单层工业厂房课程设计.docx

武汉轻工大学课程设计设计题目：金属结构车间单层厂房设计 设计题号：9 姓 名 李 岑 学 号 1413060066 学 院 土建学院 专 业 土木工程 指导老师 黎 丹 2017年5月目录一、设计资料及要求3二、构件选型31、钢屋盖32、预制混凝土吊车梁和轨道连接33、预制钢筋混凝土柱34、柱下独立基础4三.计算单元及计算简图41.定位轴线42.计算单元53.计算简图5四、荷载计算61.屋盖荷载62.吊车荷载73.风荷载8五、内力计算93.柱自重、吊车梁及轨道连接等自重作用下的内力分析114.吊车荷载作用下的内力分析115.风荷载作用13六、内力组合14七、排架柱截面设计161.上部柱配筋计算162.下部柱配筋计算173.排架柱的裂缝宽度验算194.箍筋配置215.牛腿设计216.排架柱的吊装验算22八、绘制排架柱的施工图25九、锥形杯口基础设计25单层厂房课程设计一、设计资料及要求本车间为单跨厂房，车间长度120m,柱距6m。跨内设有两台30/5t中级工作制软钩桥式吊车，柱间设钢窗两道：下层钢窗3600X4800，上层钢窗3600X1800，厂房两端设有山墙，山墙中部设钢大门一处，洞口尺寸3600X4800，厂房中部设伸缩缝一道，大小为3600X3000，采用钢屋架，大型屋面板。结构安全等级：二级。1、自然条件：（1）基本风压：，地面粗糙度B类。（2）基本雪压：（3）地质条件：地面以下0.70m0.35m为中密层砂层，修正后地基承载力特征值。最高水位-2.60m左右。（4）抗震设防烈度：度。二、构件选型1、钢屋盖采用下图所示的24m钢桁架，桁架端部高度1.2m,中央高度2.4m，屋面坡度1/12，钢檩条长6m，屋面板采用彩色钢板，厚4mm。2、预制混凝土吊车梁和轨道连接采用标准图G323(二)，中间跨DL-9Z，边跨DL-9B，梁高h0=1.2m，轨道连接采用标准图集G325(二)。3、预制钢筋混凝土柱取轨道顶面至吊车梁顶面距离ha=0.2m，故牛腿顶面标高 =轨顶标高-hb-ha=11.3-1.2-0.2=9.9m,吊车轨顶至吊车顶部高度2.6m，屋架下弦至吊车顶部所需空隙高度200mm，基础顶面至室外地坪的距离1.0m，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 =14.1+1.15=15.25m, 上部柱高Hu=14.1-9.9 = 4.2m 下部柱高Hl =15.25-4.2 =11.05m。上部柱采用矩形截面：bh=500mm500mm下部柱采用I形截面：bfxhxbxhf=500mmX1000mmX110mmX200mm4、柱下独立基础 采用锥形杯口基础三.计算单元及计算简图1.定位轴线B1：轨道中心线至吊车端部的距离B1=300mm；B2：吊车桥顶至上柱内边缘的距离，取B280mm;B3：封闭的纵向定位轴线至上柱内边缘的距离，B3=250mm。B1+ B2 +B3=630mm0.55%x500x500=1375mm2.（3） 垂直于排架方向的截面承载力验算由表得，垂直于排架方向的上柱,计算长度查表得 2.下部柱配筋计算按控制截面III-III进行计算。由内力组合表知，有两组不利内力：按第一组内力进行截面设计 假设为大偏心受压，且中和轴在翼缘内：中和轴确在翼缘内。采用4 18，按第二组内力进行截面设计 取计算垂直于排架方向的承载力验算由表知，有柱间支撑时，垂直排架方向的下柱计算长度为0.8Hl=0.8x11.2=8.96m 3.排架柱的裂缝宽度验算裂缝宽度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。因此要将其改为内的准永久组合值，即把内力设计值乘以准永久组合值系数，再除以活荷载分项系数。风荷载的永久组合值系数为0，故不考虑风荷载；不上人屋面的屋面活荷载，组合值系数也为0，故改为雪荷载，即乘以系数30/50。上部柱裂缝宽度验算按荷载准永久组合，可得控制截面I-I的准永久组合内力值：即取 取 , 按荷载标准组合计算的纵向受拉钢筋应力裂缝间钢筋应变不均匀系数为故取0.2则偏心受压构件在纵向受拉钢筋截面中心处，混凝土侧表面的最大裂缝宽度为满足要求。