单层厂房课程设计报告书

1、院系：土木工程学院专业： 土木工程: 学号： 班级： 土木133实习性质： 实习地点：理工学院指导教师： 成绩：已知条件（一）题目单层工业厂房排架结构设计（设计号：W 5 Z 4 D 1 H 1） 所取数据为基本风压 W=0.55kN/m,地面粗糙度为C类，A4级吊车：I台10t 吊车和1台15/3t吊车，柱顶标高为12.2m； 室地坪设计标高为0 .000，室外地坪设计标高为-0.300m ； 厂区无积灰荷载，屋面检修活荷载标准值为0.5kN/m2，雪荷载标准值为20.3kN/m。（二）设计资料某单层工业厂房xx车间，根据工艺要求采用单跨布置（附属用房另建，本 设计不考虑）。车间总长66m柱

2、距6m跨度24m吊车设置见设计号。外围墙 体为240mm砖专墙，采用MU10烧结多孔砖、M5混合砂浆砌筑。纵向墙上每柱间设 置上、下两层窗户：上层窗口尺寸（宽x高）=4000mX 4800mm窗洞顶标高取为柱顶以下250mm处；下层窗口尺寸（宽x高） =4000mrH4800mm窗台标高为 1.000m处。两山墙处设置6m柱距的钢筋混凝土抗风柱，每山墙处有两处钢木大 门，洞口尺寸（宽x高）=3600mrX4200m（集中设在中间抗风柱两侧对称设置）。该车间所在场地由地质勘察报告提供的资料为：厂区地势平坦，地面（标高为-0.300m）以下0.81.2m为填土层，再往下约为0.4m厚的耕植土层，再

3、往下 为粉质粘土层，厚度超过6m，其地基承载力特征值fak=200kN/m,可作为持力层； 再往下为碎石层。地下水位约为-7.0m，无侵蚀性；该地区为非地震区。场区气象资料有关参数（如基本风压、地面粗糙度等）按附表设计号中数据 取用；基本雪压 So= 0.3 kN/m2。屋面防水做法：二毡三油防水层上铺绿豆沙(0.35kN/m2),水泥砂浆找平层 15厚(0.3 kN/m 2)，加气混凝土保温层100厚(0.60 kN/m 2)，冷底子油一道、 热沥青二道(0.05 kN/m2),水泥砂浆找平层15厚(0.3 kN/m2)。材料(建议)：柱，混凝土 C30,纵向钢筋HRB335/40Q箍筋HR

4、B335基础，混 凝土 C30,钢筋 HRB335一、构件选型1屋架的选取本设计采用梯形钢屋架，因其受力均匀，弦杆受力居中，屋架的上弦杆件 坡度一致，屋面坡度一般为 1/101/12，适用于跨度为18m 24m 27m,30m的 中型厂房，便于屋面板的铺设。根据梯形钢屋架(05G511，屋面坡度1/10。屋架与柱的连接为铰接支承，选用屋架型号为：GWJ24- 5A，屋架重量：35.56kN /榀倆IjOQ ,胃闻15K 15QQ 3嚴”衍心 15(10 呦 1呵 1500 1輒1 测顾 1欧申1 刃|口讨江占尺寸6KH昌 0&J上2屋面板的选取预应力混凝土屋面板是目前厂房屋盖结构中采用最广泛的

5、一种无檩覆盖构件，它与屋架构成刚度较大和整体性较好的屋盖系统。根据预应力混凝土屋 面板(04G410-2)，屋面做法为找坡层，水泥砂浆找平层 20mm防水层，天沟 抹面层15mm统一选取屋面板1.5 x 6m (灌缝后尺寸)，板号为：WB-2 (2代表 荷载等级)，重力荷载标准值为1.4 kN /。本设计屋面做法为：屋面防水做法：二毡三油防水层上铺绿豆沙(0.35kN/m2)， 水泥砂浆找平层15厚(0.3 kN/m2 )，加气混凝土保温层100厚(0.60 kN/m2), 冷底子油一道、热沥青二道(0.05 kN/rni),水泥砂浆找平层15厚(0.3 kN/nf), 预应力混凝土屋面板(加

