单层单跨厂房设计

1 第一章第一章 设计任务书设计任务书 1 11 1 设计题目设计题目 某锻工车间 根据工艺要求为一单层单跨钢筋混凝土厂房 设有两台中级 工作制 A5 的软钩吊车 建筑平 剖面图如图 1 图 2 图 1 建 筑 平 面 图 柱顶标高 轨顶标高 图 2 建 筑 剖 面 图 1 21 2 设计题号设计题号 纵墙上窗洞高 轨顶标高 9 3m 以内为 1800mm 12m 以上为 2400mm 基本风压为 0 3kN m2 基本雪压为 0 25kN m2 屋面积灰荷载 0 5kN m2 表 1 单层单跨工业厂房课程设计题号 跨度 L m 1518 吊车吨位 Q t 1016 3 220 51016 3 220 5 9 3123456 轨顶标高 m 9 978910 1 31 3 设计资料设计资料 2 1 荷载 不上人屋面活荷载为 0 5kN m2 2 材料 混凝土 C20 C25 C30 钢筋 纵向受力钢筋采用 HRB335 箍筋采 用 HPB235 型钢及预埋件采用 HRB335 HPB235 3 建筑构造 屋面 卷材防水屋面 其做法如下 两毡三油防水层上铺小石子 0 35kN m2 20mm 厚水泥砂浆找平层 0 4kN m2 100mm 厚水泥珍珠岩制品保温层 0 5kN m2 一毡两油隔气层 0 05kN m2 20mm 厚水泥砂浆找平层 0 4kN m2 预应力混凝土大型屋面板 墙体 用 240mm 厚清水砖墙 钢门窗 地面 室内混凝土地面 室内外高差 150mm 4 工程地质及水文条件 由勘察报告提供的资料 天然地面下 0 8 内为 填土 填土下层 3 5 内为粉质粘土 地基承载力设计值 f 200 kN m2 地下水位很低 设计时不考虑地下水的影响 5 吊车数据 见表 2 表 2 吊 车 数 据 起重量 Q t 跨度 Lk m m 最大轮 压 kN 小车重 g t 吊车总 重 t 吊车宽 度 B mm 大车轮 距 K mm 轨顶至 吊车顶 面距离 H mm 轨道中心 至吊车外 缘距离 B1 mm 13 511517 16 512319 584020010 19 5129 3 461 215980 40501876 230 13 515521 16 516323 59554000209716 3 2 19 5185 6 326 27605541002187 13 517622 16 518524 59554000209920 5 19 5207 6 977 29605541002189 200 3 1 41 4 设计要求设计要求 1 选择屋面板 屋架 天沟板 基础梁 吊车梁及轨道联接件 2 确定上 下柱的高度及截面尺寸 3 计算排架所承受的各项荷载 4 计算各种荷载作用下的排架内力 5 柱 牛腿 柱下独立基础的设计 6 绘制图纸 1 基础施工图 基础平面布置及配筋图 2 柱施工图 配筋图 1 51 5 主要参考文献主要参考文献 1 吴培明主编 混凝土结构 上 第二版 武汉 武汉理工大学出版社 2003 2 彭少民主编 混凝土结构 下 第二版 武汉 武汉理工大学出版社 2004 3 周俐俐 陈小川等编 土木工程专业 钢筋混凝土及砌体结构课程设计指南 北京 中国水利水电出版社 2006 4 GB50009 2001 建筑结构荷载规范 北京 中国建筑工业出版社 2002 5 GB50010 2002 混凝土结构设计规范 北京 中国建筑工业出版社 2002 6 GB50011 2001 建筑抗震设计规范 北京 中国建筑工业出版社 2002 7 GB50007 2002 建筑地基基础设计规范 北京 中国建筑工业出版社 2002 8 GB50083 2002 建筑结构设计通用符号 计量单位 基本术语 北京中国建 筑工业出版社 2002 9 GB50001 2002 房屋建筑制图统一标准 北京 中国建筑工业出版社 2002 10 结构设计资料编委会 建筑结构常用数据手册 北京 中国建筑工业出版 社 2005 11 结构设计资料编委会 建筑结构设计手册 北京 中国建筑工业出版社 2004 12 全国通用工业厂房结构构件标准图集 中国建筑标准设计研究院 2000 1 61 6 资料的整理装订资料的整理装订 编写设计计算说明书 内容包括设计资料以及设计内容 4 第二章第二章 