单层厂房结构课程设计

1、标准单层厂房结构课程设计文案设计题目杭州市郊区X X X厂装配车间。一二2100024012.000 9.6000.150+0.000#240二、设计资料1 .该车间抗震设防烈度为 6度。2 .该车间为单跨车间：跨度21m,柱距6m,总长156m；中间设一道伸缩缝，柱顶标高12.00m, 轨顶标高9.60m。考虑基础顶面为-0.5m。3 .车间跨内设有2台150/50kN中级工作制吊车，其参数见下表。表2.11吊车参数（大连起重机厂）起重量kN桥跨Lk/m最大轮压Pmax/kN小车重Q1/kN轮距K/m大车宽B/m额定起重量P/kN吊车总重Q/kN150/5019.516060.74.45.6

2、1502544 .根据工程地质勘探报告，可选编号的层土为持力层（粉质粘土），其深度距地表面 1m左右，厚度约在 58m,承载力修正后的特征值fa=140kN/m 2,常年平均地下水稳定在地面下3m处。5 .屋面：三毡四油防水层上铺小石子（自重标准值：0.4kN/m2）；20mm厚水泥混合砂浆找平层（自重标准值：20kN/m 2）；100mm厚水泥珍珠岩制品保温层（自重标准值：4kN/m2）；预应力混凝土大型屋面板。另：屋面均布荷载标准值为0.5 kN/m 2。6 .墙体：240mm厚清水墙（自重标准值：5.19 kN/m2）,每柱距内均有钢窗（或门）（自重标准值：0.45 kN/m2）,钢窗宽

3、2.4m。7 .标准构件选用：（1）预应力混凝土大型屋面板采用G410 （一）标准图集，其板重（包括灌缝）标准值为1.35kN/m 2。（2）屋架采用CG423标准图集中的预应力混凝土折线形屋架（适用于卷材防水屋面），自重标准值为 74kN。屋面支撑的自重标准值为 0.05 kN/m2,天沟及雨水的自重标准值为 20 kN/m2。（3）吊车梁采用G425标准图集中的预应力混凝土吊车梁，梁高1000mm，自重标准值34.8kN ,轨道及零件自重标准值0.82kN/m ,轨道构造高度 200mm。8 .材料：柱采用 C20混凝土，受力主筋用 HRB400级钢筋，箍筋用 HPB235级钢筋；基础 采

4、用C15混凝土；钢筋用 HPB235级钢筋。9 .设计依据：现行的荷载规范、混凝土结构设计规范等。10 .风荷载：基本风压值3 0=0.5 kN/m2,地面粗糙度为 C类，查表10m与15m高度处科z均 为0.74 kN/m2。风载体型系数注于下图中：nsxss qTlnJLG,o-0.000三、柱截面选定和排架计算简图1 .柱截面尺寸的确定(1) 根据建筑剖面，考虑基础顶面为 -0.5m ,并参考附表6、附表7,确定各柱截面尺寸为：A 轴：上柱(矩形)：b h 400mm 400mm;下柱(工字形)：b h hf 400mm 900mm 150mm ；B 轴：上柱(矩形)：b h 400mm

5、 400mm;下柱(工字形)：b h hf 400mm 900mm 150mm ；(2) 各柱的截面惯性矩为：9494A 轴柱：上柱 II1A 2.13 10 mm ,下柱 12A 19.54 10 mm ;9494B 轴柱：上柱 I I1B 2.13 10 mm ,下柱 12B 19.54 10 mm。2.计算简图力 12 ( 0.5) 12.5(m)H1 12 9.6 0.2 1 3.6(m)标准屋面板自重（包括灌缝）1.35 6 21 2 85.05(kN)文案排架计算简图四、荷载计算以下荷载计算均为标准值。1 .永久荷载（恒载）（1） A/B轴柱承受的恒载：由屋盖传下的G1A :三毡四

6、油小石子防水20mm厚水泥混合砂浆找平100mm厚水泥珍珠岩制品保温0.4 6 21 2 25.2(kN)20 0.02 6 21 2 25.2( kN )4 0.1 6 21 2 25.2(kN)标准屋盖支撑系统自重屋架自重屋檐天沟及雨水0.05 6 21 2 3.15(kN)74 2 37(kN)20(kN)Ga 220.8kN文案A轴柱顶荷载位置图A轴柱承受的荷载简图如右图所示，G1A对上柱中心线的偏心距: 1 A1 200 150 50(mm) 吊车梁及轨道重 G2A：G2A 34.8 0.82 639.72(kN)如下图所示，G2A对下柱中心线的偏心距:-900、e2 A 750 3

