单层厂房结构课程设计计算书

1、课程设计专业：土木工程（本科）学号：姓名：杨树国日期：2008年4月16日一、设计资料1、白银有色（集团）公司某单层车间建筑平面图。2、钢筋混凝土结构设计手册。二、计算简图的确定2.1计算上柱高及全柱高：室外地坪为-0.15my基础梁高0.6mi高出地面0.1m,放置于基础顶面,故基础顶面标高-0.65m根据设计资料得：上柱高Hu=吊车梁高+轨道构造高度+吊车高度佞全距离=900+200+2734+166=4000=4m全柱高H=轨顶标高-（吊车梁高+轨道构造高）+上柱高-基顶标高=6.8-（0.9+0.2）+4+0.65=10.35故下柱高Hi=H-Hu=10.35-4.0=6.35m10.

2、35上柱与全柱高的比值，=虫=型-=0.3862.2柱截面尺寸:因电车工作级别为A5,故根据书表2.9(A)的参考数据,上柱采用矩形截面AC列柱：bxh=500mmx500mm歹!J柱：bh=500mm700mm下柱选用I型A、C歹!J柱：bxhxhf=500mmx1200mmM200mm歹!J柱：bhhf=500mm1600mm200mm(其余尺寸见图)，根据书表2.8关于下柱截面宽度和高度的限值,验算初步确定的截面尺寸，对于下柱截面宽度A、C歹!J柱：上=6350=254mm<b=500mm（符合）2525B歹!J柱：也=6350=254mm<b=500mm（符合）2525对于

3、下柱截面高度:A、C及B歹!J柱皆有：业=6350=529mm<h=1200mm（符合）12122.3上、下柱截面惯性及其比值排架A、C列柱上柱Iu=5005003=5.208109mm412下柱Il=50012003-22008003121213270021+4200503（50一）220050=7.0671010mm436322比值：=-95.208109_107.0671010=0.074排架B列柱1上枉Iu5007003=1.4291010mm4121.4KN / m220.5KN /m220.5KN /m0.4KN /m20.5KN /m20.4KN /m2% g =3.7KN

4、/m22.02 6 = 12.12KN34KN122KN1a1a下枉Il50016003-22001200312121021100o1+4200503(50)220050=1.1991011mm436322_10= 0.1191.4291010TT_111.19910112.4校核C:对于边列柱A、C,吊车桥架外边缘至上柱的边缘的净空宽度应满足C-80查表B=300mm,取e=750mm所以将AC列柱向外移动150mm止匕时c=100mm>80mm满足要求。对于中歹!J柱Bc=eBh1=750300350=100mm>80mm,满足要求。三、荷载计算3.1 屋盖结构自重预应力大形屋

5、面板25mmB水泥砂浆找平层一毡而油隔气层100mmB珍珠岩制品保湿层25mmK泥砂浆找平层三毡四油防水层上铺小石子天沟板每根天窗架每侧传致屋架的荷载屋架自重则作用于横向平面排架边柱柱顶屋盖结构自重为h,eci=eAi=(2150)150=50mm作用点在上柱中线右23.2 柱自重上柱：GA2uGC2=250.50.54=25KN下柱：GA3=GC3=256.350.50.220.70.120.1z05。51.13.3 吊车梁及轨道自重3.4 屋面活荷载由荷载规范可知，对于不上人的钢筋混凝土屋面，具均匀活荷载的标准值为0.7KN/m2,大于该厂房所在地区的基本雪压S°=0.45KN/

6、m。故屋面活荷载在每侧柱顶产生的压力为：3.5 吊车荷载AB跨：由任务书表格查得，Pmax,k=230KN,B=6390mm,K=5000mmQ2,k=69.77KN,吊车总重：370KN小车重69.77KN根据B与K及反力影响，可算得与各轮对应的反力影响线竖标如图，于是求得作用于柱上的吊车垂直荷载：作用于每个轮子的吊车水平制动力标准值：对硬钩吊车：=0.20则作用于排架上的吊车水平荷载，其作用点到柱顶的垂直距离y=Hu-he=4.0-0.9=3.1m(he为吊车梁高)BC跨：由任务书表格查得:Pmax,k=474KN,B=6975mm,K=5000mmQ2,k=155KN,吊车总重：580K