6、灌缝)1.4 kN/m2。3结构构件选用及重力荷载标准值表构件名称标准图集重力荷载标准值备注屋面板04G410- 21.5mx 6m预应力混凝土屋面板21.4 kN /m（包括灌缝重）梯形钢屋架GWJ24-6A1梯形钢屋架35.56 kN/榀钢筋混凝土吊车梁G425标准图集YXDL6-845 kN/ 根轨道及零件重G425标准图集YXDL6-81.5kN /m基础梁04G320钢筋混凝土基础梁16.2 kN /根b h 240mm 450mm连系梁04G321钢筋混凝土连系梁17.5 kN /根b h 240mm 490mm4预制钢筋混凝土柱由立面布置图知：取基础顶面标高-0.8m，柱顶高程+

7、12.2m，取吊车梁高hb=1.2m，取轨道顶面至吊车梁顶面的距离ha=0.2 m。由电动桥式起重机基本参数 5-50/5t 般用途电动桥式起重机基本参数和尺寸 系列（ZQ1-62）查得，吊车轨顶至吊车顶部的高度为2.15 m，考虑屋架下弦至吊车顶部所需空隙高度为220 m。轨顶标高=柱顶标高-2.15-0.22=+9.83 m牛腿顶面标高=轨顶标高-hb-ha=9.83-0.2-1.2=+8.43 m从基础顶面算起的柱高日=柱顶标高-基础顶面标高=12.2+0.8=13.0m上柱高 乩=柱顶标高-牛腿顶面标高=12.2-8.43=3.77 m下柱高 H =13.0-3.37=9.23肛 H

8、u/H=3.77/13.0=0.2905选择住截面形式和尺寸取A,B柱的截面尺寸一样，由厂房剖面图可知：基础顶至吊车梁顶高度：H=9.23+1.2=10.43m 10m Hk/12=10430/12=869mm取 h=900mm 截面宽度 bH/20=9230/20=461mm 满足 400mn取 b=400mm上柱采用矩形截面b Xh=400mrH400mm下柱采用工字形截面 bf Xh Xb Xhf=400mM900mmci00mrK150mm截面尺寸如下图所示fg运150坯55Crt参数计算：1上柱：Iu 400 400321.3 108mm412下柱：13131550 2284Ii 4

9、00 9003300 5503 2 - 300 25 (25)2 195.38 108mm41212223比值：n 50.109Ii二、计算单元及计算简图1、定位轴线B:由附表12可查得轨道中心线至吊车端部的距离B=260mm吊车桥架至上柱边缘的距离，一般取 B280mrmBs：圭寸闭的纵向定位轴线至上柱边缘的距离Bs=400mmB +B2+B3=260+80+400=740mm0.12X(38+100)=4.14 KN对于 15/3t 的吊车取 a =0.10 T1k=1/4 X a X(g+Q)=1/4 XO.10X(69+150)=5.48 KNTmax,K= B T1Kyi + 3 T

10、2Ky=0.9 X5.48 X(1.0+0.267)+ 0.9X4.14 X(0.075+0.808)=9.54 KNTmax Q Tmax,k 1.49.5413.36kN4风荷载沿排架柱高度作用的均布风荷载设计值？?1 ?2基本风压 W=0.55kN/m,地面粗糙度为C类，风压高度变化系数？?按柱顶离室外地坪的高度0.3+12.2=12.5m来计算。查表10-4得：离地面10m时?=0.74, 离地面 15m时？?=0.74,所以取？?=0.74。qiqszwoB1.4 0.8 0.74 0.55 62.74kN / mq2Qszw0B1.4 0.5 0.74 0.55 61.71kN /

11、m作用在柱顶处的集中风荷载设计值 W基本风压 W=0.55kN/m,地面粗糙度为C类，风压高度变化系数？?按檐口离室外地坪的高度 0.3+12.2+1.99=14.49m 来计算。查表 10-4得：离地面10m时 ?=0.74,离地面 15m时？?=0.74,所以取？?=0.74。WK (0.8 0.5)h1 (0.5 0.6)h2z W0 B(0.80.5) 1.99 (0.50.6) 1.2 0.74 0.55 66.02kNW q Wk 8.43kN四力分析力分析时所取的荷载值都是设计值，故得到的力值都是力的设计值。1屋盖荷载作用下的力分析(1)屋盖集中荷载F1作用下的力分析柱顶不动支点

