单层厂房结构设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上 课程设计 课程设计名称 单层厂房结构设计 姓 名 学 号 指导教师 完成任务日期 混凝土结构课程设计任务书一、 课程设计目的（1）掌握单层单跨工业厂房结构布置和构件选型的方法；（2）了解结构组成、荷载传递关系及其计算简图的确定； （3）掌握排架结构的内力计算和内力组合的方法； （4）掌握排架结构构件的设计计算过程 （5）了解并熟悉单层单跨工业厂房的有关构造要求； （6）掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方式和制图规定，进一步提高制图的基本技能；二、 设计题目设计某市郊外一单层单跨厂房，设有两台中级工作制A5的软钩吊车。车间总长72m、柱距6m、跨度21m，设有天窗。纵向

2、墙上每柱间设置上、下两层窗户：上层窗口尺寸（宽×高）=4000mm×1800mm，；下层窗口尺寸（宽×高）=4000mm×4800mm。三、 设计题号基本风压为0.3kN/m2，基本雪压为0.25kN/m2。不考虑地震荷载。地面粗糙度为A类，吊车吨位Q=20/5（t）,轨顶标高9.9m。四、 设计资料1、 荷载不上人屋面活荷载为0.5kN/ m2。2、 材料（1） 混凝土：C20，C25，C30。（2） 钢筋：纵向受力钢筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。（3） 型钢及预埋件采用HRB335，HPB235。3、 建筑构造（1） 屋面：卷材防水屋面，

3、其做法如下：两毡三油防水层上铺小石子： 0.35kN/ m220mm厚水泥砂浆找平层： 0.4kN/ m2100mm厚水泥珍珠岩制品保温层： 0.5kN/ m2一毡两油隔气层： 0.05kN/ m220mm厚水泥砂浆找平层： 0.4kN/ m2预应力混凝土大型屋面板： （2） 墙体用240mm厚清水砖墙，钢门窗。（3） 地面：室内混凝土地面，室内外高差150mm。4、 工程地质及水文条件该场地地形平整，无滑坡，无液化土层的不良地质现象。（1） 地层自上而下如下：1） 填土层：厚度约为0.5m。2）砂质粘土：厚度约为2.0m，f=250 kN/ m23）卵石：厚度约为57m，f=600 kN/

4、m24）基岩：表层中度风化。（2） 地下水位很低，设计时不考虑地下水的影响。五、 设计要求（1） 依照标准图集选择屋面板、屋架、天沟板、基础梁、吊车梁及轨道联接件。（2） 确定上、下柱的高度及截面尺寸。（3） 计算排架所承受的各项荷载。（4） 计算各种荷载作用下的排架内力。（5） 柱、牛腿设计。（6） 绘制结构施工图。1） 结构布置图（屋面板、屋架、天沟板、吊车梁、墙体等的布置）2） 柱施工图（模板图及配筋图）六、进度安排课程设计设计内容1布置设计任务，阅读设计任务书、指导书及设计例题，复习有关课程内容。确定柱网布置、构件选型。2确定上、下柱的高度及截面尺寸，计算排架所承受的各项荷载。3计算各

5、种荷载作用下的排架内力，内力组合4柱、牛腿的设计5绘制施工图七设计完成后提交的文件和图表1. 计算说明书部分 计算说明书包括：目录、正文、小结、参考文献等。其中正文包括：结构布置；标准构件的选用、排架的内力分析；柱、牛腿的设计。设计中结构计算理论、方法、步骤、数据、表格及构件的截面设计要正确、完整。2. 图纸部分（1张二号图） （1） 结构布置图（屋架、屋面板、屋盖支撑、吊车梁、柱及柱间支撑、墙体 布置）； （2） 柱施工图（柱模板图，柱配筋图）；1、 设计资料 基本风压为0.30kN/m2，基本雪压为0.25kN/m2。不考虑地震荷载。地面粗糙度为A类，车间总长为72m，跨度21m，吊车吨位

6、20/5，轨顶标高9.9m。1、 荷载不上人屋面活荷载为0.5kN/ m2。2、 材料（1） 混凝土：C30。（2） 钢筋：纵向受力钢筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。（3） 型钢及预埋件采用HRB335，HPB235。3、 建筑构造（1） 屋面：卷材防水屋面，其做法如下：两毡三油防水层上铺小石子： 0.35kN/ m220mm厚水泥砂浆找平层： 0.40kN/ m2100mm厚水泥珍珠岩制品保温层： 0.50kN/ m2一毡两油隔气层： 0.05kN/ m220mm厚水泥砂浆找平层： 0.40kN/ m2预应力混凝土大型屋面板： （2） 墙体用240mm厚清水砖墙，钢门窗。（3） 地

7、面：室内混凝土地面，室内外高差150mm。4、 工程地质及水文条件该场地地形平整，无滑坡，无液化土层的不良地质现象。（1） 地层自上而下如下：1） 填土层：厚度约为0.5m。 2）砂质粘土：厚度约为2.0m，f=250 kN/ m23）卵石：厚度约为57m，f=600 kN/ m24）基岩：表层中度风化。（2） 地下水位很低，设计时不考虑地下水的影响。专心-专注-专业 二、结构布置（一）确定柱的各部分尺寸及几何参数 查标准图，选择具体的吊车梁与轨道的资料见表：吊车梁与轨道的资料表 由跨度与起重量选择：吊车梁编号为DL9Z，9S，9B。吊车梁间及吊车梁与柱间灌封总重为45.4kN,轨道与垫板的总

