单层工业厂房毕业设计计算书

1、目录设计资料1一、结构构件选型和布置11.1 屋面板11.2 屋架21.3 吊车梁31.4 排架柱31.5 基础梁4二、荷载计算52.1 永久荷载52.2 活荷载5三、内力分析73.1 屋盖自重73.2 柱及吊车自重作用83.3 屋面活荷载83.4 吊车荷载作用93.5 风荷载作用11四、排架柱内力组合114.1 上柱配筋计算124.2下柱配筋计算134.3 柱裂缝宽度验算164.4 牛腿设计18基础设计19地震作用和结构抗震验算23设计资料单层单跨无天窗厂房：跨度30m，柱距6m，纵向长度108m，设两台10t桥式吊车，工作级别为a4，厂房地点位于广州市从化区，属于抗震设防类别丙类基本风压为

2、0.5kn/m2，无基本雪压，屋面均布活荷载0.5kn/m2，无屋面积灰荷载根据结构构件承载能力极限状态的目标可靠指标：安全等级为二级，重要性系数不小于1.0，取为1.0一、结构构件选型和布置1.1屋面板采用1.5m6.0m预应力钢筋混凝土屋面板根据04g410-2，选用屋面板时基本组合的荷载分项系数：，屋面板承受荷载如下：橡胶防水卷材防水层：0.2kn/m2保温层：0.48kn/m220厚水泥砂浆找平层：0.4kn/m2活荷载：0.5kn/m2q=1.35(0.2+0.48+0.4)+1.40.50.7=1.948kn/m2选择y-wb-2允许外加均布荷载标准值基本组合设计值q为2.05kn

3、/m2，满足承载力条件屋面板自重：1.4kn/m2灌缝重标准值0.1kn/m2嵌板橡胶防水卷材防水层：0.2kn/m2保温层：0.48kn/m220厚水泥砂浆找平层：0.4kn/m2活荷载：0.5kn/m2q=1.35(0.2+0.48+0.4)+1.40.50.7=1.948kn/m2选择y-kwb-1允许外加均布荷载标准值基本组合设计值q为2.58kn/m2，满足承载力条件板自重：1.7kn/m2灌缝重标准值0.1kn/m2天沟板：根据屋面排板计算，考虑采用680mm宽度的天沟板落水管之间的水平间距12m，天沟流水坡长为6m，采用焦渣找坡层，坡度为1%，最薄处20mm，最厚处80mm水泥砂

4、浆找平，上铺橡胶防水卷材焦渣找坡层：按其平均厚度计算，厚度为50mm，焦渣自重为14kn/m3焦渣均布荷载：0.0514=0.7kn/m220厚水泥砂浆找平层：0.4kn/m2橡胶防水卷材防水层：0.2kn/m2积水荷载考虑230mm水深，为2.3kn/m2活荷载：0.5kn/m2卷材防水层考虑高肋和低肋覆盖部分，按天沟宽度的2.5倍计算b=天沟宽度-190=680-190=490mmq=1.35(0.22.5+0.7+0.4+2.3)+1.40.5 0.49=2.92kn/m2选择tgb68，允许外加均布荷载基本组合设计值3.66kn/m2，满足承载力条件天沟板板自重2.13kn/m21.2

5、屋架屋面恒荷载：屋面板以上1.08kn/m2屋面板自重1.4kn/m2灌缝重0.1kn/m2 总计2.58kn/m2屋面活荷载0.5kn/m2屋面荷载设计值：组合一：1.352.58+1.40.50.7=3.973kn/m2组合二：1.22.58+1.40.5=3.596kn/m2选择 gwj30-2a1 屋面荷载设计值q为4.0kn/m23.973kn/m2，满足承载力要求屋架自重为4550kg/榀初定屋架支撑自重为0.25kn/m21.3吊车梁厂房设置两台桥式吊车，吊车参数如下表：起重量跨度小车质量总质量轨顶以上高度轨道中心至端部距离宽度轮距最大轮压最小轮压10t28.5m4.084t31