7、00( mm)柱自重：包括上柱重与下柱重。上柱重：Ga 卜 0.4 0.4 3.6 25 14.4(kN)AIGa对下柱中心线的偏心距900 40022250(mm)下柱重GaT 47.4kN (具体计算略)(2) 恒载作用下的计算简图如下图所示G1G3G1A 220.8kNMi M3 Gia eiA 220.8 0.05 11.04(kN m)G2 G4 G2A G 39.72 14.4 54.12(kN)M2 M 4(G1A Ga上)eA G2A e2A(220.8 14.4) 0.25 39.72 0.3 46.88(kN/m)A)f B )恒载计算简图2.屋面活载屋面均布活载标准值为

8、0.5 kN/m 2,并通过屋架支点传给柱:一 -八21A 轴柱顶：Q11 0.5 6 31.5(kN)2活载作用下的计算简图如下图所示。M5M7Q11e1A31.5 0.051.58(kN/m)M6M8Q11eA31.5 0.257.88(kN/m)3.屋面活载计算简图吊车荷载(1) 吊车竖向荷载:二台150/50kN吊车，位置如右图所示。Pmax 160kNPmin0.5 (254 150) 160 42kNDmax 160 (1 0.4 4.8 1.6) 341.3kN 6P42DminDmax皿341.389.6kNPmax160计算简图如下图所示。支座反力影响线当Dmax在A柱有:M

9、9Dmaxe2A341.30.3102.39kNM10Dmine2A 89.60.326.88kN当Dmax在B柱，吊车竖向荷载与Dmax在A柱时对称。吊车竖向荷载计算简图(2) 吊车水平荷载 每个轮子(Q Qi)0.1 (150 畋7)5.27kN4TmaxDmax5.27341.3 11.24kN160计算简图如下图所示。4.吊车水平荷载计算简图风荷载基本风压30=0.5 kN/m2,风载体型系数s如设计资料图中所示。高度变化系数z (地面粗糙度为C类)的计算：由柱顶离地面(即室外地坪)的高度12 0.15 12.15(m)查表可得z 0.74屋面平均高度为15.4 1212.15 - 1

10、3.85(m)查表可得z 0.74(1) 左风 ：柱顶集中力：Fw1 6 0.74 0.5 (1.6 0.8 1.8 0.6 1.8 0.5 1.6 0.5) 4.22(kN)均布荷载：q1 6 0.74 0.8 0.5 1.78(kN/m)q2 6 0.74 0.5 0.5 1.11(kN/m)(2) 右风 ：由于结构对称，所以在右风作用下的风荷载与左风作用时左右对称。风荷载作用计算简图如下图所示。. 7卜A)B)风荷载计算简图五、 内力分析(剪力分配法计算)3.612.51 .剪力分配系数”柱号Iin 一I 2C03 3113 - 1nH31iEJC01iA柱一911A 2.13 1091

11、A0.1112A 19.54 1092.51109h23.19.54 2.50 Ec c0.5B柱一9I1A 2.13 1091Aq 0.11I2A 19.54 1092.51109H23.19.54 2.50 Ec c0.5HiH20.2882 .恒载作用下的内力(1) 恒载作用计算简图如下图所示。=0.288, H2 12.5m。柱号M / kN m11n I 21 2 1 1Ci3n_2 d3 1d1- 1nR C1 / kNH2A柱M111.040.112.101.85B柱M311.040.112.10-1.85柱号M / kN m11 nI 2C 312C32 d 3 1.1 1nR

12、 C3 / kNH2A柱M246.880.111.154.31B柱M446.880.111.15-4.31(2)各柱较支座反力 R：A柱较支座反力Ra 1.85 4.31 6.16 kNB柱较支座反力Rb1.85 4.316.16 kNR Ra Rb 6.16 6.16 0(3) 各柱顶剪力的计算VAaR Ra 0.5 0 6.166.16 kNVbbR Rb 0.5 0 6.16 6.16 kN(4) M kN m图见下图。(6) 剪力图略。3.屋面活载作用下的内力:(1)计算简图如卜图所不。=0.288,H2 12.5m 0柱号M / kN mIi n -I 212 1 -C1- 2 13

