混凝土结构-单层厂房课程设计

1、钢筋混凝土结构-2课程设计题目：钢筋混凝土单层厂房结构设计姓名：班级：学号：学部：河北联合大学轻工学院20年 月曰钢筋混凝土结构-2课程设计任务书一、题目：钢筋混凝土单层厂房结构设计二、目的与要求：了解单层厂房结构设计的全过程，培养单层厂房结构设计的工作 能力。要求：（1）、掌握单层厂房结构布置和结构选型的一般原则和方法；（2）、 综合运用以往所学的力学及钢筋混凝土结构的知识，掌握排架内力分析方法以 及构件截面设计方法；（3）、掌握单层厂房结构施工图的表达方法。三、设计内容：1、完成计算书一份，内容包括：（1）设计资料；（2）结构布置与 选型；（3）排架内力分析及柱、基础的配筋计算。2、绘制施

2、工图：（1）柱子 模板图及配筋图；（2）基础平面布置图及配筋图。四、设计资料：1、厂房跨度21米，总长102米，中间设伸缩缝一道，柱距6米。2、车间内设有两台软钩10kN中级工作制吊车，轨顶设计标高9.3000米。3、建筑场地地质情况：地面下0.8米范围内为杂填土，杂填土下面3.5米内 为均匀粉土，其承载力标准值fk = 200kPa,地下水位为地面下4.50米，无 腐蚀性。4、基本风压 Wo=0.4kN/nr;基本雪压 So=0.35kN/m2o5、屋面是不上人的钢筋混凝土屋面，屋面均布可变荷载标准值为0.7/m2o6、建议采用材料：（1）、柱：混凝土 C35,纵向受力钢筋II级，箍筋I级。

3、（2）、基础：混凝土 C30, II级钢筋。7、选用的标准图集：（1）、屋面板：G410 （一）标准图集，预应力混凝土大型屋面板，板重标准 值（包括灌缝在内）1.4KN/nro（2）、天沟板：G410 （三）标准图集，JGB77-1天沟板，板重标准值2.02kN / IBo（3）、屋架：G415 （三）标准图集中预应力混凝土折线形屋架，屋架自重标 准值106kNo（4）、吊车梁：G323-l2标准图集DLZ-4,梁高1200毫米，翼缘宽600毫 米，腹板宽300亳米，梁自重标准值44.2kN/根，轨道及零件重lkN/米，轨道及 垫板高度200毫米。8、建议釆用的柱截面尺寸:上柱为矩形bxh=4

4、00x400mm,下柱为I形bt=400mm, h=800nim, b= 100mm, hi= 150 170mm 9、屋面做法：防水层（0. 4KN/平米）20丿孚水泥砂浆找平层（0. 4KN/平米） nw-15. 990剖面图吊牟尺寸图15. 990剖面图吊牟尺寸图单层厂房课程设计计算书1、计算简图的确定 1(1)计算上柱高及柱全高1(2)初步确迄柱截面尺寸1(3)上、下柱截面惯性与其比值12、荷载计算3(1) 恒荷载 3(a) 房屋结构自重3(b) 柱自重4(c) 吊车梁与飢疵旨董4(2) 屋而活荷载4(3) 吊车荷载 4(4) 风荷载53、内力计算7(1) 恒荷载作用卞 7(a) 在G

5、1作用下7(b) 在G2的作用下8(c) 在G4的作用下 8(2) 屋面活荷载作用下8(3) 吊车荷载9(a) 吊车用下?(b) 吊车水平荷载作用下10(4) 风荷载11(a) 风从痊商右族11(b) 风从右向左吹114、最不利内力组合125、排架柱设计 13(1)柱截而配筋计算 13(a)最不利内力组合SSffl 13(b)确泄柱在排架方向的初始偏心距耳、计算厂人及偏心距增大系数一14(C)柱在排架平面内的配筋计算14(d) 柱在排架平而外承载力计算 15(2) 裂缝宽度验算 16(3) 柱牛腿设计17(a) 牛腿几何央孑的南定 17(b) 牛腿配筋17(c) 牛腿局部挤压验麼18(4)柱的

