土木工程毕业设计工业厂房计算书

1、 毕业设计 2013 届 毕 业 设 计长沙市某小型食品加工厂设计计算书 （方案一） 作 者 届 别 2013 学 号 班 级 系 别 土木建筑工程学院 专 业 土 木 工 程 指导教师   职 称 讲 师 完成时间 2013 年 3 月 - 2013 年 5 月 目 录一 摘要-1二 设计资料-3三 计算简图确定-4四 荷载计算-8五 水平地震作用的计算-23六 内力计算-34七 内力组合-46八 截面设计与配筋计算-68九 楼板设计-86十 楼梯设计-90十一 基础设计-95十二 参考文献-105十三 致谢-106- 0 - 第一章 摘 要 本次毕业设计课题是设计长沙市小型食品加

2、工厂房（方案一），在设计过程中需要运用大学期间学到的各项知识,完整计算设计结构框架,并用计算机进行验算。此次毕业设计的目的和意义就在于让我们更加完整和系统的掌握所学的专业知识查漏补缺，更好的与将来的工作衔接。在课程设计的过程中,我们需要把四年来学的知识融会贯通，查阅于专业相关的各种资料。并且现在要慢慢学会利用所学的理论知识来解决所遇到的实际问题，做到学以致用。在这个的过程中，也可以积累一定的经验，开拓自己的视野。通过本课程的设计，必然会使我对人、机、料、法、环有更加深刻的理解，深入掌握如何进行工业厂房建筑设计规范及标准，结构计算的基本原则和结构布置的基本原理。本建筑采用框架结构。框架建筑的主要

3、优点:空间分隔灵活、自重轻、有利于抗震、节省材料，具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点。采用现浇混凝土框架时，结构的整体性、刚度较好，设计处理好也能达到较好的抗震效果，而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。现在框架结构已经在国内的大多数地区得到广泛应用，基本都是用于住宅楼、办公楼结构设计方案，经过长年的实践应用，该项技术已经非常成熟了。该项技术的研究在国外的发展较之国内要早，所以在有些方面要领先于国内，但基本与国内类似。本设计包含建筑设计与结构设计两个部分。建筑设计部分，本着“适用、安全、经济、美观”的设计原则，同时考虑工业厂房设计规范，按照有关建筑规范的要求，完成了建筑的平面、立面、剖

4、面及细部构件的设计，建筑风格简单实用，注重采用先进、经济、合理、安全的建筑技术。设计图纸全部采用auto cad绘制，图纸深度达到施工图的要求。 结构设计部分，在建筑设计的基础上，合理地确定了结构方案和结构布置，结构计算，在主体建筑部分选取具有代表性的计算单元进行计算，内容包括：确定梁柱截面尺寸；荷载计算；竖向力作用下的内力分析；内力组合及截面设计；节点验算，并完成部分结构构件计算，如现浇板的内力分析和配筋计算、楼梯计算和基础的计算等。在此基础上完成了各构件的配筋施工图。 完成了设计任务书规定的全部内容。 本建筑为长沙市小型食品加工厂房（方案一），厂址位于长沙市槽河区，地势平坦，交通便利，附近

5、无污染性工业厂房。采用钢筋混凝土框架结构，层数为4层，采用柱网布置，7度地震设防烈度，地震力必须计算。批准建筑总面积：5900m2 其中，生产大楼4200 m2，其他生产用房650 m2，生活办公用房500 m2，单身宿舍550 m2。大楼共分4层，层高为4.5m。本设计题仅完成生产大楼部分工程。由于时间和水平有限，难免出现设计不全面等诸多问题，望各位老师、同学给予批评指正。 关键词：食品加工厂、框架结构、建筑设计、结构设计、配筋施工图。 chapter 1 abstractthe graduation project is designed for small food processing

6、 plant in changsha city (program) in the design process requires the use of the knowledge learned in college, complete calculation of the design framework, and checking with the computer. the purpose and significance of the graduation project is to make us more complete and expertise learned in the