13、 1 1nR C1 / kNH2A柱M5 1.580.112.100.27B柱M71.580.112.10-0.27柱号M / kN m11 nI 2C 312C3-21311nR C3 / kNH2A柱M 6 7.880.111.150.72B柱M87.880.111.15-0.72(2)各柱较支座反力 R:A柱较支座反力Ra 0.27 0.72 0.99 kNB柱较支座反力Rb0.27 0.720.99 kNR Ra Rb 0.99 0.99 0(3) 各柱顶剪力：VAaR Ra 0.5 0 0.990.99 kNVbbR Rb 0.5 0 0.99 0.99 kN(4) M kN m图见

14、下图。(5)N图、V图略。4.吊车竖向荷载作用下的内力(1) 当Dmax作用在A轴柱时计算简图如下图所示。=0.288, H2 12.5m。柱号M / kN m11n I 2C 312C332d31d1 1nR C3 / kNH2A柱M9102.390.111.15-9.42B柱M10 26.880.111.152.47各柱顶剪力的计算:R Ra RB9.42 2.476.95 kNVaaR Ra0.5 6.95 9.42 5.95 kNVbbRRb0.5 6.95 2.475.95 kNkNm图见下图。 N图、V图略。（2） 当Dmax作用在B轴柱时，由于结构左右对称，其内力图与Dmax作用

15、在A轴柱时左右对称。5 .吊车水平荷载作用下的内力计算简图如下图所示。0.288, y 3.6 1.0 0.72。3.6柱号T/kN11n 一I 2c 3 0.243 c ,2 2.1 0.1C51n2 13 - 1nR TC5 kNA柱11.240.110.616.86B柱11.240.110.616.86 各柱顶剪力：R Ra Rb 6.86 6.86 13.72 kNVA aR Ra 0.5 13.72 6.86 0VbbR Rb0.5 13.72 6.86 0 M kN m图见下图。 N图、V图略。6 .风荷载作用下的内力(1) 左风载作用下的内力 计算简图如下图所示。=0.288,

16、H2 12.5m, Fw14.22kN。柱号均布q/ kN/mI1 n I 23 14 -1C11n8 13 -1nR qH2cli/kNA柱-1.780.110.332-7.39B柱-1.110.110.332-4.61各柱顶剪力：R Fw1 RA RB4.22 7.39 4.6116.22 kNVaaRRa0.516.227.390.72 kNVbbRRb0.516.224.613.50 kN M kN m图见下图。(2) 右风载作用下，由于结构左右对称，其内力图与左风载作用时对称。六、内力组合因该结构为对称结构，故只对 A轴柱进行计算分析。70924V11Q505595Quo6660X0

17、.133CMX0NXN7n36n8418XH?aoz2M82328nar60X0.130472NXN3Ti414v11q-04579 ns4/533Ti412UT3NXN面 截 制 控载荷平水柱B在da mD车吊CKT：n厂)mvNKVM图力内在amD载荷向竖车吊载活面屋号编类种载荷力内向正及号柱值准标1力内柱轴3022830220022041761caroco20472lOtCXO01+00.2UT320016nw417096OOORIOSI10912UO5/Qnrg VAC +0.(3 41 +0D.项合组V,M应相及nmNA30B34161d或c取要定一则电取果如且并，一之中其取能只g产

18、d与C中合组)NUKKQ5O =LUO1xk01-QUQXal.ooxnwuTrQXMU1 =lhyD _叶Q-Jc1-bN 柱上JNLWR6T7 Fku-onxrxQWI-KoxnwnMXGU9v1 一bN柱上:筋配称对用采柱且，制控应效载荷变可由为虑考均时合组力内面截各柱该注1nu23)e +GIUSXDil +0JN1+0JN1项合组V,M应相及备w000403103245n6T270057381741001821n3yorlg ve +kmm1 +a2 .VN应相及着mM表合组力内柱轴AQI72b00438QM/Z 76280U1739ynft-o +GIU20OhrM1 +az 1m

