单层工业厂房设计最终版

1、宁波理工学院 钢筋混凝土结构设计 题 目： 单层工业厂房设计姓 名 鲁正君 学 号 3120621103 专业班级 结构123 指导教师 许瑞萍 学 院 土木建筑工程学院 完成日期 2015.07.07 单层工业房设计 一、设计资料：1. 工程概况 某地某厂金工车间（不设天窗）单跨单层厂房，总长60M，总宽（跨度）18M，设两台中级工作制桥式软钩吊车，吨位及轨顶标高20/5t。室内外高差0.15m，基础顶面标高0.6m。 2. 设计资料 1、自然条件： 基本风压：见数据表 地震烈度：位于非地震区 基本雪压：0.4kN/m2 地基： fa=200kN/m2 ，=18.5kN/m3，d=1.6，

2、2、建筑资料： 屋面作法： 三毡四油防水层 0.4kN/m2 20mm厚水泥砂浆找平层 0.4kN/m2 100mm厚水泥珍珠岩制品保温层 0.4kN/m2 隔气层 0.1kN/m2 20mm厚水泥砂浆找平层 0.4kN/m2 1.5×6m预应力砼槽型板 详见屋面板图集 围护墙： 240mm厚空心砖砖，内墙面为石灰砂浆抹面，纸筋灰罩面，外墙为清水砖墙，总自重3.6KN/M2 门窗： 纵墙面每开间设窗三层，第一、二、三层窗台标高1.10m,5.50m,9.4m尺寸4500mm（宽）×2100mm（高），采用钢框玻璃窗，自重0.45KN/M2。 两端山墙各开大门一樘，尺寸390

3、0mm×4500mm 地面： 混凝土地面。3、吊车资料：见附件1. 4、建议选用的标准构件： 1.5m×6m预应力砼屋面板，自重（包括灌缝重）1.4KN/M2, G410（一） 预应力砼折线形屋架。各参数见图集G415。 预应力砼吊车梁，梁高1200mm，自重44.2KN/根，G425。 轨道及连接件重2KN/M,轨道及垫层构造高度200mm。 天沟板TGB77-1,自重12.1KN，G410（三） 基础梁、联系梁，G320,G321。 5、建议选用的材料： 混凝土： 柱 C30 基础C15 钢 筋： 柱纵筋HRB400级，箍筋HPB300级 基础HRB400级。三、设计内

4、容 1、确定单层厂房的柱网。 2、选用屋面板、屋架、天沟板、屋盖支撑、吊车梁、连系梁、 基础梁，确定圈梁的位置及尺寸。 3、画出排架的计算简图，确定柱的截面尺寸及几何特征。 4、计算排架荷载，绘出各种荷载作用位置示意图。 5、计算各种荷载作用下的内力。 6、内力组合，列出排架柱内力组合表。 7、柱截面设计和牛腿设计。 8、柱下单独基础设计。 9、绘制结构施工图。（两张二号或二号加长）： 内容包括：基础平面布置（包括柱、基础梁、吊车梁、柱间支撑布置）和基础详图，屋面结构布置（屋面板、屋架、天沟板、屋盖支撑等构件布置），圈梁、连系梁布置和排架柱、抗风柱模板图和配筋图（包括埋件详图），构件统计表和钢

5、筋明细表，说明等。三、排架的荷载计算 1排架计算简图的确定 (1)确定柱高。 吊车梁顶标高=轨顶标高轨道构造高度=110.2=10.8m 牛腿标高=吊车梁顶标高吊车梁高=10.8-1.2=9.6m 柱顶标高=轨顶标高+吊车高度H+上部运行尺寸，取为12.2m 上柱高Hu=柱顶标高-牛腿标高=12.29.6=2.6m 全柱高H=柱顶标高基顶标高=12.2-（-0.6）=12.8m 下柱高Hl=H-Hu=12.8-2.6=10.2m,= Hu/H=2.6/10.2=0.203（2）初步拟订柱尺寸 根据表一的参考尺寸，取上柱b×h=400mm×400mm, 下柱b×h&

6、#215;hf=400mm×600mm,截面尺寸如图所示。 （3）参数计算上柱： 下柱： 比值： 2荷载计算(1)恒载计算。1)屋盖结构自重标准值： 三毡四油防水层 0.4KN/M2 20mm厚水泥砂浆找平层 0.4KN/M2 100mm厚水泥珍珠岩制品保温层 0.4KN/M2 一毡二油隔气层 0.05KN/M2 20mm厚水泥砂浆找平层 0.4KN/M2 预应力砼大型屋面板 1.4KN/M2 屋盖支撑 0.1KN/M2 gk=3.15 KN/m2 天沟板 12.1 KN/m2 屋架自重 15.24KN/m2 则作用在一榀横向平面排架一端柱顶的屋盖自重标准值为 2)柱自重标准值： 上

