最新单层工业厂房设计-课程设计

1、河南工程学院钢筋混凝土设计 （n）课程设计某单层工业厂房设计学生姓名：柯屿学 院：土木工程学院专业班级：土木工程1241专业课程：钢筋混凝土结构原理指导教师：孙彦飞谷定宇2016年1月3日某单层工业厂房设计、设计题目某单层工业厂房设计。二、设计资料（一）车间条件某机械加工车间为单层单跨等高厂房，车间总长为60ml跨度尺寸见表1,柱距6米；车间内设有两台相同的软钩吊车，吊车起重量见表1,吊车工作级别为A5级，轨顶标高见表1。采用钢屋盖、预制钢筋混凝土柱、预制钢筋混凝土 吊车梁和柱下独立基础。屋面不上人，室内外高差为0.15m。纵向围护墙为支承 在基础梁上的自承重空心砖砌体墙，厚 240mm双面采

2、用20mmff水泥砂浆粉刷， 墙上有上、下钢框玻璃窗，窗宽为 3.6m,上、下窗高为1.8m和4.8m,钢窗自重 0.45KN/m2,排架柱外侧伸出拉结筋与其相连。（二）自然条件基本风压、基本雪压见表1；地面粗糙类别为B类；地基承载力特征值见表 1。不考虑抗震设防。（三）材料箍筋采用HRB335纵向钢筋采用HRB400混凝土采用C3Q表1组号吊车起重量Q （t）轨顶标图（m跨度（mD基本风压（KN/m）基本雪压（KN/m）地基承载力特 征值（KN/m）81010.2180.350.2165三、设计内容和要求（一）结构选型1 .钢屋盖采用图1所示的18m钢桁架，桁架端部高度为1.2m,中央高度为

3、2.1m,屋 面坡度为1/10。钢楝条长6m,屋面板采用彩色钢板，厚4mm1前0。图1 18m钢桁架2 .预制钢筋混凝土吊车梁和轨道连接采用标准图（二），中间跨DL-9Z,边跨DL-9B,梁高，=1.2m。轨道连接采 用图集G325（二）。3 .预制钢筋混凝土柱子取轨道顶面至吊车梁顶面的距离ha=0.2m,故牛腿顶腿顶面标高二轨顶标 高-儿-ha =10.2-1.2-0.2 = +8.800mo由附录12查得，吊车轨顶至吊车顶部的高度为2.14m,考虑屋架下弦至吊车梁顶部所需空隙高度为 220mm故：柱顶标高=10.2 + 2.14+0.22 = +12.56m设基础顶面至室外地坪的距离为1.

4、0m,则基础顶面至室内地坪的高度为1.0+0.15=1.15m,故从基础顶面算起的柱高 H =12.56 + 1.15=13.71m上部柱高 Hu =12.56 -8.8 = 3.76m ,下部柱高 Hl =13.71-3.76= 9.95m。参考表12-2,选择柱截面形式和尺寸：H,9950一下柱截面范度 b： b2=398mm 400mm 取 b = 400mm。25250.95Hk 0.95 9950 1200下柱截面同度 h ： h之=883mm , 取 h = 900mm 80mm ;B3：封闭的纵向定位轴线至上柱内边缘的距离，&=400mm。B1 +B2 +B3 = 230+80+

5、400 = 710mm750mm,可以。故取封闭的定位轴线A、B都分别与左、右外纵墙的内皮重合。2 .计算单元由于该机械加工车间厂房在工艺上没有特殊要求， 结构布置均匀，除吊车荷 载外，荷载在纵向的分布是均匀的，故可取一幅框架为计算单元，计算单元的宽 度为纵向相邻柱间距中心线之间的距离，即 B=6.0m,如图2 (a)所示。3 .计算简图排架的计算简图如图2 (b)所示400Iu =21.3 108 mm4Ii =197.3 108 mm4图2计算单元与计算简图n -Iu /Il =0.108, =Hu/H -0.274(a)(b)(a)计算单元；(b)计算简图(三)荷载计算1 .屋盖荷载(1

