单层工业厂房课程设计方案

资料范本资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载单层工业厂房课程设计方案地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容HuazhongUniversityofScienceandTechnology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日目录一、 设计资料 31、概况 32、结构设计资料 33、建筑设计资料 34、吊车资料 4二、 结构选型 41、 屋面板选型 42、 天窗架选型 43、 屋架选型 54、 吊车梁选型 55、 轨道连接确定 66、 初选柱截面形式与尺寸 6三、 确定定位轴线 61、 横向定位轴线 62、 纵向定位轴线 7四、 排架内力计算 71、 计算参数 72、 荷载计算 93、 排架内力计算 11五、 荷载组合与内力组合 17六、 柱配筋计算 181、 设计资料 182、 内力 183、 配筋计算 19七、 牛腿计算 23八、 排架柱吊装验算 24九、 抗风柱设计 26十、 基础设计计算 29（一）、中间柱基础设计 29（二）、抗风柱基础设计 36（三）、边柱基础设计 43十一、 支撑布置 43设计资料1、概况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(1)自然条件：基本雪压0.7kN/m2基本风压0.7kN/m2地震设防烈度该工程位于非地震区，故不需抗震设防。(2)地质条件：场地平坦，地面以下0～1.4m为回填土，1.4m以下为棕黄亚粘土层，该土层fak=200kN/m2，γm=17kN/m2，Es=8.9Mpa，4.9m以下为棕红粘土层，该土层fak=250kN/m2，γm=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、吊车资料结构选型1.屋面板选型活荷载标准值为0.50kN/m2，基本雪压为0.70kN/m2，故屋面活荷载按0.70kN/m2计算。屋面荷载标准值为：防水层0.35kN/m220mm厚水泥砂浆找平层0.20kN/m2积灰荷载0.50×2=1.0kN/m2活荷载0.70kN/m2外加荷载基本组合设计值：q=1.2×0.35+0.2+1.4×0.5×2+0.7=3.04kN/m2。查询图集04G410-1选用Y－WB－３Ⅲ，其允许外加均布荷载基本组合设计值为3.24kN/m2>3.0kN/m2，可以满足要求。板自重标准值为1.40kN/m2，灌缝重标准值为0.10kN/m2。屋架选型屋面荷载标准值：防水层0.35kN/m220mm厚水泥砂浆找平层0.20kN/m2预应力混凝土屋面板及灌缝1.50kN/m2屋面支撑及吊管自重0.15kN/m2永久荷载总计2.20kN/m2积灰荷载0.50×2kN/m2活荷载0.70kN/m2可变荷载总计1.70kN/m2屋面荷载设计值为：q=1.2×2.2+1.4×1.7=5.02kN/m2q=1.35×2.2+1.4×1.7×0.7=4.64kN/m26m钢天窗架带挡风板代号为d；单跨两端外天沟代号为B；根据实际屋面荷载设计值在表中屋面荷载设计值为q=5.0kN/m2一栏，选取屋架承载能力序号为4。根据图集041415-1选用屋架型号为YWJA-18-2Λa。其自重为每榀60.5kN。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332.87kN，查询04G323－2选用DL－9吊车梁。每根自重为39.50kN。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1.0kN/m。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500×500，下柱工500×1000×200。中级工作制吊车确定定位轴线横向定位轴线中柱定为轴线通过柱截面几何中心。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600mm。纵向定位轴线上柱截面尺寸B3=500mm，由表一知B1+B2≥334mm，故B1+B2+B3≥750mm，采用非封闭式定位轴线，如图。查询吊车参数得B1=230mm；取B2=170mm；B31=350mm；B32=150mm。排架内力计算计算参数柱顶标高H=H1+h1+h2：式中H1为轨顶标高，h1为吊车轨顶以上高度，h2为安全净空尺寸。其中H1=8.40m；查询吊车资料选用h1=2.2m；取h2=400mm，代入：H=H1+h1+h2=8.40+2.2+0.4=11.0m设室内地面到基础顶面的距离为600mm，则柱总高：HZ=11.0+0.6=11.6m。上柱高度：HS=H-H1+h3+h4式中h3为轨道构造高度，h4为吊车梁支承处的吊车梁高，则HS=H-H1+h3+h4=16.4-13.8+0.2+1.2=4m下柱高度：HX=HZ-HS=17-4=13m柱截面尺寸如图。AS=500×500=2.5×105mm2QUOTEQUOTE荷载作用的示意图如图。e1=50mm;e2=250mm;e4=400mm。