钢筋混凝土课程设计

1、1 钢筋混凝土课程设计计算书辽宁工程技术大学力学与工程学院工程力学 091 班第四小组2目录一、设计资料.3二、结构构件选型.4三、结构计算.4四、荷载组合与内力组合.17五、柱、基础的配筋计算.17六、基础设计.24七、参考资料.293 混凝土结构课程设计计算书一、设计资料（一） 、设计题目：金工车间单跨厂房结构设计。（二） 、设计条件：1、 工艺要求：本工程为某城市郊区某铸造车间，工艺要求为一单跨单层厂房，跨度为 27m，长度为 102m，柱距 6m，车间内有 15/3t 和 30/5t两台 A5级工作制吊车，轨顶标高 10.2m。吊车的有关参数见下表1-1。2、 工程地质情况： 天然地面

2、下 1.2m 处为褐黄色亚粘土老土层， 作为基础持力层，地基承载力设计值 =140kPa，初见地下水位在地面以下 0.7m，（标高 0.85m）。3、 地震设防烈度：无要求4、 建筑资料和荷载资料：（1） 屋面板采用预应力混凝土大型屋面板，板重（包括灌缝在内）标准值为2kN/m2。（2） 天沟板板重标准值2kN/m2。（3） 屋架采用预应力混凝土折线形屋架，屋架自重标准值109kN/榀。（4） 吊车梁采用先张法预应力混凝土吊车梁，吊车梁高1200mm，自重标准值50kN/根，轨道及零件重 1kN/m，轨道及垫层构造高度200mm。（5） 假设工业厂房用期 50 年。阜新地区雪荷载标准值0.4

3、KN/m 2、基本风压 0.6KN/m 2。（6） 设计任务排架柱及基础材料选用情况柱混凝土：采用 C35，钢筋：纵向受力钢筋采用HRB400级钢筋，箍筋采用HRB335级钢筋。基础混凝土：采用 C25，钢筋：采用 HRB400级钢筋。（三）设计内容：1. 确定纵横定位轴线， 上柱的高度及截面尺寸； 下柱的截面尺寸； 布置屋盖支撑，柱及柱间支撑；2. 排架计算简图及进行荷载计算；43.排架内力计算与内力组合；4.排架柱牛腿设计；5.排架柱截面的配筋计算；6.预制柱下基础设计；7.按照学校有关规定标准格式，用A4纸打印计算书一份。8.绘制施工图纸（1#图纸一张）(1)结构布置图（屋面板、屋盖支撑

4、布置、吊车梁、柱及柱间支撑、墙体布置）(2)基础施工图（基础平面平面布置图及基础配筋图）(3)柱施工图二、结构构件选型：表1.1主要构件选型结构的名称选取材料重力荷载标准值屋面板预应力混凝土大型屋面板2kN/m2天沟板kN/m22天窗架57kN/榀屋架预应力混凝土折线形屋架109kN/榀吊车梁先张法预应力混凝土吊车梁吊车梁高1200mm，自重标准值50kN/根，轨道及零件重1kN/m，轨道及垫层构造高度mm200。吊车有关参数表11吊车吨位起重量Q（KN）吊车宽B（mm）轮距Kmm)(最大轮压maxP（KN）最小轮压minP)(KN起重机总重（KN）小车总重1Q（KN）车高H(m)15/3t/

5、14729.4516041001483321566.1/5t30/294496150480029070118107.82.734三、结构计算（一）结构计算简图（由于A、B柱的对称性，所以以下计算过程以A柱为例）1、排架柱的高度（1）、基础的埋置深度及基础高度：6250.235.75GKNm=×/根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，确定柱的截面尺寸，经计算得截面几何特征，汇总见表。柱截面尺寸及相应的计算参数表22计算参数柱号截面尺寸/mm面积/2mm惯性矩/4mm自重/()kN/mA，B上柱矩500×5002.5×1055.21×1096.25下柱I

6、500×1000×150×1002.3×1053.141×10105.753、荷载计算(1)恒载计算a、屋盖恒载标准值：预应力大型屋面板22KNm天沟板22KNm天窗架57kN/榀屋架自重109kN/榀则作用于横向平面排架边柱柱顶屋盖结构自重为:G1=(4*6*27/2+57+109/2)=435.5KN计算偏心距20021-=uhe500/220050mm作用在轴线的右侧。=AABAeGMM1111435.5*0.05=21.775KN.m=AABAeGMM2222435.5*0.25=108.875KN.mb.柱自重标准值：上柱G2a=6.

