單層工業(yè)鋼筋混凝土柱廠房課程設(shè)計.doc

第一章 設(shè)計資料1設(shè)計資料1.1 本工程為一般機械加工車間，在生產(chǎn)過程中不排放侵蝕性氣體和液體，生產(chǎn)環(huán)境的溫度低于60 攝氏度，屋面無積灰荷載，修建在寒冷地區(qū)。1.2 當(dāng)?shù)氐幕狙簽?，雪荷載準永久值系數(shù)分區(qū)為區(qū)。1.3 當(dāng)?shù)氐幕撅L(fēng)壓為，地面粗糙度類別為B類。1.4 當(dāng)?shù)氐目拐鹪O(shè)防烈度為8度，設(shè)計基本地震加速度為0.2g，設(shè)計地震分組為第一組。1.5 該車間為兩跨21m等高鋼筋混凝土柱廠房，安裝有4臺（每跨兩臺）大連重工起重集團有限公司生產(chǎn)的DQQD 型，吊車跨度為19.5m 的電動橋式吊車，工作級別、起重量見各分組數(shù)據(jù)。吊車軌頂標(biāo)志標(biāo)高為9.5m，吊車技術(shù)數(shù)據(jù)見所提供的技術(shù)資料。1.6 根據(jù)巖土工程勘察報告，該車間所處地段為對建筑有利地段，場地類別為類，在基礎(chǔ)底面以下無軟弱下臥層，室外地面以下15m 范圍內(nèi)無液化土層，地基的標(biāo)準凍結(jié)深度位于室外地面下1m，車間室內(nèi)外高差0.15m，基礎(chǔ)埋深為室外地面以下1.4m。基礎(chǔ)底面地基持力層為中砂，承載力特征值。1.7 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計年限為50 年，結(jié)構(gòu)安全等級為二級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為o=1.0。該車間抗震設(shè)防分類為丙級建筑，地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為丙級。（不要求進行抗震設(shè)計）1.8 屋面建筑做法永久荷載（包括屋面防水層、保溫層、找平層等）標(biāo)準值為，其做法總厚度為0.1m。屋面排水為內(nèi)天溝，天溝建筑做法永久荷載標(biāo)準值：防水層，找坡層（按平均厚度計算），溝內(nèi)積水（平均積水深度為0.23m）。1.9 該車間的圍護墻采用貼砌頁巖實心燒結(jié)磚砌體墻，墻厚240m。外貼50mm 厚擠塑板保溫層，雙面抹灰各厚20mm。磚強度等級MU10，砂漿強度等級M5。1.10 根據(jù)當(dāng)?shù)仡A(yù)制混凝土構(gòu)件供應(yīng)及車間生產(chǎn)工藝情況等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后確定，主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用預(yù)制廠的預(yù)制構(gòu)件（屋面板、屋架、鋼天窗架、吊車梁、鋼柱間支撐、排架柱、基礎(chǔ)梁等）選用下列國家標(biāo)準圖集：04G410-1、2 預(yù)應(yīng)力混凝土面板05G512 鋼天窗架04G415-1 預(yù)應(yīng)力混凝土折線形屋架（預(yù)應(yīng)力鋼筋為鋼絞線跨度18m30m）04G323-2 鋼筋混凝土吊車梁（工作級別A5/A6）04G325 吊車軌道聯(lián)結(jié)及車檔（適用于混凝土結(jié)構(gòu)）05G335 單層工業(yè)廠房鋼筋混凝土柱05G336 柱間支撐04G320 鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁1.11 山墻鋼筋混凝土抗風(fēng)柱及排架柱為工地預(yù)制混凝土構(gòu)件，其混凝土強度等級為C30，鋼筋采用HRB400 級（主筋）、HPB235 級（箍筋）。