6、.6t2239mm230mm6922mm5000mm147kn57.1kn根据吊车跨度和起重量，中间跨选择钢筋混凝土吊车梁dl-7z，自重为2.75t/根，伸缩缝跨和边跨分别选dl-7s和dl-7b，自重为2.82t/根根据吊车梁和吊车参数，选择吊车轨道联结型号为dgl-12，螺栓间距为260mm，钢轨型号为38kg/m，最大轮压设计值为510kn，轨道面至梁顶面距离为170-190mm，选择车挡型号为cd2，适用于10t吊车，走道板：中间跨选择db80-1，边跨和伸缩缝处跨选择db80-1s如下表所示：参数构件编号尺寸（mm）自重吊车梁dl-7z（dl-7s，dl-7b）高度900上翼缘50

7、0下翼缘250 t轨道联结dgl-12螺栓间距260钢轨自重38kg/m车挡cd2走道板db80-1（db80-1s）板长5550（4950）板宽800 t柱间支撑可在厂房-和-轴之间设置上柱支撑和下柱支撑1.4排架柱初定牛腿标高为8700mm，吊车梁高度为900mm轨顶标高=牛腿标高+吊车梁高度+钢轨高度(200mm)=8700+900+200=9800mm，与工艺要求相差在200以内，满足要求柱顶标高=轨顶标高+轨顶至吊车小车顶面距离+安全距离（220mm）=9800+2239+220=12359mm，取为12600mm全柱高h=柱顶标高+基顶至0.00标高处高度=12600+1200=1

8、3800mm下柱高h1=8700+1200=9900mm上柱高h2=12600-8700=3900mm柱截面设计根据混凝土结构计算手册：hk=9900+900=10800mm基顶至吊车梁顶距离hl=8700+1200=9900mm基顶至吊车梁底距离下柱：h=9900/14=707.14mm选择h=1000mmb9900/25=396mm选择b=400mm上柱初选截面为bh=400400mm，下柱高度在9001100mm，选择工字形柱下柱截面取为bfhbhf=4001000100150工字型截面轨道中心线至纵向定位轴线间的间距一般取750mm取轨道中心线距离上柱内边缘为350mm，吊车端部到柱内

9、边缘净距为100mm80mm，满足安全要求梯形屋架在上柱的作用点距离纵向定位轴线150mme0=1000/2-400/2=300mme1=400/2-150=50mme2=350-(1000/2-400）=250mm牛腿尺寸初选h1=400mm，h=500mm满足h1h，满足要求排架截面参数根据排架柱的截面尺寸，得出柱的计算参数如下：截面参数柱截面尺寸(mm)面积(mm2)惯性矩（mm4）上柱4004001.61052.13109下柱40010001001501.97510525.59109惯性矩：上柱：iu=2.13109mm4下柱：il=25.59109mm41.5基础梁外墙采用370墙，

10、突出于柱外，查钢筋混凝土基础梁04g320图集，要求窗洞口宽度不大于4200mm，门洞口宽度不大于3000mm，门高不超过3600mm，采用基础梁类型如下：基础梁类型编号梁长（mm）自重(t)整体jl-2559502.48有窗jl-2759502.48有门jl-2859502.48二、荷载计算2.1永久荷载(1)屋盖自重橡胶防水卷材防水层：0.2kn/m2保温层：0.48kn/m220厚水泥砂浆找平层：0.4kn/m2屋面板：1.4+0.1=1.5kn/m2 g=2.58 kn/m2屋架自重45.5kn/榀则作用于柱顶的屋盖结构自重为g1=1.22.58630/2+1.245.50.5=332