12、反力R?d茅？?1?1 = ?1 X?1 = 284.86 X0.05= 14.24?按n +。倔，牛0.29,查附表9-2得柱顶弯矩作用下的系数按公式计算：C11.51.51 0.292 110.1091 0.293110.1092.11可见计算值与查附图9-2所得的接近，取C=2.11M114.24R2.112.31kNH13.00(2)屋盖集中活荷载F6作用下的力分析?6 = ?6 X?1 = 50.40 X0.05= 2.52?M6G113.002.110.41kN在F1,F6分别作用下的排架柱弯矩图，轴向力和柱底剪力图，如下图所示， 图中标注出的的力值是指I -IU-U和 川-川截面

13、的力设计值。弯矩以使排架柱 外侧受拉的为正，反之为负；柱底剪力以向左为正，向右为负。F1-28186kN50mmCMCT+15戲234.86+23M图（单位：kN? m）屋盖恒荷载作用下的力图N 图（单位：kN） V 图（单位：kN）隔二珈4WIi59.40+0.43M图（单位：kN? m） N 图（单位：kN） V 图（单位：kN）屋盖活荷载作用下的力图2柱自重、吊车梁及轨道连接等自重作用下的力分析不作排架分析，其对排架柱产生的弯矩和轴力如下图所示13485M图（单位：kN? m） N 图（单位：kN）3吊车荷载作用下的力分析DU乍用在A柱，Dmn作用在B柱时，A柱的力分析MmaxDmaxg

14、e 434.410.75 0.45130.32kNgmM min Dmin op 158.090.75 0.4547.43kN gm这里的偏心距e是指吊车轨道中心线至下部柱截面形心得水平距离A柱顶的不动支点反力，查附表 9-3，得C3=1.14。按公式计算：C31.51 0.2921.5 -311 0.29310.1091.15取 C3=1.15A柱顶不动支点反力:B柱顶不动支点反力:RaMmax130.32C3H13.011.52kNM47 43Rb mjnC3 1.15 4.20kN13.01A柱顶水平剪力V RARA RB21B柱顶水平剪力VB RBRA RB2力图如下图所示11.521

15、-11.52 4.2027.86kN14.20 -211.524.207.86kN7,86kN158.09-7.36M图（单位：kN? m） N 图（单位：kN） V 图（单位：kN）Dnax作用在A柱时B柱顶不动支点反力RBM max 厂HC3130.321.1513.011.52kNA柱顶不动支点反力RAMmin qH C347.43 ,1.1513.04.20kNB柱顶水平剪力VRB-RA21RB4.20 -211.524.207.86kNA柱顶水平剪力VRA丄RARB11.52111.52 4.207.86kND-作用在A柱时,Dnax作用在B柱时的力分析力图如下图所示CM_ 7.86

16、kN15&Q9一工廉M图（单位：kN? m） N 图（单位：kN） V 图（单位：kN）Dnin作用在A柱时4在Tmax作用下的力分析Tmax至牛腿顶面的距离为9.83-8.43=1.4mTmax至柱底的距离为9.83+0.8=10.63m因为A柱与B柱相同，受力也相同，故柱顶水平位移相同，没有柱顶水平剪力, 故A柱的力图如下图所示+1870Tmax=13.36kN Tmix=13.36kNJ-13,56+14201-142,01+15.365在风荷载作用下，A柱的力分析9-8 查得 Ci=0.331 ；左风时，在qi、q2作用下的柱顶不动铰支座反力，由附表 按计算:Cii8 1 0.2931