1.12 圈梁及柱下臺階形獨立基礎(chǔ)為工地現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件，其混凝土強度等級為C30，鋼筋采用HRB400 級（主筋）、HPB235 級。第二章 按選用的國家標(biāo)準圖集確定主要結(jié)構(gòu)型2.1 圖集04G410-1預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板（預(yù)應(yīng)力混凝土部分）2.1.1一般預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板（屋面板）（1）計算屋面板外加均布荷載標(biāo)準值 屋面建筑做法就永久荷載標(biāo)準值 雪荷載標(biāo)準值 屋面均布活荷載標(biāo)準值 (2) 計算荷載效應(yīng)基本組組合設(shè)計值（僅考慮外加荷載）：按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 5009-2001 (2006年)規(guī)定雪荷載和屋面均布可變荷載不同時參與組合，因此最不利外加荷載基本組組合設(shè)計值： q=1.351.24+1.40.70.5=2.16KN/m 由圖集04G410-11.5m*6m預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板（預(yù)應(yīng)力混凝土部分）第六頁6.2.1條選用表中查知，選用預(yù)應(yīng)力鋼筋為冷拉HRB335的Y-WB-2II屋面板，其允許外加均布荷載基本組合設(shè)計值=，可以滿足要求。2.1.2檐口板檐口板（用于鋼天窗架檐口處）：為簡化計算，也以2.1.1計算的外加荷載基本組合設(shè)計值確定檐口板型號。由圖集04G410-1第6.2.1條選用表中查知，選用預(yù)應(yīng)力鋼筋為冷拉HRB335的Y-WBT-1II檐口板，其允許外加均布荷載基本組合設(shè)計值=，可以滿足要求。2.1.3天溝板天溝板：根據(jù)建筑專業(yè)提供的設(shè)計過程作業(yè)圖，屋面為內(nèi)排水，天溝板寬度為580mm，天溝凈寬580-190=390mm。（1）計算天溝板均布線荷載標(biāo)準值(僅為外加均布線荷載)1）永久荷載標(biāo)準值防水層（按天溝板凈寬的2.5倍計算） 找坡層 溝內(nèi)積水（按0.23m積水深度計算） 2）屋面均布可變荷載標(biāo)準值 （2）計算荷載效應(yīng)最不利基本組合設(shè)計值（僅考慮外加荷載） 由圖集04G410-21.5m*6m預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板（鋼筋混凝土部分）第6頁第6.1.3.3條選用表中查知，選用TGB58，其允許外加均布線荷載基本組合設(shè)計值=，可以滿足要求。2.1.4嵌板嵌板（用于與天溝板相鄰處：為簡化計算，仍以2.1.1計算的外加荷載基本組合設(shè)計值確定嵌板型號。 由圖集04G410-1第6頁第6.2.2條選用表中查知，選用預(yù)應(yīng)力鋼筋為冷拉HRB335的Y-KWB-2的嵌板，其允許外加均布荷載基本組合設(shè)計值=，可以滿足要求。2.2圖集05G512鋼天窗架根據(jù)建筑專業(yè)提供的設(shè)計過程作業(yè)圖，鋼天窗架跨度為6m，窗扇高度為，無擋風(fēng)板，鋼天窗架檐口高度為18.0m。2.2.1 計算天窗架風(fēng)荷載標(biāo)準值基本風(fēng)壓，風(fēng)振系數(shù)地面粗糙度類別B風(fēng)荷載體型系數(shù)：無擋風(fēng)板時風(fēng)壓高度變化系數(shù)（按地面粗糙度類別B，天窗要扣高度18.25m確定），故風(fēng)荷載標(biāo)準值 2.2.2 確定鋼天窗架型號由圖集05G512-1表6中查知， (無擋風(fēng)板時)，應(yīng)選用以下鋼天窗架型號： GCJ6-32 （用于無支撐處） GCJ6A-32（用于有支撐處） GCJ6B-32（用于端部）2.2.3 