单层工业厂房设计计算书混凝土结构设计--资料

1、单层厂房设计计算书成 绩: 分 组: 准考证号： 姓 名: 日 期:目录1 设计资料 - 1 -1.1 设计资料 错误！未定义书签。2 厂房标准构件及排架柱材料选用 错误！未定义书签。2.1 厂房中标准构件选用情况 错误！未定义书签。2.1.1 屋面做法 错误！未定义书签。2.1.2 檐口板、嵌板 错误！未定义书签。2.1.3 屋架 错误！未定义书签。2.1.4 天沟板 错误！未定义书签。2.1.5 吊车梁 错误！未定义书签。2.2 排架柱材料选用 - 4 -3 排架柱高与截面计算 . 错误！未定义书签。3.1 排架柱高计算 - 4 -3.2 排架截面尺寸计算 - 5 -4 排架柱上的荷载计算

2、 . - 5 -4.1 屋盖自重计算 -5 -4.2 柱自重计算 -6 -4.3 吊车、吊车梁及轨道自重计算 -6 -4.4 屋面活荷载计算 - 6 -4.5 吊车荷载计算 I4.6 风荷载计算 - 8 -5 内力计算 - 9 -5.1 Gx 作用内力计算 错误！未定义书签。5.1.1 G1作用 （排架无侧移 ） - 9 -5.1.2 G2、G3、G4 作用计算简图及内力图 - 10 -5.2 屋面活荷载内力计算 - 11 -5.3 吊车竖向荷载作用内力计算 -12 -5.4 吊车水平荷载作用内力计算 -13 -5.5 风荷载作用 - 15 -5.6 最不利荷载组合。 错误！未定义书签。6 排

3、架柱设计 - 17 -6.1 柱截面配筋计算 - 17 -6.1.1 截面配筋： - 18 -6.1.2 截面配筋： - 20 -6.2 柱在排架平面外承载力验算 -22 -6.3 斜截面抗剪和裂缝宽度验算 -22 -6.3.1 斜截面抗剪验算 - 22 -6.3.2 裂缝宽度计算 - 23 -6.4 柱牛腿设计 - 23 -6.4.1 牛腿几何尺寸的确定： - 23 -6.4.2 牛腿几何尺寸的验算： - 24 -6.4.3 牛腿配筋： - 24 -6.4.4 局部承压强度验算： - 25 -6.5 柱的吊装验算 6.5.1 吊装方案： .6.5.2 荷载计算： .6.5.3 内力计算 :

4、- 25 错误！未定义书签。 - 25 - - 25 - - 26 -7 基础设计 错误！未定义书签6.5.4 截面承载力计算错误！未定义书签错误！未定义书签 错误！未定义书签 错误！未定义书签7.1 荷载计算 7.2 基底尺寸的确定 7.3 确定基底高度 7.4 基底配筋计算 一、设计资料 有一金工车间，不考虑抗震设防，采用装配式混凝土柱的等高排架结构，不设天窗， 车间长 60m，柱距 6m，单跨，跨度 18m，吊车为每跨两台中级工作制软钩吊车，其起重 量为 15t，吊车轨顶标高 +7.800，基础底面标高 -2.000，其它已知资料如下：1、采用卷材防水屋面，屋面恒荷载（包括卷材、 20m

5、m 厚找平层、大型屋面板、屋架 或屋面梁等）为 1.40kN /m2 （水平投影面积）。2、屋面活荷载 0.70kN /m2 ，屋面没有积灰荷载。3、雪荷载标准值 0.40kN / m2风荷载标准值 0.35kN / m2 ，屋面坡度角11 21。4、已经考虑深度和宽度修正后的地基承载力特征值为 180kN / m2 。5、在柱距 6m 的范围内，基础梁、围护墙、窗、圈梁等传至基础顶面的竖向集中力标 准值为 300350kN （吊车轨顶标高，低的取小值，高的取大值） ，此竖向集中力与柱外侧 边的水平距离为 0.12m。6、室内地坪标高为 0.000，室外地坪标高为 -0.300. 7、柱顶至檐

