單層工業(yè)廠房畢業(yè)設計計算書

1、目錄設計資料1一、結構構件選型和布置11.1 屋面板11.2 屋架21.3 吊車梁31.4 排架柱31.5 基礎梁4二、荷載計算52.1 永久荷載52.2 活荷載5三、內力分析73.1 屋蓋自重73.2 柱及吊車自重作用83.3 屋面活荷載83.4 吊車荷載作用93.5 風荷載作用11四、排架柱內力組合114.1 上柱配筋計算124.2下柱配筋計算134.3 柱裂縫寬度驗算164.4 牛腿設計18基礎設計19地震作用和結構抗震驗算23設計資料單層單跨無天窗廠房：跨度30m，柱距6m，縱向長度108m，設兩臺10t橋式吊車，工作級別為a4，廠房地點位于廣州市從化區(qū)，屬于抗震設防類別丙類基本風壓為

2、0.5kn/m2，無基本雪壓，屋面均布活荷載0.5kn/m2，無屋面積灰荷載根據結構構件承載能力極限狀態(tài)的目標可靠指標：安全等級為二級，重要性系數不小于1.0，取為1.0一、結構構件選型和布置1.1屋面板采用1.5m6.0m預應力鋼筋混凝土屋面板根據04g410-2，選用屋面板時基本組合的荷載分項系數：，屋面板承受荷載如下：橡膠防水卷材防水層：0.2kn/m2保溫層：0.48kn/m220厚水泥砂漿找平層：0.4kn/m2活荷載：0.5kn/m2q=1.35(0.2+0.48+0.4)+1.40.50.7=1.948kn/m2選擇y-wb-2允許外加均布荷載標準值基本組合設計值q為2.05kn

3、/m2，滿足承載力條件屋面板自重：1.4kn/m2灌縫重標準值0.1kn/m2嵌板橡膠防水卷材防水層：0.2kn/m2保溫層：0.48kn/m220厚水泥砂漿找平層：0.4kn/m2活荷載：0.5kn/m2q=1.35(0.2+0.48+0.4)+1.40.50.7=1.948kn/m2選擇y-kwb-1允許外加均布荷載標準值基本組合設計值q為2.58kn/m2，滿足承載力條件板自重：1.7kn/m2灌縫重標準值0.1kn/m2天溝板：根據屋面排板計算，考慮采用680mm寬度的天溝板落水管之間的水平間距12m，天溝流水坡長為6m，采用焦渣找坡層，坡度為1%，最薄處20mm，最厚處80mm水泥砂

4、漿找平，上鋪橡膠防水卷材焦渣找坡層：按其平均厚度計算，厚度為50mm，焦渣自重為14kn/m3焦渣均布荷載：0.0514=0.7kn/m220厚水泥砂漿找平層：0.4kn/m2橡膠防水卷材防水層：0.2kn/m2積水荷載考慮230mm水深，為2.3kn/m2活荷載：0.5kn/m2卷材防水層考慮高肋和低肋覆蓋部分，按天溝寬度的2.5倍計算b=天溝寬度-190=680-190=490mmq=1.35(0.22.5+0.7+0.4+2.3)+1.40.5 0.49=2.92kn/m2選擇tgb68，允許外加均布荷載基本組合設計值3.66kn/m2，滿足承載力條件天溝板板自重2.13kn/m21.2

5、屋架屋面恒荷載：屋面板以上1.08kn/m2屋面板自重1.4kn/m2灌縫重0.1kn/m2 總計2.58kn/m2屋面活荷載0.5kn/m2屋面荷載設計值：組合一：1.352.58+1.40.50.7=3.973kn/m2組合二：1.22.58+1.40.5=3.596kn/m2選擇 gwj30-2a1 屋面荷載設計值q為4.0kn/m23.973kn/m2，滿足承載力要求屋架自重為4550kg/榀初定屋架支撐自重為0.25kn/m21.3吊車梁廠房設置兩臺橋式吊車，吊車參數如下表：起重量跨度小車質量總質量軌頂以上高度軌道中心至端部距離寬度輪距最大輪壓最小輪壓10t28.5m4.084t31

