单层工业厂房课程设计

1、Huazho ngUni versityofScie ncea ndTech no logy单层工业厂房课程设计班级：土木工程1202班姓名：学号：U2012154指导老师：周方圆2015年7月25日('Z''/|l目录1、概况2、结构设计资料3、建筑设计资料4、吊车资料 二、结构选型1、屋面板选型2、天窗架选型3、屋架选型4、吊车梁选型5、轨道连接确定6、初选柱截面形式与尺寸 三、确定定位轴线 1、横向定位轴线2、纵向定位轴线四、排架内力计算1、计算参数2、荷载计算3、排架内力计算五、荷载组合与内力组合 六、柱配筋计算1、设计资料2、内力3、配筋计算七、牛腿计算八、排

2、架柱吊装验算 九、抗风柱设计十、基础设计计算 设计资料1、概况7 J" I j某工厂拟建一个焊接车间，根据工艺布置的要求，车间为单跨单层厂房，厂_<护J.：/ r房总长66.00m,跨车间内分别设有一台 Q=20/5t和一台10t的中级工作制吊车, 吊车轨顶标高为8.40m。跨度18m柱距6m (端部为5.5m)2、结构设计资料I I: II(1) 自然条件：基本雪压0.7kN/m2基本风压0.7kN/m2Iv- I地震设防烈度该工程位于非地震区，故不需抗震设防。;.1I(2) 地质条件：场地平坦，地面以下 01.4m为回填土，1.4m以下为棕黄亚粘土层, 该土层 fak=20

3、0kN/m, 丫 n=17kN/, ES=8.9Mpa, 4.9m 以下为棕红粘土层，该土层 fak=250kN/m, 丫 m=17.8kN/m2, Es=8.9Mpa,场地地下水位较低，可不考虑其对基础的 影响。3、建筑设计资料 屋面：采用卷材防水屋面，不设保温层;维护墙：采用240厚蒸压粉煤灰砖墙，外墙面为水刷石，内墙面为水泥石灰砂浆抹 面；门窗：钢门、钢窗，尺寸参见立面图；地面：采用150厚C15素混凝土地面，室内外高差为 300mm 4、吊车资料吊车】薙敏孰屮至吊年幷硼离K(mm)BO】Iblinffl)Bi (mm)P"N)16 tilt24*,765154事1H039,4

4、20f5t1&5400(1597225.97.427HI2M0IH223C34结构选型1. 屋面板选型活荷载标准值为，基本雪压为，故屋面活荷载按| | ! 1计算。屋面荷载标准值为：防水层弋 I20mm厚水泥砂浆找平层积灰荷载活荷载外加荷载基本组合设计值：。查询图集04G410-1选用Y - WB-3皿，其允许外加均布荷载基本组合设计值为，可以满足要求。板自重标准值为，灌缝重标准值为1、屋架选型屋面荷载标准值：防水层20mm厚水泥砂浆找平层预应力混凝土屋面板及灌缝屋面支撑及吊管自重永久荷载总计积灰荷载活荷载可变荷载总计屋面荷载设计值为：6m钢天窗架带挡风板代号为d ；单跨两端外天沟代号

5、为B;根据实际屋面荷载设计值在表中屋面荷载设计值为一栏，选取屋架承载能力序号为4。 .1 I.I根据图集041415-1选用屋架型号为YWJA-18-2A a。其自重为每榀。2、吊车梁选型根据吊车梁支座竖向反力影响线及吊车参数，计算出最大剪力为，查询04G3242选用DL 9吊车梁。每根自重为。3、轨道连接确定轨道及垫层构造高度200mm轨道及连接杆自重取。4、初选柱截面形式与尺寸根据设计资料，中级工作制吊车起重量20t，轨顶标高为8.40m,查询下表选用柱型号为：上柱矩 500X 500,下柱工500X 1000X 200。中级工作制吊车三、确定定位轴线吊车起重量（t）轨顶标高（m）6m柱距