7、grasp of the system leak filled the convergence and the future work. in the curriculum design process, we need to digest the knowledge learned in the past four years, access to professional and related to various types of information. and slowly learn to use the theoretical knowledge to solve practi

8、cal problems encountered, do apply their knowledge. in this process, it is also possible to accumulate some experience, expand one's horizons. the design of the course is bound to make me ring a deeper understanding of the human, machine, material, method, a deep understanding of how to design s

9、pecifications and standards of industrial plant construction, the basic principles of the basic principles of structural calculations and structural arrangement.architectural design part of the spirit "for security, economic and beautiful" design principles, taking into account the industr

10、ial plant design specifications, in accordance with the requirements of the building code, the completion of the building plan, elevation, section and detail component design, construction the style is simple and practical, focusing on the use of advanced, economical and reasonable, safe constructio

11、n techniques. all design drawings using auto cad drawing, the drawings depth of construction drawings requirements. part of the structural design, architectural design based on reasonable assurance as to the structure of the program and the structural arrangement, structure calculations to select re

12、presentative calculation unit is calculated in the main part of the building, comprising: determining a beam and column dimensions; load calculation; vertical force analysis of internal forces; combination of internal forces and cross-sectional design; node checking, and complete the portion of the

13、structural members, such as cast-in-place plate internal forces and reinforcement calculation, the calculation of the stairs and basic calculation. on this basis, to complete the a reinforced construction plans of each member. the completion of the design task of the entire contents.  

14、0; small food processing plant in changsha city (program), the building, the site is located in, groove river district, near non-polluting industrial plants. the use of reinforced concrete frame structure, the number of layers of 4 layers, column grid layout, and 7 degree seismic fortification

15、intensity, seismic forces must be calculated. approved a total construction area: 5900m2 which production building 4200 m2, other production houses 650 m2, living and office space of 500 m2 and the single quarters 550 m2. the building is divided into four layers, the height to 4.5m. the design probl

16、em is only the completion the production building part of the project.will inevitably lead to limited time and level design is not comprehensive and many other issues, hope that teachers, students give the criticism. 第二章 设计资料2.1 工程概况 （1）工程名称: 长沙市某小型食品加工厂房（方案一） （2）结构概况: 该建筑位于长沙市漕河区，建筑性质为工业建筑，总建筑面积为42

17、00 平方米，建筑总高度为22.2m。东西长度为43 m，南北长度为24m。建筑层数为主体4层，室内外高差0.6m。2.2 建筑技术条件 （1）气象条件 <1> 气温：最热月平均30.1摄氏度,最冷月平均4.2摄氏度,夏季极端最高 39.8摄氏度,冬季极端最低-5.5摄氏度. <2> 相对湿度： 最热月平均73%。<3> 主导风向:全年为偏南风,夏季为西南风,基本风压=0.35，基本雪压=0.45kn/，地面粗糙程度为b类。2.3 工程地质条件 该地区地震设防烈度为7度，场地平整，无不良地质现象，自然地表填土1.0m深，填土下层为3米红粘土，地基承载特征值为

18、230kpa，再下层为强风化岩层，地基承载特征值为350kpa，地表以下2-5米无地下水侵蚀。2.4 结构选型(1) 结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构（纵横向承重框架）体系。(2) 其它结构选型: <1> 屋面结构:采用现浇钢筋混凝土肋形屋盖,屋面板取上人屋面的使用荷载. <2> 楼面结构:全部采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖。 <3> 楼梯结构：采用钢筋混凝土梁式楼梯。 <4> 电梯间：采用剪力墙结构。 <5> 过梁：窗过梁以及带雨蓬的门过梁均采用钢筋混凝土梁，并采用纵向框 架梁兼做窗过梁。 <6> 基础：因荷载不是很