7、N小车重155KN作用于每个轮子的吊车水平制动力标准值：则作用于排架上的吊车水平荷载，其作用点到柱顶的垂直距离,、，上、y3.1y=Huhe=4.00.9=3.1m（he为吊车梁身）=一=0.775Hu4.03.6 风荷载XX地区的基本风压W0=0.55KN/m2,对于城市地区，风压高度变化系数匕按B类地区考虑高度取值。对q1,q2按柱顶标高9.7m查荷载规范表7.2.1得，叱=1.00,对Fw按天窗檐口标高15mz=1.14。风荷载体型系数的分布如图4所示。尸=0.6所以综上所述，有排架受荷总图如下四、排架内力计算4.1 恒荷载作用下排架的内力将图5中的恒荷载Gi,G2及G4的作用简化为图6

8、中的a,b,c所示的计算简图在Gi作用下，规定弯矩顺时针为正，逆时针为负，简力向右为正，向左为负。已知n=0.074,尢=0.386,由附图1.2中的公式得，故在M11作用下不动钱支承的柱顶反力故附图1.3中公式故在M12作用下不动钱支承的柱顶反力因此在Mii和M12共同作用下（即在Gi作用下）不动钱支承的柱顶反力相应的弯矩图如图所示。4.1.1 在G2的作用下相应的弯矩图如图所示。4.1.2 在G4的作用下相应的弯矩如图所示，将图的弯矩图叠加，得在G1,G2,G4作用下的恒荷载弯矩图，相应的轴力N如图，所示因恒荷载对称，Rb=04.2 屋面活荷载作用4.2.1 计算简力分配系数A柱（Q柱n=

9、0.074,九=0.386,由附图1.1得B柱n=0.119,九=0.386,由附图1.1得简力分配系数4.2.2 计算各柱顶剪力4.2.2.1 活荷载作用在AB跨M11=QA1g=56.70.05=2.84KNmA在：M12=QA1e2=56.70.35=19.85KNm，B柱：M=QB左父0.15=56.7黑0.15=8.51KNm（）当作用与柱顶弯矩时，A柱:n=0.074,九=0.386,C1=2.49,所以RA=R11R12=-0.68-1.42=-2.1KNB柱:n=0.119,九=0.386各柱顶剪力4.2.3 吊车竖向荷载作用下排架的内力4.2.3.1 AB跨由吊车D在A柱计算

10、各柱顶剪力。按图11所示先求AB柱上的吊车竖向荷载对下柱轴线产生的弯矩为A柱：n=0.074,九=0.386C3=0.74RA=12.03KNB柱：n=0.119,九=0.386C3=0.89Rb=_8.65KN求各柱总的柱顶剪力其内力图如图124.2.3.2 AB跨有吊车Dmax在B柱计算各柱顶剪力。按图13所示先求出AB柱上的吊车竖向荷载对下柱轴线产生的弯矩为A柱：n=0.074,九=0.386c3=0.74B柱：n=0.119,九=0.386C3=0.89,求各柱总的柱顶剪力其内力图如图4.2.3.3 BC跨有吊车Dmax在C柱计算各柱顶剪力。按图15所示先求出BC柱上的吊车竖向荷载对下

11、柱轴线产生的弯矩为C柱：n=0.074,九=0.386C3=0.74B柱：n=0.119-=0.386C3 =0.89求各柱总的柱顶剪力其内力图如图4.2.3.4 BC跨有吊车Dmax在B柱计算各柱顶剪力。按图17所示先求出BC柱上的吊车竖向荷载对下柱轴线产生的弯矩为C柱：n=0.074,人=0.386c3=0.74B柱：n=0.119,人=0.386C3=0.89,3求各柱总的柱顶剪力其内力图4.3 吊车横向水平荷载作用在排架的内力吊车横向水平荷载Tmax是作用于吊车梁顶面。钟焊车间的吊车梁高度为0.9m,故_的作用点离柱顶的高度为:y =H1 -0.9=4.0 -0.9=3.1m , 1H