6、)屋盖恒荷载近似取屋盖恒荷载标准值为1.2kN/m2,故由屋盖传给排架柱的集中荷载设 计值F1 =1.2 1.2 9 6 =77.76kN作用于上部柱中心线外侧e0 =50mm处。(2)屋面活荷载荷载规范规定，屋面均布活荷载标准值为0.5kN /m2 ,比屋面雪荷载标准值0.2kN/m2大，故仅按屋面均不活荷载计算。于是由屋盖传 给排架柱的集中活荷载设计值F6 =1.4 0.5 6 9 = 37.8kN作用于柱上部中心线外侧 e =50mm处。2 .柱和吊车梁等恒荷载上部柱自重标准值为4kN/m,故作用在牛腿顶截面处的上部柱包荷载设计 值F2 -1.2 3.76 4=18.05kN下部柱自重标

7、准值为4.69kN/m,故作用在基础顶截面处的下部柱包荷载设 计值F3 = 1.2 9.95 4.69 = 56.00kN吊车梁自重标准值39.5kN/根，轨道连接自重标准值为0.80kN/m,故作用 在牛腿顶截面处的吊车梁和轨道连接恒荷载设计值F4 -1.2 39.5 6 0.8)=53.16kN3 .吊车荷载吊车跨度 Lk =18-2 0.75 = 16.5m查附录12,得Q=15t , Lk =l6.5m时的吊车最大的轮压标准值 P小、最小轮压标准值Pmin,k、小车自重标准值G2,k以及与吊车额定起重量相对应的重力标准Rax,k =115kN , Pmin,k =25kN , G2,k

8、 = 38kN , G3,k =100kN并查得吊车宽度B和轮距K:B= 5.55m, K= 4.40mDmin吊车竖向荷载设计值Dmax,图3吊车梁支座反力影响线D max, k - Pmax,k - yiDmax= 0.9 115 1 0.792 0.267 0.058 =219.11kN=yQ Dmax,k = 1.4 M 219.11 = 306.754kNPmin, k25Dmin = Dmax- =306.754 = 66.68kNPmax,k115(2)吊车横向水平荷载设计值TmaxTk = G2k G3k 0.1 (38 100) =3.45kN44Tmax =Dmax 工=3

9、06.754 345 =9.20kNPmax, k1154 .风荷载（1）作用在柱顶处的集中风荷载设计值 W檐口离室外地坪的高度 0.15+12.56+1.2 =13.91m来计算。查表 10-4,得离地面10m时，风荷载高度变化系数）=1.0;离地面15m时，匕=1.14,用插入、，1 14 -1 0 一一 一 一一法，知 Jz =1 1.14 1.0 13.91 -10 =1.1094815 -10风荷载的标准值为：W =1.410.8 0.5 1.2 0.5-0.6 0.911.10948 0.35 6 = 4.80kN（2）沿排架柱高度作用的均布风荷载设计值q、q2风压高度变化系数按柱

10、顶离室外地坪的高度0.15 +12.56 = 12.71m计算。1.14 -1.0z =1 12.71 -10 =1.0758815 -10q =1.4 0.8 1.07588 0.35 6 =2.53kN/mq2 =1.4 0.5 1.07588 0.35 6 =1.587kN/m（四）内力分析内力分析时所取的荷载值都是设计值，故得到的内力值都是内力的设计值。1.屋盖荷载作用下的内力分析（1）屋盖集中恒荷载Fi作用下的内力分析M1 =F1 e 7 77.76 0.05 =3.89kN *m按公式计算 n =Iu / Il =0.108 ,九=HJ H =0.274 :2r 1、1 -0.27

11、42 1 -Ci =1.50.108 =2.08311 +0.274-1 0.108J柱顶不动支点反力R=M1 G二加9 2.08 = 0.59kNH 13.71(2)屋盖集中活荷载F6作用下的内力分析M6 =F6xeo = 37.8父0.05 =1.89kN m,R=M6cl =89M2.08 = 0.287kN ；H 13.71在Fi、F6分别作用下的排架柱弯矩图、轴力图和柱底剪力图，分别如图 4(a)、(b)所示，图中标注出的内力值是指控制截面I -1、H-H、田-田截面的内力设计值。弯矩以排架柱外侧受拉上的为正，反之为负；柱底剪力以向左为正,向右为负。图4屋盖荷载作用下的内力图(a)屋