7、柱 G2K=25×0.4×0.4×2.6=10.4kN 下柱 注（1.1为考虑下柱仍有部分矩形截面而乘的增大系数） =0 3）吊车梁及轨道自重标准值： G4K=44.2+2×6=56.2kN =750600÷2=450mm （2）屋面活荷载标准值 由荷载规范可知，不上人屋面均不活荷载为0.50 KN/m2，不大于基本雪压，屋面活荷载在每侧柱顶产生的压力为 （3）吊车荷载标准值 由DSQD型其参数如下吊车吨位（t）吊车宽度B（mm）轮距K（mm）Pmaxk（kN）Pmink（kN）20/55200400017441.4根据B与K及支座反力影响线图

8、可求得： 其作用点到柱顶的距离 y=（4）风荷载标准值。 计算时风压高度变化系数按柱顶离室外天然地坪的高度12.2+0.15=12.35m取值，计算时风压高度变化系数按檐口标高13.65m取值 3内力计算 (1)恒载作用下。 由于单层厂房多属于装配式结构，柱、吊车梁及轨道的自重，是在预制柱吊装就位完毕而屋架尚未安装时施加在柱子上的，此时尚未构成排架结构。但在设计中，为了与其他荷载项计算方法一致，并考虑到使用过程的实际受力情况，在柱、吊车梁及轨道的自重作用下，仍按排架结构进行内力计算。 在屋盖自重G1k、上柱自重G2k、吊车轨道及连接G4k作用下，由于结构对称、荷载对称。 恒荷载作用下计算简图

9、1）在G1k作用下 2) 在G2k作用下 3) 在G4k作用下 叠加以上弯矩 M1k= M11k=-9.49() M2k= M12k +M22k +M42k=-63.03-3.51+18.83=5.23()已知由规范公式： 在M1k作用下 由规范公式 在M2k作用下 在G1k、G2k、G3k、G4k共同作用下的弯矩图和轴力图如图 （2）活荷载作用。1）屋面活荷载作用下： 由于Q1k作用位置与G1k相同在Q1k作用下的M图和N如图（12）所示2）吊车竖向荷载作用下： 当Dmax,k作用在A柱时 A柱 B柱 与恒载计算方法相同，可得C2=1.21 A柱 B柱A柱与B柱相同，剪力分配系数 内力图如图

10、 3）吊车水平荷载作用下：当Tmax向左作用时 由规范公式可得 当 当 4）风荷载作用下：风从左向右作用，在q1和 q2 作用下，由规范公式： 风荷载作用下的M、N图如图。 当风从右向左吹时，其M、N图与上述情况相反。 四、最不利内力组合由于排架单元为对称结构，可仅考虑A柱截面。A轴柱内力（标准值）杆件及正向内力荷载种类恒载屋面活载吊车竖向荷载吊车水平荷载风载Dmax在A柱Dmax在B柱向左向右左风右风编号abcdefgh1-1M(KN·m)-4.860.13-34.61-34.61±15.95±15.9512.03-19.73N(KN)200.222700000

11、02-2M(KN·m)-10.13-2.57125.123.4±15.95±15.9512.03-19.73N(KN)256.4227354.9684.4600003-3M(KN·m)8.023.45-45.24-166.97±169.74169.74190.55-176.33N(KN)317.6227354.9684.460000V1.740.47-13.31-13.3116.0216.0227.9417.45A轴柱内力组合表截面内力+Mmax及相应N,V-Mmax及相应N,V+Nmax及相应N,V+Nmin及相应N,V组合项数值组合项数值组

12、合项数值组合项数值1-1M(KN·m)1a+1.4(0.7b+0.7*0.9(e+g)19.941.2a+1.4(0.7*0.8(c/d+e/f+h)-60.941.2a+1.4(b+0.7*0.8(c/d+f+0.6h)-61.861a+1.4*(0.7*0.8(c/d+e)+h)-47.11N(KN)226.68240.26278.06200.222-2M(KN·m)1a+1.4(0.8(c/d+0.7e/f+0.6g)152.611.2a+(0.7b+0.7*0.9e/f+h)-54.341.2a+1.4(0.7b+0.9c/d+e+0.6g)178.341a+1.4

13、(o.7*0.9f+h)-51.82N(KN)653.98334.16781.41256.423-3M(KN·m)1.2a+1.4(0.7b+0.7*0.9(c/d+e/f)+g)429.491a+1.4(0.7b+0.7*0.8(c/d+e/f)+h)-502.821.2a+1.4（0.7b+0.9(c/d+e/f)+0.6g)329.941a+1.4(0.7*0.9(c/d+e/f)+g)277.23Mk(KN·m)307.92-356.87236.82200.32N(KN)720.68383.84854.85392.11Nk(KN)560.14364.92655.98

14、370.83V(KN)55.843.2229.4843.29Vk(KN)40.142.829.4837.43五、排架柱的设计 1柱在排架平面内的配筋计算 (1)截面尺寸。上柱，矩形，b=400mm,h=400mm. 下柱，矩形，b=400mm,h=600mm. (2)材料等级。混凝土：, 钢筋：受力筋为 箍筋为: 计算长度：查表。排架方向：上柱，。 下柱，。 当不考虑吊车荷载时：垂直排架方向：上柱，。 下柱，。2. 配筋计算（采用对称配筋）1） 上柱（1-1截面）从内力组合表中可知，各组合内力均为大偏压（）。由N与M的相关性可确定为该截面所需配筋最多的内力，即为控制内力。取，对于组合，对应上柱