確定相應(yīng)的支撐構(gòu)件編號由圖集05G512-1表2及表3中查知： 天窗架側(cè)立柱平面內(nèi)豎向支撐選用TC-17 天窗架上弦平面內(nèi)橫向支撐選用TS-1 系桿：中部開間選用TX-1，端部開間選用TX-22.2.4 確定窗擋構(gòu)件編號及封檐板構(gòu)件編號由圖集05G512-1表2查知： 窗上擋及中檔構(gòu)件編號：CD-1（用于中部開間）、CD-1A及CD-1B（用于端部開間）、CD-2（用于設(shè)開窗機開間）窗下?lián)鯓?gòu)件編號：CD-6及CD-6A（用于中部開間）、CD-7及CD-7B（用于端部開間） 封檐板構(gòu)件編號：FB-1及FB-22.3 圖集04G415-1預(yù)應(yīng)力混凝土折線形屋架根據(jù)建筑專業(yè)提供的設(shè)計過程作業(yè)圖，屋架跨度21m，柱距6m，鋼天窗架跨度6m，天窗架端壁為輕質(zhì)端壁板，無擋風(fēng)板，無懸掛吊車，檐口為內(nèi)天溝，車間中柱出也為內(nèi)天溝。2.3.1 計算屋面荷載標(biāo)準值（1）永久荷載 屋面建筑做法荷載標(biāo)準值 預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板及灌縫自重 屋面支撐及吊管線自重 （2）可變荷載 雪荷載標(biāo)準值 屋面均布活荷載標(biāo)準值 2.3.2 計算屋面荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計值5組合一（由可變荷載效應(yīng)控制的組合） 組合二（由永久荷載效應(yīng)控制的組合） 因此應(yīng)以組合二選擇屋架型號。2.3.3 選擇屋架型號由圖集04G415-1表2中查知：天窗架類別代號為a、b、c；由圖集04G415-1表4中查知：檐口形狀為兩端內(nèi)天溝，代號為A；由圖集04G415-1表5中查知：根據(jù)實際屋面荷載設(shè)計值，在表中21m屋架屋面荷載設(shè)計值為一欄，選取屋架承載能力等級為1，應(yīng)選用YWJ2-1-1屋架，因此， 用于天窗端部無天窗處屋架型號為:YWJ21-1Aa 用于中部開間處屋架型號為:YWJ21-1Ab 用于有天窗端壁板處屋架型號為:YWJ21-1Ac2.4 圖集04G323-2鋼筋混凝土吊車梁由于車間安裝有4臺（每跨兩臺）大連重工，起重集團有限公司生產(chǎn)的DQQD型、做工級別為A6、起重量為5t，吊車跨度19.5m的電動橋式吊車，屬于體積04G323-2中“使用范圍2”的情況，因此可直接由體積04G323-2“A6（終極工作制）吊車梁選用表”查知，吊車梁型號選用如下：DL-3Z（用于中部開間）DL-3B（用于端部開間）2.5 圖集04G325吊車軌道聯(lián)結(jié)及車檔根據(jù)上述車間內(nèi)的吊車規(guī)格，直接由圖集04G325表2查知，選用CD-2車檔。由于DL-3吊車梁上的固定軌道螺栓孔間距A=220mm，而吊車軌道的型號為，由圖集04G325表1查知，選用吊車軌道聯(lián)結(jié)型號為DGL-10，其高度為170-190mm。2.6 圖集04G320鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁2.6.1 外縱墻有窗開間的基礎(chǔ)梁根據(jù)建筑專業(yè)提供的設(shè)計過程作業(yè)圖，外縱墻為貼砌頁巖實心燒結(jié)磚砌體墻，墻厚240mm，墻高度（自基礎(chǔ)梁頂面至外縱墻頂部圈梁頂面的高度）為14.10m，窗洞寬度3m，上窗洞高度3.9m，下窗洞高度4.8m，窗洞疊加高度符合圖集04G320表1.7.2對窗洞尺寸的要求，由圖集04G320中“240墻鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁選用表”查知，應(yīng)選用基礎(chǔ)梁型號為JL-3。