课程设计_单层厂房计算书

1、单层厂房设计计算书一、 确定柱的截面尺寸、几何特性、下部柱子高度和牛腿尺寸，及其有关参数。A柱尺寸如图1.1所示。 - -图1.1 柱截面尺寸示意图计算参数表1.1 柱截面尺寸及相应的计算参数柱号截面尺寸/mm面积/mm2贯性矩/mm4自重/(kN/m)A，B上柱400×4001.6×10521.3×1084.0下柱400×900×100×1501.875×105195.38×1084.69二、荷载计算（均为标准值）1.恒载（1）屋盖恒载20mm水泥砂浆找平层 20×0.020.4 kN/m2100 mm

2、厚保温层 4×0.10.4 kN/m2三毡四油防水层 0.45 kN/m2屋面板 1.35 kN/m2 q=2.6 kN/m2屋架重力荷载74kN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载标准值为：G12.6kNm2×6 m×212 m742kN=200.8 kN（2）吊车梁及轨道重力荷载设计值G234.8 kN0.82kNm×6m=39.72 kN（3）柱自重 上柱：4kNm×3.6 m=14.40 kN下柱：4.69kNm×8.9 m=41.74 kN2屋面活荷载屋面活荷载标准值为0.5，雪荷载标准值也为0.5，所以作用于柱顶的屋面活荷

3、载标准值为：Q10.5×6×212=44.1 kN3风荷载柱顶（12 m） z1.056檐口（13.6） z1.101屋顶（15.4） z1.149w1k=zs1zw0=1.0×0.8×1.056×0.45=0.380w1k=zs2zw0=1.0×0.5×1.056×0.45=0.238q1=0.380×6=2.28 kN/mq2=0.238×6=1.43 kN/mFw=s1+s2zh1+s3+s4zh2zw0B =0.8+0.5×1.101×1.6+(-0.6+0.5)&#

4、215;1.149×1.8×1.0×0.45×6=5.62 kN4吊车荷载吊车参数见表2.1表2.1 吊车参数（大连起重机厂）吊车吨位/kN吊车总重Q /KN吊车宽 B/m轮距 K/m最大轮压Pmax/kN小车重Q1/kN额定起重量Q/kN150/502545.64.416060.7150（1） 吊车竖向荷载 Fpmax160 kN Fpmin=42 kN根据B和K可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标值，如图2.1所示。16044000.0670.80.267图2.1 吊车荷载作用下支座反力影响线Dmax=Fpmaxyi=160×

5、1+0.067+0.8+0.267341.43 kNDmin=Fpminyi=42×1+0.067+0.8+0.26789.63 kN（2） 吊车横向水平荷载作用于每个轮子上的吊车横向水平制动力按下式计算：T=14Q+g=0.25×0.12×150+60.7=6.32 kNTmax=Tyi=6.32×2.134=14.49 kN三、排架内力分析内力汇总，如表3.1所示表3.1 内力分析汇总表荷载简图A(B)柱N/kNM/kN·m恒载P1A=P1B=200.08P2A=P2B=14.40P4A= P4B=39.72P3A=P3B=41.74M2A

6、+M4A=M2B+M4B=-38.33屋面活载P1A=P1B=44.10M2A=M2B=-6.82吊车竖向荷载Dmax在A柱:P4A =341.43Dmax在B柱：P4A =89.63M4A=82.63M4A=5.16吊车横向水平荷载Tmax=14.49KN风荷载Fw=5.62KNq1k=2.28KN/mq2k=1.43KN/m四、内力组合（见表4.1，表4.2）6表4.1 A柱内力设计值柱号及正向内力荷载类别恒载屋面荷载作用与AB跨Dmax作用于A柱Dmax作用于B柱AB跨吊车水平荷载左吹风右吹风序号abcdefg-M9.942.00-21.73-21.73±16.1918.49-

7、26.29N215.2031.500.000.000.000.000.00-M-38.33-6.8282.635.16±16.1918.49-26.29N254.9231.50341.4389.630.000.000.00-M17.452.9628.91-48.56±120.09193.19-170.71N296.6631.50347.8689.630.000.000.00V7.570.99-6.04-6.04±13.4929.70-22.59注：M（单位为kN·m），N（单位为kN），V（单位为kN）。表4.2 内力组合表截面+Mmax及相应的N，V-