6、（边柱）6m柱距（中柱）上柱（mr）下柱（mm）上柱（mn）下柱（mm）< 568矩 400X400工 400 X 600 X 100矩 400X 400工 400 X 600 X 100108矩 400X400工 400 X 700 X 100矩 400X 600工 400 X 800 X 15010工 400 X 800 X 150矩 400X 600工 400 X 800 X 15015 208矩 400X400工 400 X 800 X 150矩 400X 600工 400 X 800 X 15010工 400 X 900 X 150矩 400X 600工 400X1000X 1

7、5012矩 400X500工 400X1000X 200矩 500X 600工 500X1200X 200308矩 400X400工 400X1000X 150矩 400X 600工 400X1000X 15010矩 400X500工 400X1000X 150矩 500X 600工 500X1200X 20012矩 500X500工 500X1000X 200矩 500X 600工 500X1200X 20014矩 600X500工 600X1200X 200矩 600X 600工 600X1200X 2005010矩 500X500工 500X1200X 200矩 500X 700双 50

8、0X1600X 30012矩 500X600工 500X1400X 200矩 500X 700双 500X1600X 30014矩 600X600工 600X1400X 200矩 600X 700双 600X1800X 3001、横向定位轴线中柱定为轴线通过柱截面几何中心。 *1 I、卜 H I 在厂房纵向尽端处，定为轴线位于山墙内边缘，并把端柱中心线内移600mm2、纵向定位轴线上柱截面尺寸，由表一知，采用非封闭式定位轴线，如图。查询吊车参数得；取； 。四、排架内力计算1、计算参数柱顶标高：式中为轨顶标高，为吊车轨顶以上高度，为安全净空尺寸。其中;查询吊车资料选用；取，代入：设室内地面到基础

9、顶面的距离为 600mm则柱总高：。上柱高度：式中 为轨道构造高度，为吊车梁支承处的吊车梁高，则下柱高度：柱截面尺寸如图。I II I x| II荷载作用的示意图如图。2、荷载计算屋面恒载L.-, I防水层 .1 I.I20mm厚水泥砂浆找平层预应力混凝土屋面板及灌缝屋面支撑及吊管自重永久荷载总计屋架自重为67.62kN/榀，钢天窗架自重为14.58kN/榀。则柱顶屋面恒载设计 值:屋面活荷载;基本雪压为；故柱顶屋面活荷载设计屋面活荷载标准值值：柱自重上柱：下柱：吊车梁及轨道连接自重吊车荷载：a吊车竖向荷载吊车计算简图如图。b.吊车水平向荷载风荷载风荷载体形系数如图。按地面粗糙度为B类计算风压

10、高度变化系数。柱顶：屋架檐口：3、排架内力计算(2) .柱自重作用产生的弯矩和轴力(3) .吊车梁及轨道连接自重作用产生的弯矩和轴力综上恒载作用下柱顶反力：;.1I恒载作用下内力图如图。(4) .屋面活荷载作用下的弯矩和轴力屋面活荷载作用与屋面恒载相同，即内力成比例内力图如图。(5) .吊车竖向荷载产生的内力1).最大轮压作用在A柱因为A、B两柱相同，故，则各柱剪力为:内力图如图大轮压作用在B柱419.4N W hl)2).最大轮压作用在B柱时，其受力情况与最大轮压作用在 A柱正好相反，内力图可参 考图(6) .吊车水平制动力产生的内力1) .水平力向右作用时柱顶剪力：7 J I j/ ； .