6、.6t2239mm230mm6922mm5000mm147kn57.1kn根據吊車跨度和起重量，中間跨選擇鋼筋混凝土吊車梁dl-7z，自重為2.75t/根，伸縮縫跨和邊跨分別選dl-7s和dl-7b，自重為2.82t/根根據吊車梁和吊車參數，選擇吊車軌道聯結型號為dgl-12，螺栓間距為260mm，鋼軌型號為38kg/m，最大輪壓設計值為510kn，軌道面至梁頂面距離為170-190mm，選擇車擋型號為cd2，適用于10t吊車，走道板：中間跨選擇db80-1，邊跨和伸縮縫處跨選擇db80-1s如下表所示：參數構件編號尺寸（mm）自重吊車梁dl-7z（dl-7s，dl-7b）高度900上翼緣50

7、0下翼緣250 t軌道聯結dgl-12螺栓間距260鋼軌自重38kg/m車擋cd2走道板db80-1（db80-1s）板長5550（4950）板寬800 t柱間支撐可在廠房-和-軸之間設置上柱支撐和下柱支撐1.4排架柱初定牛腿標高為8700mm，吊車梁高度為900mm軌頂標高=牛腿標高+吊車梁高度+鋼軌高度(200mm)=8700+900+200=9800mm，與工藝要求相差在200以內，滿足要求柱頂標高=軌頂標高+軌頂至吊車小車頂面距離+安全距離（220mm）=9800+2239+220=12359mm，取為12600mm全柱高h=柱頂標高+基頂至0.00標高處高度=12600+1200=1

8、3800mm下柱高h1=8700+1200=9900mm上柱高h2=12600-8700=3900mm柱截面設計根據混凝土結構計算手冊：hk=9900+900=10800mm基頂至吊車梁頂距離hl=8700+1200=9900mm基頂至吊車梁底距離下柱：h=9900/14=707.14mm選擇h=1000mmb9900/25=396mm選擇b=400mm上柱初選截面為bh=400400mm，下柱高度在9001100mm，選擇工字形柱下柱截面取為bfhbhf=4001000100150工字型截面軌道中心線至縱向定位軸線間的間距一般取750mm取軌道中心線距離上柱內邊緣為350mm，吊車端部到柱內

9、邊緣凈距為100mm80mm，滿足安全要求梯形屋架在上柱的作用點距離縱向定位軸線150mme0=1000/2-400/2=300mme1=400/2-150=50mme2=350-(1000/2-400）=250mm牛腿尺寸初選h1=400mm，h=500mm滿足h1h，滿足要求排架截面參數根據排架柱的截面尺寸，得出柱的計算參數如下：截面參數柱截面尺寸(mm)面積(mm2)慣性矩（mm4）上柱4004001.61052.13109下柱40010001001501.97510525.59109慣性矩：上柱：iu=2.13109mm4下柱：il=25.59109mm41.5基礎梁外墻采用370墻，

10、突出于柱外，查鋼筋混凝土基礎梁04g320圖集，要求窗洞口寬度不大于4200mm，門洞口寬度不大于3000mm，門高不超過3600mm，采用基礎梁類型如下：基礎梁類型編號梁長（mm）自重(t)整體jl-2559502.48有窗jl-2759502.48有門jl-2859502.48二、荷載計算2.1永久荷載(1)屋蓋自重橡膠防水卷材防水層：0.2kn/m2保溫層：0.48kn/m220厚水泥砂漿找平層：0.4kn/m2屋面板：1.4+0.1=1.5kn/m2 g=2.58 kn/m2屋架自重45.5kn/榀則作用于柱頂的屋蓋結構自重為g1=1.22.58630/2+1.245.50.5=332

11、.94kn（2）柱自重：柱采用c30混凝土，重度采用25kn/m3標準值：上柱：g2,k=0.40.4253.9=15.6kn下柱：g3,k=251.975105/1069.9=48.88kn設計值：上柱：g2=15.61.2=18.72kn下柱：g3=48.881.2=58.66kn（3）吊車梁及軌道自重g4=1.2（28.2+0.386）=36.58kn2.2活荷載（1）屋面活荷載屋面均布活荷載為0.5kn/m2q1=1.40.5630/2=63kn（2）吊車荷載根據吊車寬度b和和輪距k，算的吊車梁支座反力影響線中各輪壓對應的坐標值如下圖所示，以此求的作用于牛腿上的吊車豎向荷載兩臺吊車組合