（2）下部柱裂缝宽度验算对III-III截面内力组合+Mmax及相应N进行裂缝宽度验算。 ,故取0.2满足要求。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设置，故上下柱采用8200，在牛腿出箍筋加密为8100。5.牛腿设计根据吊车梁支承位置，吊车梁尺寸及构造要求，确定牛腿如图所示，牛腿截面宽度500mm，截面高度600mm，截面有效高度560mm。（1）按裂缝控制要求验算牛腿截面高度作用在牛腿顶面的竖向力标准值设裂缝控制系数故取a=0,（2）牛腿配筋由于a=-130mm，故可按构造要求配筋。水平纵向受拉钢筋截面面积As=0.002x500x600=600mm2，采用5 14，As=769mm2，另外2 14是弯起钢筋。牛腿处水平箍筋为8100。6.排架柱的吊装验算（1）计算简图由表知，排架柱插入基础杯口内的高度h1=0.9m，故柱总长为15.15+0.9=16.05m。采用就地翻身起吊，吊点设在牛腿下部处，因此起吊时的支点有两个：驻点和牛腿底，上柱和牛腿是悬臂的，计算简图如图：（2）荷载计算吊装时，应考虑动力系数1.5，柱自重的重力荷载分项系数取1.35（3）弯矩计算由；故跨最大弯矩为（4）截面受弯承载力及裂缝宽度验算上柱：裂缝宽度验算：故取0.01故满足。下柱：故取0.02满足要求。八、绘制排架柱的施工图 见附图1和附图2九、锥形杯口基础设计1.作用在基础底面的内力每个基础承受的围护墙宽度为计算单元的宽度B=6.0m，墙高14.1+1.2（柱顶至檐口）+1.15-0.45（基础梁高）=16m。墙上有上、下钢框玻璃窗，窗宽3.6m，上、下窗高分别为1.8m和4.8m，钢窗自重0.45kN/m2，每根基础梁自重标准值为1.7kN/m2，内、外20mm厚水泥石灰砂浆粉刷20.36kN/m2，空心砖重度16kN/m2。故由墙体和基础梁传来的重力荷载标准值Nwk和设计值Nw：基础梁自重 围护墙自重钢窗自重 Nwk或Nw对基础的偏心距ew=120+500=620mm对基础底面的偏心弯矩：（2）柱传来的第1组内力由排架柱内力组合表知，控制截面的内力组合-Mmax及相应M、V为 对基础底面产生的内力设计值为：按这组内力标准值：对基础地面产生的内力值：（1）柱传来的第2组内力柱对基础地面产生的内力设计值按这组内力标准值：柱对基础地面产生的内力标准值2.初步确定基础尺寸（1）已知柱插入杯口深度为900mm，故杯口深度为950mm。杯口顶部尺寸：宽为500+2x75=650mm，长为950+2x75=1100mm，杯口底部尺寸：宽为500+2x50=600mm，长为950+2x50=1050mm。取杯壁厚度t=350mm，杯底厚度a1=250mm。据此，初步确定基础高度为1100mm。（2）确定基础底面尺寸基础埋深为d=0.3+1+1.2=2.5m，取基础底面以上土的平均重度为，则深度修正后的地基承载力特征值fk为控制截面III-III最大轴向力标准值按轴心受压估算基础地面尺寸考虑偏心影响，将基础放大30%，取l=2m，b=3m。 基础地面面积 A=lxb=2x3=6m2基础底面弹性抵抗矩 3.地基承载力验算基础及基础上方土的重力标准值按第一组内力标准值验算轴向力 弯矩 偏心距 基础底面出现拉应力按第2组内力标准值的验算轴向力 弯矩 综上，满足要求4.基础受冲切承载力验算只考虑杯口顶面由排架柱传到基础底面的内力设计值，第二组最不利。故因为柱边做出的45度斜线与杯壁相交，不可能从柱边发生冲切破坏，故仅对台阶以下进行受冲切承载力验算。这时冲切锥体的有效高度h0=700-40=660mm。冲切破坏锥体最不利一侧上边长at和下边长ab分别为考虑冲切荷载时取用的基础底面多边形面积故此基础高度满足受冲切承载力的要求。5.基础底板配筋计算按地基净反力设计值进行配筋计算沿排架方向，即沿基础长边b方向的底板配筋计算由前面计算知，第一组内力最不利，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：偏心距基础底面有一部分出现拉