某厂房车间毕业设计

1、塔里木大学混凝土结构课程设计目 录1设计资料11.1屋面做法及围护结构11.2材料选用12结构构件选型及柱截面尺寸确定12.1结构构件选型12.2柱截面确定23荷载计算33.1屋盖恒载33.2屋盖活荷载43.3风荷载43.4吊车荷载54排架内力计算54.1恒载作用下的排架内力分析64.2屋面活荷载作用下排架内力分析74.3风荷载作用下的排架内力分析94.4吊车荷载作用下的排架内力分析114.5内力组合175排架柱设计205.1上柱配筋计算205.2下柱配筋计算215.3柱在排架平面外承载力验算225.4柱的配筋配置236牛腿设计236.1牛腿截面高度验算236.2牛腿配筋计算246.3柱的吊装

2、验算247基础设计257.1作用于基础顶面上的荷载计算257.2基础尺寸及埋置深度267.3基础高度验算277.4基础底板计算287.5柱边及变阶弯距计算297.6配筋计算30致 谢32参考文献331设计资料某金工车间为两跨等高厂房，跨度均为26 m，柱距均为6m，车间总长66m。每跨设有50 kN吊车两台，吊车工作级别均 为A5级，轨顶标高为9.6 m。采用卷材防水屋面，240 mm厚双面清水围护砖墙，钢窗宽度3.6 m，室内外高差150 mm，素混凝土地面，厂房建筑剖面如图1.1所示。厂房所在地点基本风压为0.7kN/m2,地面粗糙度为B类；基本雪压为0.25kN/m2，修正后的地基承载力

3、特征值为。活荷载组合值系数；风荷载组合值系数取0.6。要求进行排架结构设计（不考虑抗震设防）。图1.1 厂房剖面图1.1屋面做法及围护结构高聚物改性沥青防水卷材20mm厚1：3水泥砂浆找平层100厚的水泥蛭石保温层一毡两油隔气层20mm厚1：2水泥砂浆找平层预应力钢筋混凝土大型屋面板屋盖钢支撑1.2材料选用钢筋采用HPB300，HRB335。混凝土：基础采用C25，柱采用C30。2结构构件选型及柱截面尺寸确定2.1结构构件选型 因厂房跨度为26m，在1536 m之间，且柱顶标高大于8 m，故采用钢筋混凝土排架结构。为了使屋面具有较大刚度，选用预应力混凝土折线形屋架及预应力混凝土屋面板。选用钢筋

4、混凝土吊车梁及基础梁。厂房各主要构件选形见表2.1表1 主要承重构件选型表构件名称标准图集选用型号重力荷载标准值屋面板（一）预应力混凝土屋面板YWB-2（中间跨）YWB-2s（端跨）（包括灌缝重）天沟板（三）预应力混凝土屋面板（卷材防水屋面板）屋架（三）预应力混凝土折线形屋架（跨度18）（屋盖钢支撑）吊车梁（二）钢筋混凝土吊车梁（吊车工作级别A1A5）（中间跨）（边跨）轨道连接（二）吊车轨道联接详图基础梁钢筋混凝土基础梁注：本表图集均按TJ10-1974钢筋混凝土结构设计规范设计，重力荷载以换算为法定计量单位图2.1 建筑剖面图由图2.1可知柱顶标高12.3 m，牛腿顶面标高为9.13 m，设

5、室内地面至基础顶面的距离为0.5m，则计算简图中柱的总高度H、下柱高度和上柱高度分别为： 2.2柱截面确定根据柱的高度，吊车起重高度、吊车起重量及工作级别等条件，课有表2.4.2并参考表2.4.4确定柱截面尺寸，见表2.1表2 柱截面尺寸及相应的计算参数 计算参数柱号截面尺寸/ 面积/ 惯性矩/自重/ A,C上柱矩400×400下柱I 400×600×60×100B上柱矩400×400下柱I400×600×60×100本题仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图2.2所示。 ABC柱 图2.2 计算单元与计算简

6、图3荷载计算3.1屋盖恒载 高聚物改性沥青防水卷材 厚水泥砂浆找平层 厚水泥蛭石保温层 一毡两油隔气层 厚水泥砂浆找平层 预应力混凝土屋面板（包括灌缝） 屋盖钢支撑 屋架重力荷载为，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为：(1). 吊车梁及轨道重力荷载设计值：(2). 柱自重重力荷载设计值：A，C柱：上柱：下柱：B柱：上柱：下柱：各项恒载作用位置如图3.1所示：图3.1 各项恒载作用位置图3.2屋盖活荷载屋面活荷载标准值为，雪荷载标准值为。后者小于前者，故仅按照前者计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：的作用位置与作用位置相同，如图3.1所示。3.3风荷载风荷载标准值按式（2.5.2）计算，其