12、，取折減系數為0.9，并忽略第三跨pmax的有利作用=1.40.9147（+1）=341.98kn=132.84kn吊車橫向水平剎車力：吊車起重量為10t，取橫向水平荷載系數=0.12 （3）風荷載：地面粗糙程度為b類基本風壓0.5kn/m2屋架坡度為10，角度為5.7，風載體形系數如圖：風載體形系數圖室外標高為-300，按室外標高取風壓高度變化系數自室外地坪至柱頂高度為12600+300=12900mm=0.81.080.56=2.59kn/m=-0.51.080.56=-1.62kn/m檐口距離室外地面高度為12600+1990+300=14890mm三、內力分析a柱和f柱相同，抗剪剛度d

13、也相同，a=b=0.5柱頂剪力、水平集中力、柱頂不動鉸支座反力均規(guī)定自左向右為正，反之則為負3.1屋蓋自重g1a=g1f=332.94knm1a=m1f= g1ae1=332.940.05=16.65knmm2a=m2f= g2ae0=332.940.3=99.88knm受力簡圖如右所示查表得：力矩作用在柱頂時力矩作用在牛腿時虛加的支座反力2.74+7.9=柱頂剪力：屋蓋自重作用下，牌價的彎矩圖、剪力圖、軸力圖如下所示3.2柱及吊車自重作用由于在安裝柱子時尚未吊裝屋架，沒形成排架，按懸臂柱分析a柱內力g2=15.61.2=18.72kng3=48.881.2=58.66kng4=1.2（28.

14、2+0.386）=36.58kn3.3屋面活荷載，它在a、f柱頂及變階處引起的彎矩分別為虛加不動鉸支座反力為柱頂剪力：排架受力簡圖和內力圖如圖所示3.4吊車荷載作用不考慮廠房整體工作性能dmax作用于a柱dmax=341.98kndmin=132.84knmmax=85.50knmmmin=33.21knm將r反作用于排架柱頂，按分配系數求的各個排架柱的柱頂剪力得到各柱的計算簡圖和內力圖如圖所示20.08dmax作用于f柱時內力圖剛好和上述情況相反如圖所示：兩臺吊車剎車a柱 由n=0.08，=0.28得到當當插入法得到f柱和a柱相同，將r反方向作用于排架柱頂，得到各柱的柱頂剪力3.5風荷載作用

15、（1）風自左向右吹時均布荷載作用下：同理，對于f柱：c11=0.321（2）風自右向左吹時，內力圖與上述剛好相反四、排架柱內力組合取控制截面：對于單階排架柱，上柱選擇牛腿頂面（即上柱底截面）-為控制截面，下柱選擇-和-為控制截面，另外，-同時也是設計柱下基礎的依據，截面-和-雖然處于同一位置，但截面和內力值都不相同，分別代表上下柱截面，在設計截面-時，不計牛腿對其截面承載力的影響。排架柱是偏心受壓構件，影響其縱向配筋率的主要因素是軸力n和彎矩m，根據可能需要的最大的配筋，一般考慮下面四種內力的不利組合：（1）+mmax及相應的n、v（2）-mmax及相應的n、v（3）nmax及相應的m、v（4

16、）nmin及相應的m、v（1）、（2）和（4）主要是針對大偏心受壓破壞，（3）是針對小偏心受壓破壞實際工程中，偏心受壓構件在不同的荷載組合中，同一截面分別承擔正負彎矩，同事為了施工方便，不易發(fā)生錯誤，一般可采用對稱配筋，即采取as=as?；炷翉姸炔捎胏30，鋼筋采用hrb335，箍筋采用hrb2354.1上柱配筋計算對稱配筋時，求的大小偏心受壓破壞界限時的軸力nb，用以判斷截面的大小偏心情況，選擇最不利組合：排架柱的內力組合中的各組軸力值均小于nb，因此都可以視為大偏心受壓情況，在截面為大偏心受壓時，應以軸力小，彎矩大作為最不利內力組合的選擇依據僅自排架柱a內力組合表中取1組最不利組合+mm

