小将面积A1 增大30%左右，作为偏心受压基础的底面积 A令则:基底弹性抵抗矩：3) 地基承载力验算基础及基础上方土的重力标准值按

23、第一组内力组合验算 轴向力 弯矩 偏心距，满足要求按第二组内力组合验算 轴向力 弯矩 偏心距 ，满足要求64受冲切承载力计算6.4.1基底净应力计算1）按第一组内力组合? = ?+ ?1 = 264.10+ 754.36 = 101846?505.51?1018.46 u.496?.2）按第二组内力组合?= ?+ ?2 = 264.10 + 477.09 二 741.19? 仃 3.17?= = = 0234?741.190.234642基础剖面设计由于，按要求将基础设计成两阶。构造要求如下:h=1000mm b=3000mm，沿长边方向杯口厚取 500mm沿短边方向杯口厚取 325mm如图25所示:643基础高度验算1)2)拆25-LL-柱与基础交接处的冲切验算满足要求。图25?+ ?0.4+ 2.0? =? = 2= 1.2?3- 0.652?= 2?(2- 0.85) = 0.65?2变阶处的冲切验算:?=?+=于=1.6?= 2?(0.6- 0.45) =