7、25*3.25=20.315KN=222eGMAA5.078KN.m下柱G3a=5.75*7.75=44.563KN（2）、屋面活载（不上人屋面，取0.702KNm大于屋面雪载0.42KNm）故7=BAQQ110.7*6*27/2=56.7KN=AQAAeQM1112.835KN.m=AAAeQM21214.175KN.m(3)、吊车梁及轨道连接重力荷载=BAGG44(50+0.4*6)=52.4KN=AABAeGMM444452.4*0.4=20.96KN.m4吊车荷载吊车的参数：吊车有关参数表11吊车吨位起重量Q（KN）吊车宽B（mm）轮距Kmm()最大轮压maxP（KN）最小轮压minP

8、)KN(起重机总重（KN）小车总重1Q（KN）车高H)(m30/5t294/496150480029070118107.82.73415/3t147/29.4516041001483321566.1可算出出吊车梁支座反力影响线中个轮压对应点的竖向坐标值，如图所示：8图吊车荷载作用下支座反力的影响线9(1)、吊车的竖向荷载情况（a）:Dmax=0.9QFpmaxyi=0.9×1.4×290×(1+0.2)+148×(0.738+0.055)=585.36KNDmin=0.9QFminyi=9.0×1.4×70×(1+0.2)+

9、33×(0.738+0.055)=110.17KN情况（b）:Dmax=0.9QFpmaxyi=0.9×1.4×290×(0.738-0.062)+148×(1+0.317)=492.60KNDmin=0.9QFminyi=9.0×1.4×70×(0.738-0.062)+33×(1+0.317)=114.38KN（）吊车的横向荷载水平刹车力：T1=1/4（Q1+g1）=14×0.12×0.9×(300+118)=11.286KN水平刹车力：T2=1/4（Q2+g2）=14&

10、#215;0.12×0.9×(150+215)=9.855KN吊车横向荷载设计值：TmaxQTyi=1.4×11.286×（1+0.2）+9.855×（0.738+0.055）=29.83KN（6）风荷载阜新地区的基本风压2/6.00mKN=，对于城市地区，风压高度变化系数z按B类地区考虑高度取值。对21,qq按柱顶标高10.2m考虑查得1z=。风荷载体型系数图10风压高度变化系数参照荷载规范，并用插值法求出不同标高时的系数。则风压高度变化系数如表2所示。表2标高（m）10.011.83415.015.38415.9917.6518.9220z

11、1.001.0741.141.1481.1621.1981.2261.25均布风荷载如下表：（lqzszi0=）序号ZZs0q(KN/m)方向111.0740.80.63.093211.1480.80.63.307311.1620.20.60.836411.1980.60.62.588511.2260.70.63.090611.2260.70.63.090711.1980.60.62.588811.1620.60.62.509911.1480.50.62.0671011.0740.50.61.93311排架荷载总图如图3.内力计算（1）恒载作用下的内力由于单层厂房多属于装配式结构，柱，吊车，梁

12、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。1）在G1（屋架）作用下=AABAeGMM1111435.5*0.05=21.775KN.m=AABAeGMM2222435.5*0.25=108.875KN.m已知n0.166，0.244；则有：?-××+?-×-×=11111123nnC=1.8164=HMCR111113.181（）13（2）活载作用下1）屋面活荷载作用下的内力Q

13、1与G1作用位置相同，即成比例。则有：Q1 =56.7KN=×=111GQRRKN2.678()=×=11111GQMM3.969KN.m=×=11122GQMM19.845KN.mN1 =Q1 =56.7kN屋面活载作用下的计算简图和内力图分别示于图9和图10142）吊车竖向活载作用下的内力最大轮压作用于A柱时A柱MA =Dmaxe=4 585.36×0.4=234.144kN /mB柱MB =Dmine4 =110.17×0.4 =44.068kN /m计算简图如图11所示：图11吊车竖向荷载作用下的计算简图与恒载计算方法相同，可得C3C2

14、1.31467A柱=HMCRAA4324.756()B柱=HMCRBB434.659()A柱与B柱相同，剪力分配系数?A = ?B =0.5，15则A柱与B柱柱顶的剪力分别为A柱VA =RA-?A(RA +RB) = -14.708kN()B柱VB =RB-?B(RA +RB) =4.659kN()Fw=(3.30+2.067)*2.7+(-0.837+2.509)*1.221+(2.588+2.588)*2.092=27.361内力示于图12图12吊车竖向荷载作用下的内力图最大轮压作用于B柱时由于结构的对称性，A柱同中的B柱的情况，B柱同中的A柱的情况，M，N图可以参照图123）吊车水平制动

15、力作用下的内力Tmax向左作用时：柱中轴力为零。由前述所得n0.16587，0.244；则有：A柱TA =Tmax =29.83kNB柱TB =Tmax =kN29.38736.0304.32.10434.12=-=uHy当y0.7Hu时?-+?+-=)11(3121.0243.031.225nnC=0.70316当y0.8Hu时=?-+÷+-=11312)4.0112.0(34.225nnC0.666当y0.736Hu时C5=0.703（0.7030.666）/0.1*0.036=0.690RA =RB =C5Tmax =0.690*29.83 =20.58kN()图13吊车水平力

