单层单跨工业厂房设计计算书修改

第一章设计资料1.1设计资料1工程名称:焊接车间。2工程概况：某工厂拟建一个焊接车间，根据工艺布置的规定，车间为单跨单层厂房，跨度为24m，24设吊车30/5t.10t吊车各一台，吊车均为中级工作制，轨顶标高不低于10.8m，厂房设有天窗，建筑平，立，剖面有详图。3建筑设计资料:屋面：采用卷材防水屋面，不设保温层；维护墙：采用240厚蒸压粉煤灰砖墙，外墙面为水刷石，内墙为水泥石灰砂浆抹面；门窗：钢门，钢窗，尺寸参见立面图；地面：采用150厚C15素混凝土，室内外高差为300mm；4结构设计资料：自然条件:基本风压；基本雪压。地震设防烈度：该工程位于非地震区，故不需抗震设防。5地质条件：场地平坦，地面以下0-1.5m为填土，1.5m以下为粉质粘土层，该土层承载力特性值为,,场地地下水位较低，可不考虑对基础的影响。6吊车资料：吊车资料查阅08G118单层工业厂房谁选用相关标准资料。建筑平面、剖面如图1-1和图1-2所示。图1-1建筑平面布置图图1-2I-I剖面图第二章厂房标准构件及排架柱材料选用2.1厂房中标准构件选用情况2.1.1屋面做法三毡四油防水层：0.35kN/m20mm水泥沙浆找平层：0.4kN/m合计：屋面活荷载：屋面外荷载：屋面板采用G410（一）标准图集：1.5m×6m预应力混凝土屋面板（卷材防水）中间板：YWB—2II边跨板：YWB—2IIS允许外荷载：板自重：灌缝重：2.1.2屋架屋架采用G415（一）标准图集的预应力混凝土折线型屋架（YWJ—24—2Bb）允许外荷载：4.00kN/m屋架自重：2.1.32.1.3天沟板天沟板采用G410（三）标准图集。中间板：TGB77中间板左开洞：TGB77b中间板右开洞：TGB77a端跨左开洞：TGB77sb端跨右开洞：TGB77sa允许荷载：4.26kN/m构件自重：2.24kN/m2.1.4吊车梁吊车梁选用04G426标准图集,中级工作制备，一台起重量为30/5t的吊车,,另一台起重量为10t，，选用吊车梁：中间跨:YDL—4Z,边跨YDL—4B,构件自重：。吊车轨道联接选用04G325标准图集,中级吊车自重：。2.2排架柱材料选用(1)混凝土：采用C30。(2)钢筋：纵向受力钢筋采用HRB335级。(3)箍筋：采用HPB235级。(4)型钢及预埋铁板均采用I级。第三章排架柱高与截面计算3.1排架柱高计算由吊车资料表可查得，Q=30/5t：H＝2047mm,轨顶垫块高为200mm。牛腿顶面标高＝轨顶标高－吊车梁－轨顶垫块高＝11.00－1.200－0.200＝9.600m柱顶标高＝牛腿顶面标高+吊车梁高+轨顶垫块高+H＝9.600+1.200+0.200+2.6＝13.6m(取14.000m)上柱高＝柱顶标高－牛腿顶面标高＝14.000-9.600=4.400m全柱高＝柱顶标高－基顶标高＝14.000－(－0.500)＝14.500m下柱高＝全柱高－上柱高＝14.500－4.400＝10.100m实际轨顶标高＝牛腿顶面标高+吊车梁高+轨顶垫块高＝11.000m3.2排架截面尺寸计算截面尺寸需要满足的条件为：b≧H/25＝10100/25=404mm.h≥H/12＝842mm取柱截面尺寸为：上柱：（b×h）＝500×500下柱：I(b×h×b×h)＝500×1000×120×200（如图3-1）图3-1下柱截面图计算参数=1\*GB3①上、下柱截面惯性矩I上柱Iu＝1/12×0.5×0.53＝0.0052m4下柱Il＝1/12×0.5×13－2×1/12×（0.2+0.025/3）×（0.55+1/3×0.025×2）3＝0.03535m4=2\*GB3②上、下柱截面面积A上柱Au＝0.5×0.5＝0.25m2下柱Al＝0.5×1-2×[（0.55+0.6）/2×0.19]＝0.2815m2=3\*GB3③上柱与全柱高比值λλ＝4.4/14.5＝0.303=4\*GB3④惯性矩比值nn＝Iu/Il=0.0052/0.03535=0.1471排架计算简图如图3-2所示。