6、吊装演算18(a) 吊装方案：18(b) 荷载计算18(c) 内力计算18(d) 截而承载力计算 19(e) 裂缝宽度演算1?6、基础设计 20(1) 荷载计算 20(a)由柱传至塞族禹語羲20由基础梁传至基顶的荷囁21(C)作用于基底的弯矩和相应基示亦矗商另设计衬分别为21(2) 确定基底的髙度24(a)在个组荷载设计值作用下的地基最大净反力24(b) 在第一组荷载作用下的冲切力24(c)变阶处的抗冲切力24(3)基底配筋计算25(a)沿短边方向的计算25(b)沿长边方向的配筋计算251计算简图的确定（1）计算上柱髙及柱全高根据图2. 107及有关设计资料：上柱高Hu二柱顶标髙-轨顶标高+吊

7、车梁髙+轨道构造高二12. 4-9. 3+1. 2+0. 20=4. 5m全柱高H二柱顶标髙-基顶标髙二12.4- （-0.5） =12. 9m故下柱高 H1=H-Hu=12. 9-4. 5二& 4m上柱与全柱高的比值4 5A =- = 0.34912.9（2）初步确定柱截而尺寸根据表2. 9（A）的参考数据，上柱釆用矩形截而,bXh=400mmX400mm下柱选用I形,bXhXhf=400mm X800mmX 150mm dt余尺寸见图2. 108）,根据表2. 8关于下柱截而宽度和髙度的限值，验算初步确 泄的截面尺寸，对于下柱截面宽度Hi 8400=336nu?t b =（可以）2525对

8、于下柱截面髙度，有吊车=聖 = 700mm h = 800m/7?（ nJ 以）12 12无吊车时1.5H1.5xl2.2xl03m=732mm 3rII1.394x10)排架平面外:上柱Iu=2.133x1()9”产下柱下柱mm=1.642 x 109 mm4r 2x150x400 5OOxlOO3h =12 12排架计算简图（几何尺寸及截而惯性矩）如图2. 109所示150二 cZ I I二 /*图2. 108 I形截面尺寸U U L uuJl、亠FlJ/m 图2. 109排架计算简图2、荷载计算（1）恒荷载（a ）房屋结构自重预应力混凝上大型屋而板20mm水泥沙浆找平层防水层天沟板天窗端

9、壁屋架自重天窗架1.2xl.4 = 1.68/CN/m21.2 x 20 x 0.02 = 0.48 KN/m21.2x0.4 = 0.48K2/W52 =3.18A7V/m21.2 x 2.02 x 6 = 14.54A7V1.2xlO6=127.2A7V1.2X40=48KN则作用于横向水平面排架一端柱顶的屋盖结构自重21127 2Gi = 2.64 x6x + 14.54 + 72 + + 48 = 364.46KN2 2e = 150 = 150 = 50mm2 2（b）柱自重上柱6 = 1.2x25x0.4x0.4x4.5 = 21.60A7Vhi hu _ 800400=200/7

10、7/77下柱G3 = 1.2x25 x 8.4x 0.15 x 0.4 x2 + 0.5x0.1xl.l= 42.84x1.1= 47.12KN03 = 0（C）吊车梁与轨道自重Gj = 1.2 x （44.2 + 1x6） = 6O.24KN（2）屋而活荷载由荷载规范可知，屋而均匀活荷载标准值为0. 7 KN/ml大于该厂房所在地区的基本雪压SfO. 35 KN/m2-,故屋面活荷载在每侧柱顶产生的压力为,QF1. 4X0. 7X6X21/2=61. 74KNei=50mm（3）吊车荷载由电动双钩桥式吊车数据查得P运 k二 120KNPzm.50. 5KN, B二5550mm k二4400m