16、作用下的计算简图考虑空间作用分配系数m，查表的m0.85，且A柱与B柱相同，剪力分配系数 =B =0.5，计算简图如图13所示，则有A柱与B柱的柱顶剪力为：A柱VA =RA-Am(RA +RB) =3.087kN()B柱VB =RB-Bm(RA +RB) =3.087kN()Tmax向右作用时：据对称性，M图如图14中的虚线所示4）风荷载作用下的排架内力左来风情况q1 =3.09kN，q2=1.93kN，W =27.361kN=?-+?-+=)11(31)11(4183nnC0.355717R1 = -C11q1H =0.3557*3.09*12.434 = -13.666N()R2 = -C

17、11q2H =0.3557?1.93?12.434=- 27.361()图14排架单元结构对称，柱中的轴力为零，计算简图如图15所示=0.5，则有：VA =R1 + ?(-R1-R2 +W) = 16.525VB =R2 +?(-R1-R2 +W) = 10.839根据计算左来风情况下的M图如图16的实线所示18四、荷载组合与内力组合排架单元结构对称，可仅考虑A柱的截面。具体情况见表3的汇总和表4的组合。表3荷载汇总表荷载汇总表截面内力恒载活载竖向吊车荷载水平吊车荷载风最大轮压作用于水平力作用方向左来风右来风AB向左向右12345678-M17.7092.965-44.62-44.64

18、7;6.90±6.9064.36-41.78N455.81356.7000000-M-75.28-11.2189.520.56±14.50±14.5064.36-41.78N508.2156.7585.36110.170000-M47.056.785.26-138.8-265.9265.88320.679-284.2N552.7756.7585.36110.170000V130.141.913-24.76-24.76-26.7426.7454.95-34.872120011()1400/ilehh=+121.2381.102/()ccfxNfbxNfbmm=或a&

19、lt;258.73a>21.147202(0.5)()()syxaNhaAAmmfha-+=-当时，ise1920.4202(0.50.5)()()fsyxaxNhxAAmmfha-+=-当、时，is><he842.42min()()cAmm一侧纵向钢筋500460mm2一侧被选受拉钢筋及其面积（）()2081223203()911182162A柱的上柱和下柱截面的配筋图见下图41具体钢筋的型号见施工图23满足要求。可不设弯筋满足要求总面积为：范围内水平箍筋，上部筋，取按构造要求布置水平箍可以不设弯起筋,3.0278.0575/160/,5.3817635.021.44110

20、03901.113390585323/210012,3.0/02200<=×=>=×=?=×<hammAmmAmmhhas牛腿配筋图见下图。4、柱的吊装验算24柱子吊装阶段验算（1）荷载：包括上柱，牛腿和下柱的载荷。上柱：)/(25.62510105.265mKN=×÷×牛腿：()()mKN/17.2062.0255.0222.022.022.062.022.00.1=÷××?×-+×+下柱：mKN/75.52510103.265=×÷×

21、（2）自重：包括上柱，牛腿和下柱的自重。上柱自重：mKNg?=××=25.1125.65.12.11牛腿自重：mKNg?=××=30.3617.205.12.12下柱自重：mKNg?=××=35.1075.55.12.13（3）弯矩：22211/78.512034.325.112mKNHuqM=×=×=28= (5.5/ 2)- (1/ 2)- 1.205×4- (4/ 2)- (0.5/ 2)- 1.2052 = 3.88m2A2 = (bc + h0 )h0 = (0.5+1.205)×1.

22、205 = 2.05m2Fl = pn,max A1 =105.34×3.88 = 408.12KN0.6 f1 A2 = 0.6×1.27 ×2.05×103 =1562.1 > Fl （满足要求）（2）验算变阶处冲切bc =1.25m,ac =1.75m,h0 =0.905mA1 = (5.5/ 2)- (1.75/ 2)- 0.905×4 - (4/ 2)- (1.25 / 2)- 0.9052 = 3.66m2A2 (1.25+0.905)×0.905=1.951m2Fl = pn,max A1 =105.34×

23、;3.66 = 385.54KN0.6 f t A2 = 0.6×1.27 ×1.95×103 =1485.9KN > Fl5.基础底板配筋可判断 Nmax 组合需配筋最多（1） 截面 pn = 84.32KN / m2M =1/ 48×(pn,max + pn1 )(a - ac )2 (2b+ bc )=1/ 48×(105.34 +84.32)(5.5- 1)2 (2×4 +0.5)= 680.11KN / mAS = (M / 0.9h0 f y )= (680.11×106 )/(0.9×1205×360)=1741.99mm2（2） 截面 pn =88.21KNM=1/ 48×(105.34 +8