原创单层厂房课程设计计算书

1、计算书一、结构选型和布置1、厂房的平面、剖面布置图，吊车类型及有关参数均已给定（如上），装配车间跨度24m，总长 102m，中间设伸缩缝一道，柱距 6m。基础顶面高程，柱顶高程 +，吊车梁顶标高为 10m，吊车梁高 1200mm，轨道及垫层构造高度 200mm。牛腿标高 =吊车梁顶标高 - 吊车梁高 - 轨道高度 =101.20.28.6m全柱高 =柱顶标高 - 基顶标高 +插入杯口的长度 =12.4( 0.5)0.813.7m上柱高 =柱顶标高 - 牛腿标高 =12.48.63.8m下柱高 =全柱高 - 上柱高 =13.73.89.9m计算时，不计下柱插入杯口的长度，从而上柱高取，下柱高取2

2、、初步确定柱的截面尺寸：如下图（所示）上柱：采用矩形截面bh500mm500mm，取 750mm 则下柱：采用 I 形截面， bh500mm 800mm3 、部 分 柱截 面 参数 的 计算上柱：A15005002.51下柱： A22 500 150 400 100 21(500 100) 50 2.1 10 5 mm42二、排架的荷载计算1、屋面和荷载标准值二毡三油上铺小石子0.35KN / m220mm厚水泥砂浆找平层0.02200.4KN / m280mm厚珍珠岩保温层0.0870.56KN / m 2钢筋混凝土板（含灌缝）1.4KN / m2合计：2.71KN / m2取天沟板宽度为

3、0.77m ，而根据条件可知，天沟板板重标准值为2.02KN / m ，屋架自重标准值为106KN/每榀，天窗架自重标准值为236KN / 每榀，天窗端壁自重标准值为260KN / 每榀，即天窗自重标准值为296KN / 每榀。取计算单元，计算柱端承受的恒荷载产生的集中压力标准值N1 ，其作用点与纵向定位轴线的距离取 150mm。对上柱的偏心距e1500150 100mm22、屋面活荷载标准值该屋面为不上人屋面，取荷载标准值为0.5KN / m2 ，柱端承受的屋面活荷载产生的集中压力标准值 N 20.5 6240.77 238.31KN2对上柱的偏心距e2e1500150100mm23、柱自重

4、标准值上柱自重： G10.50.53.82523.75KN下柱自重： G20.277.9250.80.51.2250.50.44、吊车轨道谅解及吊车自重标准值吊车自重标准值根，轨道及零件重1KN/m 。从而重 G3 44.2 1 6 50.2KN偏心距 e3 1000800600mm25、吊车荷载标准值根据条件，可知Pmax,k176KN ，G1,k G 2,k G3 ,k312150从而得 Pmin, kPmax,k176 55KN22查多台吊车荷载折减系数表，得折减系数0.9 ，吊车竖向反力影响线如下图所示。6 、风荷载标准值基本14.74/61.6/60.34/6风压 W0 0.3150

5、.45KN / m2100（1）、风荷载高度系数z地面粗糙程度类别取 B 类，离地 10m时， z1.0 ，离地 15m时， z1.14 ，离地 20m时，z 1.25 ，离地 30m时， z 1.42 。对柱子，按柱顶离室外地坪的高度：12.40.15 12.55m ，1.141.01.0)1.071z1(12.551510对屋盖及天窗部分，按天窗檐口到地坪的高度取值：19.880.1520.03m（2）、风荷载体型系数s由于屋盖及天窗坡度一致，可结合屋盖及天窗计算坡度得：10.0215取 s 如右图所示。（3）、柱上均布荷载及柱顶集中风荷载标准值柱上均布荷载标准值：q1szW0 B0.81