11、m Q”二38KN根据B与K及反力影响线，可算得与各轮对应的反力影响线竖标（图2.110）,于是可求的作用与上 柱的吊车垂直荷载D max = 0.9/pPnKx =D max =二 X 352.8 = 10.1KNP max1 20英作用点到柱顶的垂直距离y = Hu he = 4.5 1.2 = 3.3 myHu3 3= = 0.734.5（4）风荷载*地区的基本风压VPO = 0.4 KN/m2 ,对于大城市市郊，风压高度变化系数 比按B类地区考虑，高度的取值，对 S，G 按柱顶标髙12. 4m考虑，查荷载规范得=10&对孙 按天窗檐口标高19. 86m考虑，查荷载规范得 “ =126风

12、荷载体型系数 A 的分布图2.111所示。故集中风荷载Fw为F、= Yq( .3/71 + 0.4/12 + 1 2/73)“O)B= 1.4x(1.3x1.9 + 0.4x1.69 + 1.2x3.87)x1.26x0.4x6 = 32.98KNq = Yq 小屮sb = 1.4x0.8xl .080 x0.4x6 = 2.90 KN/m Q2 = Y厶2/zqoB = 1.4 X 0.5 X 1.080 X 04 X 6 = 1.82 K/V/tn排架受荷总图如图2.112所示。uX Le：=CCXIi:=. ；1二It_IIlr：jx=.P:.：l8KG4=6024KNI rii 二1I

13、e4=3.35nL、 J II IIIG3=7.2Kk3二i一2.112作用于排架上的荷裁3. 内力计算（1）恒荷载作用下如前所述，根据恒荷载的对称性和考虑施工过程中的实际受力情况，可将图2.112中的恒载6 6及6 的作用简化为图2.113a、b、c所示的汁算简图。(a) 在G1作用下M = Ge = 364.46x0.05 = 18.22(KN m)Mi2 = Gei = 364.46x 0.2 = 72.89(K2V m)已知n二0.153,入二0349,由附图2. 2中的公式(c)(a) G1的作用:图2113(c) G2的作用;恒荷载作用卞的内力Q)G/的作用：S图(KNm)(? )

14、 N图 N )3 =x21-AC. = -x一2 1+故在Mil作用下不动狡支承的柱顶反力1-0.3492( 1-! I -1 5 = 2.031+0.349* 1I 0.15 丿由附图2. 3中的公式= -1.95x El 12 = _3.49炒心)厂 31沪32 x：= x2丄一12 1+0.3492故在M12作用下不动较支承的柱顶反力H：12.9 73.10.3“79丄T0.15)& = _C处=-1.2 x 11556 = -1075心心)Hi12.9 7因此，在Mil和M12共同作用下（即在G1作用下）不动狡支承的柱顶反力R = /?“+&=2.87-4.46 = -7.33册（_）

15、相应的弯矩图如图2.113a所示（b）在G2的作用下Mh=G6 = 21.60x0.2=4.32归V M相应的弯矩图如图2.113b所示。（c）在G4的作用下M -=Gq=60.24x0.35 = 21.08kN M“唱心7.33x常 i24叫）相应的弯矩图如图2.113c所示。将图2.113a. b、c的弯矩图叠加,得在Gl、G2、G3和G共同作用 下的恒荷载弯矩图（2.113d），相应的轴力N图如图2. U3e所示。（2）屋而活荷载作用下对于单跨排架，Q与G样为对称荷载，且作用位這相同，仅数值大小不同。故由G的内力图 按比例可求得Q的内力图。如：柱顶不动狡支承反力相应的M图如图2. 114

16、a, b所示。*T 1-3.39l=. I .D 411. -：| 4p图2.115吊车垂直荷载作用下的内力图Dmin在人柱的情况：由于结构对称，故只需将A柱与B柱的内力对换，并注意内力变号即可。（b）吊车水平荷载作用下Dmin从左向右作用在A、B柱的情况（图2.112中吊车水平荷载作用下）的内力，可按如图2.116a所示简图推导的下列公式计算：冷二 T/ 一（1一“心7_由式中C5可按附录I的附图1广16的公式计算:当时，由附图14中的公式2-1.8Z + 232-2.1x0.349 + 0.3493x仆243“1)U.153丿21 +0.3493 X(1、-1=0. 66码-0.2当y二0