15、柱顶弯矩；轴压比截面需要考虑附加弯矩的影响。考虑附加弯矩时：选配412（）2) 下柱（-截面和-截面）从内力组合表中可知，各组合内力均大于偏压值（）。由M和N的相关性可确定为该截面所需配筋最多的内力，即控制内力。取对于（h）组内力组合对应下柱-截面弯矩；轴压比（h）组合时A柱无吊车，截面需要考虑附加弯矩的影响。考虑附加弯矩时：选配822（）3. 牛腿设计1） 牛腿截面尺寸的确定牛腿截面宽度与柱等宽b=400mm牛腿截面高度以斜截面的抗裂度为控制条件， 又有作用于牛腿顶部的荷载标准组合值：则按裂缝控制公式进行验算：此牛腿截面尺寸满足要求。2） 牛腿承载力计算及配筋正截面承载力：作用于牛腿顶部的荷

16、载基本组合值：按最小配筋率选配416（）3） 牛腿的构造配件根据构造要求，牛腿全高范围内设置10100的水平箍筋。因为，故不需要配置弯起钢筋。4. 柱子吊装阶段验算1） 荷载：（上柱，牛腿和下柱的自重）。 上柱：0.4×0.4×25=4KN/m 牛腿：1.0×0.8-0.4×0.4/2×0.4×25/0.8=9KN/m 下柱：0.4×0.6×25=6KN/m因其由永久荷载效应控制，考虑荷载分项系数1.35，动力系数1.5，结构重要性0.9。 2） 内力：对C点取矩，8.5-0.4-0.4=7.7m则3） C点截面验

17、算：（） (1)承载力：设混凝土达到设计强度时起吊，截面为400×600矩形截面，且注意h=400mm,b=600mm。已配有222（），满足要求。 （2）裂缝宽度：（略）4） D点截面验算： （1）承载力：h=400mm,b=400mm。已配有218（），满足要求。 （2）裂缝宽度：（略）4.基础设计（A轴）1. 设计资料地下水位标高-3.00m，地基承载力修正后的特征值。基础梁按标准图集G320选用，其顶面标高为-0.6m，截面如图所示。材料：混凝土C30，钢筋HRB400级。2. 基础剖面尺寸。选用阶梯形基础。下阶取550mm,上阶取500mm柱插入深度杯口插入深度800+50

18、=850mm杯底厚度垫层厚度100mm杯口底部长600+50×2=700mm杯口底部宽400+50×2=500mm杯口顶部长600+75×2=750mm杯口顶部宽400+75×2=550mm基础埋深（0.35+1.05）=1.40m室内底面至基础底面的高度（0.50+1.05）=1.55m计算基础上部土重的埋深（1.40+1.55）/2=1.475m3. 基础底面尺寸确定1） 荷载计算基础除承受由柱3-3截面传来的荷载外，还承受由基础梁直接传来的荷载，其大小如下：对基底面中心线的偏心距：按前述内力组合对弯矩的符号规定，此弯矩为负值，即，。对基础底面，柱传

19、来的荷载与基础梁传来的荷载效应标准组合值见下表。基础顶内力表内力种类+Mmax及相应N,V-Mmax及相应N,VNmax及相应N,VNmax及相应N,V轴向力柱传来（Nk）370.83364.92655.98370.83基础梁传来（N）44.944.944.944.9合计Nbk428.74409.82700.88428.74弯矩柱传来（Mk）307.92-356.87236.82200.32柱剪力产生（-1.05Vk）42.15-2.9430.9545.45基础梁传来（Mwk）-18.86-18.86-18.86-18.86合计Mbk368.93-378.67248.91226.912） 底面

20、尺寸选取 （1）先按组合考虑， 底面积预估为（1.2-14）A=（4.19-4.89）m²，但由于弯矩较大，预估底面积经试算后均不能满足承载力要求，最终确定底面积尺寸取b×l=3.6×3.0=10.8². (2)地基承载力验算：地基反力计算见下表地基反力标准值+Mmax组合-Mmax组合Nmax组合Nmax组合Nbk/lb39.737.9564.939.7Gk/lb29.529.529.529.5±Mbk/W±56.93±58.44±38.41±35.02Pk,max/KN·126.13125.89132.81104.22Pk,min/KN·12.27-9.0155.9934.18(Pk,max+Pk,min)/2/KN·69.267.4594.469.2由上表可见，基地底面不出现拉应力，且最大压应力同时有均小于，所以满足要求。4. 基础高度验算，由上表可见最大的为组合产生 ，其值为基础边缘最大地基净反力设计值P+Mmax组合-Mmax组合Nmax组合Nmax组合柱传来轴力N720.68383.84854.85392.11基础梁传来轴力Nw