6、口顶的竖向高度 h1 2.1m ，檐口至屋脊的竖向距离 h2 1.2m。8、混凝土强度等级，排架柱用 C30 ，柱下扩展基础用 C20.9、排架柱主筋及柱下扩展基础内钢筋用 HRB335 级钢筋，柱箍筋用 HPB235 级钢筋。10、吊车的有关参数可查阅专业标准 起重机基本参数和尺寸系列 （ZQ1-62ZQ8-62） 或直接参照吊车制造厂的产品规格得到。二、厂房平面、剖面结构布置及主要结构构件选型1、定位轴线1）横向定位轴线：本厂房长度为 60m，小于混凝土结构设计规范 （ GB50010-2010） 规定的 100m，不设伸缩缝，地基土质均匀， 也不需设沉降缝， 因此，除端柱需内移 600m

7、m 外，横向定位轴线均通过柱截面几何中心。2）纵向定位轴线：查教材附表 6起重运输机械专业标准 ZQ1 62可得， 跨度 Lk=16.5m，B1=0.23m，吊车起重量 15t 50t, 则 B20.08m，取 0.08m，B3为上柱截面尺 寸，暂按 400400 考虑，取 B3=0.40mm，根据以上条件可知： B1+B2 +B3=0.23+0.08+0.4=0.71 m1取1=1.078002=1.15-0.01L0/h=1.15 - 0.010.955L0 24001 1 (L0 ) 2 1 2 1 1(7800)2 1 0.955 1.1291400ei h 1 2 1400 721.

8、2 400h0360e=ei+h/2- a s =1.129721.2+400/2-40=974.23mmN1 fcbh01094401.0 14.3 400 3600.053 b大偏心受压）X= h0 =3600.053=19mm h0b=3600.55=198mm 2as =80mm经比较： X h0b且 X1取1=1.078002=1.15-0.01L0/h=1.15 - 0.010.955L0 24001 14010ei (Lh0)2 1 2 1 14001 394 (7480000)2 1 0.955 1.237h0360e=ei+h/2- a s =1.237 394+400/2-

9、40=647.38mmN1 fcbh01570701.0 14.3 400 3600.076 b大偏心受压）X= h0 =3600.076=27mm h0b=3600.55=198mm 2as =80mm经比较： X h0b且 X1取1=1L0因 L0 h 7200900 8 15取2=1.01 1 (L0 )2 1 2 1 1(7200) 2 1 1 1.0771400ei h 1 2 1400 513.8 900h0860e=ei+h/2- as =1.077513.8+900/2-40=963.36mm N 6851100.1391取1=1因 L0 h 7200900 8 15取2=1.

10、01 14010ei (Lh0)2 1 2 1 14001 836 (7920000)2 1 1 1.047h0860e=ei+h/2- as =1.047836+900/2-40=1285.29mmN1 fcbh02409601.0 14.3 400 8600.049 b大偏心受压）X= h0 =8600.049=42mm h0b=860 0.55=473mm2as =80mm经比较 X h0b且 X 2 as ,则说明受压筋不能达到屈服强度， 此时应按以下公式计算：e =ei-h/2+ as =1.047 836-900/2+40=465.3mm Ne 240960 465.3 2AS A

11、S455.77mm N m ax ，满足要求。 截面N m ax =685.11kNL0/b=7200/400=18查表得 =0.81N 0.9 fcA 2fyAs =0.90.81（14.3360000+23001140=4252kN Nmax2 11400.64% 3%, 且 min0.6% ， 满足要求。400 900 min3、斜截面抗剪和裂缝宽度验算斜截面抗剪验算按 N min 、V max 组合计算V=1.2（ +）+1.4=1.2（ 2.484+0）+1.420.93=32.28kNN=1.2（ +）+1.4=1.2（ 75.6+125.2）+1.4 0=240.96kN由于风荷