6、.0710.4562.313KN / m柱顶集中风荷载标准值：WW 1kW 2 k7、荷载标准值汇总（见下图）三、排架内力计算（由于A、B 两柱对称，以下主要是求A 柱的内力）1、参数及剪力分配系数的计算由于左右两柱完全相同，故剪力分配系数2、内力计算AB12（1）、在恒荷载作用下（包括柱、吊车梁自重等）、上柱顶面等效弯矩：M 1353.450.135.345KNm下柱顶面等效弯矩：M 2(353.4523.75)0.1550.20.626.46 KN m在上柱顶端附加不动铰，查课本附图9-2 、9-3 ，得 C11.72 ， C3 1.28不动铰支座反力：同样的，可得 RB 与 RA 大小相

7、等，方向相反。即：RARB0 ，不必进行分配。（内力图如下所示）（2）、在屋面活荷载作用下上柱顶面等效弯矩：M 138.310.13.831KNm下柱顶面等效弯矩：M 238.310.155.747KNm在上柱顶端附加不动铰，查课本附图9-2 、9-3 ，得 C11.72 ， C3 1.28不动铰支座反力：同样的，可得 RB 与 RA 大小相等，方向相反。即：RARB0 ，不必进行分配。（内力图如下所示）（3）、在吊车竖向荷载作用下a、当 D max,k 在 A 柱， D m in,k 在 B 柱时下柱顶弯矩： M A334.750.6200.85KNm在上柱顶端附加不动铰，查课本附图9-3

8、，得 C31.28不动铰支座反力： RAMAC3200.85 1.28 19.93KN ( )H12.9从而： RRARB19.936.22813.7 KN ()将反向的 R作用于排架，进行剪力分配，分配到A、 B 柱剪力都为1 R ，2分配后，两柱顶的剪力为： VA1R RA13.719.93 13.08KN ()22以下为内力图：b、当 D min,k 在 A 柱，Dm ax,k 在 B柱时计算过程跟 a 中一样，此时 A 柱受力情况同 a 中的 B 柱一样， B 柱受力情况同 a 中的 A 柱一样，过程不再详细描述，内力图如下所示。（4）、在吊车横向水平荷载作用下根据H u3.80.29

9、5I u5.208109y2.4H12.9， n1.82610100.285 ， n0.63I lH u3.8查附图 9-4 ，得 C50.705 ；查附图 9-5 ，得 C50.662 。从而 C50.7050.6620.705 (0.63 0.6) 0.6920.70.6不动铰支座反力：RAT C510.610.6927.343KN ()对于柱 B，同样可以得到：RBRA7.343KN ()从而RRARB7.3437.34314.686KN ()剪力分配后： VA1R RA14.8687.343 022内力图如下（虚线为水平力向右的情况）：（5）、在风荷载作用下a、当左风作用时在上柱顶端附

10、加不动铰，根据0.295， n0.285 ，查附图 9-8 ，得 C110.395 ，从而得到不动铰支座反力：将反向的 RA ， RB 与 W 一并用于排架作，进行剪力分配，则分配到 A、B 柱剪力都为 1 ( RA RB W ) ，分配后，两柱顶的剪力分别为：2以下为内力图。b、当右风作用时计算过程同 a 中一样，此时 A 柱受力情况同 a 中的 B 柱一样， B 柱受力情况同 a 中的 A 柱一样，过程不再详细描述。内力图如下所示。四、排架内力组合内力组合表格如下：五、排架柱的配筋计算1、上柱配筋计算根据1-1截面受力情况，即M128.64KNm， N452.64KN ，用 C20 混凝土

11、，fc9.6 N / mm 2 ，钢筋采用HRB335钢筋， f y300N / mm2 ，l01.5 H1.53.85.7 m，asa s40 mm ，h050040460 mm，采用对称配筋。M128 .016106283 mm ，e0452 .6410 3Nh500mm 20mm ，取 ea20 mm ，3016.730则 eie0ea28320303 mm 。10.5 f c A0.5 9.6 5005002.65 1，取11N452.64 103l 05.711.415，取 21h0.5从而1l 0215.7)21 1 1.141ei( h )1 21303(0.51400h0140