图3-2排架计算简图第四章排架柱上的荷载计算4.1屋盖自重计算（0.75+1.40）×6×+104.65×0.5=207.13KN(作用在柱顶)4.2柱自重计算上柱：（作用于上柱中心线）下柱：4.3吊车、吊车梁及轨道自重计算4.4屋面活荷载计算4.5吊车荷载计算竖向荷载：290kN,70kN,K=4800mm,B=6150mm,302kN,118kN（双闸）。根据B与K，由影响线（见图4-1）图4—1吊车梁影响线可以求得＝0.058＝0.79＝1.00,＝0.2由上求得吊车水平荷载为则→←)其作用点到柱顶的垂直距离4.6风荷载计算基本风压:风压高度变化系数μz按C类地区考虑，根据柱顶标高12.0m，本工程带有矩形天窗，按天窗檐口标高取值，查看《荷载规范》用内插法得,对Fw按檐口标高1.42m,用内插法得，风载体型系数μs1＝+0.8,μs2＝-0.5,μs2＝-0.2，μs2＝0.6，μs2＝-0.6,μs2＝-0.7具体情况见下图4-2图4-2风荷载体型系数则柱顶风荷载集中力设计值：第五章内力计算5.1作用内力计算5.1.1作用(排架无侧移)由,,则：故作用下不动铰承的柱顶反力为(→)同时有故在作用下不动铰承的柱顶反力为(→)故在共同作用下（即在G作用下）不动铰支承的柱顶反力为(→)相应的计算简图及内力图如图5-1所示图5-1恒荷载作用下的内力(a)G的作用；(b)M图(kN·m)；(c)N图（kN）5.1.2作用计算简图及内力图,,,（←）（→）相应的计算简图及内力图如图5-2所示。图5-2G、G、G作用计算简图及内力图(a)G、G、G作用；(b)M图(kN·m)；(c)N图(kN)5.2屋面活荷载内力计算对于单跨排架，与同样为对称荷载，且作用位置相同，但数值大小不同。故由的内力计算过程可得到的内力计算数值；(→)相应的计算简图及内力图如图5-3所示。图5-3Q作用计算简图及内力图(a)Q的作用；(b)M图(kN·m)；(c)N图(kN)5.3吊车竖向荷载作用内力计算作用于A柱，作用于B柱，其内力为厂房总长66.48m,跨度为24m，吊车其重量为30/5t和10t,则查得有檩条屋盖的单跨厂房空间作用分派系数μ＝0.85。相应的计算简图及内力图如图5-4所示。图5-4D作用计算简图及内力计算(a)D的作用；(b)M图(kN·m)；(c)N图(kN)D作用于A柱时，由于结构对称，故只需A柱与B柱的内力对换，并注意内力变号即可。5.4吊车水平荷载作用内力计算当T向左时，A、B柱的柱顶剪力按推导公式计算：Y＝0.682H,运用内插法求得C＝0.608另有T＝21.4kN,μ＝0.85,则V＝V＝－(1－μ)CT＝－1.952kN(←)相应的计算简图及内力图如图5-5所示。图5-5T的作用计算简图及内力图（a）T的作用；(b)M图(kN·m)；(c)V图(kN)当T向右时，仅荷载方向相反，故弯矩值仍可运用上述计算结果，但弯矩图的方向与之相反。5.5风荷载作用风从左向右吹时，先求柱顶反力系数C为对于单跨排架，A、B柱顶剪力分别为＝0.5[F－CH(q－q)]＝0.5×[9.42－0.339×14.5×(1.392－0.87)]＝3.427kN(→)＝0.5[F+CH(q－q)]＝0.5×[9.42+0.339×14.5×(1.392－0.87)]＝5.993kN(→)相应的计算简图及内力图如图5-6所示。图5-6风荷载作用计算简图及内力图(a)风荷载的作用；(b)M图（kN·m）风从右向左吹时，仅荷载方向相反，故弯矩值仍可运用上述计算结果，但弯矩图的方向与之相反。5.6最不利荷载组合。由于本例结构对称，故只需对A柱（或B柱）进行最不利内力组合，其环节如下：（1）拟定需要单独考虑的荷载项目。本工程为不考虑地震作用的单跨排架，共有8种需要单独考虑的荷载项目，由于小车无论向右或向左运营中刹车时，A、B柱在T作用下，其内力大小相等而符号相反，在组合时可列为一项。因此，单独考虑的荷载项目共有7项。（2）将各种荷载作用下设计控制截面（I—I、II—II、III—III）的内力M、N（III—III截面尚有剪力V）填入组合表5-1。填表时要注意有关内力符号的规定。（3）根据最不利又最也许的原则，拟定每一内力组的组合项目，并算出相应的组合值。计算中，当风荷载与活荷载（涉及吊车荷载）同时考虑时，除恒荷载外，其余荷载作用下的内力均应乘以0.85的组合系数。排架柱所有内力组合计算结果列入表5-2。