单层单跨工业厂房设计计算书

混凝土结构课程设计计算书班级：08土木8班姓名：刘宝冲学号：05108833教师：赵兰敏时间：2011年9月17日-2011年9月30日

中文摘要在全球化的经济浪潮中,中国的经济蓬勃发展，作为世界工厂，中国的工业厂房设计、装修与施工理应跟上世界潮流。我国在工业厂房的设计与施工领域具有先进的管理理念和丰富的经验，为工业商建造最符合设备、管道布局要求和最便捷的人流、物流规划的工业厂房。结构方面：主要进行了结构选型与结构布置；重点进行了排架的荷载计算、内力计算及内力组合；排架柱截面配筋计算及牛腿设计；柱下独立基础设计以及绘制结构施工图。单层工业厂房、排架结构、内力分析、内力组合Abstract:Thewaveofeconomicglobalization,China'seconomicboom,astheworldfactory,China'sindustrialplantdesign,decorationandconstructionshouldkeeppacewithglobaltrends.China'sindustrialplantinthefieldofdesignandconstructionofadvancedmanagementideasandexperiencefortheindustrialbuildingthebestequipment,pipinglayoutrequirementsandthemostconvenientflow,logisticsplanningofindustrialplant.Structure:themainstructurefortheselectionandthestructuralarrangement;keywasbentintheloadcalculation,calculationofinternalforceandinternalforcecomposition;bentreinforcementsectioncolumnandcorbeldesigncalculations;foundationundercolumndesignandconstructiondrawingdrawing.Keywords:singleindustrialplants,Bentstructure,internalforce,internalforcecombination华南理工大学网络教育学院毕业论文（设计说明书）目录PAGEII第1页共2页致谢课程设计 -1--第一章设计资料1.1设计资料(1)工程名称:某锻工车间。(2)建筑地点:车间所在场地，地面下0.8m内为填土，填土下层3.5m内为粉质粘土，地基承载力设计值，设计水位很低，不予考虑。(3)自然条件:基本风压基本雪压。屋面积灰荷载(4)建筑平面、剖面如图1-1和图1-2所示。图1-1建筑平面布置图图1-2I-I剖面图第二章厂房标准构件及排架柱材料选用2.1厂房中标准构件选用情况2.1.1屋面做法两毡二油防水层上铺小石子：0.35kN/m20mm水泥沙浆找平层：0.4kN/m100mm珍珠岩保温层：0.5kN/m一毡二油隔气层：0.05kN/m20mm水泥沙浆找平层：0.4kN/m合计：屋面活荷载：屋面外荷载：屋面板采用G410（一）标准图集：1.5m×6m预应力混凝土屋面板（卷材防水）中间跨：YWB—2II边跨：YWB—2IIS允许外荷载：板自重：灌缝重：2.1.2檐口板、嵌板檐口板、嵌板采用G410（二）标准图集体。允许外荷载：2.50kN/m板自重：1.65kN/m灌缝重：0.10kN/m2.1.3屋架屋架采用G415（一）标准图集的预应力混凝土折线型屋架（YWJ—24—1Ba）允许外荷载：400kN/m屋架自重：2.1.4天沟板天沟板采用G410（三）标准图集。允许荷载：3.05kN/m构件自重：1.90kN/m2.1.5吊车梁吊车梁选用G323（二）标准图集,中级工作制备，两台起重量为15t的吊车,,选用吊车梁：构件自重：。吊车轨道联接选用G325标准图集,中级吊车自重：。2.2排架柱材料选用(1)混凝土：采用C30。(2)钢筋：纵向受力钢筋采用HRB335级。(3)箍筋：采用HPB235级。(4)型钢及预埋铁板均采用I级。