8、Mmax及相应的N，VNmax及相应的M，VNmin及相应的M，V-M1.2a+0.9×1.4×(b + f)37.751.2a+0.9×1.4×0.9×(c+e)+g-66.191.35a+1.4×0.7(b+f)33.501.2a+0.9×1.4×0.9×(c+e)+g-64.20N297.93215.20321.39258.24-M1.2a+0.9×1.4×0.9×(c+e)+f89.361.2a+0.9×1.4×0.9×(d+e)+g-9

9、1.631.35a+1.4×0.7f53.531.2a+1.4×g-82.80N693.09407.54645.28305.90-Ma + 0.9×0.9×(c + e)+f437.061.2a+0.9×1.4×0.9×(d+e)+g-388.891.2a+0.9×1.4×0.9×(c+e)+f455.831.2a+1.4×f291.41N790.16398.30833.99355.99V56.20-43.0457.1450.66Mk314.68-290.25328.09210.64N

10、k606.78369.26638.08296.66Vk41.23-36.1541.9037.27注：各内力组合均通过比较以下三个公式，取最不利值：S=1.2SGk+Q1SQ1kS=1.2SGk+0.9i=1nQiSQikS=1.35SGk+i=1nQiciSQik20五、柱的配筋计算（A柱）1、材料：混凝土C20，fc=9.6 N/mm2, ftk=1.54 N/mm2钢筋（HRB400），fy=fy=360 N/mm2, Es=2.0×105 N/mm2箍筋（HPB235），fy=210 N/mm2, Es=2.0×105 N/mm2 2、柱截面参数：上柱-截面b=400

11、 mm，h=400 mm，a=a'=40 mm，h0=460 mmAc=1.6×105 mm2, b=0.518由表4.2可见，上柱截面共有4组内力，先进行大小偏心判断：bh0=0.518×460=238.28 mm，=N/1fcb M=37.75kN·m N=297.93kN =77.59mm M=-64.20kN·m N=258.24kN =67.25mm M=33.50kN·m N=321.39kN =83.70mm M=-47.33kN·m N=258.24kN =67.26mm由内力组合结果看，-截面各组轴力都为大偏

12、心情况。在截面为大偏心受压情况时，应以轴力小、弯距大作为控制内力的选择原则，仅需选用：M=33.50kN·m N=321.39kN这组内力计算配筋。下柱-、-截面参数 bf=400mm，b=100mm，h=900mm，h0=860mm， hf=150+t/2=162.5mm， b=0.518，Ac=1.875×105mm2求得大小偏心受压破坏界限时的轴力Nb，用以判断截面的大小偏心受压情况，选择最不利的荷载组合。 Nb=fcbbh0+fc(bf-b)hf=9.6×0.518×100×860+9.6×400-100×162.5

13、=895.67kN由内力组合结果看，-、-截面各组轴力N均小于895.67kN,故各控制截面都为大偏心受压情况，仅需选用轴力小、弯距大的内力组。即选用M=437.06kN·m N=790.16 这组内力计算配筋。3、柱截面配筋计算A柱截面配筋计算见表5.1。表5.1 A柱截面配筋计算表截 面-、-内力M(kN·m)-66.19437.06N(kN)215.20790.16eo=M/N（mm）306.69306.69ea=h/30或20（mm）2020ei=eo+ea（mm）326.9583.81lo=2Hu;lo=Hl（mm） 720089001=0.5fcAc/N1.01

14、.01.02=1.15-(0.01lo/h)1.00.971.0=1+1/(1400ei/ho)(lo/h)2121.2531.103x=N/fcb或x=N/fcbf（mm）56.04205.77当x2a时，（mm2）As=As=N(ei-0.5h+a)/(fy(ho-a) 427.79当x2a、xhf时，（mm2）As=As=N(ei-0.5h+0.5x)/(fy(ho-a)当x>hf时， x=(N/fcb)-(bf-b)hf/b （mm）As=As=Ne-fcbx(ho-0.5x)+(bf-b)hf(ho-0.5hf)/fy(ho-a) （mm2）2386.90 minAc （mm2

15、）9601125被选受拉钢筋及其面积（mm2）322(1140) 222,425(2724) 备注：由于构造要求，下柱h<1000mm,需在腹板中间加210，另外在翼缘下角处加210。4柱的裂缝验算表5.2 柱的裂缝宽度验算表主截面上柱下柱内力标准值Mk/(kN·m)64.20210.64Nk/kN215.20296.66e0=MkNk/mm298.33>0.55h0710.04>0.55h0te=As0.5bh+bf-bhf0.0140.029s=1+14000e0h0(l0h)21.0191.0e=se0+h2-as/mm464.001120.04f'=