8、高为184mm，自重为0.8kN/m。取轨顶所需吊车净空高度为2491mm。具体参数：l 牛腿标高：，取。l 上柱高度：，取。l 柱顶标高：l 下柱高度：l 柱计算高度： 厂房计算简图如图所示，根据表确定柱截面尺寸，如图所示。具体的数据参数为：l 上柱，l 下柱， （二）确定屋架、天窗架的各部分尺寸及几何参数檐口：查标准图，选择具体的檐口的资料见表，选择檐口代号为：B。 檐口形状代号图 自重：自重为60.5kN/榀。三、内力计算（一）荷载计算 1.恒荷载 1)屋盖自重两毡三油防水层上铺小石子： 20mm厚水泥砂浆找平层： 100mm厚水泥珍珠岩制品保温层： 一毡两油隔气层： 20mm厚水泥砂浆

9、找平层： 大型预应力屋面板： 总计： 屋架： 天窗架： 屋架一端作用于柱顶的自重为：2）柱自重上柱： 下柱： 3） 吊车梁及轨道自重： 2.活荷载屋面活荷载标准值为0.5kN/m2 (不上人屋面)：由设计题目给定雪荷载的标准值为0.25kN/m2 ，小于屋面活荷载，则可以不考虑雪荷载的影响。3.风荷载由设计题目给定风荷载的标准值为：基本风压为0.30kN/m2，（按照A类地面粗糙程度）取风压高度变化系数：l 柱顶（标高12.3m） l 檐口（标高13.48m） l 天窗架底部（标高14.74m） l 屋顶（标高17.6m） 风荷载的体形系数如图4所示则作用在排架上的风荷载设计值为（如图5所示）

10、： 4.吊车荷载查课本附表16得：， ,B=5600mm，K=4400mm，g=77.2kN，具体支座反力影响线，如图6所示。根据支座反力影响线求出作用于柱上的吊车竖向荷载为 作用于每一轮子上的吊车横向水平刹车力（吊起重物Q=20t时，） 则两台吊车作用于排架柱顶端上的吊车横向水平荷载为 （二）内力计算1. 恒荷载1) 屋盖自重作用因为屋盖自重是对称荷载，排架无侧移，故按柱顶为不动铰支座计算，计算简图如图7。e1=0.05m e0=0.20m G1=282kN根据n=0.150， =0.305 ;弯矩与剪力符号规定：弯矩图绘于受拉一边；剪力对杆端顺时针为正。 2) 柱及吊车梁自重作用由于在安装

11、柱子时尚未吊装屋架，此时柱顶之间无联系，没有形成排架，故不产生柱顶反力；因吊车梁自重作用点距柱外边缘要求不少于750mm，2.屋面活荷载作用因屋面活荷载与屋盖自重对柱的作用点相同，故可将屋盖自重的内力乘以下列系数，即得屋面活荷载内力分布图及其轴向压力及剪力3. 风荷载作用 为了计算简便，可将风荷载分解为对称及反对称两组荷载。在对称荷载作用下，排架无侧移，则可按上端为不动铰支座进行计算；在反对称荷载作用下，横梁内力等于零，则可按单根悬臂柱进行计算，具体见图9。柱顶作用集中风荷载墙面作用均布风荷载时，查表：当风荷载作用于A柱时，横梁反力为则A柱的内力为：当负风压作用于A柱时，则A柱内力为，具体见图

12、11： 4.吊车荷载1）当值作用于A柱，具体图示见图12所示。根据n=0.150,=0.305，从附表图15查得吊车轮压与下柱中心线距离按构造取，则得排架柱上端为不动铰支座时的反力值为： 再将R值的反向作用于排架柱顶，按剪力分配进行计算，由于结构对称，故各柱剪力分配系数相等，即：各柱的分配系数为最后各柱顶总剪力为则A柱的内力为 ； b）当值作用于A柱，具体图示见图12所示。 ； c）当自左向右作用时由于值同向作用时在A.B柱上，因此排架的横梁内力为零，则得A柱的为 d）当自右向左作用时其内力值与当值自左向右作用时相同，但方向相反 四、内力组合单跨排架的A柱和B柱承受荷载情况相同，故仅对A柱在各

13、种荷载作用下的内力进行组合，具体见表所示。 A柱在各种荷载作用下内力汇总荷载种类恒荷载屋面活荷载风荷载吊车荷载左风右风DmaxDminFh（向右）Fh（向左）荷载序号12345678截面M14.532.2756.93-70.15-44.46-44.4622.34-22.34N300.7244.1000000Mk12.081.6240.66-50.11-31.76-31.7615.96-15.96Nk250.6031.5000000截面M-24.53-6.6556.93-70.15124.8835.6022.34-22.34N360.96 44.100 483.84228.7500Mk-20.4