荷载计算屋面恒载防水层0.35kN/m220mm厚水泥砂浆找平层0.40kN/m2预应力混凝土屋面板及灌缝1.50kN/m2屋面支撑及吊管自重0.15kN/m2永久荷载总计2.40kN/m2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：P1=1.2×2.40×6×18+67.62+14.582=204.84kN屋面活荷载屋面活荷载标准值0.5kN/m2；基本雪压为0.5kN/m2；故柱顶屋面活荷载设计值：Q1=1.2×0.5×6×182=32.4kN柱自重上柱：P2=1.2×0.5×0.5×4×25=30kN下柱：P3=1.2×0.28×13×25=109.2kN吊车梁及轨道连接自重P4=1.2×(38.71+1.0×6)=53.7kN吊车荷载：a吊车竖向荷载吊车计算简图如图。Dmax=βγQPmaxyi=0.9×1.4×185×1+185×26+123×4.12756+123×0.07756=419.4kNDmin=βγQPminyi=0.9×1.4×35×1+35×26+22×4.12756+22×0.07756=78.2kNb.吊车水平向荷载Tmax=14αβγQG2+G3yi=14×1.4×0.9×[0.12×39+100+0.1×78+200=14.0kN风荷载风荷载体形系数如图。按地面粗糙度为B类计算风压高度变化系数。柱顶：μz16.7m=1.14+1.25-1.1420-15×16.7-15=1.18屋架檐口：μz18.6m=1.14+1.25-1.1420-15×18.6-15=1.22q1=γQμsμzw0B=1.4×0.8×1.18×0.35×6=2.78kN/m(→)q2=γQμsμzw0B=1.4×0.5×1.18×0.35×6=1.73kN/m(→)W=(μs2-μs1)μzw0hiB=1.4×1.22×0.35×6×[0.8+0.5×1.9+0.6-0.2×1.3+0.6+0.6×2.813+0.7-0.7×0.449)]=22.8kN(→)排架内力计算n=ISIXx=5.2×1093.6×1010=0.144；λ=HSH=417=0.235(1).P1作用产生的弯矩和轴力P1=204.8kN，M11=P1×e1=204.8×0.05=10.24kN∙mM12=P12=204.8×0.25=51.2kN∙mC1=1.5∙1-λ2(1-1/n)1+λ3(1n-1)=1.5×1-0.2352×(1-1/0.144)1+0.2353×(10.144-1)=1.23R11=MC1H=10.24×1.2317=0.74kN(←)C3=1.5∙1-λ21+λ3(1n-1)=1.5×1-0.23521+0.2353×(10.144-1)=1.32R12=MC3H=51.2×1.3217=3.96kN→R1=R11+R12=3.96-0.74=3.22kN(→)N1=204.8kN(2).柱自重作用产生的弯矩和轴力P2=30kN；M2=P2e2=30×0.25=7.5kN∙mR2=MC3H=7.5×1.3217=0.58kN→N2=30kNP3=109.2kNN3=109.2kN(3).吊车梁及轨道连接自重作用产生的弯矩和轴力P4=53.7kN；M4=P4e4=53.7×0.4=21.48kN∙mR4=MC3H=21.48×1.3217=1.67kN←综上恒载作用下柱顶反力：R=R1+R2+R4=3.22+0.58-1.67=2.13kN(→)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。Q1=32.4kN，M11=10.24×32.4204.8=1.62kN∙mM12=51.2×32.4204.8=8.1kN∙mR1=3.22×32.4204.8=0.51kN(→)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MA=Dmaxe4=419.4×0.4=167.76kN∙mMB=Dmine4=78.2×0.4=31.28kN∙mRA=MC3H=167.76×1.3217=13.03kN←RB=MC3H=31.28×1.3217=2.43kN(→)因为A、B两柱相同，故ηA=ηB=0.5，则各柱剪力为：VA=RA-ηARA+RB=-13.03-0.5×-13.03+2.43=-7.73kN(←)VB=RB-ηARA+RB=2.43-0.5×-13.03+2.43=7.73kN(→)内力图如图。2).最大轮压作用在B柱最大轮压作用在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Tmax=14.0kN；yHu=4-1.24=0.7C5=2-2.1λ+λ30.243n+0.121+λ31n-1=2-2.1×0.235+0.23530.2430.144+0.12×1+0.235310.144-1=0.711).水平力向右作用时RA=RB=TmaxC5=14.0×0.71=9.94kN(←)柱顶剪力：VA=VB=RA-ηARA+RB=9.94-0.5×9.94+9.94=0kN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。(7).风荷载作用下产生的内力1).左风作用时q1=2.78kNm，q2=1.73kNm，W=22.8kNC11=3[1+λ41n-1]8[1+λ31n-1]=3×[1+0.2354×10.144-1]8×[1+0.2353×10.144-1]=0.35RA=qHC11=2.78×17×0.35=16.54kN(←)RB=qHC11=1.73×17×0.35=10.29kN(←)VA=RA-ηARA+RB-W=-16.54-0.5×-16.54-10.29-22.8=8.28kN(→)VB=RB-ηARA+RB-W=-10.29-0.5×-16.54-10.29-22.8=14.53kN(→)内力图如图。