7、中，根据厂房各部分标高（图2.1）及B类地面粗糙度由附表5.1确定如下：柱顶（标高12.30m） 檐口（标高14.60m） 屋顶（标高16.00m） 如图3.3.1所示 ，由式（2.5.2）可得排架迎风面及背风面荷载标准值分别为： 图3.2.1 风荷载体型系数及排架计算简图则作用于排架计算简图上的风荷载设计值为：3.4吊车荷载由书中查表可知吊车参数为B=6.40 m，K=5.25 m，g=20kN，Q=50kN，。根据及，可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应的竖向坐标值，如图3.4.1所示图3.4 吊车荷载作用下支座反力影响线吊车竖向荷载设计值为：作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力按下式

8、计算： 作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值计算如下：4排架内力计算该厂房为两跨等高排架，可用剪力分配法进行排架内力分析。其中柱的剪力分配系数按下式计算：表3 柱剪力分配系数柱别A，C柱B柱4.1恒载作用下的排架内力分析恒载作用排架的计算简图如图4.1.1(a)所示，图中重力荷载及力矩M是根据图3.1.1a确定，即图中的重力荷载及力矩M是根据上图确定的，即；如图7所示，排架为对称结构且作用对称荷载，排架结构无侧移，故各柱可按柱顶为不动铰支座计算内力。柱顶不动铰支座反力计算如下：对于A，C柱，则：，本题中。求得后，可用平衡条件求出柱各截面的弯矩和剪力。柱各截面的轴力为该截面以上重力荷载之和，恒

9、载作用下排架的弯矩图和轴力图分别见图4.4.1（b）、（c）。图4.4.1（d）为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定。 (a)(b) (c) (d) 图4.1.1 恒荷载作用下的排架内力4.2屋面活荷载作用下排架内力分析排架计算简图如图4.2.1所示，其中，他在柱顶及变阶处引起的力矩为； 其;(1)对于A,B柱，对于B柱，则：则排架柱顶不动铰支座总反力为：将R反作用于排架柱顶，用式（2.5.15）计算相应的柱顶剪力，并与柱顶不动铰支座反力叠加，可得屋面活荷载作用于AB跨市的柱顶剪力，即排架各柱的弯矩图，轴力图及柱底剪力如图4.2.1所示。图4.2.1 AB跨作用屋面活荷载时排架的计算简图图4

10、.2.1 AB跨作用屋面活荷载是排架内力图（2）BC跨作用屋面活荷载由于结构属于对称结构，且BC跨与AB跨作用荷载相同，故只需将图4.2.1中各内力图的位置及方向调整一下即可。如图4.2.2所示。图4.2.2 BC跨作用屋面活荷载时排架计算简图 图4.2.2 AB跨作用屋面活荷载时排架的弯矩及剪力图4.3风荷载作用下的排架内力分析因为此厂房为单层单跨等坡对称厂房，故左右吹风时只用考虑一种就可以，用最大的弯矩配置两边的柱子的钢筋。左吹风时计算简图如图4.3.1所示，对于A,B柱，由表2.5.2得： 各柱顶分配的剪力分别为： 排架内力图如图4.3.1所示 图4.3.1 左吹风时排架的计算简图图4.

11、3.1 左吹风排架内力（2）右吹风时由于结构属于对称结构，且荷载对称作用，故将图4.3.1中A，C柱内力对换且改变内力符号后就是右吹风作用下排架内力图。见图4.3.2图4.3.2 右吹风时排架的计算简图 图4.3.2 右吹风作用下排架的弯矩图4.4吊车荷载作用下的排架内力分析（1）作用于A柱计算简图4.4.1所示，其中吊车的竖向荷载，在牛腿顶面处引起的力矩为： 对于A柱，则 对于B柱，查表得：各柱顶分配的剪力分别为: 排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力图如图4.4.1所示图4.4.1 作用于A柱时排架计算简图 图4.4.1 作用A柱是排架内力图（2）作用于B柱左计算简图如图4.4.2所示，计算

12、如下： 柱顶不动铰支座反力，及总反力R分别为：各柱顶剪力分别为：排架各柱的弯矩图、轴力图和柱底剪力值如图所示图4.4.2 作用于B柱左时排架计算简图图4.4.2 作用于B柱左时排架的内力图（3）作用于B柱右 根据结构对称性及吊车吨位相同的条件，内力计算与“Dmax作用于B柱左”的情况相同，只需将A、C柱内力对换并改变全部弯矩和剪力符号，如下图所示：图4.4.3 作用于B柱右时排架的计算简图 图4.4.3 作用于B柱右时排架内力图（4）作用于C柱同理，将“Dmax作用于A柱”的情况的AC柱内力对换，并注意改变符号，可求得各柱的内力，计算简图如图4.4.4所示： 图4.4.4 作用于C柱时排架的计