11、.94kn（2）柱自重：柱采用c30混凝土，重度采用25kn/m3标准值：上柱：g2,k=0.40.4253.9=15.6kn下柱：g3,k=251.975105/1069.9=48.88kn设计值：上柱：g2=15.61.2=18.72kn下柱：g3=48.881.2=58.66kn（3）吊车梁及轨道自重g4=1.2（28.2+0.386）=36.58kn2.2活荷载（1）屋面活荷载屋面均布活荷载为0.5kn/m2q1=1.40.5630/2=63kn（2）吊车荷载根据吊车宽度b和和轮距k，算的吊车梁支座反力影响线中各轮压对应的坐标值如下图所示，以此求的作用于牛腿上的吊车竖向荷载两台吊车组合

12、，取折减系数为0.9，并忽略第三跨pmax的有利作用=1.40.9147（+1）=341.98kn=132.84kn吊车横向水平刹车力：吊车起重量为10t，取横向水平荷载系数=0.12 （3）风荷载：地面粗糙程度为b类基本风压0.5kn/m2屋架坡度为10，角度为5.7，风载体形系数如图：风载体形系数图室外标高为-300，按室外标高取风压高度变化系数自室外地坪至柱顶高度为12600+300=12900mm=0.81.080.56=2.59kn/m=-0.51.080.56=-1.62kn/m檐口距离室外地面高度为12600+1990+300=14890mm三、内力分析a柱和f柱相同，抗剪刚度d

13、也相同，a=b=0.5柱顶剪力、水平集中力、柱顶不动铰支座反力均规定自左向右为正，反之则为负3.1屋盖自重g1a=g1f=332.94knm1a=m1f= g1ae1=332.940.05=16.65knmm2a=m2f= g2ae0=332.940.3=99.88knm受力简图如右所示查表得：力矩作用在柱顶时力矩作用在牛腿时虚加的支座反力2.74+7.9=柱顶剪力：屋盖自重作用下，牌价的弯矩图、剪力图、轴力图如下所示3.2柱及吊车自重作用由于在安装柱子时尚未吊装屋架，没形成排架，按悬臂柱分析a柱内力g2=15.61.2=18.72kng3=48.881.2=58.66kng4=1.2（28.

14、2+0.386）=36.58kn3.3屋面活荷载，它在a、f柱顶及变阶处引起的弯矩分别为虚加不动铰支座反力为柱顶剪力：排架受力简图和内力图如图所示3.4吊车荷载作用不考虑厂房整体工作性能dmax作用于a柱dmax=341.98kndmin=132.84knmmax=85.50knmmmin=33.21knm将r反作用于排架柱顶，按分配系数求的各个排架柱的柱顶剪力得到各柱的计算简图和内力图如图所示20.08dmax作用于f柱时内力图刚好和上述情况相反如图所示：两台吊车刹车a柱 由n=0.08，=0.28得到当当插入法得到f柱和a柱相同，将r反方向作用于排架柱顶，得到各柱的柱顶剪力3.5风荷载作用

15、（1）风自左向右吹时均布荷载作用下：同理，对于f柱：c11=0.321（2）风自右向左吹时，内力图与上述刚好相反四、排架柱内力组合取控制截面：对于单阶排架柱，上柱选择牛腿顶面（即上柱底截面）-为控制截面，下柱选择-和-为控制截面，另外，-同时也是设计柱下基础的依据，截面-和-虽然处于同一位置，但截面和内力值都不相同，分别代表上下柱截面，在设计截面-时，不计牛腿对其截面承载力的影响。排架柱是偏心受压构件，影响其纵向配筋率的主要因素是轴力n和弯矩m，根据可能需要的最大的配筋，一般考虑下面四种内力的不利组合：（1）+mmax及相应的n、v（2）-mmax及相应的n、v（3）nmax及相应的m、v（4

16、）nmin及相应的m、v（1）、（2）和（4）主要是针对大偏心受压破坏，（3）是针对小偏心受压破坏实际工程中，偏心受压构件在不同的荷载组合中，同一截面分别承担正负弯矩，同事为了施工方便，不易发生错误，一般可采用对称配筋，即采取as=as。混凝土强度采用c30，钢筋采用hrb335，箍筋采用hrb2354.1上柱配筋计算对称配筋时，求的大小偏心受压破坏界限时的轴力nb，用以判断截面的大小偏心情况，选择最不利组合：排架柱的内力组合中的各组轴力值均小于nb，因此都可以视为大偏心受压情况，在截面为大偏心受压时，应以轴力小，弯矩大作为最不利内力组合的选择依据仅自排架柱a内力组合表中取1组最不利组合+mm