12、4.3.1 AB跨有吊车，Tmax在AB柱31=0.7775,即 y = 0.775H1，Tmax =23.49 4.0计算各柱顶剪力A柱：n=0.074,九=0.386由附图1.5中得,22.1,3对于y =0.7HC5 =暇0.121:-1= 0.4对于y =0.8HC5 =0.112 0.4 h= 0.34213o-1所以而y=0.775Hu,禾用线性内插得，C5=0.355RA=TmaxC5=23.490.355=8.34KNB柱：n=0.119,九=0.386由附图1.5中得,2-2.1.-30430.1对于 y = 0.7Hu , C5 =”EM= 0.462 一2.430.112

13、 0.4对于 y = 0.8Hu ,C5 = 0.421而y=0.775Hu,利用线性内插得，C5 =0.4015所以RB =Tmax C5 =23.49 0.4015 =9.43KN求各柱总的柱顶剪力各柱弯矩、剪力计算如下:A 柱:VA =23.49 -1.23= 22.26KN同理可得 R C柱弯矩、剪力内力图如下:4.3.2 BC跨有吊车，Tmax在BC柱计算各柱顶剪力C柱：n=0.074,九=0.386由附图 1.5 中得，对于 y = 0.7Hu,C5对于y=0.8Hu, C5 =0.34而y =0.775%,利用线性内插得,所以RC =Tmax C5 =54.17 0.355 =1

14、9.23KN maxB柱：n=0.119,九=0.386 由附图 1.5 中得，对于 y = 0.7Hu,C5对于y=0.8Hu, C5 =0.4而y = 0.775Hu ,禾用线性内插得,C50.4= 0.3550.460.4015所以RB=TmaxC5=54.170.4015=21.75KNmax求各柱总的柱顶剪力内力图如下:4.4 风荷载作用下排架的内力4.4.1 求柱顶不动较支座反力A柱：n=0.074,九=0.386,由附图1.8得，求各柱顶总的剪力其内力图如图：4.4.2 墙体自重横墙的最大间距S=54,32<54<72,所以由砌体结构表4.2得，为刚性方案墙高：H=6

15、.8+2.734+0.1+1.7+0.15+0.15=11.63m计算连系梁自重及所承担的墙自重：五.内力组合5.1 按周期等效集中于屋盖处的重力荷载代表值载荷类别跨别AB跨BC跨屋面自重807.58雪他载72.9吊车梁，轨道及轨道连接的自重87.6柱自重A柱：25+52.4=77.4B柱:35+61.1=96.1C柱：77.4外墙自重5.2 按地震作用等效集中于屋盖处的重力荷载代表值:5.3 集中吊车梁顶面处的重力荷载GwA, B跨无吊重时吊车最大轮压：B, C跨无吊重时吊车最大轮压:根据吊车梁支座反力影响线计算一台吊车重力荷载在柱上产生的最大反力A,B跨：Gcri=Pmax*yi=109.

16、95x(0.167+1)=128.31KNC, C跨：Gcri=PmaxWyi=183.75/0.167+1)=214.44KN5.4 横向基本周期混凝土强度等级C30(Ec=3.0父107KN/m2)33因为j.A=c.C=1.23101.B=2.5210-11一EcBEc所以二11二1.8310“一i所以结构基本周期为T；-2KtG717-20.8,1923.871.83104=0.95s5.5排架底部总水平地震作用标准值采用底部剪力法计算横向水平地震作用，厂房所在地的特征周期Tg=0.4s,地震影响系数最大值Max=0.08,取结构的阻尼比，=0.05，所以有=0.9,1=0.02,2=