13、算简图 图4.4.4 作用于C柱时排架内力图（5）作用于AB跨柱 当AB跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图所示：对于A柱，查表得，则同理，对于B柱，则排架柱顶总反力为：各柱顶剪力为：排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图4.4.5所示。当方向相反时，弯矩图和剪力只改变符号，方向不变。图4.4.5 作用于AB跨时排架的计算简图图4.4.5 作用于AB跨时排架的弯矩及柱底剪力值图（6）作用于BC跨当BC跨作用吊车横向水平荷载时，由于结构对称及吊车吨位相等，故排架内力计算与“Tmax作用于AB跨”的情况相同，仅需将A柱与C柱的内力对换，计算简图如图4.4.6所示图4.4.6 作用于BC跨时排架的计

14、算简图 图4.4.6 作用于BC跨时排架的弯矩及柱底剪力值图4.5内力组合A柱内力设计值汇总见下表4 ，A柱内力组合值见表5，表中控制截面及正号内力方向见表4。内力组合除及相应的M和N一项外其他均按式： 、及求得最不利荷载值。及相应的M和N在截面及截面均按求得最不利荷载值而截面则是按照求得最不利荷载值。对柱进行裂缝宽度验算时，内力采用标准值，同时只需对的柱进行验算。为此表中亦给出了Mk和Nk的组合值，它们均满足的条件，这些值均取自及相应的M和Mk。表4 A柱内力设计值汇总表风荷载右风-32.390-32.390-284.990-38.28左风13.84013.840384.79075.82吊车

15、水平荷载Tmax作用在BC跨±6.880±6.880±27.780±2.17Tmax作用在AB跨±0.050±0.050±34.570±3.653吊车竖向荷载Dmax作用在C柱-3.140-3.140-12.690-0.991Dmax作用在B柱右17.34017.34070.0305.471Dmax作用在B柱左-37.82019.42127.19-95.46127.19-11.93Dmax作用在A柱-40.40081.38270.62-41.33270.62-12.743屋面活载作用在BC跨9.41509.4150

16、38.0202.97作用在AB跨-8.55327.6-41.31327.6-17.524327.62.47恒载-5.35353.04-18.97402.0015.75432.053.61荷载类别序号MNMNMNV-柱号及正向内力表5 A柱内力组合表 Nmax一项，取1.35SGK+0.7×1.4SQKMK，NK20.55294.20Nmin及相应的M，V29.665353.04-45.092402475.505432.0581.911341.52360.0458.94+0.9+0.9(+)+0.90.9(+)+0.9×+0.9(+)+Nmax及相应的M，V6.725523.

17、5254.272645.558-21.447675.608-7.859-13.44534.01-5.18+0.9+0.9×+0.9×+0.9×Mmax及相应的M，V-69.565353.04-79.151788.417-162.38818.467-40.881-114.11536.05-28.77+0.90.8(+)+0.9+0.9+0.8×(+)+0.9×+0.9+0.8×(+)+0.9×+Mmax及相应的M，V27.503647.8878.611596.846444.94626.89672.244319.69499.22

18、52.03+0.9+0.9(+)+0.9+0.8(+)+0.9×+0.9+0.8×(+)+0.9×+截面MNMNMNVMKNKVK-5排架柱设计A柱，混凝土强度等级为C30，；采用HRB400级钢筋，。上、下柱均采用对称配筋。5.1上柱配筋计算由表5可见，上柱截面共有4组内力，取。经判别，其中3组内力是大偏心受压，只有（M=6.725kN·m，N=523.52kN）一组为小偏心受压，且，按此组内力计算时为构造配筋。在-截面内，按计算下柱计算长度取，附加偏心。，由，故应考虑偏心距增大系数。取。 且 ，故为小偏心。故，由公式（7-34）计算由公式（7-35）

19、求钢筋截面面积：而对3组大偏心受压内力，在弯矩较大且比较接近的两组内力中，取轴力较小的一组，即取：M=-69.565kN·m N=353.04kN由附表11.1查得有吊车厂房排架方向上柱的计算长度。附加偏心距取20mm（大于400mm/30=13.3mm）。，由，故应考虑偏心距增大系数。取。取进行计算。选225（），则,满足要求。由附表11.1，得垂直于排架方向的计算长度，则，。 满足弯矩作用平面外的承载力要求。5.2下柱配筋计算取。与上柱分析方法类似，在表6中的8组内力中，选取下列两组不利内力：，（1）按计算（2）下柱计算长度取，附加偏心距：，由，故应考虑偏心距增大系数。 取。故为