17、ax=63.42knmn=-351.66kn由結構側移引起的二階彎矩的影響，在構件的計算長度中考慮，由縱向彎曲引起的二階彎矩，用偏心距增大系數來考慮上柱的計算長度=23.9=7.8m，對稱配筋，且/b=7.8/0.4=19.55，需要考慮縱向彎曲的影響，軸向力對截面重心的偏心距：附加偏心距取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30的較大值，因此=20mm初始偏心距，故選擇/b=19.5，在1530之間可先按照大偏心受壓情況進行計算0.550=200.75mm且5，需要考慮縱向彎曲的影響軸向力對截面重心的偏心距：附加偏心距取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30的較大值，因此=33.33mm初始偏心距

18、，故選擇/r=27.5，在1530之間可按照大偏心受壓情況進行計算2=140mm滿足大偏心受壓條件，且受壓鋼筋能夠屈服另x=162.5mm說明受壓區(qū)全部位于受壓翼緣內 考慮第二種情況：+mmax=423.30knmn=-446.90kn軸向力對截面重心的偏心距：附加偏心距取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30的較大值，因此=33.33mm初始偏心距，故選擇/r=27.5，在1530之間可按照大偏心受壓情況進行計算0.550=517mm且2=140mm滿足大偏心受壓條件，但受壓鋼筋不能夠屈服另x=162.5mm說明受壓區(qū)全部位于受壓翼緣內取故考慮第三種情況：-mmax=-398.60knmn=-

19、566.46kn軸向力對截面重心的偏心距：附加偏心距取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30的較大值，因此=33.33mm初始偏心距，故選擇/r=27.5，在1530之間可按照大偏心受壓情況進行計算0.550=517mm且2=140mm滿足大偏心受壓條件，但受壓鋼筋不能夠屈服另x=162.5mm說明受壓區(qū)全部位于受壓翼緣內取故綜合上述三種情況，可取選擇622，按照軸心受壓構件驗算垂直于彎矩作用平面的受壓承載力查的/b=18時，/b=20時，/b=19.5時，計算得：驗算結果安全，滿足條件4.3柱裂縫寬度驗算混凝土結構設計規(guī)范第8.1.2條規(guī)定，對于的偏心受壓構件，可不驗算裂縫寬度，本結構的環(huán)境類

20、別為二類裂縫控制等級為三級，最大裂縫寬度為限值（1）上柱裂縫寬度驗算自排架柱內力標準值組合取出-截面最不利組合情況+mmax，k=48.26knmnk=-293.05kn截面初始偏心距故可不驗算裂縫寬度（2）下柱裂縫寬度驗算自排架柱內力標準值組合取出-和-截面最不利組合情況+mmax,k=366.31knmnk=-632.76kn截面初始偏心距故需驗算裂縫寬度構件受力特征系數14，取使用階段軸向壓力偏心距增大系數縱向受拉鋼筋的合力點至截面受壓區(qū)合力點的距離故取z=817.8mm裂縫間鋼筋應變不均勻系數取最大裂縫寬度4.4牛腿設計（1）驗算截面尺寸牛腿截面寬度與柱同寬，b=400mm，尺寸初選h

21、1=400mm，h=500mm，考慮安裝偏差20mm后豎向力作用點仍位于下柱截面以內，故取，裂縫控制系數取作用于牛腿頂部的豎向荷載如表所示：作用于牛腿頂部的豎向荷載設計值（kn）標準組合（kn）吊車豎向荷載341.98244.27吊車梁及軌道自重36.5830.48則作用于牛腿頂部的豎向荷載設計值，豎向荷載標準值為，牛腿頂面水平拉力標準值，設計值斜裂縫控制條件故截面滿足要求（2）正截面承載力計算及配筋取且不小于412()，故取為412，（3）斜截面受剪承載力由于截面驗算時斜裂縫控制條件要比斜截面受剪承載力要求嚴格，因此滿足截面驗算后，不再需要對牛腿的斜截面受剪承載力進行計算，只需要按照構造要求