17、ax=63.42knmn=-351.66kn由结构侧移引起的二阶弯矩的影响，在构件的计算长度中考虑，由纵向弯曲引起的二阶弯矩，用偏心距增大系数来考虑上柱的计算长度=23.9=7.8m，对称配筋，且/b=7.8/0.4=19.55，需要考虑纵向弯曲的影响，轴向力对截面重心的偏心距：附加偏心距取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30的较大值，因此=20mm初始偏心距，故选择/b=19.5，在1530之间可先按照大偏心受压情况进行计算0.550=200.75mm且5，需要考虑纵向弯曲的影响轴向力对截面重心的偏心距：附加偏心距取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30的较大值，因此=33.33mm初始偏心距

18、，故选择/r=27.5，在1530之间可按照大偏心受压情况进行计算2=140mm满足大偏心受压条件，且受压钢筋能够屈服另x=162.5mm说明受压区全部位于受压翼缘内 考虑第二种情况：+mmax=423.30knmn=-446.90kn轴向力对截面重心的偏心距：附加偏心距取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30的较大值，因此=33.33mm初始偏心距，故选择/r=27.5，在1530之间可按照大偏心受压情况进行计算0.550=517mm且2=140mm满足大偏心受压条件，但受压钢筋不能够屈服另x=162.5mm说明受压区全部位于受压翼缘内取故考虑第三种情况：-mmax=-398.60knmn=-

19、566.46kn轴向力对截面重心的偏心距：附加偏心距取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30的较大值，因此=33.33mm初始偏心距，故选择/r=27.5，在1530之间可按照大偏心受压情况进行计算0.550=517mm且2=140mm满足大偏心受压条件，但受压钢筋不能够屈服另x=162.5mm说明受压区全部位于受压翼缘内取故综合上述三种情况，可取选择622，按照轴心受压构件验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力查的/b=18时，/b=20时，/b=19.5时，计算得：验算结果安全，满足条件4.3柱裂缝宽度验算混凝土结构设计规范第8.1.2条规定，对于的偏心受压构件，可不验算裂缝宽度，本结构的环境类

20、别为二类裂缝控制等级为三级，最大裂缝宽度为限值（1）上柱裂缝宽度验算自排架柱内力标准值组合取出-截面最不利组合情况+mmax，k=48.26knmnk=-293.05kn截面初始偏心距故可不验算裂缝宽度（2）下柱裂缝宽度验算自排架柱内力标准值组合取出-和-截面最不利组合情况+mmax,k=366.31knmnk=-632.76kn截面初始偏心距故需验算裂缝宽度构件受力特征系数14，取使用阶段轴向压力偏心距增大系数纵向受拉钢筋的合力点至截面受压区合力点的距离故取z=817.8mm裂缝间钢筋应变不均匀系数取最大裂缝宽度4.4牛腿设计（1）验算截面尺寸牛腿截面宽度与柱同宽，b=400mm，尺寸初选h

21、1=400mm，h=500mm，考虑安装偏差20mm后竖向力作用点仍位于下柱截面以内，故取，裂缝控制系数取作用于牛腿顶部的竖向荷载如表所示：作用于牛腿顶部的竖向荷载设计值（kn）标准组合（kn）吊车竖向荷载341.98244.27吊车梁及轨道自重36.5830.48则作用于牛腿顶部的竖向荷载设计值，竖向荷载标准值为，牛腿顶面水平拉力标准值，设计值斜裂缝控制条件故截面满足要求（2）正截面承载力计算及配筋取且不小于412()，故取为412，（3）斜截面受剪承载力由于截面验算时斜裂缝控制条件要比斜截面受剪承载力要求严格，因此满足截面验算后，不再需要对牛腿的斜截面受剪承载力进行计算，只需要按照构造要求