20、大偏心受压。先假定中和轴位于翼缘内，则说明中和轴位于腹板内，应重新计算受压区高度： （3）按计算下柱计算长度取附加偏心距：，计算方法与上述相同，取，。故为大偏心受压。先假定中和轴位于翼缘内，则式中综合上述计算结果，下柱截面选用425进行配筋。按此配筋经验算柱弯矩作用平面外的承载力亦满足要求。5.3柱在排架平面外承载力验算规范规定，对的柱应进行裂缝验算。则： 上柱： 下柱：需进行裂缝验算。其中，下柱；构件受力特征系数；混凝土保护层厚度c取25mm。表6 柱的裂缝宽度验算柱截面下柱内力标注值341.52360.04949>0.55=3081.03313971.012487374.910.43

21、20.290.3（满足要求）5.4柱的箍筋配置非抗震地区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求配置。根据构造要求，上柱选用下柱均选用箍筋。6牛腿设计根据吊车梁支承位置、截面尺寸及构造要求，初步拟定牛腿尺寸，如图2-5-1所示。其中牛腿截面宽度，牛腿截面高度，。6.1牛腿截面高度验算已知，（牛腿顶面无水平荷载），取，则 故牛腿截面高度满足要求。6.2牛腿配筋计算，因而牛腿可按构造要求配筋。根据构造要求，。实际选用420（）。水平箍筋选用。6.3柱的吊装验算采用翻身起吊，吊点设在牛腿下部，混凝土达到设计强度后起吊。由附表查得柱插入杯口深度为，取，则吊装时的总长3.17m+9.63m+0.6m=13

22、.4m，计算简图如图6.3.1所示。 图6.3.1 吊装简图柱吊装阶段的荷载为柱自重重力荷载（应考虑动力系数），即在上述荷载作用下，各柱控制截面的弯矩为：由，得：令，得，则下段柱最大弯矩为：柱截面受弯承载力及裂缝宽度验算过程见表7表7 柱吊装阶段承载力及裂缝宽度验算表柱截面上柱下柱40.70（30.15）55.06（40.79）53.12>0.9×40.70=36.63571.92>0.9×55.06 =49.55208.8265.180.4740.2010.2，取0.2010.195<0.2（满足要求）0.199<0.2（满足要求）7基础设计GB

23、50007-2002建筑地基基础设计规范规定，对于6m柱距的单层多跨厂房，地基承载力特征值、吊车起重量50kN、厂房跨度、设计等级为丙级时，可不做地基变形验算。本设计满足上述要求，故不做地基变形验算。基础混凝土强度等级采用C30，下设100mm厚C10混凝土垫层。7.1作用于基础顶面上的荷载计算作用于基础顶面上的荷载包括柱底（截面）传给基础的M，N，V以及外墙自重重力荷载。前者由表4.5.1中的截面选取，见表8，其中内力标准组合值用于地基承载力验算，基本组合值用于受冲切承载力验算和地板配筋计算，内力的正号规定如图2-6-1所示。表8 基础设计的不利内力组别荷载效应基本组合荷载效应标准组合M/（

24、kN·m）N/kNV/kN第1组444.94626.89672.244319.69499.2252.03第2组-362.382818.467-40.881-256.97636.05-28.77第3组-21.447675.608-7.859-13.44534.01-5.18图7.1.1 基础荷载示意图由图7.1.1可见，每个基础承受的外墙总宽度为6.0m，总高度为14.65m，墙体为240mm厚实心砖墙（）。钢框玻璃窗（）基础梁重量为16.7KN/根.每个基础承受的由墙体传来的重力荷载为：240mm厚砖墙 钢框玻璃窗 基础梁 距基础形心的偏心距为： 7.2基础尺寸及埋置深度1.按构造要

25、求拟定高度h。由表2.4.6得，柱的插入深度，取。由表2.4.7得杯底厚度应大于200mm，取，则基础顶面标高为-0.500m，故基础埋置深度d为：由表2.4.7得杯壁厚度，取；基础边缘高度取，台阶高度取300mm。2.拟定基础地面尺寸由式（2.7.2）得 适当放大（考虑偏心作用放大10%到40%），取3.计算基底压力及验算地基承载力 基底压力按式（2.7.3）计算，结果见表9按式（2.7.8）验算地基承载力其中，验算结果见下表9。表9 基础底面压力计算及地基承载力验算表类别第1组第2组第3组319.69499.2252.03-256.97636.05-28.77-13.44534.01-5.181081.1712181112.96232.17-417.208-152.447213.228130.546267.93119.352204.086149.796171.89180213.23216193.64>180267.93>216(不满足要求)176.94180204.09216因为第二组不满足，则应调整基础底面尺寸，并按上述步骤重新计算，直到满足为止，计算结果见下表10： 表10 基础底面压力计算及地基承载力验算表类别第1组第2组第3组319.69499.2252.03-256.97636.05-28.77-13.44534.01-5.181155.0912