12、盖恒荷载作用下的内力图(b)屋盖活荷载下的内力作用用图2 .柱自重、吊车梁及轨道连接等的自重作用下的内力分析不作排架分析，其对排架柱产生的弯矩和轴力如图 5所示单图K图图5柱自重及吊车梁等作用下的内力图3 .吊车荷载作用下的内力分析(1) Dmax作用在A柱，Dm作用在B柱时，A柱的内力分析M max = Dmax 招=306.754 0.75-0.45 = 92.026kN mMmin -Dmin *e-66.68 0.75-0.45)=20.004kN，m这里的偏心距e是指吊车轨道中心线至下部柱截面形心上网水平距离A柱顶的不动支点反力，1 -1 -0.2742C3 = 1.5 黑:、= 1

13、.5 乂=1.19 ,33 13( 11+九3 -1 I1+0.2743 -1 In )0.108)A 柱顶不动支点反力 Ra =MmC3 = 92.026 m1.19 = 7.99kN (一) H13.71B 柱顶不动支点反力 RB=MminC3=20.004M1.19 = -1.74kN (一)H13.71A柱顶水平剪力1 1Va = Ra + ( Ra Rb )= 7.99 +-(-7.99 +1.74 )= 4.865kN (一)2 2B柱顶水平剪1 1VB =Rb +-(-Ra -Rb )=1.74 + ( 7.99 + 1.74)= -4.865kN (f)2 2内力如图6 (a)

14、所示。(2) Dm作用在A柱、_作用在B柱时的内力分析此时，A柱顶剪力与Dmax作用在A柱时的相同，也是Va=6.91KN(一),故可得内力值，如图6 (b)所示。4.865KWC. 3iti306. 7540-4.865KN(b)图6吊车竖向荷载作用下的内力图(a) Dmax作用在A柱时；(b) Dmin作用在B柱时(3)在Tmax作用下的内力分析Tmax至牛腿顶面的距离为10.2 -8.8 -0.2 =1.2m ；Tmax至柱底的距离为;10.2+0.15+1.0=11.35m因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柱的内力如图7所示。图7 Tmax作用下

15、的内力图4.风荷载作用下，A柱的内力分析左风时，在q、q2作用下的柱顶不动较支座反力，按计算:C11314 1-13 1 0.2744n 1. IL8 131 -1 i；l 8|1 +0.2743n丹1pl08 Tl=0.336 ；取C =0.336,不动较支座反力:11RA=qHCn = 2.53父 1371M0.336 = 11.65kN （一）Rb =q2HC11 =1.587父13.71父0.336 = 7.31kN （一）A柱顶水平剪力:_1 _ _1. 、Va=Ra+ W Ra Rb )=11.65+ (4.80 + 11.65 + 7.31 )=0.23kN (f) 22_1 _

16、 _1,、Vb =Rb 十W -Ra -Rb )=7.31 +- 4.80 +11.65 + 7.31 = 4.57kN (f) 22故左风和右风时，A柱的内力分别如图8 (a)、(b)所示。图8风荷载作用下A柱的内力图日/n 第 gOu&（a）左风时；（b）右风时（五）内力组合表及其说明1.内力组合表A柱控制截面I -1、H-H、田-田的内力组合表，见表 2。（六）排架柱截面设计采用就地预制柱，混凝土强度等级为 C30,纵向受力钢筋为HRB40（m钢筋, 采用对称配筋。1.上部柱配筋计算由内力组合表2可知，控制截面I - I的内力设计值为：M =55.28 kN m N =95.81kN（1

17、）考虑P-二阶效应e0 = M / N = 55.28/95.81 = 577mm, ea = 20mm ,sMe = +ea =577父1.15 +20 = 684mm ;NA = bh = 400 M 400 = 160000 mm2;0.5 fcAN30.5 14.3 160 10一 一 一 395.81 103= 11.9 1.0取 c=1.0；查表 12-3 可知，10 =2Hu =3.76x2 = 7.52m,s =11500 e h0221。1伍52-c = I +-150057 .4，36。1 =1.15(2)截面设计假设为大偏压，则:x 二二 Jcbf95.81 1031 1

18、4.3 400=16.75mmPmm bh =0.2% M400M400 =320 mm2 ,同时柱截面纵配筋 2 X 603=1206mm2 20.55% 父 400 M 400 =880 mm 。(3)垂直于排架方向的截面承载力验算由表12-3知，垂直于排架方向的上柱计算长度L 4 710 =1.25Ha=1.25X3.76=4.7m,2=4-= 11.75 ;查上册表 5-1 得5=0.96 ,b 0.4Nu =0.9 fcA fyA )-0.9 0.96 14.3 400 400 360 1206)=2351.95kN Nmax =129.83kN ,承载力满足。2.下部柱配筋计算按控