表5-1框架柱内力汇总表柱号截面荷载项内力恒荷载屋面活荷载吊车竖向荷载吊车水平荷载风荷载G1kG2kG3kG4kQ1kDmax,k在A柱Dmin,k在A柱Tmax,k向左Tmax,k向右左风右风12345678A柱1-1M10.1571.764-35.812-29.797-21.3621.3628.55-34.791N234.63360000002-2M-35.723-7.236112.6686.043-21.3621.3628.55-34.791N285.7336593.92143.3500003-3M35.145.07616.95-62.354-217.752217.752196.02-93.32N396.1536593.92143.350000V7.0161.215-8.139-6.772-19.4419.443.427-5.993表5-2框架柱内力组合表内力截面由可变荷载效应控制的组合1.2恒载+1.4任一活载组合项Mmax相应N、V组合项Mmin相应N、V组合项Nmax相应M、V组合项Nmin相应M、V1--11752.1618-36.521214.661752.16281.56281.56331.96281.562--213118.4718-91.5813-200.6018-91.581174.36342.881174.36342.883--317316.6018-88.481365.9017316.6475.38475.381306.87475.3813.220.029-2.9813.22内力截面由可变荷载效应控制的组合1.2恒载+1.4×0.9(任意两个或两个以上活载)组合项Mmax相应N、V组合项Mmin相应N、V组合项Nmax相应M、V组合项Nmin相应M、V1--112750.381368-49.8612368-47.641368-49.86331.96281.56331,96281.562--21357108.16128-95.821237125.9518-91.581174.36393.281136.14342.883--312367591.271458591.2712367591.2617316.61236.681269.081269.08475.3828.5128.5128.5113.22内力截面由永久荷载效应控制的组合组合项Mmax相应N、V组合项Mmin相应N、V组合项Nmax相应M、V组合项Nmin相应M、V1--11215.44123-19.66124-13.7418-20.38352.03352.03352.03316.752--21362.1912-55.3212355.10967.78421.021003.163--312369.0214-13.671152.12675.292.692.84注第六章排架柱设计6.1柱截面配筋计算最不利内力组的选用：由于截面3—3的弯矩和轴向力设计值均比截面2—2的大，故下柱配筋由截面3—3的最不利内力组拟定，而上柱配筋由截面1—1的最不利内力组拟定。6.1.1Ⅰ——Ⅰ截面配筋：1.组合(与组合相同)M=52.16N=281.56h0=h-=500-40=460L0=2H0=2×4400=8800A=500500=250000mm2纵向受力钢筋采用HRB335级ξbea=max(h/30,20)=20e0＝M/N=185.3ei=e0+ea=205.3ζ1=0.5fCA/N=0.5×14.3×250000/281560=6.35>1取ζ1=1.0ζ2=1.15-0.01×L0/h=e=ηei+h/2-=1.483×205.3+500/2-40=514.46ξ<ξb（大偏心受压）X=h0ξ=460×0.155=71.3h0ξb=460×0.55=2532as=80经比较：X<h0ξb且X<2as,则说明受压筋不能达成屈服强度，此时应按以下公式计算。=ηei-h/2+as=1.483×205.3-500/2+40=94.46As=Nes`/[fy(h-2as)=281560×94.46/[300×（500-80）]=211.08Amin=0.2%×250000=5002.