22、设置水平箍筋和弯起钢筋即可，牛腿内可不设置弯起钢筋箍筋，选择为，且满足即上部范围内的水平箍筋总截面面积不小于承受竖向力的水平纵向受拉钢筋截面面积的（4）局部承压强度验算选择加载板的尺寸为400400mm，满足要求基础设计本工程拟采用柱下独立杯口锥形扩展基础，室外绝对标高为34.66m33.39m，地基持力层为新近沉积的粘质粉土、砂质粉土层，基础埋置标高为32.60m或以下，地基承载力标准值综合考虑为，根据持力层粉土的性质，基础底面以下土的自重为，基础底面以上土的加权平均重度取基础采用c20混凝土（1） 初步确定基础高度和杯口尺寸根据建筑地基基础设计规范8.2.5条规定，柱子的插入深度，杯底厚度

23、250mm，杯壁厚度t350mm，且大于基础梁宽度370mm，取为t=375mm，杯壁高度450mm，杯口深度为900+50=950mm杯口顶部尺寸：宽为400+752=550mm，长为1000+752=1150mm杯口底部尺寸：宽为400+502=500mm，长为1000+502=1100mm基础总高度为900+50+250=1200mm基础顶面至室外地面的高度为900mm，即基础埋深为1200+900=2100mm（2） 确定基础底面尺寸自内力标准值组合表中选出基础顶面最不利的两种荷载设计值如下：+mmax,k=366.31knmnk=-632.76knvk=-47.50kn+mmax,k

24、=306.39knmnk=-372.42knvk=-46.92kn-mmax,k=-280.69knmnk=-457.82knvk=-26.46kn当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正（先假定基础宽度b=3m）：=190+0.520.4（3-3）+2.020（2.1-0.5）=254先按轴心受压估算=初步选定底面尺寸为6，=3m，=2m地基承载力验算由基础梁传至基础顶面的外墙及基础梁自重标准值为：nwk=0.37190.5(14.59+0.5)6-(4.53.6+4.52.1)+24.8/2 = 240.49k

25、n作用于基础底面的力矩和轴力标准值第一组荷载基础边缘的最大和最小压力值分别为：校核第二组荷载基础边缘的最大和最小压力值分别为：第三组荷载基础边缘的最大和最小压力值分别为：校核故截面的尺寸满足要求（3）验算基础高度地基净反力设计值计算自内力设计值组合表中选出基础顶面最不利的三种荷载设计值如下：（1）+mmax=507.19knmn=-811.38knv=-65kn（2）+mmax=423.30knmn=-446.90knv=-63.91kn（3）-mmax=-398.60knmn=-566.46knv=-38.82kn基础及其上填土自重设计值：由基础梁传至基础顶面的外墙及基础梁自重设计值为：nw

26、=1.20.37190.5(14.59+0.5)6-(4.53.6+4.52.1)+24.8/21.2 = 288.59kn作用于基础底面的力矩和轴力设计值第一组荷载第二组荷载第三组荷载根据下面两个公式，可以计算得到地基净反力设计值：组合反力第一组m=n=第二组m= n=第三组m=n=312.50223.35325.7454.1621.81-40.73第三组基础净反力出现负值，而基础和地基的接触面是不可能产生拉应力的，应采用下面的方法计算其边缘最大压力令由基础的尺寸可知，自柱与基础交接处以及基础变阶处作出的45斜线分别与杯壁和边缘高度相交，这说明从柱边和变阶处产生冲切破坏，不必进行验算（3）基