17、.8H?时，由附图15中的公式2-2 .U+23G = r 0.2432 1 + 23 - 一12-2.4心49 + 0.349叫需; 0.1)2x- 1 + 0.34叫爲卜= 0.49一01 n当y=0. 73H1时，用内插法求得一 0.66-吐凹竺也U.609匕=几=_(1一“)CJg=-(l-09)x0609xl0l=062WV(-4=0.28丄1,0.15对于单跨排架，A, B柱顶剪力S=O.5F”+CM(gg)=O.532.980.28x1 2.9x(2.91.82) = 18.863(t)匕= O.5F”CM(s_g )=0.532.980.28x12.9x(2.91.82) =

18、14.12KN(t)(b)风从右向左吹(2117b)在这种情况下，荷载方向相反，弯矩图的方向与风从左向右吹的方向相反（图2.117b）4、最不利内力组合由于结构对称，只需对A （或B）柱进行最不利内力组合，其步骤如下： 确左需要单独考虑的荷载项目。本设计为不考虑地震作用的单跨排架，共有八种需单独考虑 的荷载项目，由于小轮无论向右或向左运行中刹车时，A, B柱在Tmax的作用下，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七项。 将各种荷载作用下设计控制截面（1-1. 2-2, 3-3）的内力M, N （3-3截面还有剪力V）填入 组合表（表2.30）。填表时要注意

19、有关内力符号的规泄。 根据最不利又最可能的原则，确左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（包括吊车荷载）同时考虑时，除恒荷载外，其余荷载作用下的内力均乘以0.85 的组合系数。Fvv=11A=.3KK=：6.5KN|/1一i742KN 那1f1fl-*/* t/ / /4-.LKN /YJ2| c.nwcrL -专1S.3KN、仔三3Kg1L2KNn .3KN*fIeY YI11Y YY11YYV 4 )11 JYW窓N34 JKXhWWII心_图2.117风荷载作用下的内力简图排架柱全部内力组合计算结果列入表2. 30.表1,排架柱内力组合表柱号截而荷载项 内

20、力恒荷载屋而 活荷 载吊车荷载风荷载内力组合Gi g2 Gj g4QiDmax 在A 柱Dmin 在A 柱Tmax左 风右风昭及M,VNmin 及 M,V及 N.V项H组合 值项目组合 值项 目组合 值A 柱M (KN m)14.772.50-233140-9.3392.90103.30-15.37+0.9X (+)-107.58+0.9X-107.58N(KN)386.0661.7400000447.8386.06386.062tuM-41.36-9.859.068+9.3392.90103.3048.721144.6658.80N446361.74326.08136.8000833,124

21、46.3738.873M20.210.5847.3413.4+94.38423.44-394.73162.51 t-374.731+0.9X ()+)+)529.38N493.4261.74325.08136.8000880.24493.42841.56V7331.24515475+9.4851.61-47.3412.9035.0158.795. 排架柱设计(1)柱截而配筋计算(a)最不利内力组合的选用由于截而3-3的弯矩和轴向力设讣值均比截而2-2的大，故下柱配筋由截而3-3的最不利内力 组合确左，而上柱配筋由截而1-1的最不利内力组合确左。经比较，用于上，下柱截而配筋计 算的最不利内力组合

22、列入表2. 31。(b)确左柱在排架方向的初始偏心距、计算厂人及偏心距增大系数(表2.31)表2. 31 柱在排架方向人、T截而内力组(mm)(mm)(mm)/o(mm)h(mm)(mn)1-1M (Kn em)-15. 3734365540.8190004000. 9600. 925N (Kn)447.8M-107. 58277365297190004000. 9600. 925N386. 063-3yi-374. 32597657861193508000. 9080. 785N493. 42yi529. 38629765556184008001.0001.133N841.56表中：eM/N