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。荷载组合与内力组合柱配筋计算由于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。设计资料截面尺寸：上柱500mm×500mm矩形截面下柱500mm×1000mm×500mm工字形截面bf'=bf=500mm；hf'=hf=200mm。材料等级：混凝土C30fc=14.3N/mm2取a=a'=35mm钢筋受力筋为HRB335级钢筋fy=fy'=300N/mm2ξb=0.55箍筋、预埋件和吊钩为HRB235级钢筋fy=210N/mm2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2×4=8m下柱1×13=13m排架平面外：上柱1.5×4=6m下柱1×13=13m内力上柱Nb=fcbh0ξb=14.3×500×500-35×0.55=1828.6kN内力组合表中Ⅰ－Ⅰ截面的控制内力N均小于Nb，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：M=-100.9kN∙m；N=234.8kN。下柱Nb=fcbf'-bhf'+fcbh0ξb=14.3×500-120×200+14.3×120×965×0.55=1997.6kN内力表中Ⅱ－Ⅱ、Ⅲ－Ⅲ截面的控制力N均小于Nb，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：M=-786.7kN∙m；N=505.9kN；V=-63.5kNM=789.0kN∙m；N=879.5kN；V=64.5kN配筋计算上柱按对称配筋M=-100.9kN∙m；N=234.8kNx=Nfcb=234.8×10314.3×500=32.8mm<2as=70mm属于大偏心受压，取x=70mm。e0=MN=100.9×106234.8×103=429.7mmea=h30=50030<20mm，取ea=20mmei=e0+ea=429.7+20=450mmζ1=0.5fcAN=0.5×14.3×500×500234.8×103=7.6>1，取ζ1=1l0h=8000500=16>8ζ2=1.15-0.01l0h=1.15-0.01×16=0.99η=1+11400eih0(l0h)2ζ1ζ2=1+11400×450465×162×1×0.99=1.187e=ηei+h2-as=1.187×450+5002-35=749.2mme'=e-h0+as'=749.2-465+35=319.2mmAs=As'=Ne'fy(h0-as)=234.8×103×319.2300×(465-35)=581mm2选用2B20（As=628mm2）；箍筋选用A6@200，加密区选用A6@100。受弯平面外承载力验算：l0h=13000500=26，查表得稳定系数φ=0.6Nc=φfcA+fy'As'=0.6×14.3×500×500+300×628×2=2371.1kN>N=234.8kN满足要求。下柱Nf'=fcbf'hf'=14.3×500×200=1430kN内力组合：①M=-786.7kN∙m；N=505.9kN；V=-63.5kNN<Nf'，中和轴位于受压翼缘部分x=Nfcbf'=505.9×10314.3×500=70.8mm>2as=70mme0=MN=786.7×106505.9×103=1555.1mmea=h30=100030=33.3mm>20mm，取ea=33.3mmei=e0+ea=1555.1+33.3=1588.4mmζ1=0.5fcAN=0.5×14.3×2.8×105505.9×103=3.96>1，取ζ1=1l0h=130001000=13<15ζ2=1η=1+11400eih0(l0h)2ζ1ζ2=1+11400×1588.4965×132×1×1=1.07e=ηei+h2-as=1.07×1588.4+10002-35=2164.6mmAs=As'=Ne-fcbx(h0-0.5x)fy(h0-as')=505.9×103×2164.6-14.3×500×70.8×(965-0.5×70.8)300×(965-35)=2238.5mm2eq\o\ac(○,2)M=789.0kN∙m；N=879.5kN；V=65kNN=879.5kN<Nf'，中和轴位于受压翼缘部分x=Nfcbf'=879.5×10314.3×500=123.0mm>2as=70mme0=MN=789.0×106879.5×103=879.1mmea=h30=100030=33.3mm>20mm，取ea=33.3mmei=e0+ea=879.1+33.3=930.4mmζ1=0.5fcAN=0.5×14.3×2.8×105879.5×103=2.28>1，取ζ1=1l0h=130001000=13<15ζ2=1η=1+11400eih0(l0h)2ζ1ζ2=1+11400×930.4965×132×1×1=1.125e=ηei+h2-as=1.125×930.4+10002-35=1511.7mme'=e-h0+as'=1511.7-965+35=581.7mmAs=As'=Ne'fy(h0-as)=879.5×103×581.7300×(965-35)=1833.7mm2对比两组，选用5B25(As=2454mm2)，箍筋选用A6@200，加密区A6@100。