17、10.1090.331取6=0.331不动铰支座反力:Ra q1HCn 2.74 13.0 0.33111.79kNRB q2HC111.71 13.0 0.3317.36kNA柱顶水平剪力:Ra1 WRaRB21VB B 2W RA RB111.798.43 11.79 7.632.00kN217.368.43 11.797.636.43kN2故左风和右风时，A柱的力图如下图所示2,0kN+37.62M图（单位：kN? m） V 图（单位：kN）左风时6.43kNM图（单位：kN? m） V右风时-28.56图（单位：kN）荷载类型荷载编号五力组合及其说明恒载的编号恒荷载屋面恒荷载力设计值+

18、15.66+2,31荷载类型恒荷载荷载编号柱、吊车梁自重力设计值1阳0荷载类型 荷载编号屋面均布活荷载力设计值荷载类型 荷载编号活荷载Dmax在 A柱力设计在荷载类型 荷载编号Dmin在A在柱力设计值150,09荷载类型 荷载编号活荷载 Tmax力设计值荷载类型活何载何载编号左风右风MVMV力设计值+27,01/L42573+37.62-22L09截面、荷载组合 力组合、.、恒载+0.9 （任意两种或两种以上活荷载）组合项目MN-5.53+0+284.86+0+0.9X0.9X-29.630.9X0+0+0+18.7+27.01=284.86+Mma及相=+8.94应的N何载组合恒何载+任，种

19、活何载rMN1-5.53+0+284.86+I 11111I+27.01 =18.10+0=+21.48302.96I - I荷载组合恒载+0.9 （任意两种或两种以上活荷载）力组合-、组合项目MN+0.9X-5.53+0+0.9284.86+X-0.97-29.6318.10+0.9X皿m-18.70-36.3950.40+0+0=-82.65+0=348.32-Mmax及相恒何载+任一种活何载应的N组合项目MN-5.53+0-36.39284.86+=-41.9218.10+0=302.96截面荷载组合力组合恒载+0.9 （任意两种或两种以上活荷载）组合项目MN-5.53+0+284.86

20、+0.9X0.9X-0.9718.10+0.9X+-29.63+18.70-50.4+0+0+Nmax及 相36.39=-82.65+0=348.32应的M何载组合恒何载+任一种活何载rMN1-5.53+0+284.86+I 11111I+-0.97=-6.5018.10+50.4I - I=353.36诂载组合恒载+0.9 （任意两种或两种以上活荷载）力组合、组合项目MN+0.9X-5.53+0+0.9284.86+X-29.6318.10+0.9Xhlm-18.70-36.39+0+0+0=-81.78302.96Nmin及相恒何载+任一种活何载应的M组合项目MN-5.53+0-36.39

21、284.86+=-41.9218.10+0=302.96截面荷载组合力 组合、恒载+0.9 （任意两种或两种以上活荷载）组合项目MN-5.53+14.92+284.86+0.9X0.9X100.6964.80+0.9X+18.70+27.01343.1+0+0+Mmax及 相=+141.15=740.35应的N何载组合恒何载+任一种活何载MNr-5.53+14.92+284.86+H 1I 11+100.69=64.8+434.11IIn - n+110.08=783.76爲载组合恒载+0.9 （任意两种或两种以上活荷载）力组合组合项目MN+0.9X-5.53+14.92+284.86+64.

22、8+0.9X-0.97+0.9X50.4+17.8-18.70-+158.09+0+00Lm36.39=-25.04=537.30-Mmin及相恒何载+任种活何载应的N组合项目MN-5.53+14.92-284.86+36.39=-27.0064.80+0=349.66截面荷载组合力组合恒载+0.9 （任意两种或两种以上活荷载）组合项目MN-5.53+14.92+284.86+64.8+0.9X0.9X-0.97+0.9X50.4+100.69+18.70-+434.1+0+0+Nmax及 相27.01=140.28=785.71应的M何载组合恒何载+任一种活何载MNn - n-5.53+14

23、.92+284.86+100.69=64.80+434.1I 11110.08=783.76111I荷载组合恒载+0.9 （任意两种或两种以上活荷载）力组合、组合项目MN+0.9X-5.53+14.92+284.86+0.9X-0.97+64.80+0.9X27.01=-32.9150.40+0=395.020LmNmin及相恒何载+任种活何载应的M组合项目MN-5.53+14.92+284.86+27.01=+36.4064.80+0=349.662.力组合的说明(1) 控制截面I - I在以Nmax及相应M为目标进行恒荷载+0.9X (任意两种或两 种以上活荷载)的力组合时，应在得到 ma