14、4-4.7540.66-50.1189.2254.4315.96-15.96Nk300.831.500345.60163.3900截面M40.793.66406.71-369.2323.42-65.86188.06-188.06N408.3844.100483.84228.7500V7.341.1556.48-44.46-11.4-11.418.62-18.62Mk33.992.61 290.51-263.7416.73-47.04134.33-134.33Nk340.3231.500345.60163.3900Vk6.120.8240.34-31.76-8.14-8.1413.30-13.3

15、0 A柱荷载基本效应组合的设计值组合荷载组合内力名称可变荷载效应控制的组合+Mmax1+0.9×（2+3）1+0.9×（3+5+7）1+0.9×（2+3+5+7）67.81340.41159.21796.42600.46883.5365.71-Mmaxk1+0.9×（4+6+8）1+0.9×（2+4+6+8）1+0.9×（4+6+8）-108.72300.72-81.72606.53-520.05614.26-59.69Nmax1+0.9×（2+4+6+8）1+0.9×（2+3+5+7）1+0.9×（2+

16、3+5+7）-106.68340.41153.22836.11600.46883.5365.71Nmin1+0.9×（4+6+8）1+41+0.9×（4+6+8）或1+3-108.73300.72-94.68360.96-614.26447.5614.26408.38-59.6963.82A柱荷载准永久组合组合的效应设计值荷载准永久效应组合设计值MqNqMqNqMqNqVq11112.08250.60-20.44300.833.99340.326.12五、柱子设计（一）上柱配筋计算（对称配筋）：从表中选-Mmax或-Nmin最不利的内力：，选用C30混凝土，（1）按，计算

17、，取，取 ，则 判别偏心受压类型判定为大偏心受压，上柱钢筋截面面积选用每侧为225，。全部纵向钢筋配筋率：，满足要求。一侧纵向钢筋配筋率：，满足要求。（2）轴心受压验算 ，得满足要求。（二）下柱配筋计算从表中选取三组最不利的内力 选用C30混凝土，（1）按，计算 由，取，取先按照大偏心受压情况计算受压区高度，假定中和轴通过翼缘说明中性轴位于腹板内，则，属于大偏心受压（2）按，计算， ，由 取 ，取，先按照大偏心受压情况计算受压区高度，假定中和轴通过翼缘，则属于大偏心受压情况且，说明中和轴位于受压翼缘内，则（3）按，计算（该组内力不考虑吊车荷载，）， ，由 取 ，取，先按照大偏心受压情况计算受压

18、区高度，假定中和轴通过翼缘，则属于大偏心受压情况且，说明中和轴位于受压翼缘内，则综合以上三种计算结果，最后下柱钢筋截面面积为每侧425全部纵向钢筋配筋率：，满足要求。一侧纵向钢筋配筋率：，满足要求。（4）轴心受压验算，得 满足要求。（三）柱的裂缝验算（1）上柱裂缝计算 从表中查得，截面偏心距，根据规范规定，对的偏心受压构件，可不需要进行裂缝验算。（2）下柱裂缝计算 从表中查得，截面偏心距，根据规范规定，对的偏心受压构件，可不需要进行裂缝验算。（四）柱的运输、吊装阶段验算采用平吊，一点起吊，吊点设在牛腿下部，混凝土达到设计强度后起吊。柱插入被扣深度为，取，则柱吊装时总长度为，计算简图见图15。图

19、15：柱的吊装计算简图 （a）柱子 （b）计算简图 （c）M图 （d）柱子（1）荷载计算上柱截面面积： ，下柱工字形截面面积： ，下柱矩形截面面积： 考虑动力系数上柱平均线荷载：牛腿部分线荷载下柱平均线荷载：（2）内力计算： ， ， 求牛腿以下下柱跨中最大弯矩:由 柱脚处反力： 令，得 则 故最不利截面为B截面及AB跨中。（3）配筋计算（荷载设计值）： 对一般建筑物，构件的重要性系数（）可比使用阶段降低一级，取0.9。 B截面： 下柱原配受拉筋， 满足要求。 C截面： 上柱原配受拉钢筋，满足要求。AB弯矩最大截面： 下柱原配受拉筋，满足要求。（4）裂缝宽度验算（准永久组合）： C截面： B截面：AB跨中截面：裂缝宽度验算不满足要求，采用翻身吊。(五)牛腿设计(1)荷载计算两台吊车竖向荷载 吊车梁加轨道重（2）截面尺寸验算取牛腿外形尺寸为集中力作用点距下柱内边缘为50mm， 图16 牛腿设计图 牛腿截面高度满足要求；（3）配筋计算纵筋截面面积， 故应按最小配筋率配筋，且根据构造配筋应大于选用箍筋选用，则在上部处实配箍筋截面面积为： , 满足要求弯起钢筋因,故无需设置弯起钢筋。附：其他构造要求（1）柱构造要求l 当偏心受压柱截面高度时，侧边需设置直径为的侧向构造钢筋，故在下柱和牛腿处每边设置一根10的纵向构造钢筋，拉筋采用；l 牛腿纵向受拉钢筋锚固长度，故受拉钢筋应在