11、；)内力图如图。2) .水平力向左时吊车水平制动力向左作用时，其内力情况与吊车水平制动力向右作用时相反，其内 力图可参考图。r(7) .风荷载作用下产生的内力1).左风作用时内力图如图QPIm1 IIr jF J Jo U 厂/_.JG 一/l'/'jTjr r /1/壬 424? /7.：/£匚S41|'/ n /. 2）.右风作用时右风作用时产生的内力与左风作用产生的内力相反。其内力图可参考左风内力图1 X、$i I五、荷载组合与内力组合恒荷载屋面活荷载吊车内力组合表风荷载截-面ppp(1)2-23-31-12-23-3MNMNMNV18.76咗234E2

12、.131Q(2)3.6632.4组合项4432.412.19732.40Dma在A柱 Dmin在A柱(3)-30.92二 0ax及36应4_ 419474嘉5234189.4 -7.73118.38707.9551.7427.757.67(4)-30.92组合项78.2-101.1372-7.73(7)1恒荷载+任一种活荷载55.360M16及相.0一1蠢2$34814-90.42p016.组合098.8 10 :-14项55.0542C-55.288.5-487.77427.7-41.81右风(8)-71.96摘a: x及相应96组合项Nmin及相应M.470血4249767.2 0 -43

13、.92118.38707.945.58847.1-5.674.12234.8-90.42288.5551.7427.757.67V组合项M截 面由可变荷载效应控制的组合恒荷载+0.9 x（任两种或两种以上活荷载）Mnax及相应N组合项Mmin及相应N组合项Nmax及相应M组合项Nmin及相应M77.78267.21368-100.92234.81357190.54-94.86707.9320.91236812357-97.26267.2186.1740.3789.04879.564.451468-786.7789.04505.9879.5-63.5464.451368-100.92234.8欢

14、迎共阅六、柱配筋计算由于A柱与B柱对称，所以两柱采用完全相同的设计；边跨柱按中间跨柱的计算 结果设计，不单独计算。1、设计资料截面尺寸：上柱500mM 500mn矩形截面下柱500mim< 1000mM 500mn工字形截面； °材料等级：混凝土 C30取钢筋受力筋为HRB335级钢筋箍筋、预埋件和吊钩为HRB235级钢筋I、I II II II计算长度：由于柱高在8m以上，所以设置柱间支撑，故柱的计算长度。排架平面内：上柱2X4=8m下柱 1 x 13=13mI.i排架平面外：上柱1.5 x 4=6m>s II下柱 1 x 13=13m2、内力(1)上柱内力组合表中I

15、I截面的控制内力 N均小于 ，则都属于大偏心受压，所以取弯矩较大而轴力较小的情况，选出内力组合：欢迎共阅(2)下柱内力表中截面的控制力 N均小于z，则都属于大偏心受压，所 以取弯矩较大而轴力较小的情况，选出内力组合：3、配筋计算(1)上柱按对称配筋属于大偏心受压，取x=70mm选用2B20 （A=628mm；箍筋选用A62O0加密区选用A6100受弯平面外承载力验算： ，查表得稳定系数r / | l x满足要求。（2）下柱 .一一二11I II ! *；' I内力组合： ； ；-|，中和轴位于受压翼缘部分，中和轴位于受压翼缘部分对比两组，选用5B25(As=2454mm，箍筋选用A62

16、O0加密区A6100受弯平面外承载力验算：满足要求。七、牛腿计算作用于牛腿顶面的荷载:牛腿咼度验算，a=0, b=500mm满足要求。纵向受拉钢筋的配置，因为竖向力作用点在下柱截面边缘内，贝何以按构造配欢迎共阅筋，且，纵筋不少于四根，直径不应小于 12mm所以2选用 4B16, As=804.4mm。由于，则可以不设置弯起钢筋，箍筋按构造配置，牛腿上部范围内水平箍筋的总截面面积不应小于承受 Fv的受拉纵筋面积的1/2，箍筋选用A8100局部承压面积近似按柱宽乘以吊车梁端承压板宽度取用：满足要求。八、排架柱吊装验算采用翻身起吊，对图中三截面进行承载力验算和裂缝宽度验算。1i _ 、（1）荷载考虑