第三章排架柱高与截面计算3.1排架柱高计算由吊车资料表可查得：H＝2099mm,轨顶垫块高为200mm。牛腿顶面标高＝轨顶标高－吊车梁－轨顶垫块高＝9.0-1.25-0.2＝7.55m(取7.8m)柱顶标高＝牛腿顶面标高+吊车梁高+轨顶垫块高+H+0.2＝7.8+1.25+0.2+2.099+0.2=11.549(取11.7m)上柱高＝柱顶标高－牛腿顶面标高＝11.7-7.8=3.9m全柱高＝柱顶标高－基顶标高＝12.2-3.9=8.3m下柱高＝全柱高－上柱高＝12.2－3.9＝8.3m实际轨顶标高＝牛腿顶面标高+吊车梁高+轨顶垫块高＝7.8+1.25+0.2=9.25m(取9.3m)则(9.3m－9.0m)÷9.0m＝0.033＜0.200满足要求。3.2排架截面尺寸计算截面尺寸需要满足的条件为：b≧H/25＝344mm.h≥H/12＝717mm取柱截面尺寸为：上柱：（b×h）＝400×500下柱：I(b×h×b×h)＝400×1000×15×150计算参数=1\*GB3①上、下柱截面惯性矩I上柱Iu＝1/12×0.4×0.53＝0.00416m4下柱Il＝1/12×0.4×13－1/12×0.25×0.65³－2×1/2×0.25×0.025×(325+2×0.025/3)²＝0.02688m4=2\*GB3②上、下柱截面面积A上柱Au＝0.4×0.5＝0.20m2下柱Al＝0.4×1-2×[（0.65+0.7）/2×0.125]＝0.2463m2=3\*GB3③上柱与全柱高比值λλ＝3.9/12.2=0.32=4\*GB3④惯性矩比值nn＝Iu/Il=0.00416/0.02688=0.1548排架计算简图如图3-2所示。第四章排架柱上的荷载计算4.1屋盖自重计算+（1.65+0.1）×6+1.9×61.2×（1.70+1.30+0.10）×6×+1.2×60.5×0.5+（1.65+0.1）×6+1.9×6=225.6KN(作用在柱顶)4.2柱自重计算上柱：（作用于上柱中心线）下柱：4.3吊车、吊车梁及轨道自重计算4.4屋面活荷载计算×24.5吊车荷载计算竖向荷载：176kN,93.89kN,K=4000mm,B=5955mm,250kN,69.77kN。根据B与K，由影响线。可以求得＝0.0008＝0.67＝1.00,＝0.33由上求得吊车水平荷载为则→←)4.6风荷载计算基本风压:风压高度变化系数μz按B类地区考虑，根据柱顶标高12.0m，查看《荷载规范》用内插法得,对Fw按檐口标高14.1m,用内插法得，风载体型系数μs1＝+0.8,μs2＝-0.5,具体情况见下图4-2则柱顶风荷载集中力设计值：第五章内力计算5.1作用内力计算5.1.1作用(排架无侧移)由,,则：故作用下不动铰承的柱顶反力为(→)同时有故在作用下不动铰承的柱顶反力为(→)故在共同作用下（即在G作用下）不动铰支承的柱顶反力为(→)相应的计算简图及内力图如图5-1所示图5-1恒荷载用下的内力(a)G的作用；(b)M图(kN·m)；(c)N图（kN）5.1.2作用计算简图及内力图,,,相应的计算简图及内力图如图5-2所示。图5-2G、G、G作用计算简图及内力图(a)G、G、G作用；(b)M图(kN·m)；(c)N图(kN)5.2屋面活荷载内力计算对于单跨排架，与一样为对称荷载，且作用位置相同，但数值大小不同。故由的内力计算过程可得到的内力计算数值；(→)相应的计算简图及内力图如图5-3所示。图5-3Q作用计算简图及内力图(a)Q的作用；(b)M图(kN·m)；(c)N图(kN)5.3吊车竖向荷载作用内力计算作用于A柱，作用于B柱，其内力为厂房总长72m,跨度为15m，吊车其重量为22t,则查得有檩条屋盖的单跨厂房空间作用分配系数μ＝0.85。=7.6KN相应的计算简图及内力图如图5-4所示。图5-4D作用计算简图及内力计算(a)D的作用；(b)M图(kN·m)；(c)N图(kN)D作用于A柱时，由于结构对称，故只需A柱与B柱的内力对换，并注意内力变号即可。5.4吊车水平荷载作用内力计算当T向左时，A、B柱的柱顶剪力按推导公式计算：Y＝0.641H,利用内插法求得C＝0.597。另有T＝20.15kN,μ＝0.85,则V＝V＝－(1－μ)CT＝－1.8kN(←)相应的计算简图及内力图如图5-5所示。