單層單跨工業(yè)廠房課程設(shè)計(jì)

1、第一章 設(shè)計(jì)資料1.1設(shè)計(jì)資料(1) 工程名稱: 某鍛工車間。(2) 建筑地點(diǎn): 車間所在場地，天然地面下0.8m內(nèi)為填土，填土下層3.5m內(nèi)為粉質(zhì)粘土，地基承載力設(shè)計(jì)值，設(shè)計(jì)水位很低，不予考慮。(3) 自然條件: 基本風(fēng)壓 基本雪壓 。屋面積灰荷載(4)建筑平面、剖面如圖1-1和圖1-2所示。圖1-1 建筑平面布置圖 圖1-2 I-I剖面圖第二章 廠房標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件及排架柱材料選用2.1 廠房中標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件選用情況2.1.1 屋面做法兩氈二油防水層上鋪小石子： 0.35kN/m20mm水泥沙漿找平層： 0.4kN/m100mm珍珠巖保溫層： 0.5kN/m一氈二油隔氣層： 0.05kN/m20mm水泥

2、沙漿找平層： 0.4kN/m合計(jì)： 屋面活荷載： 屋面外荷載： 屋面板采用G410（一）標(biāo)準(zhǔn)圖集：1.5m6m預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板（卷材防水）中間跨： YWB2II邊 跨： YWB2IIS允許外荷載： 板自重： 灌縫重： 2.1.2檐口板、嵌板檐口板、嵌板采用G410（二）標(biāo)準(zhǔn)圖集體。中間跨： YWB1邊 跨： YWB1S允許外荷載： 2.50kN/m板自重： 1.65kN/m灌縫重： 0.10kN/m2.1.3屋架屋架采用G415（一）標(biāo)準(zhǔn)圖集的預(yù)應(yīng)力混凝土折線型屋架（YWJ241Ba）允許外荷載： 4.00kN/m屋架自重： 2.1.4天溝板天溝板采用G410（三）標(biāo)準(zhǔn)圖集。中間跨： TGB

3、77中間跨左開洞： TGB771b中間跨右開洞： TGB771a端跨左開洞： TGB771sb端跨右開洞： TGB771sb允許荷載： 3.05kN/m構(gòu)件自重： 1.90kN/m2.1.5吊車梁吊車梁選用G323（二）標(biāo)準(zhǔn)圖集,中級工作制備，兩臺起重量為10t的吊車, ,選用吊車梁：中間跨:DL8Z,邊跨DL8B：構(gòu)件自重： 。 吊車軌道聯(lián)接選用G325標(biāo)準(zhǔn)圖集,中級吊車自重：。2.2排架柱材料選用(1) 混凝土：采用C30。(2) 鋼筋：縱向受力鋼筋采用HRB335級。(3) 箍筋：采用HPB235級。(4) 型鋼及預(yù)埋鐵板均采用HRB235,HPB235。第三章 排架柱高與截面計(jì)算3.1

4、排架柱高計(jì)算由吊車資料表可查得：H1876mm,軌頂墊塊高為200mm。 牛腿頂面標(biāo)高 軌頂標(biāo)高吊車梁軌頂墊塊高 9.0001.2000.200 7.600m(取7.800m) 柱頂標(biāo)高 牛腿頂面標(biāo)高+吊車梁高+軌頂墊塊高+H+0.3 7.800+1.200+0.200+1.876+0.3 11.376m (取12.00000m)上柱高 柱頂標(biāo)高牛腿頂面標(biāo)高12.000-7.800=4.200m全柱高柱頂標(biāo)高基頂標(biāo)高 12.000(0.500)12.500m下柱高全柱高上柱高 12.5004.2008.300m實(shí)際軌頂標(biāo)高牛腿頂面標(biāo)高+吊車梁高+軌頂墊塊高 9.200m則 (9.2m9.0m)

5、9.0m0.0220.200 滿足要求。3.2排架截面尺寸計(jì)算截面尺寸需要滿足的條件為：bH/25344mm.hH/12717mm取柱截面尺寸為：上柱：（bh）400400下柱：I(bhbh)400800100150（如圖3-1）圖3-1 下柱截面圖第四章 排架柱上的荷載計(jì)算4.1屋蓋自重計(jì)算1.2（1.70+1.30+0.10）615/2+1.260.50.5=203.7KN(作用在柱頂)4.2柱自重計(jì)算上柱：（作用于上柱中心線）下柱：4.3吊車、吊車梁及軌道自重計(jì)算 4.4屋面活荷載計(jì)算 4.5吊車荷載計(jì)算 豎向荷載：115kN, 20kN, K=4050mm, B=5840mm, 100