12、0460可先根据大偏心受压情况计算，e ehas 34550040 555mm ，i22同时，2as2 400.174 ，满足大偏压要求h0460选取 316 ， AsAs615mm2 ，As6150.246% 0.2% ，而全截面配AsAs615615bh500 500筋率0.6%，不满足要求，bh5000.492%500因此改选用 416 ， AsAs 804mm2 ，截面处受力钢筋总面积为 1608mm2 ，箍筋采用 8200。2、下柱配筋计算根据 3-3 截面受力情况，有两种如下组合无法直接判断（1）、 M495.531KN m， N1065.526KN（2）、 M339.159KN

13、m， N595.47KN采用C20 混凝土，fc9.6 N / mm2 ，钢筋采用 HRB335钢筋，采用对称配 筋， f y 300 N / mm2，l01.0 H7.9m ， a sas40 mm ，h080040760 mm 。（1）、先按大偏压计算N1065.526103x1.0 9.6222mm xb 0.55 760 418mm，f cbf500且 xhf175mm ， x2as80mm ，此时中和轴在腹板内，重新计算x 。N f c (bf b)hf1062.526 103 19.6(500 100) 175，x1.09.6410mmf cb100M495 .531106465

14、mm ，e01065 .52610 3Nh800mm 20mm ，取 ea27 mm ，302730则 eie0ea46527492 mm 。0.5 fc A0.5 9.6 0.27 1061111065 .526 10 31.22 1，取Nl 07.9，取 21h9.875 150.8从而11( l0 ) 21 211( 7.9)2 1 1 1.111400ei h14004920.80760he eih1.11 492800，as40 906mm22根据 Nefcbx (h0x )f c (bfb)h f ( h0h f ) f y As (h0 as )22按 As0 ，计算 As因此取

15、 As808mm2 。（2）先按大偏压计算xN595.47103f cbf1.0 9.6124mm xb 0.55 760 418mm ，500且 xhf175mm ，此时中和轴在翼缘板内，不必重新计算x 。M339 .159106，e0N595 .4710 3570 mmh800mm 20mm ，取 ea27 mm ，302730则 eie0ea57027597 mm 。0.5 fc A0.5 9.6 0.27106132.18 1，取 1 1N595.47 10l 07.99.875 15，取 21h0.8从而1l0)217.9)21 1 1.091(1 21(eih5970.814001

16、400h0760e eih800，as 1.09 59740 1011mm22根据 Nef cb f x(h0x )f y As ( h0 as ) ，得2综合上述两种情况，选取As864mm2 ，作为条件。选取 216218 ， As911mm2 ，此时As As9119110.868% 0.6%，满足要求。bh0.21106同时，为了固定箍筋的需要，在翼缘处加212 构造筋，中间加 216 ，箍筋在I 形截面处采用8 200 ，在底部矩形截面处采用8 150 。3、牛腿设计（1）、抗裂验算即局部受压承载力验算FvkD max,kG3334.7550.2384.95KN ， FhkTmax,

17、 k10.61KN根据已选尺寸：b500mm ， h090040860mm ，考虑安装偏20mm ，则a20020220mm(1 0.5Fhk)f tk bh0561.64KN Fvk 384.95 KN ，满足要求。Fvka0.5h0满足要求。（2）、配筋计算受力钢筋采用 HRB335钢筋， f y300 N / mm2 ，选用 414， A615mm2 ，smin0.45 ft0.451.10.165% 0.2% ，取 min 0.2% 。f y300因此选用 414 不符合，改选用 418 ， As1017 mm2根据构造要求，箍筋选用8 100 ，弯起钢筋采用 218 ，2112Asb

18、 509mm2As2590295mm。4、吊装验算（1）、荷载计算柱插入杯口部分为矩形截面，取动力系数为 1.5 ，考虑采用单点起吊， 吊点选在牛腿根部，为简化计算，近似得去如下的计算简图。柱全长： l3.88.60.50.813.7m上柱： g10.50.5251.59.375KN / m下柱： g 20.21 7.9 250.5 0.8 0.8 25 1.5 8.53KN / m7.90.8为简化计算，偏安全地近似取g9.5KN / m 进行计算。（2）、弯矩计算13.73.8 0.9)9.5 13.7 (RA31.1RA2931.1KN ， x3.3mq9.5（3）、截面验算分析弯矩及截