12、载(均布荷载)在水平力中的比例为29.3/(29.3+2.98)=90.77% 因此可以简化认为该柱承受均布荷载，则1.75 1.75 3f tbh0 0.07N 1.43 400 860 0.07 240.96 103 361.2kN1 1.5 1V 32.28kN ， 故仅需按构造要求配置箍筋，取 8 200 配置柱箍。 裂缝宽度计算混凝土结构设计规范 GB50010-2010 规定，裂缝控制等级为三级的普通钢筋混凝土 构件，荷载效应组合应采用准永久组合，准永久组合不考虑吊车荷载，风荷载准永久组合 系数为 0，屋面为不上人屋面，屋面均布活载准永久组合系数为 0，则 -截面控制内力 为:Mq

13、=5.91kNNq=91.2kNeo=Mq/Nq=5.91/91.2=0.065m eo/h0=65/360=0.180.55, 不需要验算裂缝宽度。- 截面的控制内力为：Mq=14.43kNNq=200.8kN eo=Mq/Nq=14.43/200.8=72mm eo/h0=72/860=0.084Fvk 359.17kN截面尺寸满足要求。牛腿配筋：作用在牛腿上的荷载设计值F v 1.2 F41.4Dmax,k1.244.81.4314.37493.88kNFh= 1.4Tmax,k =1.49.77 =13.68 kNh0=300+300-40=560mm竖向力作用点位于下柱截面以内( 1

14、50 mm )a=-150mm0.3h0=0.3 560=168mm 取 a=168mmFva0.85f yh01.2Ffyh493880 168 1.2 136800.85 300 560 300636mm=A s/bh0=581/(400560)=0.26%0.2%0.26%0.6%选 416( 804mm2)因为 a=-150mmAs/2804/2402 mm2 （符合要求）3局部承压强度验算：牛腿顶面处预埋钢板面积 A=400400=160000 mm2 ，则局部承压承载力为：0.75fcA0.7514.34004001716 kNF vk =359.17kN 满足要求。5、柱的吊装验

15、算采用一点起吊，吊点设在牛腿与下柱交接处，先翻身后起吊，动力系数取1.5，混凝土强度按照设计强度 70%考虑。荷载计算：上柱长 3.9m，下柱长 7.7m，牛腿 0.6m，则上柱自重设计值 :g1 1.21.5250.40.47.2kN m牛腿自重设计值 :g2 1.21.525120.4 (1.2 0.6 -0.32 )20.6 20.25kN m下柱自重设计值 :g3 1.21.5250.3616.2kN m内力计算 :12 M1 7.23.92 54.76kN m21 2 1 2M 2 7.24.52 (20.257.2)0.62 75.25kN m 2 2 2M31 16.27.727

16、5.2582.44kN m3 8 2 柱的吊装验算简图如图 20 所示：截面承载力计算 :截面 1-1：b h 400mm 400 mmh0 360 mm ,2As As 760mm2300 N / mm故截面承载力为Mu As fy(h0 as ) 760 300 (360 40) 72.96kN m M1 54.76kN m 截面 2-2：b h 400mm 900mmh0 860 mm ,2As As 1140mm 22f y 300 N / mm 2故截面承载力为Mu As fy(h0 as ) 1140 300 (860 40) 280.44kN m M 2 73.56kN m 故满

17、足要求。截面 3-3：b h 400mm 900mmh0 860 mm ,2 As As 1140 mm f y 300 N / mm故截面承载力为M u As f y (h0 as) 1140 300 (860 40) 280.44kN m M 3 82.44kN m 故满足要求。吊装裂缝宽度验算裂缝宽度验算取荷载效应的标准值，现对 1-1、3-3 截面进行验算，则M1k=54.76/1.2=45.63kN mM3k=82.44/1.2=68.70kN m 验算过程列表如下：截 面弯矩标 准值KN?mb hAs (mm2)te0 .A5 bs h0.5bhM sk k0.65 f tk1.1