22、設置水平箍筋和彎起鋼筋即可，牛腿內可不設置彎起鋼筋箍筋，選擇為，且滿足即上部范圍內的水平箍筋總截面面積不小于承受豎向力的水平縱向受拉鋼筋截面面積的（4）局部承壓強度驗算選擇加載板的尺寸為400400mm，滿足要求基礎設計本工程擬采用柱下獨立杯口錐形擴展基礎，室外絕對標高為34.66m33.39m，地基持力層為新近沉積的粘質粉土、砂質粉土層，基礎埋置標高為32.60m或以下，地基承載力標準值綜合考慮為，根據持力層粉土的性質，基礎底面以下土的自重為，基礎底面以上土的加權平均重度取基礎采用c20混凝土（1） 初步確定基礎高度和杯口尺寸根據建筑地基基礎設計規(guī)范8.2.5條規(guī)定，柱子的插入深度，杯底厚度

23、250mm，杯壁厚度t350mm，且大于基礎梁寬度370mm，取為t=375mm，杯壁高度450mm，杯口深度為900+50=950mm杯口頂部尺寸：寬為400+752=550mm，長為1000+752=1150mm杯口底部尺寸：寬為400+502=500mm，長為1000+502=1100mm基礎總高度為900+50+250=1200mm基礎頂面至室外地面的高度為900mm，即基礎埋深為1200+900=2100mm（2） 確定基礎底面尺寸自內力標準值組合表中選出基礎頂面最不利的兩種荷載設計值如下：+mmax,k=366.31knmnk=-632.76knvk=-47.50kn+mmax,k

24、=306.39knmnk=-372.42knvk=-46.92kn-mmax,k=-280.69knmnk=-457.82knvk=-26.46kn當基礎寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時，從載荷試驗或其它原位測試、經驗值等方法確定的地基承載力特征值，尚應按下式修正（先假定基礎寬度b=3m）：=190+0.520.4（3-3）+2.020（2.1-0.5）=254先按軸心受壓估算=初步選定底面尺寸為6，=3m，=2m地基承載力驗算由基礎梁傳至基礎頂面的外墻及基礎梁自重標準值為：nwk=0.37190.5(14.59+0.5)6-(4.53.6+4.52.1)+24.8/2 = 240.49k

25、n作用于基礎底面的力矩和軸力標準值第一組荷載基礎邊緣的最大和最小壓力值分別為：校核第二組荷載基礎邊緣的最大和最小壓力值分別為：第三組荷載基礎邊緣的最大和最小壓力值分別為：校核故截面的尺寸滿足要求（3）驗算基礎高度地基凈反力設計值計算自內力設計值組合表中選出基礎頂面最不利的三種荷載設計值如下：（1）+mmax=507.19knmn=-811.38knv=-65kn（2）+mmax=423.30knmn=-446.90knv=-63.91kn（3）-mmax=-398.60knmn=-566.46knv=-38.82kn基礎及其上填土自重設計值：由基礎梁傳至基礎頂面的外墻及基礎梁自重設計值為：nw

26、=1.20.37190.5(14.59+0.5)6-(4.53.6+4.52.1)+24.8/21.2 = 288.59kn作用于基礎底面的力矩和軸力設計值第一組荷載第二組荷載第三組荷載根據下面兩個公式，可以計算得到地基凈反力設計值：組合反力第一組m=n=第二組m= n=第三組m=n=312.50223.35325.7454.1621.81-40.73第三組基礎凈反力出現負值，而基礎和地基的接觸面是不可能產生拉應力的，應采用下面的方法計算其邊緣最大壓力令由基礎的尺寸可知，自柱與基礎交接處以及基礎變階處作出的45斜線分別與杯壁和邊緣高度相交，這說明從柱邊和變階處產生沖切破壞，不必進行驗算（3）基

27、礎底板配筋計算基礎底面配筋采用hpb235一級鋼，基礎下做100mm厚混凝土墊層，=40mm，沿基礎長邊方向，柱邊截面1-1和2-2的彎矩可按下式計算垂直于彎矩作用方向上，1-1和2-2截面的彎矩設計值可按下式計算各個截面的參量如下：1-1：=0.4，=1.0，2-2：=1.3，=0.55，1-1：=0.4，=1，2-2：=1.3，=1.9，根據和可以計算得到各個截面處的，從而得到內力計算結果如下表所示合組力內第一組312.5054.16226.45265.13211.9676.3485.5529.57第二組223.3521.81156.17186.40150.3554.0957.2019.7