24、x的同时，使得M尽可能的大，因此 采用+0.9X+。(2) Dmax、Dmin、Tmax和风荷载对截面I - I都不产生轴向力N ,因此对I - I截 面进行Nmax及相应M的恒荷载+任一活荷载力组合时，取+。(3) 在恒荷载任一活荷载的内力组合中，通常采用恒荷载风荷载，但在以Nmax为内力组合目标时或在对nn截面以 Mmax为内力组合目标时，贝V常改为恒荷载Dmax0(4) 评判nn截面的内力组合时，对Mmax 141.15KNgm及相应N=740.35KN141 15eo0.19m 稍小于 0.3h0 0.3 0.86 0.258m740.35但考虑到P二阶效应后弯矩会增大，估计是大偏心，

25、因此取它为最不利力组合；对川 川截面，Nmin 419.71 KN 及相应M 288.11KM gmJe 0.686m,偏心距很大，故也取为最不利内力组合。(5)控制截面川-川的Mmax及相应N、V的组合，是为基础设计用。六排架柱截面设计采用就地预制柱，混凝土强度等级为 C30,纵向钢筋HRB400箍筋HRB335采用对称配筋。1. 上部柱配筋计算(1)由力组合表知，控制截面I - I的力设计值为M 82.65 kN m N 348.32 kN考虑P-二阶效应e0M / N 82.65 / 348.32237 mmhea 400/30 13.3mm 20mm取ea 20mm30e,e0 ea2

26、3720 257 mmA bh 400 40016 104mm2查表12-3知,5 14.3 16 1043.281.0348.321031.0I。2.0Hu2.0 3.777540mms 11500 色 h1150025736075401.01.332400(2) 截面设计假设为大偏心受压，则3348.3210x-a1 fcbf1 14.340060.89 mm 2as80 mm2as80 mm计算esei2 as 1.332257 譽 40182.32 mmNefy(has)3348.32103 182.32360 ( 360 -40)2551.26 mm选用3 16， As As603

27、mm2故截面一侧钢筋截面面积603mnimin bh0.2 % 400 400=320mm;同时柱截面总配筋 2 603=1206mm20.55% 400 400 =880 mm2(3) 垂直于排架方向截面承载力验算在吊车厂房有柱间支撑时，柱在垂直排架方向的计算长度:I。1.25 Hu 1.253.774.71 ml0b4.70.4查表得0.953Nu 0.9 (fcA fyAj 0.953 ( 14.3400 400 360 603 2)2594.22 kN N 348.32 kN承载力满足要求。2. 下部柱配筋计算按控制截面川-川进行计算。由力组合表知，有二组不利力：(a)M418.02K

28、Ngm N855.76KN(b)M288.11KNgm N419.71KN(1)按(a)组力进行截面设计q418.02488mma855.76eae488 30518mmAbh 2 bff b hf100 900 2h/30900/30 30mm(400 100) (150 12.5)1.875 105mm20.5 fc AN0.5 14.3 1.785 1053855.76 101.49 1.0取 c 1.0 l01.0H,1.0 9.239.23m21 ? 1500 亘 h h。2192301500空拆8601.01.12假设为大偏心受压，且中和轴在翼缘:3N 855.76 10 fcb

29、1.0 14.3 400144mm 2a 80mmx 144mm hf 162.5mm说明中和轴确实在翼缘。sei40 170.16mmA AsNeJcbf?x 2X as855.76 103 170.16 1 14.3 400 144 空 40s 2y h0 as36086040403mm2采用416 2As A 804mm(2)按(b)组力组合进行截面设计eo观11 匹 687mm,ea 30mm,e 717mm10419.710.5 fcA0.5 14.3 1.785 1053.04 1.0取 c 1.0419.71 103l01.0Hl1.0 9.23 9.23m(3)11500 -8

30、60419.719230900103fsbf1 14.3 4002as 80 m m 计算h 启 2 as 1.08Neyh0as21.073mm1.082 as 80mm717-450+40=364.36mm3419.7110 我36518mm2360 (860 40)垂直于排架方向的承载力验算16, As 2A 804mm由表12-4知，有柱间支撑时，垂直排架方向的下柱计算长度为0.8H,0.8 9.237.38mbf 0.418.450.797Nu 0.9 fcA fyA0.9 0.797 14.3 1.875 105 360 2 8042338.49KN855.76KN 满足要求3.