排架柱高与截面计算排架柱高与截面计算 2 1 柱高的确定柱高的确定 1 柱高 根据资料可查的 轨顶垫块高度为 200mm 净空为 220mm 牛腿顶面标高 轨顶标高 吊车梁高 轨顶垫块高度 9 30 1 200 0 200 7 900m 取 8 100m 柱顶标高 轨顶标高 吊车梁高 轨顶垫块高 H 0 200 8 100 1 500 0 200 2 099 0 220 11 819m 取 12 000m 上柱高 Hu 柱顶标高 牛腿顶面标高 12 000 8 100 3 900m 全柱高 H 柱顶标高 地基顶面标高 12 000 0 500 12 500m 下柱高 Hl 全柱高 上柱高 12 500 3 900 8 600m 实际轨顶标高 牛腿顶面标高 吊车梁高 轨顶垫块高度 8 100 1 500 0 200 9 500m 则 9 500 9 300 9 300 0 022Fvk 356 86kN 所以截面尺寸满足要求 15 6615 66 501 7 9 560560 709 14709 14 13 5 2 25 2 2 牛腿配筋 牛腿配筋 由于吊车垂直荷载作用下柱截面内 故该牛腿可按构造要求配筋 作用在牛腿上的荷载有 Dmax G3 Tmax Fvk Dmax G3 447 07 54 72 510 79kN Fh Tmax 21 92kN 678mm2 y h y v s f F hf aF A2 1 85 0 0 选 418 763mm2 箍筋要求 在上部 2h0 3 范围内的水平箍筋总截面面积不应少于承受竖向 力的受拉钢筋截面面积的 1 2 有 h A 2 100 587mm2 As 2 452 2 226mm2 3 2 0s 5 2 35 2 3 局部承压强度验算 局部承压强度验算 0 75fcA 0 75 14 3 400 400 1716kN Fvk 501 79kN 所以满足要求 5 35 3 柱的吊装验算柱的吊装验算 5 3 15 3 1 吊装方案 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 5 3 25 3 2 荷载计算 荷载计算 上柱自重 g1 1 2 1 5 25 0 4 0 4 7 2kN m 牛腿自重 g2 1 2 1 5 25 0 4 1 0 0 6 1 2 0 32 0 6 10 87kN m 下柱自重 g3 1 2 1 5 25 0 1876 8 44kN m 5 3 35 3 3 内力计算 内力计算 M1 7 2 3 92 54 75 kN m 1 2 M2 7 2 4 52 10 87 7 2 0 62 73 56kN m 1 2 1 2 M3 8 44 82 30 74 kN m 8 1 M2 2 14 柱的吊装验算简图如图所示 5 3 45 3 4 截面承载力计算 截面承载力计算 截面 1 1 b h 400mm 400mm h0 360mm As As 634 6mm2 故截面承载力为 Mu Asfy h0 as 634 6 300 360 40 60 92kN m M1 54 75kN m 截面 2 2 b h 400mm 800mm h0 860mm As As 1256mm2 Mu Asfy h0 as 1256 300 860 40 308 98kN m M2 73 56kN m 故满足要求 第六章第六章 基础设计基础设计 6 1 荷载计算荷载计算 由柱子传至基顶的荷载 由排架柱内力组合表可得设计者如下 第一组 Mmax 421 45kN m N 488 75kN V 21 1kN 第二组 Mmin 301 27kN N 488 75kN m V 13 37kN 第三组 Nmax 772 59kN M 57 75kN m V 2 16kN 由基底梁传至基顶的荷载 墙重 含两面刷灰 1 2 14 42 0 5 0 45 6 4 4 8 1 8 5 24 380kN 窗重 钢框玻璃窗 1 2 4 4 8 4 1 8 0 45 14 3kN 基础梁 1 2 0 2 0 45 6 25 2 20 25kN 15 由基础梁传至基础顶面荷载设计值 e5 0 2 2 0 9 2 0 55m G5 414 55kN 相应的偏心弯矩设计值 G5 e5 414 55 0 55 