19、nkvn)mNKU-M30166 Qof -t-O + XJNkc-N301237CW03m-mn-n9ynf +项合组VN应相及备mM +力内七、柱设计（A轴柱）1 .设计资料截面尺寸：上柱，矩形，b 400mm, h 400mm下柱，工字型，b 100mm, h 900mm； bf bf 400mm, hf hf 150mm材料等级：混凝土 C20, fc 9.6N/mm2 2 钢筋 HRB400 级 fy fy 360N / mm钢筋 HPB235 级fy fy 210N/mm2计算长度：查附表4。排架方向：上柱，l0 2.0Hu 2.0 3.6 7.2 m下柱，l0 1.0Hl 1.0

20、 8.9 8.9 m（当不考虑吊车荷载时：Io 1.5H 1.5 12.5 18.75 m ）垂直排架方向：上柱：lo 1.25Hu 1.25 3.6 4.5 m下柱：lo 0.8Hu 0.8 8.9 7.12 m2 .配筋计算（1） 上柱（I-I 截面）：从内力组合表中可知，各组内力均为大偏压（N Nb,Nb 716.08kN ）。由N与M的相关性可以确定M 2350231T m为该截面所需配筋最多的内力，即控制内力。2as2 40 80mmx .235.2 10361.25 mm1fcb 1.0 9.6 400取 x 80mm,ho h as 400 40 360 mmeo|M |50.8

21、3 106235.2 103216.11 mm0.3h00.3 360 108 mmh304003013.33 mm20mm ,取 ea 20mm ；e e0 ea 216.11 20 236.11 mm5.0li 7200 1815h 400为此，应该计算 的值：Q该截面此刻为大偏压1.0;l01.15 0.01 - 1.15h0.01180.971400ei / h0l0 h182 1.0 0.971.341400 236.11/360ehei2as 1.34236.1140040 156.39 mmAsNe235.2fy h0360 360103 1 56.392319.29 mm40A

22、smin 0.25% A0.0025 400 40022400 mm 319.29mm选配 2C18 ( As2 .As 509mm )。(2) 下柱(n-n截面和出-出截面)：从内力组合表中可知，各组内力均属大偏压(N Nb,Nb 859.66kN )。其M与N的数值如下:M 86.83kN mN 661.93kNM 81.81kN mN 471.18kNM 73.30kN mN 759.92kNM 63.45kN mN 274.9kN(b)M 371.08kN mN 813.48kN(c)(d)M 325.37kN mN 423.91kNM 198.41kN mN 816.80kNM 22

23、6.36kN mN 322.3kN(e)(f) (g)(h)由N与M的相关性可知,(f)组内力配筋必大于(a), (b), (c), (e), (g)组;而(h)组必大于(d)组，故选取(f)组和(h)组计算配筋。组内力配筋计算(大偏心)M 325.37kN mN 423.91kNN 423.91kN ，属第一类T形截面。1fcbf hf 1.0 9.6 400 150 576 kNN1 fcbf一一一 一 3423.91 1031.0 9.6 400110.39 mm2as 2 40 80 mm标准e0 ea702.33 30 732.33 mm文案eo|M IN325.37 106423.

24、91103767.54 mm0.3h00.3 900 40258 mm900303030 mm20mm ,取 ea 30mm ；e。ea767.5430 797.54mml0h89009009.89155.0为此，应该计算的值:Q该截面此刻为大偏压1.0l0/h9.89 15,1.0eAs,1 - 1400 /h0hei二as2As1.08Ne 1fcbfx797.54h0 x/2fy h as9.892 1.0 1.01400900423.91 103 1271.34 1.0 9.62669.98 mm（h）组内力配筋计算（大偏心）M 226.36kN mN 322.3kN797.54/86

25、040 1271.34400 110.39360 860 401fcbf hf 1.0 9.6 400 150 576 kN NN1 fcbf322.3 1031.0 9.6 40083.93 mm2as| M | 226.36 106e0 J一! 3- 702.33 mm0.3h0N 322.3 10h 900303030 mm20mm ,取 ea 30mm ；1.08mm860 110.39/2322.3kN，属第一类T形截面。2 40 80 mm0.3 900 40258 mm标准b 18750h 90020.3 15文案为此，应该计算2和的值:由前可知1.01.150.0也 1.15h