图5-5T的作用计算简图及内力图（a）T的作用；(b)M图(kN·m)；(c)V图(kN)当T向右时，仅荷载方向相反，故弯矩值仍可利用上述计算结果，但弯矩图的方向与之相反。5.5风荷载作用风从左向右吹时，先求柱顶反力系数C为对于单跨排架，A、B柱顶剪力分别为＝0.5[F－CH(q－q)]＝0.5×[12.64－0.336×12.2×(2.11－1.32)]＝4.7kN(→)＝0.5[F+CH(q－q)]＝0.5×[12.64+0.336×12.2×(2.11－1.32)]＝7.94kN(→)相应的计算简图及内力图如图5-6所示。图5-6风荷载作用计算简图及内力图(a)风荷载的作用；(b)M图（kN·m）风从右向左吹时，仅荷载方向相反，故弯矩值仍可利用上述计算结果，但弯矩图的方向与之相反。5.6最不利荷载组合。由于本例结构对称，故只需对A柱（或B柱）进行最不利内力组合，其步骤如下：（1）确定需要单独考虑的荷载项目。本工程为不考虑地震作用的单跨排架，共有8种需要单独考虑的荷载项目，由于小车无论向右或向左运行中刹车时，A、B柱在T作用下，其内力大小相等而符号相反，在组合时可列为一项。因此，单独考虑的荷载项目共有7项。（2）将各种荷载作用下设计控制截面（I—I、II—II、III—III）的内力M、N（III—III截面还有剪力V）填入组合表5-1。填表时要注意有关内力符号的规定。（3）根据最不利又最可能的原则，确定每一内力组的组合项目，并算出相应的组合值。计算中，当风荷载与活荷载（包括吊车荷载）同时考虑时，除恒荷载外，其余荷载作用下的内力均应乘以0.85的组合系数。排架柱全部内力组合计算结果列入表5-1。表5-1排架柱内力组合表柱号截面荷载项目内力恒荷载屋面活荷载吊车荷载风荷载内力组合G1.G2G3.G4Q1Dmax在A柱Dmin在A柱Tmax左风右风Nmax及M、VNmin及M、V|M|max及N、V1234567项目组合值项目组合值项目组合值A柱I-IM(kN·m)14.073.91-32.45-29.64-22.234.38-41.01①+②17.98①+0.9(③+⑤+⑦)-72.02①+0.9（③+⑤+⑦）—81.59N(kN)245.16300000308.1245.1245.1II－IIM(kN·m)-42.33-11.8478.4729.54-22.234.38-41.01①+0.99（②+③+⑤）-2.343①+⑦-83.34①+⑦-83.34N(kN)341.1263443.697236.70000797.15341.12341.12III-IIIM(kN·m)21.43.1829.416-33.62-164.43214.37-204.73①+0.99（②+③+⑤-115.25①+⑦-183.33①+0.9（4+⑤+⑦）-341.1N(kN)433.9863443.697236.70000890433．98670.68V(kN)5.161.81-8.32-7.618.3530.44-8.615.82-32.83 第六章排架柱设计6.1柱截面配筋计算最不利内力组的选用：由于截面3—3的弯矩和轴向力设计值均比截面2—2的大，故下柱配筋由截面3—3的最不利内力组确定，而上柱配筋由截面1—1的最不利内力组确定。6.1.1Ⅰ——Ⅰ截面配筋：1.组合(与组合相同)M=66.54N=319.74h0=h-=400-40=360L0=2H0=2×3900=7800A=400400=160000mm2纵向受力钢筋采用HRB335级ξbea=max(h/30,20)=20e0＝M/N=208.1ei=e0+ea=228.1ζ1=0.5fCA/N=0.5×14.3×160000/319740=3.578>1取ζ1=1.0ζ2=1.15-0.01×L0/h=0.9551.409e=ηei+h/2-=1.409×228.1+400/2-40=481.39ξ<ξb（大偏心受压）X=h0ξ=360×0.155=56h0ξb=360×0.55=1982as=80经比较：X<h0ξb且X<2as,则说明受压筋不能达到屈服强度，此时应按以下公式计算。=ηei-h/2+as=1.409×228.1-400/2+40=161.39As=Nes`/[fy(h-2as)=319740×161.39/[300×（400-80）]=537.5Amin=0.2%×160000=3202.