23、 S取20mm和h/30的较大值； G =（）2 + 27S_，G I.OJbJ,取 G = 1.0 : =115 + 0011仏15时，G=l0，考虑吊车荷载人二2.0H“（上柱），厶二10乞（下柱）,h h不考虑吊车荷载Zo =1.5/7；=（C）柱在排架平面内的配筋计算（表2.32）表2.32柱在排架平面内的截面配筋计算截 而内力组 ei(mm)Qe(mm)X(mm)CbhO(mm)偏心 情况As=As (mm?)计算值实配值1-1M (kNbfhfaJc 时,=xlxl 6.7 = ,下柱4006680N Nx =.b(ajc 6680N-(耳 _Z?)力严 _ n -(400-100

24、)158x1x16.7 ba100x1x16.7丄-474：1670Ne bxA$、A；,上柱4=A；=-6680x99000当 2as x N inax = 447.8KN(可以)下柱N =841.56AW , 当考虑吊车荷载时，查表222z nKix/o = 10H= 8400”, I = I=.642 x 1Q mmA = 400x800-150x500x2 = 170000mm 21.642x1 O17x10、=98.28/77/h4 = 22 = 85.47i 98.28查表7昆凝丄规范表7 . 3 . 1 , = 0.632, A, = 11來“故N = 0632x(15x1700

25、00 +2x300x1140) = 20439KN N 丄、”L、max= 841.56KN(可以)(2) 裂缝宽度验算截而 3 - 3 ,当M=529.38K N - m, N=841. 56K N,相应的匕)=629仏幺1 = 竺 =082055,故应作裂缝宽度验算。1-1截而因鱼vO.55,Ao 765仏因而不作此项验算。由内力组合表可知，验算裂缝宽度的荷载标准组合值Ml20.21423.44+1.21.4= 319.30 KN*mNk =841.561.2= 7013KN=M=e Nk319.30701.3=0.455/?_ A v -1140P妹 忑0.5 X100X 800 + (

26、400 -100) x 150= 0.0124-fl2Y=1.o6I 800 丿h800w = +厂7 -1.06x455+ 35 8473加27/ = +4000 I h ho4000 x1 140765则纵向受拉钢筋合力点至受压区合力作用点间的距离为0.87-0.12(1-/ )0.87-0.12xflJ4Q0-1QQ)X15100x765 丿x765 = 634.74?？V 847.3 丿纵向受拉钢筋的应力6=4=心鸞4京嘗4)=-忖1140x634.74裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数|.1J = 1.1_065x220“52PQ 0012x206故最大裂缝开展宽度为侦+。哙= 2.1

27、x0.52x2.0x10TX 1.9x30 + 0.08x_a_=0.23nun 倾角。=45%于是牛腿的几何尺寸如图2. 118所示。(b)牛腿配筋由于吊车垂直荷载于下柱截面内，即a二750800二-500,故该牛腿可按构造要求来配筋纵向钢筋取4空16,箍筋取钊100 (图2.118)图2.118牛腿的几何尺寸及配筋示意图(c)牛腿局部挤压验算设垫板的长和宽为400mmX400mm,局部压力标准组合植Fyk = D max. k + G4K =325.081.41.2=282.4KN故局部压应力为Fvk6厂A -4就十Sv。”=0.75 x 16.7 = 12.52 N/mnr(4) 柱的吊

28、装演算(a) 吊装方案：一点翻身起吊，吊点设在牛腿与下柱交接处(图2.119)(b) 荷载计算上柱自重 g. =1.2x1.5x25x0.4x0.4 = 7.2 KN/mm0.4x(1.0x0.7i-xO.22)牛腿自重 g： =1.2x1.5x25= 17.5 KN/mm07下柱自重 = 1.2x1.5x25x0.1700 = 1.65 KN/mm讣算简图如图2.119b所示。(c)内力计算加*7.2心72.9如M 2 二 x 7.2 x 52, +1 x (17.5 - 7.2) x 07 = 99.87K/V 川2 2i99 27M3 = -x80x922- = 2232KN？8 2弯矩