16、hf'(bf'-b)/bh00.542z=0.87-0.121-f'(h0e)2h0/mm287.20720.33sk=Nke-zAsz/(Nmm2）116.2160.43=1.1-0.65ftktesk0.480.53max=crskEs(1.9c+0.08deqte)/mm0.11<0.3（满足要求）0.04<0.3(满足要求)5牛腿设计计算（A柱）（1）牛腿截面高度验算初步拟定牛腿尺寸：b=400mm，h=600mm，h1=500mm>h/3a=-150+20=-130<0，所以取a=0,=45o,ho=h1-as+atan45o=560，

17、（2）牛腿配筋计算Fvk=G3+Dmax=39.72+341.43=381.16KN又因为：=0.65(中级工作制)，Fhk=0（牛腿顶面无水平荷载）(1-0.5Fhk/Fvk)ftkbho/(0.5+a/ho)=0.65×2.01×400×560/0.5=590.54KN> Fvk381.16kN 符合要求。因为a=-150+20=-130<0，可按构造配筋。根据构造要求Asminbh=0.002×400×600=480mm。实际选用414（As616mm）。水平箍筋选用8100。另选212作为锚筋焊在牛腿顶面与吊车梁连接的钢板下

18、。验算最小配筋率：480/400×560=0.21%>0.2%，0.45×1.10/360=0.14% （3）弯起钢筋的确定由于a/ho=0.148<0.3，故可不设置弯起钢筋。 A柱牛腿配筋如图5.1所示。图5.1 A柱牛腿配筋图4146排架柱吊装验算（A柱）（1）插入杯口深度为h1=0.9×900=810mm,取h1850mm，则柱吊装时总长度为3.68.90.8513.35m。吊装验算简图如下图：（按承受均布自重荷载的简支外伸梁计算,翻转90o起吊）。（2） 荷载及内力计算 q1=1.5×1.35×4.69=9.50KN/m

19、q2=1.5×1.35×4.0=8.1KN/m q3=1.5×1.35×（0.4×1.0×25）=20.25KN/m l1=9.15m l2=3.6m l3=0.6m 在上述荷载作用下，柱各截面的弯矩为： MB=q2l2(l3+0.5l2)+0.5q3l32=73.67kN·m MD=0.5q2l22=52.42kN·m由MB=RAl3-0.5q3l32+MB=0得： RA=35.42kN x=RA/q1=3.73m Mmax=RA-0.5q12=66.03KNm计算简图如图5.2所示。600 360073.675

20、2.4266.03图5.2 柱吊装计算简图柱截面受弯承载力及裂缝宽度验算过程见表7.1。表5.3柱吊装阶段承载力及裂缝宽度验算表截面下柱截面上柱截面M(Mk)/ (KN·m)52.42(38.83)73.67(54.57)Mu=fyAs(h0-as')/(kN·m)131.33>0.9×52.42=47.18804.12>0.9×73.67=66.30sk=Mk0.87h0As/(N/mm2)108.7526.77=1.1-0.65ftktesk0.45-0.19<0.2，取0.2max=crskEs(1.9c+0.08deqt

21、e)/mm0.09<0.2（合格）0.007 <0.2（合格）六、基础计算A柱基础简图如图6.1b图6.1 基础荷载示意图GB 50007-2002建筑地基基础设计规范规定，对于6m柱距的单层多跨厂房，其地基承载特征值160kNm2fk<200kNm2、吊车起重量200300kN、厂房跨度l30m、设计等级为丙级时，可不做地基变形验算。本例满足上述要求，故不需做地基变形验算。基础混凝土强度等级采用C15，下设100mm厚C10的素混凝土垫层。1作用于基础顶面上的荷载计算作用于基础顶面上的荷载包括柱底（-截面）传给基础的M，N,V以及外墙自重重力荷载，见表6.1。表格6.1基础

22、设计的不利内力组别荷载效应基本组合荷载效应标准组合M/(kN·m)N/kNV/kNMk/(kN·m)Nk/kNVk/kN第一组437.06790.1656.20314.68606.7841.23第二组-388.89398.30-43.04-290.2572.60-36.15第三组455.83833.9957.14328.09638.0841.90每个基础承受的外墙总宽度为6.0m，总高度为12.75m，墙体为240mm实心砖墙(19kN/m3)，钢框玻璃窗(0.45kN/m3)，基础梁重量为16.7kN/m3则每个基础承受的由墙体传来的重力荷载标准值： 基础梁自重 16.7