受弯平面外承载力验算：A=2.815×105mm2，Iy=4.56×109mm4iy=IyA=4.56×1092.815×105=127.3mml0r=13000127.3=102.1，φ=0.526Nc=φfcA+fy'As'=0.526×14.3×2.815×105+300×2454×2=2891.9kN>N=879.5kN满足要求。牛腿计算作用于牛腿顶面的荷载：FVk=P41.2+Dmax1.4=53.71.2+419.41.4=344.3kNFV=P4+Dmax=53.7+419.4=473.1kNFh=0牛腿高度验算ftk=2.01N/mm2，a=0，b=500mmh0=h1-as+Ccot450=400-35+200×1=565mmβ1-0.5FhkFvkftkbh00.5+ah0=0.65×1×2.01×500×5650.5=738.2kN>Fvk=344.3kN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，则可以按构造配筋，As≥βminbh=0.002×500×600=600mm2，且As≥0.45ftfybh=500×600×0.45×1.43300=643.5mm2，纵筋不少于四根，直径不应小于12mm，所以选用4B16，As=804.4mm2。由于ah00.3，则可以不设置弯起钢筋，箍筋按构造配置，牛腿上部h0/3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A8@100。局部承压面积近似按柱宽乘以吊车梁端承压板宽度取用：A=500×420=2.1×105mm2FVkA=344.3×1032.1×105=1.64Nmm2<0.75fc=10.725Nmm2满足要求。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。荷载考虑结构重要性系数0.9，荷载系数1.2，动力系数1.5上柱：q3=0.9×1.2×1.5×25×0.5×0.5=10.1kN/m牛腿：q2=0.9×1.2×1.5×25×1.2×0.5=24.3kN/m下柱：q1=0.9×1.2×1.5×25×0.2815=11.4kN/m内力通过计算可得：RA=61.8kN；RC=134.5kNM1=164.1kN∙m；M2=109.4kN∙m；M3=80.8kN∙m；验算截面按双筋截面计算，裂缝允许宽度[ωmax]=0.3mm。采用限制钢筋应力来限制裂缝宽度。对于B20钢筋，σs=250N/mm2对于B25钢筋，σs=240N/mm2Ⅰ-Ⅰ截面M1=164.1kN∙m；M1k=164.11.2=136.8kN∙m；h0=965mmAs=M1fy(h0-as)=164.1×106300×(965-35)=588.2mm2已配5B25，满足要求。裂缝验算：σs=M1k0.7×h0As=136.8×1060.7×965×2454=82.5Nmm2<σs=240N/mm2满足要求。Ⅱ-Ⅱ截面M2=109.4kN∙m；M1k=109.41.2=91.2kN∙m；h0=965mmAs=M2fy(h0-as)=109.4×106300×(965-35)=392.1mm2已配5B25，满足要求。裂缝验算：σs=M2k0.7×h0As=91.2×1060.7×965×2454=55.0Nmm2<σs=240N/mm2满足要求。Ⅲ-Ⅲ截面M3=80.8kN∙m；M3k=80.81.2=67.3kN∙m；h0=965mmAs=M3fy(h0-as)=80.8×106300×(965-35)=289.6mm2已配2B20，满足要求。裂缝验算：σs=M3k0.7×h0As=67.3×1060.7×965×620=160.7Nmm2<σs=250N/mm2满足要求。抗风柱设计设计资料截面尺寸：上柱正方形截面；下柱矩形截面材料等级：混凝土钢筋受力筋为HRB335级钢筋箍筋、预埋件和吊钩为HRB235级钢筋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，下柱，总高。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，下柱截面高度。荷载计算（1）、风荷载由上面的数据通过插值可以求得标高处的；体型系数0.8基本风压，每柱的受风宽度6m。（2）、柱自重上柱：下柱：内力分析计算简图如图十五所示。上柱截面：，下柱截面：，；；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（），箍筋选用A6@200。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及吊装的需要，选用3B25（），箍筋选用A6@200，另加配2B12钢筋作为腰筋。配筋示意图见图。基础设计计算（一）、中间柱基础设计设计资料材料等级：混凝土钢筋HRB235级钢筋基底设置100厚素混凝土垫层。荷载计算（1）、柱底传递的荷载从A柱内力表中选出3-3截面的绝对值最大的两组内力（包括）。选出的内力组合列于下表中。柱底传至基础的荷载（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），钢框玻璃窗（），基础梁重。每个基础承受的由基础梁传来的荷载标准值：240墙钢框玻