19、面情况，应对截面B 和 C进行验算，此时混凝土强度按设计值的70% 考虑， f c0.7 f c0.79.66.72N / mm2 。、 C截面验算a、正截面受弯承载力验算bh500mm， h050040460mm ，截面配筋为 416As804mm2 （一侧）。满足要求。b、裂缝宽度验算裂缝宽度验算时，不考虑荷载长期作用的影响，裂缝宽度允许值可取为 0.2mm。As8040.01，取 te 0.01 。te0.5bh 0.50.0064500 500i 1.0 ， f tk1.54N / mm2 ， c40 16 24mm 。0.188mm0.2mm，满足要求。、 B 截面验算a、正截面受弯

20、承载力验算b500mm ， h800mm ， h0760mm ，截面配筋为216218 ， As911mm2 、。满足要求。b、裂缝宽度验算裂缝宽度验算时，不考虑荷载长期作用的影响，裂缝宽度允许值可取为 0.2mm。As911，取 te0.01 。te0.00456 0.010.5bh0.5 500 800i1.0 ， ftk1.54N / mm2 ， c401624mm 。0.138mm0.2mm，满足要求。六、基础设计1、材料选择及杯口以上荷载计算（1）、采用 C15 混凝土， fc7 .2 N / mm 2 ， f t0.91 N / mm 2钢筋采用 HRB 235 钢筋， f y21

21、0 N / mm2地基承载力设计值f180 KN / m 2 ，基础埋深取 1.45 m 。（2）、杯口以上荷载计算基础顶面标高 0.7m ，设计基础梁截面为 300 mm 400mm ，梁顶标高为0.3m，梁上砌筑双面清水砖维护墙，厚为240mm ，自重 19KN / m3，墙上设置钢窗，按0.45KN / m2 计，每两排架柱之间安放两个， 截面分别为 3.6m1.8m 和 3.6m4.8m，则每个基础承受的有墙体传来的重力荷载标准值按如下计算：基础梁自重：0.40.362518KN墙体自重：0.24(12.40.3)6( 4.81.8)3.619239.126 KN钢窗自重：0.45 (

22、4.8 1.8) 3.6 10.692KN合计：N wk267 .818 KN2、初步确定基础高度和杯口尺寸根 据 构 造 要 求 ， 下 柱 的 尺 寸 为 500mm800mm ， 所 以 杯 底 厚 度 取250mm(200mm)， 杯壁厚度t300mm，杯 壁高 度h2450mm，t300，从而杯壁可不配筋，柱插入深度h1 800mm ，则杯口深度为h0.67 0.65245080050 850mm 。杯口顶部尺寸：长为800275950mm ，宽为 500275650mm 。杯口底部尺寸：长为800250900mm ，宽为 500250600mm 。杯口深度： 80050850mm

23、，垫层厚度取 100mm从而初步确定基础总高度为：h800502501100 mm3、确定基础底面尺寸根据排架内力组合，得到两组内力标准值组合：第一组： M k358 .65 KNm ， N k831 .98 KN ， Vk34.48 KN第二组： M k246 .954 KNm ， N k496 .225 KN ， V k38 .854 KN（1）、估算基底底面尺寸先按第 一组内力 （轴力最 大）， 估算基础 基底尺寸 ，m20 KN / m 3 ，N bkN kN wk831 .98267 .8181099 .8KN ，N bk1099.82 ，将其增大 40% ，1.47.2810.2m2，A207.28m1.4Af am d 1801.45初步选用底面尺寸：ab 3m 4m12 m2（2）、验算基底承载力300800mm ， N bk 1099 .8KN，ew5502G km dA20 1.45 34 348KN ， W