组合M=19.66N=352.03h0=h-as=500-40=460L0=2H0=2×4400=8800A=500500=250000纵向受力钢筋采用HRB335级ξbea=max(h/30,20)=20e0＝M/N=55.8ei=e0+ea=75.8ζ1=0.5fcA/N=0.5×14.3×250000/352030=5.08>1取ζ1=1ζ2==1.15-0.01×L0/h=0.9742.31e=ηei+h/2-=2.31×75.8+500/2-40=385.1ξ<ξb（大偏心受压）X=h0ξ=460×0.107=49.2h0ξb=460×0.55=2532as=80经比较X<h0ξb且X<2as,则说明受压筋不能达成屈服强度，此时应按以下公式计算。es`=ηei-h/2+as=2.31×75.8-500/2+40=-34.9,则面积最小值为：Amin=0.2%×250000=5006.1.2Ⅲ——Ⅲ截面配筋：1.组合M=591.27N=1269.08h0=h-as=1000-40=960L0=1.0H0==10100A=500×1000-2×[（550+600）/2×190]＝281500mm2纵向受力钢筋采用HRB335级ξbea=max(h/30,20)=34e0＝M/N=466ei=e0+ea=500ζ1=0.5fcA/N=0.5×14.3×281500/1269080=1.59>1取ζ1=1ζ2==1.15-0.01×L0×1000/h=1.049>1取ζ2=11.14e=ηei+h/2-as=1.14×500+1000/2-40=1030ξX=h0ξ=960×0.185=177.6h0ξb=960×0.55=4952as=80=200经比较,，=727.78Amin=0.2%×A=0.2%×281500=56.3组合M=591.27N=1269.08h0=h-as=1000-40=960L0=1.0H0==10100A=500×1000-2×[（550+600）/2×190]＝281500mm2纵向受力钢筋采用HRB335级ξbea=max(h/30,20)=34e0＝M/N=466ei=e0+ea=500ζ1=0.5fcA/N=0.5×14.3×281500/1269080=1.59>1取ζ1=1,ζ2==1.15-0.01×L0×1000/h=1.049>1取ζ2=11.14e=ηei+h/2-as=1.14×500+1000/2-40=1030ξX=h0ξ=960×0.185=177.6h0ξb=960×0.55=4952as=80=200经比较,，中和轴在翼缘内，且属于大偏心受压构件=727.78Amin=0.2%×A=0.2%×281500=56.33.组合M=316.6N=475.38h0=h-as=1000-40=960L0=1.0H0==10100A=500×1000-2×[（550+600）/2×190]＝281500mm2纵向受力钢筋采用HRB335级ξbea=max(h/30,20)=34e0＝M/N=666ei=e0+ea=700ζ1=0.5fcA/N=0.5×14.3×281500/475380=4.23>1取ζ1=1ζ2=1.15-0.01×L0×/h=1.049>1取ζ2=11.1e=ηei+h/2-as=1.×700+1000/2-40=1230ξ<ξb（大偏心受压）X=h0ξ=860×0.069=66.24h0ξb=960×0.55=5282as=80=200经比较X<h0ξb且X<2as,则说明受压筋不能达成屈服强度，此时应按以下公式计算。=ηei-h/2+as=1.1×700-500/2+40=560As=Nes`/[fy(h-2as)=475380×560/[300×（1000-80）]=964.54Amin=0.2%×A=0.2%×281500=563比较以上计算结果，排架柱配筋为：（单侧）上柱：（763.02）配筋率:0.305%下柱：（1256）配筋率:0.46%6.2柱在排架平面外承载力验算取Ⅰ——Ⅰ、Ⅲ——Ⅲ截面中的进行验算查表（有柱间支撑，垂直房屋排架柱，有吊车房屋柱）得计算高度：上柱:L0=1.25Hu=1.25×4400=5500下柱:L0=0.8HL=0.8×10100=80801.Ⅰ——Ⅰ截面：=331.96L0/b=5500/500=11查表得φ=0.96φ=0.9×0.96×（14.3×250000+2×300×763.02）=3484.3>满足规定2.