29、图如2.119所示。（d）截而承载力计算截III 1-1： hxh = 400/?/?x400= 365mm.= 763zF寸 =300N/mnr故截而承载力= A / （力M = 12.9KN ?（可以）截而2-2：bxh = 400 mm x 800 mm,九=765 mm,= & =1964 mm，、f =300 N/mm2故截而承载力= A, / （力厂 e ） = 1964 X 300 X （765 一 35）=430KN 加 M = 99.87KN 加（可以）（e）裂缝宽度演算故承载力讣算可知，裂缝宽度演算截面1-1即可。钢筋应力如下:图2.119柱吊装演算简图72900000Mk

30、0 874%-12-268N/mm20.87x509x365按有效受拉混凝土面枳计算的纵向钢筋配筋率Pte =Ao.5/2/75090.85x400x400= 0.006 0.01,取 q = 0.01w2 = 1.165x2.20=056ptQg0.01x268故5址=a詡（1 -9c + 0.08L） = 2x0.356x 対 壬（L9x25 + 0.08x E、pJe2.0x100.01=0.29/w? O3?2（可以）实际上吊装阶段荷载为短期作用，最大裂缝宽度应为0.252/1. 5二1.168mm,满足要求，对柱若采用平卧起吊，承载力和裂缝宽度将均不满足要求。6、基础设计（1）荷载计

31、算（a）由柱传至基顶的荷载由表2. 30可得荷载设计植如下：第一组 M = 529.38KN ” N = 84156KN,V = 58.79KNrmx第二组 M = 374.73KN 九 N = 493.42KNW = 35.01KNnux第三组 M = 162.51KN mN = 88024KN.U = 12.90KNRAX（b）由基础梁传至基顶的荷载墙重（含两面刷灰）l2x（143 + 05 035）x64x（5+ l8）x524 = 37162KN窗重（钢框玻璃窗）1.2x（4x5.1 + 4x1.8）xO.5 = 16.56KN,、25基础梁1.2 x（0.3）0.45 x 6 x 亍

32、=125KNCJ5=4OO.33A7V由基础梁传至基础顶面荷载设计值为：0 3 0 8G5对基础地面中心的偏心距5 = 二 + =055加2 2Gses = -400.33 x 0.55 = 一2208KN(C)作用于基底的弯矩和相应基顶的轴向力设汁值分别为假左基础高度为800+50+250=1100mm,则作用于基底的弯矩和相应基顶的轴向力设计值:第一组第二组= 529.38 + l.lx 58.79 一 220.18 = 373.87KN mN = 841.56 + 400.33 = 1241.89KNM阳=-374.73-l.lx35.01 -220.18 = -633.42KN mN

33、= 493.42 + 400.43 = 893.75KN第二组 Mm = 162.51 + 1.1x12.90-22018 = -4348KN/n N = 880.24 + 400.33 = 1280.57A：/V基础的受力情况如图2. 120所示。图2120 基础底面尺寸的确定基底尺寸的确左由第二组荷载确立/和乃A = (A 1.4)893.75240-20x1.6=(4.73 6.62)mm2取 = 1.5,由=1.5 A = lb = 6.6?m2 ,角牟得 Z? = 2.1 Om bb取 b = 2.5mJ = 1.5x2.5 = 3.75 加取 / = 4.0,rz演算冬的条件Mbot633.42eo =Nbot 893.75 + 22x2.5x4x1.6 =0.50/?z = = 0.667/Z (口J 以)6 6验算其他两组荷载设汁值作用下的基底应力第一组/maxboiN + M 呛=丨+y d + M 如 A W A G W1241,892.5x4+ 20x1.6 +373.87Ix2.5x3.726= 124.19 + 32 + 56.08= 156.19KN/m2 0 p/n = 124.19 + 32 = 156.19KN賦 /=200KN賦第三组1280.572.5x4+ 20 x 1.