19、大，地基承载力较大，采用钢筋混凝土柱下单独基础。 <7> 基础梁：因持力层较深，采用现浇钢筋混凝土基础梁。 第三章 计算简图确定3.1 计算简图确定 框架的计算单元如附图，取3-4轴上一榀框架计算。假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二楼楼面，基础标高根据地质条件、室内外高差，定为-1.10m，二层楼面标高为4.5m，故底层柱高为5.6m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面即层高，均为4.5m。由此，可绘出框架的计算简图如下图所示： 计算简图3.2 主要构件尺寸初步估算多层框架为超静定结构，在内

20、力计算之前，要预先估计梁、柱的截面尺寸结构所采用材料强度等级，以求得框架中各杆件的线刚度及其相对线刚度。混凝土强度等级： c30（ec=3.0×）（1）柱截面初估框架柱的截面尺寸按bc=（1/121/18）hi=（1/121/18）×4200=350mm233mmhc=（12）bc =233mm700mm在地震区框架柱采用方柱较为合适初步估计柱的尺寸为柱截面为：600 mm×600 mm楼梯口柱的截面为 : 400 mm×400 mm（2）梁尺寸确定该工程为纵横向承重，主要为横向承重，根据梁尺寸初步确定。 <1> 主要承重框架 梁柱截面尺寸根

21、据设计经验直接得出 ：横向框架梁截面尺寸 l=8000 mm， 取h=(1/81/18)l，初选h=600mm ； b=(1/21/3)h=200300mm，初选b=300mm；所得梁的估算截面如下表层次混凝土等级横梁（b×h）abbccd1-4c30300×600300×600300×600 <2> 次要承重框架 取 l=8000mm，h=（1/81/18）l=900mm-400mm,取h=500mmb=（1/21/4）h=300-150mm,取b=2500mm故次要框架梁初选截面尺寸为：b×h=250mm500mm <3&

22、gt; 基础梁 初选截面尺寸为：b×h=250mm400mm（3）初选楼板 楼板为现浇双向连续板，t=(1/401/50)l=(7290)mm 卫生间取t=100 mm；除卫生间外，其他地方取t=120mm3.3 梁柱惯性矩、线刚度、相对线刚度计算(1) 三个假设 <1> 平面结构假定：认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力；<2> 楼板在自身平面内在水平荷载作用下，框架之间不产生相对位移；<3> 不考虑水平荷载作用下的扭转作用。（2） 框架梁柱的线刚度计算 对于中框架梁取i=2i。 <1> 左边

23、跨梁：=3.0××2×1/12×0.3m×(0.6m)³ /8m=4.05×<2> 中跨梁： = =3.0××2×1/12×0.3m×(0.6m)³ /8m=4.05×<3> 右边跨梁：=3.0××2×1/12×0.3m×(0.6m)³ /8m=4.05×<4> 底层柱（ad轴）= =3.0××1/12×(0.6m)4/5

24、.6m=5.79× 其余各层柱（ad轴）i余柱= =3.0××1/12×(0.6m)4/4.5m=7.2×令i余柱1.0，则其余各杆件的相对线刚度为：= 4.05×/7.2×=0.56= 4.05×/7.2×=0.56= 4.05×/7.2×=0.56= 5.79×/7.2×=0.80框架梁柱的相对线刚度如下图所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。 框架梁柱的相对线刚度 第四章 荷载计算 4.1 恒载标准值计算（1）屋面（上人）防水层（刚性）30厚c20细石混

25、凝土防水 1.0 kn/防水层（柔性）三毡四油铺小石子 0.4kn/找平层：15mm厚水泥砂浆 0.3kn/找坡层：40mm厚水泥焦渣 0.56kn/保温层：80mm厚矿渣水泥 0.08×14.5=1.16 kn/结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板 0.12×25=3.0kn/找平层：15mm厚水泥砂浆 0.3kn/抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.17kn/ 合计 6.89kn/ （2）各层走廊露面 大理石地面：10mm面层 20mm水泥沙浆打底 0.65kn/素水泥浆结合层一道 结构层： 120mm厚现浇钢筋混凝土板 3.0kn/抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.17kn