27、础底板配筋计算基础底面配筋采用hpb235一级钢，基础下做100mm厚混凝土垫层，=40mm，沿基础长边方向，柱边截面1-1和2-2的弯矩可按下式计算垂直于弯矩作用方向上，1-1和2-2截面的弯矩设计值可按下式计算各个截面的参量如下：1-1：=0.4，=1.0，2-2：=1.3，=0.55，1-1：=0.4，=1，2-2：=1.3，=1.9，根据和可以计算得到各个截面处的，从而得到内力计算结果如下表所示合组力内第一组312.5054.16226.45265.13211.9676.3485.5529.57第二组223.3521.81156.17186.40150.3554.0957.2019.7

28、7第三组332.570203.22261.43218.0178.1177.6026.82沿长边方向的配置的受拉钢筋截面面积为沿短边方向的配置的受拉钢筋截面面积为得到各组内力组合下底板的配筋如下表合组力内第一组211.9676.3485.5529.57966.78568.93393.62223.50第二组150.3554.0957.2019.77685.80403.10263.19149.44第三组218.0178.1177.6026.82994.41582.05357.03202.72得到长边方向的配筋，短边方向的配筋长边方向选择 ，即短边方向选择按照构造配筋，选择，即， 当扩展基础的混凝土强

29、度等级小于柱的混凝土强度等级时，尚应验算柱下扩展基础顶面的局部受压承载力： 满足要求地震作用和结构抗震验算厂房的横向抗震验算横向抗震计算中有以下几点假定和考虑原则：（1）屋盖为有限刚性体,屋盖沿地震作用方向产生水平剪切变形,并考虑屋盖变形对厂房排架地震作用的影响。（2）按照平面排架计算地震作用，假设厂房每一榀排架为一个独立隔离的计算单元，其周期和地震作用均按照平面排架进行计算（3）可将平面排架简化为质量集中在柱顶而底部为固定的单质点或多质点的平面竖杆体系，按照结构动力学的基本院里和方法进行结构的动力分析（4）结构的地震作用效应均按弹性阶段考虑，可以采用线性叠加原理（5）厂房排架在地震作用下的变

30、形主要是剪切变形，地震作用沿厂房高度按倒三角形分布（6）在求的相应的地震作用后，将地震作用视为等效的静力荷载，按静力荷载对厂房排架进行结构内力计算分析（7）厂房排架的地震作用效应，应与其他重力荷载效应进行计算组合，求的组合地震作用效应（8）按照平面排架计算所得到的基本周期，应考虑纵向以及屋架和柱顶连接节点的固结作用对排架刚度的影响，进行周期的缩短修正（9）对单跨厂房只考虑一台吊车，按对柱截面受力最不利进行组合，软钩吊车的吊重不予考虑，吊车的水平制动力不予考虑，吊车桥架产生的水平地震作用，由排架左右2柱共同承担，各取一半地震作用值，在计算排架基本周期时，吊车桥架重力荷载影响很小，一般不予考虑，但

31、在计算排架地震作用时，吊车桥架的重力荷载应予考虑计入1、建立结构计算简图取一个柱距的单榀平面排架为计算单元，质量集中在柱顶标高处的单质点系，用原结构体系的最大动能和质量集中到柱顶质点的折算体系的最大动能相等的原则求的等效重力荷载代表值质点等效集中系数表如下：集中到柱顶的各部分结构重力等效集中系数周期内力位于柱顶以上部位的结构及屋面重力荷载（屋盖、雪、檐墙等）1.01.0单跨厂房柱0.250.5与柱等高的纵墙0.250.5吊车梁0.50.75吊车桥架00.5计算周期时：计算地震作用时：g表示等效集中重力荷载，下标符号分别代表r屋盖sn雪载c柱子wl外纵墙b吊车梁cr吊车桥架计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。各可变荷载的组合值系数，应按下表采用可变荷载种类组合值系数雪荷载0.5屋面积灰荷载0.5屋面活荷载不计入起重机悬吊重物硬钩吊车0.3软钩吊车不计入由此得到各种荷载的等效重力荷载如下表所示：荷载等效重力荷载(0.2+0.48+0.4+1.5)306+(0.7+0.4+0.2+2.13) 60.682+0.25306+45.50 =582.89kn0(15.6+48.88)2=1