19、制截面田-田进行计算。由内力组合表知，有二组不利内力:(a) M =351.10 kN m (b)N =515.07kNM =256.57 kN mN =204.97kN(1)按(a)组内力进行截面设计e0 二351.10515.07=681mm,ea =h/30=900/30=30mm二1， e1500上 ho2一一 2“丁沙、h J1500ZL 2.163 1050.5 fcAN一一 一 一一 一 50.5 14.3 2.163 10 1-3515.07 10=3.00 1.0,取 L =1.0 ;偏设为大偏心受压，且中和轴在翼缘内:x =人= 515.07 103 =90.04mm 2-

20、80mm二 1fcb 1 14.3 4001.0，取 =1.0;204.97 103=11500些 0.99.95、2 一“ 一1.0=1.06860nei 二一sMea =1.06 1252 30 =1355mmN 204.97 103二 1fM 1 14.3 400=35.8mm 2390.90kN(a)组轴向力Nmax=515.07kN满足。3.排架柱的裂缝宽度验算裂缝宽度应按内力的准永久组合值进行验算。 内力组合表中给出的是内力的 设计值，因此要将其改为内力的准永久组合值， 即把内力设计值乘以准永久组合 值系数5q ,再除以活荷载分项系数% =1.4。风荷载的中q=0,故不考考虑风荷载

21、;不上人屋面的屋面活荷载，其 中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按式(10-35)的荷载准永久组合，可得控制截面I -I的准永久组合内力值:Mq3.0卜竺”18.29 一1.21.4 0.50.61.412.88) = -10.83kN *mK1 77.76 18.05Nq =+=79.87kN ;q 1.21.2Mq 10.83 106号=3 = 136mm,Nq 79.87 103 q包= 136 =0.38 055 ,不必验算 h0360(2)下部柱裂缝宽度验算Mq42011.4405032.05 06(25.33104.42 240.93)=1

22、72.34kN *m1.21.2|1.40.51.4Nq =77.76 127.21 (05 03 37.8 06 306.754) =344.52kN q1.4 0.51.4As0.5bh (bf -b)hf8040.5 150 900 (450-150) 162.5hys = - - as=450-40=410mme0MqN172.34 106344.52 103= 0.007=500.23mmlc9 95，一应=995 =11.056 14,故取，=1.0h 0.9e=nse0 +ys =1.0x500.23 + 410 = 910.23mm ;bf-bhf 400 -150 162.5

23、r f =0.30 ?bh150 90022,2z= 0.87-0.12(1-r”h0 i h0 = 10.87 -0.12 父(1 -0.30)x860 = 860 = 683.7mmLe J j L910.23； _sqNq e-z 344.52 103 910.23-683.7Asz-804 683.72141.98kN/mm2=1.1 -0.65f.2 01t=1.10.65m.= 0.21 负值，取中=0.2;te 二 sq0.007 141.98ie sqWmax =：. J%q 工deq141.98 (,18-q- 1.9cs +0.08q =1.9父0.2父5 1.928 +

24、0.08|= 0.053mmEs IRe J2.0M05 0.3mm 满足。.4.箍筋配置非地震区的单层厂房排架柱箍筋一般按构造要求配置。上、下柱均采用B8 200 ,在牛腿处箍筋加密为B8100 。图9牛腿尺寸及配筋5.牛腿设计根据吊车梁支承位置，吊车梁尺寸及构造要求，确定牛 腿尺寸如图9所示。牛腿截面宽度 b=400mm截面高度 h=600mm截面有效高度ho=560mm(1)按裂缝控制要求验算牛腿截面高度作用早牛腿顶 面的竖向力标准值：Fvk = Dmax,k + F4,k =219.11 + = 263.41kN ;1.2牛腿顶面没有水平荷载，即Fhk=0 (a、作用在吊车梁 顶面)。

25、设裂缝控制系数 0 o 0.65, ftk =2.01kN/mm2,a = -150 + 20=-130mm Fvk = 263.41kN，满 Y0M 1 =0.9M57.26 = 51.3kN m,满足。裂缝宽度验算：57.26Mk=42.41kN m1.35=224.56 N mm2M k _48.99 1060.87hAs - 0.87 360 603A As603Pte =仁= s =0.0075 0.01，取生=0.01Ate0.5bh0.5 400 400f2.01, =1.1-0.65 tk =1.1-0.65=0.518Pte 二 sk0.01 224.56Wmax = ：.