26、/ 合计 3.82kn/（3）标准层楼面大理石面层，水泥沙浆擦缝 30mm1:3干硬性水泥砂浆，面上撒2厚素水泥 1.16 kn/素水泥浆结合层一道 结构层： 120mm厚现浇钢筋混凝土板 3.0kn/抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.17kn/ 合计 4.33 kn/（4） 框架梁自重 a) b=300mm h=600mm 梁自重 25 kn/×0.3m×(0.6m-0.12m)=3.6kn/m 抹灰层：10mm厚混合砂0.01m×(0.6m-0.12m)×2+0.3×17 kn/=0.2kn/m 合计 3.8kn/m b) b=250mm h

27、=500mm 次梁自重 25 kn/×0.25m×(0.5m-0.12m)=2.38kn/m 抹灰层：10mm厚混合砂0.01m×(0.5m-0.12m)×2+0.25×17 kn/=0.17kn/m 合计 2.55kn/m(5)基础梁 b=250mm h=400mm 自重 25kn/×0.25m×0.4m=2.5kn/m 2.5kn/m(6)柱自重 b=600mm h=600mm 自重 25 kn/×0.6m×0.6m=9kn/m抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01m×0.6m×4&

28、#215;17 kn/=0.41kn/m 9.41kn/m(7)外纵墙自重 标准层：纵墙自重 18kn/×0.24×(4.5-1.8-0.6)m=9.1kn/m铝合金窗 0.35kn/×1.8m=0.63kn/ m水泥粉刷外墙面 （4.5m-1.8m）×0.5kn/=1.35kn/m水泥粉刷内墙面 （4.5m-1.8m）×0.36kn/=0.97kn/m 12.1kn/m底层： 纵墙自重 1 8kn/×0.24×(5.6-1.8-0.6-0.4)m=12.10kn/m铝合金窗 0.35kn/×1.8m=0.63kn

29、/ m水泥粉刷外墙面 （4.5m-1.8m）×0.5kn/=1.35kn/m 水泥粉刷内墙面 （4.5m-1.8m）×0.36kn/=0.97kn/m 15.05kn/m (8) 内纵墙自重 底层： 纵墙自重 18kn/×0.24m×(5.6-1.8-0.6-0.4)m=12.10kn/m铝合金窗 0.35kn/×1.8m=0.63kn/ m 水泥粉刷内墙面 (4.5-1.8-0.6)m×0.36kn/×2=1.51kn/m 14.24kn/m 标准层： 纵墙自重 18kn/×0.24×(4.5-1.8-

30、0.6)m=9.07kn/m铝合金窗 0.35kn/×1.8m=0.63kn/ m水泥粉刷内墙面 (4.5-1.8-0.6)m×0.36kn/×2=1.22kn/m 10.92kn/m (9)内隔墙自重标准层：内隔墙 (4.5-0.6)m×0.24m×9.8kn/=9.17kn/m水泥粉刷墙面 (4.5-0.6)m×0.36kn/×2=2.81kn/m 11.98kn/m 底层： 内隔墙 （5.6-0.6-0.4）m ×0.24m×9.8kn/=10.82kn/m水泥粉刷内墙面 (4.5-0.6)m

31、15;0.36kn/×2=2.81kn/m 13.63kn/m（10）栏杆自重 0.24m ×1.1m×18kn/+0.05m ×0.24m×25kn/=5.05kn/m 5.05kn/m4.2 活荷载标准值（1）屋面和楼面活载标准值 根据荷载规范查得：上人屋面 ：2.0kn/楼 面： 10kn/ 走廊： 2.0kn/ （2）雪荷载 0.45kn/ 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取最大值，即2.0kn/4.3 竖向荷载的传递及框架受荷总图 板传至梁上的三角形或梯形荷载，为简化计算近似等效为均布荷载，荷载的传递示意图如下图： 板传荷载示意图