26、0.0120.3 0.947140% /h02Io h_220.32 1.0 0.9471.331400 732.33/860eeih2 as1.33732.3390040 1384.00 mm2As AsNe 1 fcbf xh0 x/2fy has322.3 103 1384.00 1.0 9.6 400 83.93 860 83.93/2360 860 40 2617.95 mmmin ,满足。由以上计算，下柱配筋按 As As 669.98mm2配筋。验算2选配 2c22 (As As 760mm)。3.牛腿设计预先假定牛腿高度如图6.1所示。图6.1裂缝控制验算图按下列裂缝控制公式进

27、行验算:1 0.5Fkftkbh。Fvk 0.5 ho式中,G2A 0.9Dmax 39.72 0.9 341.3 346.89 kN 2 amax0.2h0700 1500.65 ,ftk上述公式中,右边 0.65满足要求。左边（40 810 mm1.540.5添1.54 400 8100.50810648.65 kNFvk346.89kN )由于竖向吊车荷载的作用点至下柱边缘的距离即可。4.柱子吊装阶段验算只考虑平卧单点起吊的验算情况。（1） 荷载：（上柱、牛腿和下柱的自重）0 （见图3.2）,因而只需按构造配筋上柱：0.4 0.425 4kN / m牛腿:0.9 0.150.7下柱（柱插

28、入基础0.150.8m)0.4 1.3 0.9 0.40.90.1因其由永久荷载效应控制,q1k 4 1.5 0.9 5.40.15 0.15 0.4 20.15 0.1754 考虑荷载分项系数kN/m q 1.35q2k 10.4 1.5 0.9 14.04 kN/m250.150.85 10.4 kN /m256.95 5.61 kN/m0.2 0.4 1.3 6.951.35,动力系数1.5,结构重要性系数0.9。q1k7.29 kN / mq2 1.35 q2k 18.95 kN/mq3k 5.61 1.5 0.9 7.57 kN/m q3 1.35 q3k 10.22 kN/m(2)

29、 内力Raq3 885，q1 4.4528.854.452q2 q10.85 0536.59 kN /m2x RA/q3 36.59/10.22 3.58 mM Bmax2 x RaX q3 K 236.59 3.58 10.22_ 2(3.58)265.50 kN mMC 18.95 7.290.85 0.85 2MD 7.29 3.6 3.6 2 47.24 kN(3) C点截面验算：(QMc MB)2(3.6 0.85)27.29 76.39 kN m2m承载力：设混凝土达到设计强度时起吊，平卧工字型截面可以视为b1 h1的矩形截面。b1 2hf 2 150 300 mm% bf 400

30、mm, %。 400 40 360 mmMC c 13h0276.39 1061.0 9.6 300 36020.2051 . 1 2 s 0.231As1fch h10, fy 1.0 9.6 300 0.231 360/360 665.28 mm已配有2C22 (As 760mm2),满足要求。裂缝宽度：(略)。(4) D点截面验算:承载力:2asMd/ 1的047.24 106 2 0.095 1.0 9.6 400 36021 J2as 0.100As1 fcb %0； fy 1.0 9.6 400 0.100 360 / 360一2384 mm标准A轴柱模板图文案已配有 2c18 (

31、As 509mm2),满足。裂缝宽度：（略）A轴柱的模板及配筋见下图标准A轴柱配筋图文案I1空 退:M2 223232、L 回 g标准八、基础设计（A轴）1 .设计资料2地下水位标高-3.000m,地基承载力修正后的特征值fa 140N/m 。基础梁按标准图集G320选用，其顶标高为-0.05m。材料：混凝土 C15,钢筋HPB235级，杯口用C20细石混凝土填实。2 .基础剖面尺寸按构造要求初步确定如下：柱插入深度h1 800mm杯口深度 800 50 850 mm杯底厚度a1 200mm垫层厚度100mm杯口壁厚t 300mm底板边缘高度a2 200mm杯口壁高度h1 t/0.75杯口顶部