6、kN, 34.61kN。根據(jù)B與K，由影響線（見圖4-1）可以求得0.027 0.7021.00, 0.176 由上求得 吊車水平荷載為則 )4.6風(fēng)荷載計(jì)算基本風(fēng)壓:風(fēng)壓高度變化系數(shù)z按B類地區(qū)考慮，根據(jù)柱頂標(biāo)高12.15m，查看荷載規(guī)范用內(nèi)插法得檐口標(biāo)高14.25m, 用內(nèi)插法得， 則:柱頂風(fēng)荷載集中力設(shè)計(jì)值： 第五章 內(nèi)力計(jì)算5.1作用內(nèi)力計(jì)算5.1.1 作用(排架無側(cè)移) 由, ,則：故作用下不動鉸承的柱頂反力為()同時有故在作用下不動鉸承的柱頂反力為()故在共同作用下（即在G作用下）不動鉸支承的柱頂反力為 ()相應(yīng)的計(jì)算簡圖及內(nèi)力圖如圖5-1所示 圖5-1 恒荷載作用下的內(nèi)力(a)G

7、的作用；(b)M圖(kNm)；(c)N圖（kN）5.1.2 作用計(jì)算簡圖及內(nèi)力圖, , , 相應(yīng)的計(jì)算簡圖及內(nèi)力圖如圖5-2所示。 圖5-2 G、G、G作用計(jì)算簡圖及內(nèi)力圖(a) G、G、G作用；(b)M圖(kNm)；(c)N圖(kN)5.2 屋面活荷載內(nèi)力計(jì)算對于單跨排架，與一樣為對稱荷載，且作用位置相同，但數(shù)值大小不同。故由的內(nèi)力計(jì)算過程可得到的內(nèi)力計(jì)算數(shù)值； ()相應(yīng)的計(jì)算簡圖及內(nèi)力圖如圖5-3 所示。圖5-3 Q作用計(jì)算簡圖及內(nèi)力圖(a)Q的作用；(b)M圖(kNm)；(c)N圖(kN)5.3 吊車豎向荷載作用內(nèi)力計(jì)算作用于A柱，作用于B柱，其內(nèi)力為 廠房總長72m,跨度為15m，吊車

8、其重量為10t,則查得有檁條屋蓋的單跨廠房空間作用分配系數(shù)0.85。 相應(yīng)的計(jì)算簡圖及內(nèi)力圖如圖 5-4 所示。圖5-4 D作用計(jì)算簡圖及內(nèi)力計(jì)算(a) D的作用；(b)M圖(kNm)；(c)N圖(kN)D作用于A柱時，由于結(jié)構(gòu)對稱，故只需A柱與B柱的內(nèi)力對換，并注意內(nèi)力變號即可。5.4 吊車水平荷載作用內(nèi)力計(jì)算當(dāng)T向左時，A、B柱的柱頂剪力按推導(dǎo)公式計(jì)算：Y0.667 H，用內(nèi)插法求得C0.55有T10.77kN，0.85則 VV(1) C T0.89 kN()相應(yīng)的計(jì)算簡圖及內(nèi)力圖如圖5-5所示。圖5-5 T的作用計(jì)算簡圖及內(nèi)力圖（a）T的作用；(b)M圖(kNm)；(c)V圖(kN)當(dāng)T

9、向右時，僅荷載方向相反，故彎矩值仍可利用上述計(jì)算結(jié)果，但彎矩圖的方向與之相反。5.5 風(fēng)荷載作用風(fēng)從左向右吹時，先求柱頂反力系數(shù)C為對于單跨排架，A、B柱頂剪力分別為0.5FCH(qq)0.57.36-0.30712.5(2.14-1.34)2.15 kN()0.5F+CH(qq)0.57.36+0.33612.5(2.14-1.34)5.22 kN()相應(yīng)的計(jì)算簡圖及內(nèi)力圖如圖5-6 所示。圖5-6 風(fēng)荷載作用計(jì)算簡圖及內(nèi)力圖(a)風(fēng)荷載的作用； (b)M圖（kNm）風(fēng)從右向左吹時，僅荷載方向相反，故彎矩值仍可利用上述計(jì)算結(jié)果，但彎矩圖的方向與之相反。5.6最不利荷載組合。由于本例結(jié)構(gòu)對稱，

10、故只需對A柱（或B柱）進(jìn)行最不利內(nèi)力組合，其步驟如下：（1）確定需要單獨(dú)考慮的荷載項(xiàng)目。本工程為不考慮地震作用的單跨排架，共有8種需要單獨(dú)考慮的荷載項(xiàng)目，由于小車無論向右或向左運(yùn)行中剎車時，A、B柱在T作用下，其內(nèi)力大小相等而符號相反，在組合時可列為一項(xiàng)。因此，單獨(dú)考慮的荷載項(xiàng)目共有7項(xiàng)。（2）將各種荷載作用下設(shè)計(jì)控制截面（II、IIII、IIIIII）的內(nèi)力M、N（IIIIII截面還有剪力V）填入組合表5-1 。填表時要注意有關(guān)內(nèi)力符號的規(guī)定。（3）根據(jù)最不利又最可能的原則，確定每一內(nèi)力組的組合項(xiàng)目，并算出相應(yīng)的組合值。計(jì)算中，當(dāng)風(fēng)荷載與活荷載（包括吊車荷載）同時考慮時，除恒荷載外，其余荷載