228 00kN m 作用于基底的弯矩和响应基顶的轴向设计值 假定基础高度为 800 50 250 1100m 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 Mbol 421 45 1 1 21 1 228 216 66kN m N 448 75 414 55 903 3kN 第二组 Mbol 301 27 1 1 13 37 228 543 98kN m N 488 75 414 55 903 3kN 第三组 Mbol 57 75 1 1 2 61 228 172 63kN m N 772 59 414 55 1187 14kN 6 2 基底尺寸的确定基底尺寸的确定 由第二组荷载确定 l 和 b 1 1 A39 4 6 122240 3 903 4 1 2 59 5 m 取 l b 1 5 则取 b 2 4m l 3 6m 验算 e0 l 6 的条件 6 16 34 222 3 903 98 543 0 bol bol N M e 6 06 6 36 49 0 满足要求mlm 验算其他两组荷载设计值作用下的基底应力 第一组 W M d A N W M A N p bol G bolbol max 2 2 2882402 12 154 181 6 34 2 6 1 66 216 6 122 6 34 2 3 903 mkNf 79 412 3555 104 min p 0 96 97 2 满足要求 mkN 52 139 2 3555 104 2 满足要求fmkNpm 第二组 2 max 6 34 2 6 1 63 172 6 122 6 34 2 14 1187 p fmkN2 1 9 205 2 16 2882402 1 2 满足要求mkN 2 35 4 137 m p 满足要求 6 172 2 fmkN 所以最后确定基底尺寸为 2 4m 3 6m 如图 7 1 所示 6 3 确定基底高度确定基底高度 前面已初步假定基础的高度为 1 1m 若采用锥形杯口基础 根据构造要求 初 步确定的基础剖面尺寸如图 7 2 所示 由于上阶底面落在柱边破坏锥面之内 故该基础只需进行变阶处的抗切验算 在各组荷载设计值作用下的地基最大净反力 第一组 2 2 max 34 146 6 34 26 1 66 216 64 8 3 903 mkNps 17 第二组 2 2 max 48 209 6 34 26 1 98 543 64 8 3 903 mkNps 第三组 2 max 7 170mkNps 抗冲切计算按第二组荷载设计值作用下的地基净反力进行计算 在第二荷载作用下的冲切力 冲切力近似按最大低级净反力计算 即取 max s p 由于基础宽度 b 2 4m 小于冲切锥体底边宽 max ss pp2 48 209mkN mhb48 22665 015 12 011 故 bh ll A 22 01 1 2 89 04 2 655 0 2 55 1 2 6 3 m kNApF st 44 18689 0 48 209 max 变阶处的抗冲切力 由于基础宽度小于冲切锥体底边宽 故 m bb b bt m 775 1 2 4 215 1 2 0 7 0hbfF mtht 655177543 10 17 0 满足要求 kNkN44 18679 1163 因此 基础的高度及分阶可按图 7 2 所示的尺寸采用 18 6 4 基底配筋计算基底配筋计算 沿长边方向的配筋计算 由上述三组荷载设计值作用下最大地基净反力的分可 知 应按第二组荷载设计值作用下的地基净反力进行计算 mkNps 2 max 48 209 净反力相应于柱边及变阶处的 2 2 78 130 8 1 45 0 6 34 26 1 98 543 64 8 3 903 mkNp Is 2 2 III 73 491 8 1 775 0 3 62 41 6 543 98 8 64 903 3 mkNps 则 19 eGbbhlppM ccss5 2 I max I 2 48 1 1 045 411 45 0 2 42 06 3 78 13048 209 48 1 2 9 mkN16 230 2 6 0 I I 808 10553009 0 1016 230 9 0 mm hf M A y s 2 4