32、 (1) ab轴间框架梁 屋面板传荷载： 恒载： 6.89 kn/×1.9375m×（1-2×0.242²+0.242³）×2=23.95kn/m活载： 2.0 kn/×1.9375m×（1-2×0.242²+0.242³）×2=6.95kn/m楼面板传荷载：恒载： 4.33kn/×1.9375m×（1-2×0.242²+0.242³）×2=15.05kn/m活载： 10kn/×1.9375m×（

33、1-2×0.242²+0.242³）×2=34.76kn/m梁自重: 3.8kn/mab轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载 =3.8kn/m+23.95 kn/m=27.75kn/m 活载=板传荷载 =6.95kn/m楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载 =3.8kn/m+15.05kn/m =18.85kn/m 活载=板传荷载 =34.76kn/m(2) bc轴间框架梁均布荷载同ab轴间框架梁(3) cd轴间框架梁均布荷载同ab轴间框架梁(4) a、d轴柱纵向集中荷载的计算：女儿墙自重：（做法：墙高1100mm，100mm的混凝土压顶）

34、0.24×1.1×18 kn/+0.1m×0.24m×25 kn/+（1.2m×2+0.24m）×0.5 kn/=6.67 kn/m 顶层柱恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载=6.67kn/m×7.75m+3.8kn/m×(7.75-0.6)m+2.55kn/m×8m×1/2+7.75m/4×6.89kn/×5/8×7.75m+6.89 kn/×7.75m/4×（1-2×0.242²+0.242³）×8m&

35、#215;1/4×2×2=249.52kn 偏心弯矩=(0.3-0.15)m×249.52kn=37.43kn/m 顶层柱活载=板传荷载 =7.75m/4 ×2.0 kn/×5/8×7.75m+2.0 kn/×1.9375m×（1-2×0.242²+0.242³）×8m×1/4×2×2=46.58kn 偏心弯矩=(0.3-0.15)m×46.58kn=6.99kn/m 标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=12.1kn/m×

36、(7.75-0.6)m+3.8kn/m×(7.75-0.6)m+2.55kn/m×8m×1/2+7.75m/4×4.33k n/×5/8×7.75m+4.33kn/×7.75m/4×（1-2×0.242²+0.242³）×8m×1/4×2×2=224.73kn 偏心弯矩=(0.3-0.15)m×224.73kn=33.71kn/m 标准层柱活载=板传荷载 =10kn/×7.75/4 m×5/8×7.75m+

37、10kn/×7.75m/4×（1-2×0.242²+0.242³）×8m×1/4×2×2=232.89kn偏心弯矩=(0.3-0.15)m×232.89kn=34.93kn/m 基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重=15.05kn/m ×（7.75-0.6）m+2.5kn/m×（7.75-0.6）m=125.48 kn(5) b、c轴柱纵向集中荷载的计算： 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 3.8kn/m×(7.75-0.6)m+2.55kn/m×8m+7

38、.75m/4×6.89kn/×5/8×7.75m×2+6.89 kn/×7.75m/4×（1-2×0.242²+0.242³）×8×1/4×2×4=368.49kn 顶层柱活载=板传荷载 =7.75m/4 ×2.0 kn/×5/8×7.75m×2+2.0 kn/×1.9375m×（1-2×0.242²+0.242³）×8m×1/4×2×4

39、=93.16kn 标准层恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 =10.92kn/m×(7.75-0.6)m+3.8kn/m×(7.75-0.6)m+2.55kn/m×8m+7.75m/4×4.33k n/×5/8×7.75m×2+4.33kn/×7.75m/4×（1-2×0.242²+0.242³）×8m×1/4×2×4=327.33kn 标准层活载=板传荷载 =10kn/×7.75/4 m×5/8×7.75m&