2.6.2 外縱墻有外門開間的基礎(chǔ)梁該處門洞寬3.0m，高3.6m位置居中，符合圖集04G320表1.7.3對門洞尺寸的要求，其余情況同上。由圖集04G320中“240墻鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁選用表”查知，應(yīng)選用基礎(chǔ)梁型號為JL-4。2.6.3 山墻大門處的基礎(chǔ)梁由于山墻大門范圍內(nèi)有汽車通行，可不設(shè)基礎(chǔ)梁，而兩側(cè)各1m范圍內(nèi)的砌體墻可直接砌筑于抗風(fēng)柱混凝土基礎(chǔ)上。2.6.4 山墻抗風(fēng)柱與外縱墻間的基礎(chǔ)梁該處山墻為無門窗的整體墻，墻高H符合14.6-18.0m范圍，墻厚240mm，因此可根據(jù)圖集04G320中“240墻鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁選用表”查知，應(yīng)選用基礎(chǔ)梁型號為JL-2，基礎(chǔ)梁長5.95m，支承于軸線、的排架柱基礎(chǔ)和山墻抗風(fēng)柱基礎(chǔ)上。2.7 圖集05G335單層工業(yè)廠房鋼筋混凝土柱根據(jù)建筑專業(yè)提供的設(shè)計過程作業(yè)圖及工程概況資料，由圖集05G335“柱模板選用表”或圖集08G118第23-9頁表6.1-2查知。由于本工程柱頂標(biāo)高12.0，牛腿標(biāo)高8.1m，吊車梁標(biāo)高9.3m，及中柱模板號均為31，但考慮到柱在工地預(yù)制，為方便施工及降低人工費用，并應(yīng)施工單位要求，本設(shè)計將圖集05G335中的下柱由工字型改為矩形，上柱的截面尺寸：邊柱400mm400mm（矩形），中柱為400mm600mm（矩形）；下柱的截面尺寸為邊柱400mm800mm（矩形），中柱為400mm800mm（矩形）；牛腿尺寸見圖集05G335第32頁（邊柱）及第58頁（中柱），柱插入基礎(chǔ)杯口深度按圖集05G335總說明第8.2條規(guī)定，采用800mm。2.8 圖集05G336柱間支撐各縱向柱列柱間支撐布置如圖所示。由于未知廠房的縱向抗震計算結(jié)果，柱間支撐構(gòu)件的具體型號應(yīng)根據(jù)縱向抗震驗算后確定，但根據(jù)上柱和下柱的高度，可確定上柱支撐為ZCs-33-xx，下柱支撐為ZCx-84-xx。第三章 復(fù)核建筑專業(yè)提供的設(shè)計過程作業(yè)圖中有關(guān)調(diào)查運行的尺寸3.1 邊列柱上柱尺寸復(fù)核3.1.1 上柱截面高度，已知邊列柱上柱截面高度為400mm，即上柱內(nèi)側(cè)至該車間縱向定位軸線A或C 軸尺寸為400mm（見圖）。吊車軌道中心至定位軸線A或C軸尺寸為750mm，而吊車橋架最外端至吊車軌道中心尺寸為260mm。 因此，邊列柱上柱內(nèi)側(cè)至吊車橋架最外端間的空隙尺寸=750-260-400=90mm吊車運行要求的橫向最小空隙尺寸80mm，即上柱截面高度400mm符合吊車運行要求。3.1.2 上柱高度，已知邊列柱上柱高度為3900mm。 由圖集04G323-1查知，吊車梁DL-3的高度為1200mm。 由圖集04G325查知，相應(yīng)于吊車梁DL-6的吊車軌道聯(lián)結(jié)DGL-10自吊車梁頂面至吊車軌道頂面之間的高度為170-190mm，取190mm。 查本圖集附錄一，該車間內(nèi)的DQQD型吊車自吊車軌道頂面至小車頂部最高處之間的高度為1764mm。 因此，小車頂面與邊列柱頂面（或屋架下弦）間的空隙高度=3900-1200-190-1764=746mm吊車運行要求的最小空隙高度300mm的規(guī)定，即上柱高度3900mm符合吊車運行要求。3.2 中列柱上柱尺寸復(fù)核3.2.1 上柱截面高度，已知中列柱上柱截面高度為600mm，上柱內(nèi)側(cè)至該車間縱向定位軸線B軸尺寸為300mm，此值小于邊列柱上柱內(nèi)側(cè)至縱向定位軸線A或C的尺寸400mm（見圖），滿足吊車運行最小空隙尺寸80mm的要求，即上柱截面高度600mm符合吊車運行要求3.2.2 上柱高度，已知中列柱上柱高度為3900mm，與邊列柱相同，因此滿足吊車運行要求的最小空隙高度300mm的規(guī)定，即上柱高度3900mm符合吊車運行要求。