17、结构重要性系数0.9，荷载系数1.2，动力系数1.5上柱：牛腿：下柱：（2）内力通过计算可得：（3）验算截面按双筋截面计算，裂缝允许宽度=0.3mm。采用限制钢筋应力来限制裂缝宽度。I - I截面已配5B25，满足要求。裂缝验算：满足要求。H - H截面已配5B25，满足要求。裂缝验算：满足要求。皿-皿截面对于B20钢筋,对于B25钢筋,欢迎共阅已配2B20,满足要求。裂缝验算：满足要求。九、抗风柱设计1、设计资料截面尺寸：上柱 500mm 500mm正方形截面；"Jj I J下柱500mm 700mm矩形截面材料等级：混凝土 C30 fc =14.3N/mm2钢筋受力筋为HRB33

18、5级钢筋箍筋、预埋件和吊钩为HRB235级钢筋1 i2、设计说明抗风柱主要承受山墙风荷载，竖向荷载只有柱的自重，设计时近似按受弯构件计算。抗风柱顶应低于屋架上弦中心线50mm，抗风柱上、下柱交界处应低于边柱顶100mm或屋架下弦底200mm，可以由剖面图得抗风柱的上柱 H2.6m， 下柱Hi “6.9m，总高H =19.5m。抗风柱顶和屋架上弦连接，连接一般采用竖向可 移动、水平向又有较大刚度的弹簧板连接山墙重量由基础梁传至基础。柱截面宽度 500mm - 一 = 487.5m，下柱截面咼度 700mm L = 676mm。40253、荷载计算(1 )、风荷载标高/m101520301.01.

19、141.251.42由上面的数据通过插值可以求得标高17.5m处的19 515z(19.5m)=1.14 (1.251.14) =1.24 ；体型系数 0.8 20-15基本风压-.0 =0.4kN /m2，每柱的受风宽度6m。(2)、柱自重上柱：Gu -1.2 25 0.5 0.5 2.6=19.5kN下柱：G -1.2 25 0.5 0.65 16.9=164.8kN内力分析计算简图如图十五所示。上柱截面：I bh'94u5.21 10 mm， Hu 二 2.6m12bh3下柱截面：1| = 一 14.29 109mm4， H15.5m12Iun 二一I5.21 109i 14.2

20、9 109 -0.365 ； 一Hu 2.6H 19.5 巾133R二CnqH =0.375 3.33 19.5=24.4kN；内力图见图。配筋计算采用对称配筋。（1 ）、上柱截面（按近似受弯计算）选用2B20 （ As=620mm2）,箍筋选用A6200。配筋示意图见图十六。（2 ）、下柱截面（按近似受弯计算）由于采用对称的通长配筋，则只需要验算弯矩绝对值最大的截面。考虑到有轴力作用且N=184.氷N及吊装的需要，选用3B25（ As=1473mm2）,箍筋选用A6200，另加配2B12钢筋作为腰筋。配筋示意图见图。十、基础设计计算（一）、中间柱基础设计1、设计资料材料等级：混凝土 C25

21、fc =11.9N/mm2; ft =1.27N /mm2钢筋 HRB235 级钢筋 fy 二 f=210N/mm2基底设置100厚C15素混凝土垫层。2、荷载计算（1 ）、柱底传递的荷载从A柱内力表中选出3-3截面的M绝对值最大（Mmax；Mmin）的两组内力（包括N；V） 选出的内力组合列于下表中。柱底传至基础的荷载组别荷载效应标准组合1509.5753.740.32-528.3505.9-41.8（2 ）、基础梁传递的荷载每个基础承受的外墙总宽度为 6.0m，总高度为13.8m，墙体为240mm蒸压粉 煤灰砖墙（含双面粉刷5.24kN/m2）,钢框玻璃窗（0.4kN/m2）,基础梁重16

22、.7kN /根。 每个基础承受的由基础梁传来的荷载标准值：I I（I240 墙 5.24 6 13.8 -（4.8 3） 3.6 =286.7kN 钢框玻璃窗 0.4 （4.8 3） 3.6=11.2kN 基础梁重16.7kNNwk距离基础形心的偏心距 氐二（240 1000）/ 2二620mm3、基底尺寸（1 ）、按构造要求拟定高度下柱截面高度九=1000mm,查表可以知道：柱底插入杯口深度 h =0.91% =0.9 1000 = 900mm 800mm，取h 900mm。杯底厚度欢迎共阅印 _250mm，取 印=300mm,所以 h = g a 50mm = 900 300 50 = 1