40、#215;2+10kn/×7.75m/4×（1-2×0.242²+0.242³）×8m×1/4×2×4=465.78kn 基础顶面恒载=基础梁自重+底层内纵墙墙自重 =2.5kn/m×（7.75-0.6）m+14.24kn/m×（7.75-0.6）m=119.69kn框架在竖向荷载作用下的受荷总图如下图所示： 竖向受荷总图4.4 风荷载计算（1） 风荷载标准值计算 为了简化计算，作用在外墙面上的风荷载可近似用作用在屋面梁和楼面梁处的等效集中荷载替代。作用在屋面梁和楼面梁节点处的风荷载标

41、准值： 式中 基本风压 =0.35kn/；因建设地点在长沙市漕河区，地势平坦，所以地面粗糙程度为b类；计算过程见下表： 作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值离地高度（m）/ kn/m/m/kn18.61.221.01.30.354.52.414.8414.11.111.01.30.354.54.517.619.61.001.01.30.354.54.515.875.11.001.01.30.355.14.516.93 注：对于高度不大于30m或高宽比小于1.5的房屋结构1.0 b7.75m（2） 风荷载作用下框架侧移验算： 侧移刚度d如下表所示：横向24层d值的计算构件名称/(kn/m

42、)a轴柱2×4.05/2×7.2=0.560.2209387b轴柱2×(4.05+4.05)/2×7.2=1.130.36015360c轴柱2×(4.05+4.05)/2×7.2=1.130.360 15360d轴柱2×4.05/2×7.2=0.560.2209387d=(9387 kn/m + 15360 kn/m)×2=49494kn/m横向底层d值的计算构件名称/(kn/m)a轴柱4.05/5.79=0.700.4449837b轴柱 (4.05 +4.05)/5.79=1.400.55912385c

43、轴柱(4.05+4.05)/5.79=1.400.55912385d轴柱4.05/5.79=0.700.4449837d=(12385+9837) ×2=44444kn/m（3）风荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算:式中: 第j层的总剪力 第j层所在柱的抗侧移刚度之和 第j层的层间位移第一层的层间侧移植求出以后，就可以计算各楼板标高出的侧移值的顶点侧移值，各层楼板标高处的侧移植是该层以下各层层间侧移之和。顶点侧移是所有各层层间侧移之和。i层侧移 顶点位移框架在风荷载作用下侧移的计算过程见表： 风荷载作用下框架侧移验算层次414.8414.84494940.00031/1500831

44、7.6132.45494940.00071/6864215.8748.32494940.00101/4609116.9365.2544444 0.00151/38140.0035m侧移验算：层间侧移最大值：1/3814 <1/550 (满足要求）（4） 风荷载标准值作用下的内力计算 框架在风荷载（从左向右吹）作用下的内力用d值法进行计算。其步骤为： <1>求各柱反弯点处的剪力值； <2> 求各柱反弯点高度； <3>求各柱的杆端弯矩及梁端弯矩； <4>求各柱的轴力和梁剪力。 第i层第m柱所分配的剪力为：vim=dim×vi/d，vi

45、=wi，见下表： a轴框架柱反弯点位置层号h/myoy1y2y3yyh/m44.50.560.280000.281.2634.50.560.380000.381.7124.50.560.450000.452.0315.60.700.550000.553.08b轴框架柱反弯点位置层号h/myoy1y2y3yyh/m44.51.130.360000.361.6034.51.130.450000.452.0324.51.130.460000.462.0515.61.400.580000.583.25c轴框架柱反弯点位置同b 轴； d轴框架柱反弯点位置同a轴；框架各柱端剪力及弯矩分别按下式计算： 中柱

46、 =b左×（+）/（b左+ b右） =b右×（+）/（b左+ b右）边柱 =+ 风荷载作用下a、d轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算 层号 yh（m）414.8449494 93870.1902.821.26 9.14 3.559.14332.4549494 93870.1906.171.7119 17.21 10.55 20.76248.3249494 93870.1909.182.0326 22.72 18.59 33.27165.2544444 98370.22114.423.08 36.34 44.41 54.93风荷载作用下b、c轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算层号 yh（m）/kn.m/kn.mmb左 /kn.mmb右