第四章 計算車間中部開間（軸線3）橫向排架柱的配筋4.1 作用在橫向排架柱上的荷載標(biāo)準值4.1.1 永久荷載標(biāo)準值 （1）屋蓋自重 1）屋面永久荷載標(biāo)準值 屋面建筑做法荷載標(biāo)準值 預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板及灌縫自重 屋面支撐及吊管線自重 天溝自重 天溝防水及找坡層重 天窗架屋面檐口懸挑400mm自重 2）21m預(yù)應(yīng)力混凝土折線形屋架自重（根據(jù)圖集04G415-1預(yù)應(yīng)力混凝土折線形屋架） 3）鋼天窗架及其支撐自重（根據(jù)圖集04G415-1鋼天窗架） 4）天窗窗扇（包括窗擋）自重 因此作用在邊柱柱頂截面重心處由屋架傳來的屋蓋自重標(biāo)準值對邊柱柱頂截面重心產(chǎn)生的彎矩標(biāo)準值：作用在中柱柱頂截面重心處由屋架傳來的屋蓋自重標(biāo)準值：對中柱柱頂截面重心產(chǎn)生的彎矩標(biāo)準值：屋蓋自重荷載簡圖如圖所示（2）柱自重1）邊柱： 上柱： 下柱：2）邊柱： 上柱： 下柱：柱自重荷載簡圖如圖所示（3）吊車梁及吊車軌道聯(lián)結(jié)自重1）邊柱吊車梁自，根據(jù)圖集04G323-1鋼筋混凝土吊車梁（工作級別A6），DL-3吊車梁自重，則：2）中柱吊車梁自重3）邊柱吊車軌道聯(lián)結(jié)自重根據(jù)圖集04G325中DGL-10自重，則=（0.3873+0.0855）=2.8kN/根4） 中柱吊車軌道聯(lián)結(jié)自重 =22.8=5.6kN/根5） 及對邊柱下柱截面重心的彎矩： =（)e=（27.5+2.8）0.35=10.6kN.m吊車梁及吊車軌道聯(lián)結(jié)自重荷載簡圖如圖所示（忽略施工程序影響）因此永久荷載標(biāo)準值的荷載簡圖如圖所示4.1.2可變荷載標(biāo)準值 （1）屋面可變荷載標(biāo)準值邊柱柱頂截面由屋架傳來的屋面可變荷載P：此荷載對邊柱柱頂截面重心的偏心彎矩M：中柱柱頂截面由屋架傳來的屋面可變荷載P：此荷載對中柱柱頂截面重心的偏心彎矩M：M=0因此屋面可變荷載標(biāo)準值作用下的排架荷載簡圖如圖所示（2）吊車荷載標(biāo)準值1）根據(jù)該車間的吊車型號，查閱本圖集附錄一，摘錄其技術(shù)資料如下（見表）：吊車技術(shù)資料吊車最大寬度B（mm）吊車輪距W（mm）最大輪壓最小輪壓小車重量吊車總重量額定起重量Q(t)520435509341.82.22419.052）：采用影響線方法確定，如圖所示（6000+2450+4350+800）/6000=2.267=2.26793=210.8kN ：采用與確定相同的影響線方法，可求得： (6000+2450+4350+800）/6000=2.267=2.26741.8=94.8kN 、的作用位置簡圖見圖3）排架柱上作用的同一跨內(nèi)由兩臺吊車同時剎車時所產(chǎn)生的最大橫向水平荷載標(biāo)準值產(chǎn)生的H（見圖）每臺吊車每個車輪剎車時的最大橫向水平荷載標(biāo)準值T：T=0.1(Q+)g/4=0.1（5+2.224）9.81/4=1.78kN 兩臺吊車最大橫向水平荷載標(biāo)準值H（采定相同的影響線方法確定）：用與確H=T(6000+2450+4350+800）/6000=2.2671.78=4.036kN（3）風(fēng)荷載標(biāo)準值1）柱頂以上屋蓋所受風(fēng)力（風(fēng)向右吹）屋蓋各受風(fēng)面積上的水平風(fēng)力屋蓋各受風(fēng)面積（其中為迎風(fēng)面高度，單位為m）表屋蓋各受風(fēng)面積的數(shù)值受風(fēng)面積編號迎風(fēng)面高度2.051.252.650.3受