单层工业厂房课程设计方案

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/m屋面荷载标准值为：防水层0.35kN/20mm厚水泥砂浆找平层0.20kN/积灰荷载0.50×2=1.0kN/活荷载0.70kN/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/m屋架选型屋面荷载标准值：防水层0.35kN/20mm厚水泥砂浆找平层0.20kN/预应力混凝土屋面板及灌缝1.50kN/屋面支撑及吊管自重0.15kN/永久荷载总计2.20kN/积灰荷载0.50×2kN/活荷载0.70kN/可变荷载总计1.70kN/屋面荷载设计值为：q=1.2×2.2+1.4×1.7=5.02kN/q=1.35×2.2+1.4×1.7×0.7=4.64kN/6m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。中级工作制吊车吊车起重量（t）轨顶标高（m）6m柱距（边柱）6m柱距（中柱）上柱（mm）下柱（mm）上柱（mm）下柱（mm）≤56～8矩400×400工400×600×100矩400×400工400×600×100108矩400×400工400×700×100矩400×600工400×800×15010〃工400×800×150矩400×600工400×800×15015～208矩400×400工400×800×150矩400×600工400×800×15010〃工400×900×150矩400×600工400×1000×15012矩400×500工400×1000×200矩500×600工500×1200×200308矩400×400工400×1000×150矩400×600工400×1000×15010矩400×500工400×1000×150矩500×600工500×1200×20012矩500×500工500×1000×200矩500×600工500×1200×20014矩600×500工600×1200×200矩600×600工600×1200×2005010矩500×500工500×1200×200矩500×700双500×1600×30012矩500×600工500×1400×200矩500×700双500×1600×30014矩600×600工600×1400×200矩600×700双600×1800×300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查询吊车参数得B1取B排架内力计算计算参数柱顶标高H=H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=8.40mH=H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：H式中h3为轨道构造高度，hH下柱高度：H柱截面尺寸如图。AQUOTE荷载作用的示意图如图。e荷载计算屋面恒载防水层0.35kN/20mm厚水泥砂浆找平层0.40kN/预应力混凝土屋面板及灌缝1.50kN/屋面支撑及吊管自重0.15kN/永久荷载总计2.40kN/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：P屋面活荷载屋面活荷载标准值0.5kN/m2；基本雪压为Q柱自重上柱：P下柱：P吊车梁及轨道连接自重P吊车荷载：a吊车竖向荷载吊车计算简图如图。DDb.吊车水平向荷载T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：μ屋架檐口：μqqW=排架内力计算n=(1).P1作用PMCRCRRN(2).柱自重作用产生的弯矩和轴力PRNPN(3).吊车梁及轨道连接自重作用产生的弯矩和轴力PR综上恒载作用下柱顶反力：R=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。QMR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MMRR因为A、B两柱相同，故ηA=VV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TC1).水平力向右作用时R柱顶剪力：

V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qCRRVV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b材料等级：混凝土C30fc=14.3N/mm钢筋受力筋为HRB335级钢筋fξ箍筋、预埋件和吊钩为HRB235级钢筋f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N内力组合表中Ⅰ－Ⅰ截面的控制内力N均小于NbM=-100.9kN∙m；下柱N=14.3×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∙mM=789.0kN∙m配筋计算上柱按对称配筋M=-100.9kN∙mx=属于大偏心受压，取x=70mm。eeeζlζη=1+e=ηeA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：lN满足要求。下柱N内力组合：①M=-786.7kN∙mNx=eeeζlζη=1+e=ηAeq\o\ac(○,2)M=789.0kN∙m；N=879.5kN；N=879.5kNx=eeeζlζη=1+e=ηeA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×ilN满足要求。牛腿计算作用于牛腿顶面的荷载：FFF牛腿高度验算ftk=2.01N/mm2hβ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≥0.45f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×F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：q牛腿：q下柱：q内力通过计算可得：RM验算截面按双筋截面计算，裂缝允许宽度[ωmax]=0.3mm对于B20钢筋，σ对于B25钢筋，σⅠ-Ⅰ截面MA已配5B25，满足要求。裂缝验算：σ满足要求。Ⅱ-Ⅱ截面MA已配5B25，满足要求。裂缝验算：σ满足要求。Ⅲ-Ⅲ截面MA已配2B20，满足要求。裂缝验算：σ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）、风荷载标高/m101520301.01.141.251.42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组别荷载效应标准组合1509.5753.740.32-528.3505.9-41.8（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墙钢框玻璃窗基础梁重距离基础形心的偏心距基底尺寸（1）、按构造要求拟定高度 下柱截面高度，查表可以知道： 柱底插入杯口深度，取。杯底厚度，取，所以。基础顶面标高，基础埋深：杯壁厚度，取；基础边缘高度取，台阶高度取，尺寸如图所示。（2）、拟定基础底面尺寸 试取：。设取，（3）、基底压力计算及地基承载力验算 基底压力计算及地基承载力验算过程和结果列于下表：基底压力计算及地基承载力验算表类别第一组第二组509.5753.740.3-528.3505.9-41.81503.41255.6364.8-775.6242.6617.7172.183.5201.012.6满足要求。基础高度验算此时应采用基底净反力设计值，基底净反力设计值的计算过程及结果列于下表中。基底净反力设计值计算表类别第一组第二组509.5753.740.3-528.3505.9-41.81068.3820.5364.8-775.6341.5945.3135.246.5----上表中第二组荷载按计算时，故对该组内力应如下计算： 由于台阶高度与台阶宽度相等（均为450mm），所以只需要验算变阶处的受冲切承载力。计算截面如图所示； 变阶处截面有效高度 由于取：；基础高度满足要求。底板配筋基础底板配筋计算时长边和短边方向的计算截面见下图。（1）、柱边及基础变阶处基底反力计算 两组不利内力设计值在柱边和变阶处的基底净反力计算见下表。基底净反力计算表类别第一组第二组101.487.1109.9107.6118.3128.1122.6138.490.984.6上表在计算第二组荷载下基底净反力时相应的换成即可，有。（2）、柱边及基础变阶处弯矩计算 （3）、配筋计算 长边方向钢筋面积： 选用A12@180（）。 短边方向钢筋面积： 选用A8@200（）。（二）、抗风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 按前面抗风柱的设计计算结果将的内力组合列于下表中。柱底传至基础的荷载荷载效应基本组合荷载效应标准组合157.3184.340.5125.8147.232.4（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19.5m，墙体为240mm蒸压粉煤灰砖墙（含双面粉刷），基础梁重。每个基础承受的由基础梁传来的荷载标准值：240墙基础梁重距离基础形心的偏心距基底尺寸（1）、按构造要求拟定高度 下柱截面高度，查