31、排架柱的裂缝宽度验算裂缝宽度应按力的准永久组合值进行验算。力组合表中给出的力的设计值，因此要将其改为力的永久组合值，即把力设计值乘以准永久组合值系数q，再除以活荷载分项系数Q 1.4。风荷载的q 0，故不考虑风荷载；不上人屋面的屋面活荷载，q 0，故把它改为雪荷载，即乘以系数 30/50。(1)上部柱裂缝宽度验算0.5300.60.6Mq-5.53+0+ -0.9729.63-18.7 =-26.45KN gm1.4501.41.4Ng284.86 18.100.53050.40313.76 KN1.450按式(8-38 )知最大裂缝宽度(10-35)的荷载准永久组合，可得控制截面 1-1的准

32、永久组合力值:由上册式Wmaxcr1.9CsEs0.08deqteteAsAteAs0.5bh0.5603400 4000.0075 0.01，取 te 0.01e0MqNq26.45313.7610683.3mmysa.400 40 160mm21 4000? e ho10 2h4000 空3607.540.41.38se0 ys 1.38 83.3160274.95mmz 0.87 0.12 1h feho0.870.12360274.95360239mmsqNq e zAsZ313.76310274.95239603 23978.27N/mm2保护层的厚度为20mm箍筋为直径为8mm纵向

33、受力钢筋外边缘至受拉边的距离为28mm,1.10.65ftk1.10.652.01负值，取= 0.2te sq0.01 78.27Wnaxcrsq1.9csdeq0.08=1.9 0.2 沧巴1.928+0.0816Este2.01050.01=0.027mm0.3mm(满足要求)(3)下部柱裂缝宽度验算对川-川截面力组合 M max及相应N的相应情况进行裂缝宽度验算Mq15.66+14.92+0.5 301.4502.81 +0.61.428.14+142.01+257.53=183.89KN gmNq 284.86 134.850.5 301.45050.400.61.4434.10616

34、.55KNteyse0I0h0.5bh+(bf b)hf8040.5 100 900400 100162.52 as 450 40 410mmMqNq183.89 106616.55 103298.26 mm0.00869.230.910.25 14,故取 s 1.0sO)ys 1.0 298.26 410708.26mm(bfb)hffbh400 10016250.542100 900z 0.87 0.12(1f) % 2 h0.87 0.121e0.5422860860708.26sq679mmNg(e z)AsZ3616.55 10708.26 679804 679233.05 N /

35、mm1.10.65ftk1.1crsqte sq0.65更1负值，取0.0086 33.04=0.21.90.21.9cs Esdeq0.08te季1.92 1051628+0.08=0.013mm 0.3mm满足。0.00864. 箍筋配置非地震区的单层厂房排架柱箍筋一般按结构构造要求设置。上、下均采用8200,在牛腿处箍筋加密为8100。5. 牛腿设计根据吊车梁支撑位置，吊车梁尺寸及构造要求，确定牛腿尺寸如图所示。牛腿截 面宽度b=400mm截面有效高度h=600mm(1)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FvkDmax,k F4,k 310.30+牛岁=364.30KN牛腿顶面没有水平荷载，即Fhf 0(Tmax作用在上柱轨顶标高处)设裂缝宽度控制系数0.65,柿 2.01N/mm2,a150 20mm 0,故取 a 01 0.5 皿 ftkbh0.65 2.01 400 560 585.31 KN 364.30KN ,满足Fvk 0.5 0.5h。(2)牛腿配筋由于a -130mm,故可按构造要求配筋。水平纵向受拉钢筋截面面积214是弯起A eminbh 0.