32、长900 75 2杯口顶部宽400 75 2杯口底部长900 50 2杯口底部宽400 50 2基础底面标高0.5400mm,取 300mm1050 mm550 mm1000 mm500 mm0.85 0.2 0.11.65 m文案3 .基础底面尺寸确定（1）荷载计算：基础除承受由柱出一出截面传来的荷载外，还承受由基础梁直接传来的荷载，其计算如下：梁自重：0.2 0.3 /2 0.45 6 25 16.88 kN12.0 0.05 63.6 1.5 1.5 2.45.19 293.03 kN窗重：3.6 1.5 1.5 2.4 宽 0.45 kN/m27.13 kN墙（包括圈梁）R （标准值）

33、16.88 7.13 293.03 317.04 kNP （设计值）1.2R 1.2 317.04 380.45 kN对基底面中心线的偏心距：e 150 450 600 mmMk Re 317.04 0.6 190.22 kN mM P e 380.45 0.6 228.27 kN m按前述柱内力组合对弯矩的符号规定，此弯矩为负值，即M，190.22 kN mkM 228.27 kN m 。对基础底面，柱传来的荷载与基础梁传来的荷载效应标准组合值见下表。（表中轴向力、弯矩的单位分别为kN和kN m）内力种类Mmax 及Mmax 及Nmax 及Nmin 及相应N, V相应N, V相应N, V相应

34、N, V轴 向柱传来 Nk627.10394.88629.47322.3基础梁传来R317.04317.04317.04317.04力合方t Nk944.14711.92946.51639.34柱传来267.79-226.95144.45167.14弓柱剪力产生1.05Vk33.61-24.5811.4730.59矩基础梁传来-190.22-190.22-190.22-190.22合方Mdk111.18-441.75-34.307.51(2)底面尺寸选取：先按Nmax组合考虑，并取 m 20kN / m3 ：_ _2A Nk/ famd946.51/14020 1.658.85 m22取底面积

35、为 1.11.4 A 9.7312.38m ,确定取 bl 4 3 12 m地基承载力验算：_223Gk / lb 20 1.65 33kN / m, W1/6 348 mpkmin地基反力计算见下表，其中 Pkmax NkGk/lb Mdk /W地基反力标准值M max组合M max组合Nmax组合Nmin组合Nk/lb78.6859.3378.8853.28Gk/lb33333333Mdk /W13.9055.224.290.94，1 4 2Pkmax / kN m k max125.58147.55116.1787.22，一2Pkmin / kN m97.7837.11107.5985.

36、34由上表可见，基础底面不出现拉应力，且最大压应力为125.58kN/m2 1.2 fa221.2 40 168 kN/m2,同时有 pkmax Pkmin /2 均小于 fa 140kN/m ,所以满足要求。4.基础高度验算由下表可见最大的 Pj为 M max组合产生，其值 pj 140.86 kN/m2 。基础边缘最大地基净反力设计值M max组合M max组合Nmax组合Nmin组合柱传来轴力（N）813.48423.91816.80322.3基础梁传来轴力（P）380.45380.45380.45380.45N lb813.48 380.45423.91 380.45816.80 38

37、0.45322.3 380.451299.491267.031299.771258.56柱传来弯矩（M ）371.08-325.37198.41226.36柱剪力产生（1.05V）弯矩45.76-36.9914.7640.24基础梁产生弯矩-228.27-228.27-228.27-228.27合方t M188.57-590.63-15.1038.33M /W23.5773.831.894.79N |MPmaxPj lb W123.06140.86101.6663.35N M I Pmax lb W75.92-6.8097.8853.77（1）验算柱边冲切：0.9m , %1.05 0.04

38、1.01 mat0.4mat2h00.42 1.01 2.42 mamab/20.42.42/21.41bt2h0ath0Fi0.9VPjAQ基础高度1.0120.4 d 1.0121.54140.86 1.54216.35 kN1050 800,按线性内插得hp0.9790.7 hpftamh。0.7 0.979 0.91 1.41 103 1.01 103888.10 kNFl （满足要求）（2）验算变阶处冲切:bt1.65m, h00.71mat1.15m , abat 2h01.15 2 0.71 2.57 mamat/21.152.57 /21.86 mbt2at2h0Fl1.6520.713 1.1522220.711.35 m2PjA 140.861.35 190.16kN0.7 hpftamh。0.7330.979 0.91 1.86 10 0.71 10823.56 kNFl（满足要求）5.基础底板配筋由4中表格可判断,M max组合、 Mmax组合或Nmax需配筋均可能较多。(1)截面I I :ai1.55 m , a a