17、1因为T1_="5=2.375,所以Tg<3<5TgTg0.4T、尸0R9所以%-g-0AlM1M0.08=0.037s1山2max10.95J排架底部总水平地震作用标准值：Fek=%G=0.037父2047.19=75.19KN5.6 排架质点横向水平地震作用标准值吊车梁顶面处由吊车桥架引起的横向水平地震作用标准值：各质点水平地震如图：5.7 横向水平地震作用效应及组合的荷载计算5.7.1 横向水平地震作用效应计算在F作用下柱顶剪力VA=VC="aF=0.4m75.19=30.08(t)根据建筑抗震设计规范的规定，考虑空间工作和扭转影像调整排架柱的地震剪力和弯

18、矩，各柱内力均乘以调整系数0.75,内力图如图30所示5.7.1.1 AB跨吊车顶面Fc”作用于A柱和B柱将AB跨吊车水平荷载作用下排架内力乘以系数0.146，得到排架在AB跨Feri作用下的内力。根据抗震规范，对于A柱，B柱上柱内力应乘以吊车桥架引起的地震剪力和弯矩增大系数，A柱上柱内力增大系数2.0,B柱上柱内力增大系数3.0,得到其内力如图31。5.7.1.2 BC跨吊车梁顶面Fcr2作用于C柱和B柱将BC跨吊车水平荷载作用下排架内力乘以系数0.105。根据抗震规范，对于B柱，C柱上柱内力应乘以吊车桥架引起的地震剪力和弯矩增大系数，C柱上柱内力增大系数2.0,B柱上柱内力增大系数3.0,

19、得到Fcr2作用时的排架内力如图。5.7.2 与横向水平作用效应组合的荷载效应计算5.7.2.1 雪荷重力荷载效应50海面雪荷载与屋面活荷载比值为0.5X0.45/0.7=0.321所以50娼面雪荷载作用于AB,BC跨时所产生的排架柱内力可以利用叠加原理计算，即由屋面活荷载分别作用于AB,BC跨时乘以0.45进行相加，从而得到屋面雪荷载作用下的内力。5.7.3 AB跨有吊车里丝二0.603 560.76Dmin,k=Dmax,k手=338.2*=80.873,DmnPmax322Dmax,k当Dmax'作用在A柱时，其内力图为当Dmax'作用在B柱时，其内力图为5.7.4 BC

20、跨有吊车Dmink=DmaxkPin=697>924=97.05KN,Dink=-697=0.635，Pnax663.6'Dmaxk1097.7当Dmax，作用在B柱时，其内力图为当Dmax，作用在C柱时，其内力图为六.柱设计6.1 柱纵向受力钢筋计算无地震作用和有地震作用时所得到内力组合是纵向受力钢筋计算的依据。为便于比较将有地震作用得到的内力组合值乘以抗震调整系数Vre,查得Yre=0.8,A柱的内力组合汇表如下表:截面无地震作用有地震作用MNV%M小小1-1217.07583212.18441.76-161.59638.5-116.36441.76324.8518.8212

21、.18441.76-88.78583-73.94441.762-2224.121135.99107.28808.42-355.96802.79-265.68560.96459.841207.4107.28808.42-210.45570.74-244.34483.83-38941199100.9528.42858.754.23-450.12873.53-34.53-354.14611.74-26851.91270.399.62528.42858.754.23-326.52712.83-23.89-256.5534.11-23.276.2 选取控制截面最不利内力混凝土等级强度C30(EC=3.0

22、M104N/mm2,fc=14.3N/mm2)纵向受力钢筋米用HRB33驳。由混凝土结构(上)式4.6得，相对界限受压区高度为：，"55上下柱采用对称配筋，其截面有效高度分别是465和1-cuEs1165mm寸上下柱进行大小偏心受压判断：上柱：Nb1fcbbh0=1.014.35000.55465=1828.6KN十八Nb-1fcbbh0bfbhf=1.014.35000.551165下柱：500-100150=5439.4KN所以对于上柱，N<Nb=1828.6KN属于大偏心受压对于下柱，N<Nb=5439.4KN属于大偏心受压按照“弯矩相差不多时，轴力越小越好；轴力相