26、J 飞Esdeq1.9Cs +0.08.Pte J= 1.9 0.518224.5652.0 10181.9 28 0.080.01裂缝宽度验算:=0.22mm 0.3mm,满足要求。下柱：Mu = fy AS (h0 -aS ) = 360父804父(860-40) = 237.3kN m aM2 =0.9父 79.18 = 71.26kN m,满足。Mk79.18 =58.65kN m1.35二 skMk58.65 1060.87hgAs 0.87 860 804=97.34 N. mm2：te8040.5bh (bf -b)hf 0.5 150 900 (450 -150) 162.5=

27、 0.007 0.01，取Pte =0.01中=1.1-0.65f =1.1-0.65父一201=负值，中取 0.2Pte 二 sk0.01 97.34,.sqWmax =二 cr 一Esdeq1.9Cs +0.08 .Pte )1.9 28 0.0818I0.01=0.036mm 306.754+ 乂37.8 = 408.82kN ( J );1.21.41.41 1_ 0.7_,、Vk =一X0.59 +一34.92+一 0.287-4.865 + 9.20 =+27.75kN (f);1.21.41.4柱对基础底面产生的内力标准值：Mbk=251.03+27.75 X 1.1=281.5

28、6kN - m();Nbk =408.82kN( J);k =27.75kN(一)。2 .初步确定尺寸(1)基础高度和杯口尺寸已知柱插入杯口深度为850mm故杯口深度为850+50=900mmff 口顶部尺寸:宽为 400+2X 75=550mm 长为 900+2X 75=1050mm 杯口底部尺寸：宽为 400+2X 50=500mm#为 900+2X 50=1000mm按表12-5取杯壁厚度t=300mm杯底厚度ai=200mm据此，初步确定基础高度为 850+50+200=1100mm(2)确定基础底面尺寸基础埋深为 d=0.15+1.0+1.10=2.25mm,取基础底面以上土的平均重

29、度为Vm =20kN/m3,则深度修正后的地基承载力特征值fa为：fa = fak ”d?m(d 0.5 )=165+1.0X20 X (2.25-0.5 ) =200kN/m2；由内力组合表2可知，按式(10-30)控制截面田-田的最大轴向力标准值:110.7, 、Nk= M 77.76 + 127.21 += b = 34=0.567,基础底面有一部分出现拉66应力。a = ? -e =-0.58 =1.12 ;22k,max2(Nwk Nb疝,Gk)3al2 714.96163.683 1.12 2.6Pk ,amx Pk,min163.68 02 c , 2、. nPk =81.84k

30、N / m fa = 200kN / m ,y两足22(2)按第组内力标准值验算轴向力：Nwk +Nbk2 +Gk=306.46+408.82+190.06=905.3kN ;弯矩：Mbk Nwkew=281.56-306.46 X 0.57=106.88kN - mPk, max 905.3 106.88 123.74kN/m22=士=m 1.2 fa =240 kN / m ,aPk,min8.845.0181.08kN/m2满足Pk,max Pk,min123.41 81.0822 注目, =102.41kN/m Fl=190.79kN。900图12基础受冲切承载力验算5.基础底板配筋计

31、算按地基净反力设计值进行配筋计算(1)沿排架方向，即沿基础长边b方向的底板配筋计算由前面的计算可知，第组内力最不利，再考虑由基础梁和围护墙传来的内 力设计值，故作用在基础底面的弯矩设计值和轴向力设计值为：Mb = Mw +Mb =209.62+346.74=556.36kN m(/);Nb =Nw +Nb=367.75+264.98=632.73kN ;偏心距 e = M b = 556.36 =0.879 b =0.567 ,基础底面有一部分出现拉应 Nb632.736a =-e=1.7-0.879=0.821m ;2Ps,max2Nb3al2 515.073 0.821 2.6 2= 160.86kN/m 。设应力为零的截面至Ps,max截面的距离为X,2Nb x =Ps,maxl2 515.07160.86 2.6=2.463m；此截面在柱中心线右侧2.406=2.463-34 = 0.763m处，柱边截面离柱中22心线左侧为0.45m,变阶截面离柱中心线为 0.725m。故，柱边截面处的地基净反力：Ps0.45 + 0.763x 160.86 = 79.22kN / m2 ；2.463变阶截面处的地基净反力：PS - = 0