28、7第三組332.570203.22261.43218.0178.1177.6026.82沿長邊方向的配置的受拉鋼筋截面面積為沿短邊方向的配置的受拉鋼筋截面面積為得到各組內力組合下底板的配筋如下表合組力內第一組211.9676.3485.5529.57966.78568.93393.62223.50第二組150.3554.0957.2019.77685.80403.10263.19149.44第三組218.0178.1177.6026.82994.41582.05357.03202.72得到長邊方向的配筋，短邊方向的配筋長邊方向選擇 ，即短邊方向選擇按照構造配筋，選擇，即， 當擴展基礎的混凝土強

29、度等級小于柱的混凝土強度等級時，尚應驗算柱下擴展基礎頂面的局部受壓承載力： 滿足要求地震作用和結構抗震驗算廠房的橫向抗震驗算橫向抗震計算中有以下幾點假定和考慮原則：（1）屋蓋為有限剛性體,屋蓋沿地震作用方向產生水平剪切變形,并考慮屋蓋變形對廠房排架地震作用的影響。（2）按照平面排架計算地震作用，假設廠房每一榀排架為一個獨立隔離的計算單元，其周期和地震作用均按照平面排架進行計算（3）可將平面排架簡化為質量集中在柱頂而底部為固定的單質點或多質點的平面豎桿體系，按照結構動力學的基本院里和方法進行結構的動力分析（4）結構的地震作用效應均按彈性階段考慮，可以采用線性疊加原理（5）廠房排架在地震作用下的變

30、形主要是剪切變形，地震作用沿廠房高度按倒三角形分布（6）在求的相應的地震作用后，將地震作用視為等效的靜力荷載，按靜力荷載對廠房排架進行結構內力計算分析（7）廠房排架的地震作用效應，應與其他重力荷載效應進行計算組合，求的組合地震作用效應（8）按照平面排架計算所得到的基本周期，應考慮縱向以及屋架和柱頂連接節(jié)點的固結作用對排架剛度的影響，進行周期的縮短修正（9）對單跨廠房只考慮一臺吊車，按對柱截面受力最不利進行組合，軟鉤吊車的吊重不予考慮，吊車的水平制動力不予考慮，吊車橋架產生的水平地震作用，由排架左右2柱共同承擔，各取一半地震作用值，在計算排架基本周期時，吊車橋架重力荷載影響很小，一般不予考慮，但

31、在計算排架地震作用時，吊車橋架的重力荷載應予考慮計入1、建立結構計算簡圖取一個柱距的單榀平面排架為計算單元，質量集中在柱頂標高處的單質點系，用原結構體系的最大動能和質量集中到柱頂質點的折算體系的最大動能相等的原則求的等效重力荷載代表值質點等效集中系數表如下：集中到柱頂的各部分結構重力等效集中系數周期內力位于柱頂以上部位的結構及屋面重力荷載（屋蓋、雪、檐墻等）1.01.0單跨廠房柱0.250.5與柱等高的縱墻0.250.5吊車梁0.50.75吊車橋架00.5計算周期時：計算地震作用時：g表示等效集中重力荷載，下標符號分別代表r屋蓋sn雪載c柱子wl外縱墻b吊車梁cr吊車橋架計算地震作用時，建筑的重力荷載代表值應取結構和構配件自重標準值和各可變荷載組合值之和。各可變荷載的組合值系數，應按下表采用可變荷載種類組合值系數雪荷載0.5屋面積灰荷載0.5屋面活荷載不計入起重機懸吊重物硬鉤吊車0.3軟鉤吊車不計入由此得到各種荷載的等效重力荷載如下表所示：荷載等效重力荷載(0.2+0.48+0.4+1.5)306+(0.7+0.4+0.2+2.13) 60.682+0.25306+45.50 =582.89kn0(15.6+48.88)2=1