23、kN240mm砖墙 19×0.24×6×12.75-3.6+1.5×3.6=265.12kN 钢框玻璃窗 0.45×3.6+1.5×3.6=8.26kN Nwk=290.08kN Nwk距基础的偏心距ew为： ew=240+9002=570mmNw=1.2Nwk=1.2×290.08=348.10k2基础尺寸及埋置深度（1）按构造要求拟定高度h h=h1+a1+50mm插入深度h1=0.9h1=810mm>800mm，取h1=850mm。杯底厚度a1应大于200mm，取a1=250mm，则h=850+250+50=11

24、50mm。基础顶面标高为-0.500m，故基础的埋置深度d为：d=h+0.5=1.15+0.5=1.650m杯壁厚度t300mm，取 325mm，基础边缘高度a2取350mm，台阶高度取400mm。（2）拟定基础底面尺寸ANk，max+Nwkfs-md=6.31m2适当放大，取A=bl=3.6×2.6=9.36m2。（3）计算基地压力及验算地基承载力Gk=mdA=20kNm3×1.65m×9.36m2=308.88kNW=16lb2=16×2.6×3.62=5.616m3基底压力计算及地基承载力验算见表6.2，可见基础底面尺寸满足要求。表8.2

25、 基础底面压力计算及地基承载力验算类别第1组第2组第3组Mk/(kN·m)Nk/kNVk/kN314.68 606.78 41.23 -290.25 369.26 -36.15 328.09 638.08 41.90 Nbk/kN1205.74968.221237.04Mbk/(kN·m)196.75-497.17 210.93pk，max/(kNm2)pk，min/(kNm2)163.8593.78191.9714.92169.7294.60pfa128.82103.44132.16Pk, max1.2fa163.85191.97169.723基础高度验算（计算结果见表8

26、.3）表6.3基础底面净反力设计值计算表类别第1组第2组第3组M/(kN·m)N/kNV/kN437.89 790.30 56.20 -388.89 398.306 -43.04 455.83 833.99 57.14 Nb/kN1138.26 746.40 1182.09 Mb/(kN·m)303.27 -636.81 323.12 pk，max/(kNm2)pk，min/(kNm2)175.61 67.61193.14 -33.65183.83 68.75e=MbNb=636.81746.40=0.853 ma=b2-e=3.62-0.853=0.947 mpj，max

27、=2Nb3la=2×746.403×2.6×0.974=196.49 kN/m2因台阶高度与台阶宽度相等（均为400 mm），所以只需验算变阶处的受冲切承载力。变阶处受冲切承载力计算截面如图8.2所示。变阶处截面有效高度h0=750-40+5=705 mm。图8.2 变阶处的冲切破坏截面因为at+2h0=1200+2×705=2610>l=2600，所以应按下式计算：Al=b2-bt2-h0l=3.62-1.72-0.705×2.6=0.637 m2Fl=pjAl=196.49×0.637=125.16 kNat=1.2 m；因

28、at+2h0=2.61 m> l=2.6 m，故ab=l=2.6 m，则am=(1.2+2.6)2=1.9 mh=750 mm<800 mm，取hp=1.0；ft=0.91 N/mm2，则：0.7hpftamh0=0.7×1.0×0.91×1900×705=853.262×103 N =853.262 kN>Fl=125.16 kN故基础高度满足要求。4基础底板配筋计算（1）基础底板配筋计算时长边和短边方向的计算截面如图8.3所示。柱边及变阶处基底反力计算的三组不利内力设计值在柱边及变阶处的基底净反力计算见表8.4。其中第1，3组内力产生的基底反力示意图见图8.3，第二组内力产生的基底反力示意图见图8.2。图8.3 基础底板配筋计算截面pj,maxpjpjpj,min22502650 （2）柱边及变阶处弯矩计算公式第1组第2组第3组Pj=pj,min+2.25/3.6(pj,max-pj,min)/(kNm2)135.11 108.09 140.68 Pj=pj,min+2.65/3.6(pj,max-pj,min)/(kNm2)147.11 133.29 153.46 pj,max+pj2/(kNm2)155.36 150.61 162.25 pj,max+pj2/(