23、差不多时，弯矩越大越不利”的原则确定以下最不利内力：上柱：M=324.8KN.mN=518.8KN下柱：M=894KN.mN=1199KN6.3 柱长度计算由表2.22得，排架方向，上柱：l0=2.0%=2.0X4.0=8m下柱：l0=1.01=1.06.35-6.35m垂直排架方向：上柱：l0=1.25Hu=1.254=5.0m下柱：l0=0.8'=0.86.35=5.08m6.4 上柱配筋:e+备=626.06+20=646mm，b翳=16>5故应考虑结构侧移和构件绕曲引起的二阶弯矩对轴向压力偏心距的影响，压力偏心距的影响：选用6622限=As = 2280mm2 ),全部纵

24、向钢筋的配筋率2280 25002=1.8%>0.6%6.5 下柱配筋计算ei=e0+ea=745.62+40=785.62mm,FF;N=1199<:1fcbfhf=1430KN.N-，x=167.69mm2as=235=70mm且：二hf=200mm-ifcbf选用4：，20AS=AS=1256mm2,0=12562=0.8%>0.6%'3000006.6 柱平面外受压承载力验算上柱平面外受压承载力验算时，最大内力为N=638.5KNb=5000=10由混凝土结构(上)表6.1得，邛=0.98b500所以平面外受压承载力满足要求，下柱平面外受压承载力验算时，最不利

25、内力为Nu=0.9中fcA十fy'A)=2940.08KNA1270.3KN,故平面外受压承载力满足要求。6.7 裂缝宽度验算：6.7.1 选用最不利内力：上柱：M=324.8KNm,N=518.8KN下柱：M=894KNm,N=1199KN根据以上两组内力组合项次，可计算与该两组内力对应的弯矩和轴力标准值为：N =356.83KNN =984.77KN上柱：M=283.74KNm,下柱：M=785.76KNm,eo 二MkNk6.7.2 上柱裂缝宽度验算：283.744x10=795.17mm,356.83因为包=795卫=1.71A。.故应做裂缝宽度验算h0465故最大裂缝宽度：W

26、maxScS%1.9c+0.08dq、=0.28mm<kmaxL0.3mm,满足要求。Imaxci.-fcimax/.,、/，EsIteJ6.7.3 下柱裂缝宽度验算：wmax=£cr*-1.9c+0.08=0.27mmcWmax】=0.3mm,满足要求EsIR，所以下柱配筋选为420(As=As=1256mm2)。6.8 柱牛腿设计6.8.1 牛腿几何尺寸的确定牛腿截面宽度与柱宽度相等为500mm取吊车梁外侧至牛腿外边缘的距离=80,吊车梁端部宽为340mm吊车梁轴线到柱面外侧的距离为750mm则牛腿顶面的长度为750-500+340/2+80=500mm相应牛腿水平截面高度

27、为500+900=1400mm牛腿外边缘高度儿=500mm，倾角a=45°,于是牛腿的几何尺寸如图所示：6.8.2 牛腿配筋由于吊车垂直荷载作用于下柱截面内，即a=750-800=-50mm<0,故该牛腿可按构造要求配筋纵向钢筋取4*16,箍筋取轲21006.8.3 牛腿局部挤压验算设垫板的长度和宽度为500x500mm局部压力标准组合值:故局部挤压应力为：3crsk=vk-=.=2.42N/mm2<0,75fc=0.75x14.3=10.73N/mm2(满足要求)A5005006.9 柱的吊装验算6.9.1 吊装方案：一点翻身起吊，吊点设在牛腿与下柱交接处，如图所示6.

28、9.2 荷载计算：上柱自重：g1=1.21.5250.50.5=11.25KN/m牛腿自重：g1=1.21.5250.5(1.40.7-1/20.2)=30.86KN/m0.7下柱自重:g1=1.2x1.5x25x0.39=17.55KN/m,计算简图如图所示。6.9.3 内力计算M1=1父17.55父6.32-948=40KN.m,弯矩图如图所示。82柱吊装简易图6.9.4 截面承载力计算截面1-1:bh=500父500mm,h0=465mm,As=As=2082.64mm2,fv=300N/mm2yyy故截面承载力：截面2-2:bh=500M1200mm,h0=1165mm,As=As=1