18、 tkmax=deq cr sk 1.9c 0.08 eq E s tesk 0.87 A sh01.1 te sk1-145.63400 4007600.00950.01取 0.01191.70.5780.270.33-368.7400 90011400.00630.01取 0.0180.54-0.140.2取 0.20.040.3经验算，各控制截面的裂缝宽度均符合要求。四、基础设计1、基础设计资料基础采用 C20砼，抗拉强度设计值 ft 1.1N/ mm2 ，HRB335级钢筋抗拉强度设计值2fy 300N/ mm2基础顶面(即排架柱的 IIIIII 截面)内力组合列于下表 1-2A 柱杯

19、口顶面内力组合组号基本组合标准组合M( kN m)N(kN )V( kN)M k kN mN k kNVk kN1-408.38718.65-24.49-361.3(320+265.58)-23.752-392.681068.69-34.110-251.64(320+541.6)-18.05注：对基础设计：最小轴力组合是非控制内力，未列出。2、初定基础几何尺寸 基础采用平板式锥形杯口基础，柱子插入基础杯口深度应满足三个条件：吊装时的稳 定，大于 5%的柱长；大于纵向钢筋的锚固长度；表 2-5 的规定。今取 h1=1100mm。杯口顶部尺寸：宽 =400+2 75=550mm；长度 =900+2

20、 75=1050mm杯口底部尺寸：宽 =400+2 50=500 mm ；长度 =900+2 50=1000mm杯壁尺寸：厚度 t 300mm；杯壁高 h2 t / 0.75 400mm，取 400mm杯底厚度： a1 250mm, a2 300mm基础总高度： h h1 a1 50 1100 250 50 1400mm ，取 1400mm 。基础埋深： d=2.0-0.3=1.7m3、地基计算 先按轴心受压基础估算基础底面尺寸。A N max,k / fa sd 861.6/ 180 20 1.7 5.9m2， 扩大 20%40%后，初步选l b 2.5 4.0m 。则底板面积 A 10m

21、；截面抵抗矩 w lb /6 2.5 4 /6 6.67m ；基 础及覆土自重 Gk sAd 20 10 1.70 340kN计算基础底面的压力时，如果是边柱基础，还应包括基础梁传来的荷载（见下图21）地基承载力计算采用荷载的标准组合，验算过程见下表 1-3。表 1-3 地基承载力计算计算项目Mk kN.mNk kNVk kNGk kNN k G kNM k Vk h kN.mpkNk G /A kN /m2pkmaxpk | MkVkh| /W kN / m2组合 1-361.3585.58-23.75340925.58394.5592.56 fa 180151.7 1.2fa组合 2-25

22、1.64861.6-18.053401201.6276.91120.16 f a 180161.7 1.2fa经验算，符合要求。4、基础承载力计算基础的承载力计算包括受冲切承载力计算和底板受弯承载力计算。基础承载力计算时 采用荷载的基本组合。对于两种基本组合（见表 1-2）地基净反力分别为：12p1n,max N/ A M Vh /W 718.65 /10 408.38 24.49 1.4 /6.67 138.23kN / m222pn2,max N/ A M Vh /W 1068.69/ 10 392.68 34.11 1.4 /6.67 172.9kN / m2受冲切承载力计算近似取 ps

23、 173kN / m 。由于杯壁厚度 t 300mm，杯壁高度 400mm，上阶底落在冲切破坏锥内，故仅需对台阶以下进行冲切验算（见图 21）。图 21台阶处的宽度为 550 2 300 1150mm ，长度为 1050 2 300 1650mm。基础的受 冲切承载力应满足：Fl 0.7 h ftbmh0式中 h 截面高度影响系数，当 h 800mm时，取 1.0；当 h 2000mm时，取 0.9， 800mm至 2000mm之间用内插法，则 h=1400mm， h 0.95 。h0- 验算截面的有效高度， 1000 40 960mmbm -冲切破坏锥体的平均边长， bm bt bb /2, 其中bt 1150mm,bb bt 2h0 1150 2 960 3070mm l 2500mm ，取 2500 mm。Fl -冲切荷载， Fl psA，其中 A 是考虑冲切荷载时取用的多边形面积，A l 4 1.65 2 0.96 / 2 0.54m2现 Fl p sA 173 0.54 93.4k