组合M=29.35N=370.14h0=h-as=400-40=360L0=2H0=2×3900=7800A=400400=160000纵向受力钢筋采用HRB335级ξbea=max(h/30,20)=20e0＝M/N=79.3ei=e0+ea=99.3ζ1=0.5fcA/N=0.5×14.3×160000/370140=3.09>1取ζ1=1ζ2==1.15-0.01×L0/h=0.9551.940e=ηei+h/2-=1.940×99.3+400/2-40=354.07ξ<ξb（大偏心受压）X=h0ξ=360×0.180=65h0ξb=360×0.55=1982as=80经比较X<h0ξb且X<2as,则说明受压筋不能达到屈服强度，此时应按以下公式计算。es`=ηei-h/2+as=1.940×99.3-400/2+40=32.64As=Nes`/[fy(h-2as)=370140×32.64/[300×（400-80）]=125.8Amin=0.2%×160000=3206.2柱在排架平面外承载力验算截面1-13-3最不利内力1M1maxNmaxNmin︳M1maxNmaxNminMMNMNMNMNMNMNN-81.59245.117.98308.1-72.02245.1-341.1670.68-115.25890-183.23433.98e33358294509129422截面尺寸B×h=400×500bj×h×b×hf=400×1000×150×150H0460960Ea202020323232ei35378314541161454L07800830018300ζ11.01.01.01.01.01.0ζ20.9440.9440.9440.9840.9840.9841.2252.0191.2581.0861028910397X42.8553.8642.84117.2561.8475.87As427.2512139.6355.12152.51643h0ξb253﹥X528﹥X实配值2Φ20（628mm²）4Φ28（2463mm²）6.3柱牛腿设计6.3.1牛腿截面尺寸与柱宽相等，为400，牛腿顶面的长度为800，相应牛腿水平截面长度为1200。取牛腿外边缘高度为h＝300，倾角ɑ＝45°,于是牛腿的几何尺寸如图6-1所示。.图6-1牛腿几何尺寸及配筋图6.3.2F＝D＋G＝443.697+54.72＝498.417F＝T＝20.15/1.4＝14.39＝709.98KN>FvK所以截面尺寸满足要求。6.3.3由于吊车垂直荷载作用下柱截面内，故该牛腿可按构造要求配筋：As=452mm²>Pminbh=0.021×400×500=420mm²箍筋取Φ8@100有，2/3×h0×As×2/100=375.6mm²>As/2=226mm²a/h0=150/560=0.267<0.36.3.40.75fA＝0.75×14.3×400×500＝2145kN＞F=498.417所以满足要求。6.4柱的吊装验算6.4.1采用一点翻身起吊，吊点设在牛腿与下柱交接处，动力系数取1.5。6.4.2上柱自重:g＝1.2×1.5×25×0.4×0.5＝9牛腿自重:g＝1.2×1.5×25×＝23.85下柱自重:g＝1.2×1.5×25×0.231＝10.46.4.3M＝×9×3.9＝17.11M＝×9×4.5＋×(23.85－9)×0.6＝93.8M＝×10.4×7.7－＝30.18柱的吊装验算简图如图6-2所示.图6-2柱吊装验算简图6.4.截面1-1：故截面承载力为截面2-2：故截面承载力为故满足要求。第七章基础设计7.1荷载计算由柱子传至基顶的荷载。由排架柱内力组合表可得设计值如下：第一组：第二组：第三组：由基础梁传至基顶的荷载：墙重（含两面刷灰）：窗重（钢框玻璃窗）：基础梁：由基础梁传至基础顶面的荷载设计值：对基础底面中心的偏心距：相应偏心弯矩设计值：作用于基底的弯矩和响应基顶的轴向设计值。假定基础高度为，则作用于基底的弯矩和相应基顶的轴向力设计值为:第一组：第二组：第三组：7.2基底尺寸的确定由第二组荷载确定和：～～取，则取验算的条件：验算其他两组荷载设计值作用下的基底应力：第一组：)第二组：