29、256mm2,fv=300N/mm2。ss7y故截面承载力：Mu=Asfy(h0-as)=1256<300(1165-35)=42578KN.m>94.8KN.m,所以符合要求。6.9.5 裂缝宽度验算由承载力计算可知，裂缝宽度验算截面1-1即可，钢筋应力如下：按有效受拉混凝土面积计算的纵向钢筋配筋率：22803X=-=0.018,=1.1-0.65=0.431bh*k2wmax=（1.9c+0.080）=0.27mmcwmax=0.3mm,满足要求。Es：te七、基础设计7.1 荷载计算7.1.1 由柱传致基顶的荷载由表6可知荷载值如下：第一组：Mmax=894KN.m,N=11

30、99KN,V=100.9KN;第二组：Mmin=-450.12KN.m,N=873.53KN,V=34.53KN；第三组：Mmax=1270.3KN.m,M=851.9KN,V=99.62KN；第四组：Mm=534.11KN.m,M=-256.5KN,V=-23.27KN。7.1.2 由基础梁传致基顶的荷载（G5）墙重（含两面抹灰）：（11.63+0.9-0.616-4.2父（4.8+1.8）m5.24=229.83KN;窗重：（4.8父4.2+1.8父4.2）945=12.47KN;基础梁：64.2=25.2KN所以荷载设计值为267.501.2=321KN由基础梁传致基础顶面荷载标准值为：

31、G5对基础底面中心的偏心作用es=0.25/2+1.2/2=0.75m偏心弯矩：M5=G5e5=3210.75=240.75KN.m7.1.3 作用于基底的弯矩和相应基顶的轴向力假定基础高度为800+50+250=1100mm（800为柱插入深度，由表2.25查得）则作用于基底的弯矩和相应基顶的轴向力设计值为：第一组：M1=894+1.1父71.32-240.75=731.70KNm,第二组：M2=-450.12_1.1x34.53-240.75=_728.85KNm,N2=321873.53=1194.63KN第三组：M3=851.9+99.62x1.1_240.75=479.98KNm,第

32、四组：M4=<56.5-1.1x23.27240.75=_522.85KNm,7.2 基底尺寸的确定基底尺寸的确定，应由标准值计算，故由表5得，A=(1.11.4)F/(frGd)=1itf,因为1/b=1.52.0,由1/b=1.5和人=(5.777.34)解得，b=(1.962.3)m,取b=2.3m;l=1.5b=1.5-2.3=3.5m,取l=4m验算豉M1/6的条件e0=M/N=731.70/(1079.83+222.342)=0.23<1/6=4/6=0.67m(可以)验算其它三组荷载标准值作用下的基底应力第一组：NM2.2Pmax=一+%d+=212.92KN/m&l

33、t;1.2f=300KN/m；AwNM2cPmin%d96.14KN/m2>0AwP=Pmax+Pmin=154.53kn/m2cf=250KN/m2。2第三组：NM2.2Pmax=+rGd+=273.11KN/m2<1.2f=300KN/m2;AwPmin=NrGd-M=116.5KN/m2>0AwPmaxPmin22P=194.81KN/m<f=250KN/m。第四组:NM2.2Pmax=+rGd+=209.31KN/m2<1.2f=300KN/m2;AwPmin=NrGd-M=38.73KN/m2>0；Awp=Pmax+Pmin=124.02KN/m2<f=250KN/m2。2所以均可以。因为该车间属于可不做地基变形计算的二级建筑结构，所以最后确定基底尺寸为2.6mX4m基础受离图40所示。7.3前面已初步确定基础的高度为1.1m,如采用锥形杯口基础，根据构造要求,初步确定的基础剖面尺寸如图41所示。由于上阶底面落在柱边破坏锥面内，故该基础只须进行变阶处的抗冲切力验算。7.3.1 在各组荷载设计值作用下的低级最大净反力第一组：Psmax=N+M=265.51KN/m2;Ys,AW第二组：Ps,max=7+W=233.76KN/m2；第三组：ps,max=N+M=21