Ⅲ——Ⅲ截面=1306.87L0/b=8080/500=16.2查表得φ=0.86φ=0.9×0.86×（14.3×281500+2×300×1256）=3700>满足规定6．3斜截面抗剪和裂缝宽度验算6.3.1垂直于弯矩作用平面承载力验算柱内箍筋的配置：由于没有考虑地震作用，柱内箍筋一般按构造规定控制上下柱均可以按构造配箍筋。6.3.2柱的裂缝宽度验算按e0/h0≤0.55的偏心构件可不验算裂缝宽度，比较后，Ⅲ——Ⅲ截面的组合的最大，故按此组合来验算。由内力组合表可知，验算裂缝宽度的最不利内力的标准值上柱：Mk=10.157+21.36=31.157Nk=234.63ek=Mk/Nk=31.157/234.63=132.8mm<0.55=0.55*460=253mm可以不进行裂缝宽度验算。下柱：Mk=35.14+217.752=252.892Nk=396.15ek=Mk/Nk=252.892/396.15=638.4mm>0.55=0.55*960=528mm须做裂缝宽度验算。/h=8080/500=16.16>14,=1.0=40=960mmek=ηkek+h/2-as=1.0×638.4+1000/2-40=1098.4ρct=As/Act=1256/[0.5×120×1000+(500-120)×200]=0.009则纵向受力钢筋As合力至受压区合力作用点间的距离为Z＝[0.87-0.12(1-γ’)(ho/ek)2]ho={0.87-0.12×[1-(500-120)×200/(120×960)]×(960/1098.4)2}×960=805.26纵向受拉钢筋As的应力σs=Nk(ek-Z)/(AsZ)=396150×(1098.4-805.26)/(1256×805.26)=114.82N/mm2裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ＝1.1-0.65ftk/(ρctσs)=1.1-0.65×2.01/(0.009×114.82)=0.16故最大裂缝开展宽度Wmax=αctψ(2.7c+0.11α/ρct)γ=2.1×0.16××(2.7×40+0.11×20/0.009)×0.7=0.03<0.3满足规定。6.4柱牛腿设计6.4.1牛腿几何尺寸的拟定：牛腿截面尺寸与柱宽相等，为500，牛腿顶面的长度为800，相应牛腿水平截面长度为1300。取牛腿外边沿高度为h＝300，倾角ɑ＝45°,于是牛腿的几何尺寸如图6-1所示。图6-1牛腿几何尺寸及配筋图6.4.2牛腿几何尺寸的验算：由于吊车垂直荷载作用下柱截面内，a＝750－1000＝－250，即取ɑ＝0，则F＝D＋G＝593.92＋51.1＝645.02F＝T＝19.44＝0.8×(1－0.5×)×＝886.9＞F＝555.89所以截面尺寸满足规定。6.4.3牛腿配筋：由于吊车垂直作用于下柱截面内，即a=750-1000=-250<0。故该牛腿可以按构造规定配筋，纵向钢筋取416（804mm2），箍筋取ф10@100。6.4.4局部承压强度验算：0.75fA＝0.75×14.3×500×500＝3575kN＞F=555.89所以满足规定。6.5柱的吊装验算6.5.1吊装方案：采用一点翻身起吊，吊点设在牛腿与下柱交接处，动力系数取1.5。6.5.2荷载计算：上柱自重:g＝1.5×25×0.25＝9.375牛腿自重:g＝1.5×25×（0.5×1）＝18.75下柱自重:g＝1.5×25×0.281500＝10.566.5.3内力计算:M＝×9.375×4.4＝90.75M＝×9.375×5＋×(18.75－9.375)×0.6＝118.875M＝×10.56×9.5－＝59.69柱的吊装验算简图如图6-2所示图6-2柱吊装验算简图6.5.4截面承载力计算:截面1-1：故截面承载力为截面2-2：故截面承载力为故满足规定。第七章基础设计7.1荷载计算由柱子传至基顶的荷载。由排架柱内力组合表可得设计值如下：第一组：第二组：第三组：由基础梁传至基顶的荷载：墙重（含外墙面的水刷石和内墙面的水泥石灰砂浆抹面）：窗重（钢框玻璃窗）：基础梁：