23、250mm。基础顶面标咼-0.600m，基础埋深：杯壁厚度t -350mm，取375mm ；基础边缘高度取a 400mm，台阶高度取450mm , 尺寸如图所示。（2）、拟定基础底面尺寸试取：A = 7.5m2。设 l/b =1.5二 b= .75 1.5 =2.23取b =2.8m;l =1.5b =4.2m ,（3 ）、基底压力计算及地基承载力验算基底压力计算及地基承载力验算过程和结果列于下表：基底压力计算及地基承载力验算表类别第一组一第二组1509.5-528.31 1 l i r 11 753.7505.9卢40.3-41.8 1 I I s1503.41255.61 *1 、 1 1

24、 ih ,364.8-775.6:V=?x11'、）、'、丨 1242.6617.7172.1201.083.512.6满足要求。4、基础咼度验算此时应采用基底净反力设计值，基底净反力设计值的计算过程及结果列于下表中基底净反力设计值计算表类别第一组第二组509.5-528.3753.7505.940.3-41.81068.3820.5364.8-775.6341.5945.3135.21t-y ' 146.5ij上表中第二组荷载按Pjmin=血-皿计算时Pj,min"，故对该组内力应如下计算：A W由于台阶高度与台阶宽度相等（均为 450mm），所以只需要验算

25、变阶处的受冲切承载力。计算截面如图所示；C'x（I p;I I变阶处截面有效高度h。=800 一 40 = 760mm由于 b 2hb -1400 2 760 =2920mm b2800h = 800mm取: 'p =1.0 ； ft=1.27N/mm2I I基础高度满足要求。5、底板配筋基础底板配筋计算时长边和短边方向的计算截面见下图。（1 ）、柱边及基础变阶处基底反力计算两组不利内力设计值在柱边和变阶处的基底净反力计算见下表。基底净反力计算表类别第一组第二组101.487.1109.9107.6118.3128.1122.6138.490.984.6上表在计算第二组荷载下基

26、底净反力Pj/Pj,时相应的 空;30换成口;？1即可，有1 川4.2 4.23.3 3.3p j ,min 0。（2 ）、柱边及基础变阶处弯矩计算（3 ）、配筋计算长边方向钢筋面积：选用 A12180 （ As = 1759.3mm2）。短边方向钢筋面积：选用 A8 200 （ As =1056.3mm2）。（二）、抗风柱基础设计1、设计资料材料等级：混凝土 C25 fc&11.9N / mm2; f =1.27N / mm2钢筋 HRB235 级钢筋 fy 二 fy丄210N/mm2基底设置100厚C15素混凝土垫层。2、荷载计算（1 ）、柱底传递的荷载按前面抗风柱的设计计算结果将

27、 M;N;V的内力组合列于下表中。柱底传至基础的荷载何载效应基本组合荷载效应标准组合157.3184.340.5125.8147.232.4欢迎共阅(2 )、基础梁传递的荷载每个基础承受的外墙总宽度为 6.0m，总高度为19.5m，墙体为240mm蒸压粉 煤灰砖墙(含双面粉刷5.24kN /m)，基础梁重16.7kN /根。每个基础承受的由基础梁传 来的荷载标准值：240 墙 5.24 6 19.5 = 613.1kN基础梁重16.7kNNwk距离基础形心的偏心距 氐二(240 700)/2二470mm3、基底尺寸(1 )、按构造要求拟定高度下柱截面高度九=700mm，查表可以知道：柱底插入杯口深度d =入二700mm ,取二700mm。杯底厚度a _ 200mm ,取厲=250mm , 所以：、I Ih = 0 a50mm 二 700 250 50 = 1000mm。基础顶面标高-0.600m，基础埋深：杯壁厚度t -200mm ,取t = 225mm ；基础边缘高度取a300mm，台阶高度取3