11、作用下的內(nèi)力均應(yīng)乘以0.85的組合系數(shù)。排架柱全部內(nèi)力組合計(jì)算結(jié)果列入表5-1。柱號截面荷載項(xiàng)目內(nèi)力恒荷載屋面活荷載吊車荷載風(fēng)荷載內(nèi)力組合G1.G2G3.G4Q1Dmax在A柱Dmin在A柱Tmax左風(fēng)右風(fēng)Nmax及M、VNmin及M、V|M|max及N、V項(xiàng)目組合值項(xiàng)目組合值項(xiàng)目組合值A(chǔ)柱I-IM(kNm)12.883.49-21.97-17.7711.3427.9-33.74+09（）51.337+40.78+0.9(+)51.337N(kN)219.316300000276.01 219.31 276.01IIIIM(kNm)-18.54-9.11469.850.9811.3427.9-

12、33.74+0.9(+)71.44+-52.28+0.9(+)79.64N(kN)274.0263276.0448.1000579.156274.02 522.47III-IIIM(kNm)30.3323.6531.24-36.0793.34194.1-169.9+0.9(+)338.43+-155.04+0.9(+)338.43N(kN)314.3363276.0448.1000619.47357.62619.476V(kN)5.951.58-5.23-4.23-9.8828.9-21.9735.1110.793.76表5-1 排架柱內(nèi)力組合表第六章 排架柱設(shè)計(jì)6.1柱截面配筋計(jì)算 最不利內(nèi)

13、力組的選用：由于截面33的彎矩和軸向力設(shè)計(jì)值均比截面22的大，故下柱配筋由截面33的最不利內(nèi)力組確定，而上柱配筋由截面11的最不利內(nèi)力組確定。6.1.1 截面配筋：1. 組合(與組合相同)M=51.37 N=276.01h0=h-=400-40=360L0=2H0=23900=7800A=mm2縱向受力鋼筋采用HRB335級bea=max(h/30,20)=20e0M/N=186ei= e0+ ea =2061=0.5fCA/N=0.514.3/=3.5781取1=1.02=1.15-0.01L0/h=0.94 1.517e=ei+h/2-=473 b （大偏心受壓）X= h0=3600.15

14、5=48h0b=3600.55=1982as=80經(jīng)比較：X h0b且X1取1=12= =1.15-0.01L0/h=0.94 1.517e=ei+h/2-=1.94099.3+400/2-40=354.07 b （大偏心受壓）X= h0=3600.180=48h0b=3600.55=1982as=80經(jīng)比較X h0b且X1取1=12= =1.15-0.01L01000/h=1.0541取2=11.102e=ei+h/2- as =1.102573+800/2-40=991 1取1=12=1.15-0.01L0/h=1.0541取2=1 1.102e=ei+h/2-as=1.197284.2+

15、900/2-40=991 b （大偏心受壓）X= h0=7600.203=108h0b=8600.55=4732as=80 =150經(jīng)比較,b ，應(yīng)重新計(jì)算X 1取1=12=1.15-0.01L0/h=0.9161.001e=ei+h/2-as=1.063886.1+900/2-40=1102 b （大偏心受壓）X= h0=8600.0.084=55h0b=8600.55=4732as=80 =150經(jīng)比較X h0b且X 滿足要求2. 截面=933.03L0/b=6880/400=17.2 查表得 =0.842 =0.90.842（14.3+23001533）= 2728.88 滿足要求63斜

16、截面抗剪和裂縫寬度驗(yàn)算6.3.1斜截面抗剪驗(yàn)算按Nmin、Vmax組合計(jì)算V=1.2+0.91.4（+）=1.29.21+0.91.4（1.54+16.34）=33.58N=1.2+0.91.4（+）=1.2304.14+0.91.4（50.40+0）=428.47由于風(fēng)荷載（均布荷載）在水平力中的比例為39.47/（39.47+9.21+1.54）=78.59%因此可以簡化認(rèn)為該柱承受均布荷載，則根據(jù)取=a/h0；當(dāng)1.5時，取=1.5。為了防止箍筋充分發(fā)揮作用之前產(chǎn)生由混凝土的斜向壓碎引起的斜壓型剪切破壞，框架柱截面還必須滿足下列條件：當(dāng)滿足條件時，框架柱就可不進(jìn)行斜截面抗剪強(qiáng)度計(jì)算，按構(gòu)

17、造要求配置箍筋。 滿足要求.可以按構(gòu)造配箍筋。6.3.2裂縫寬度計(jì)算按e0/h00.55的偏心構(gòu)件可不驗(yàn)算裂縫寬度，比較后， 截面的組合的最大，故按此組合來驗(yàn)算。由內(nèi)力組合表可知，驗(yàn)算裂縫寬度的最不利內(nèi)力的標(biāo)準(zhǔn)值Mk=57.11/1.2+297.97/1.4=260.43Nk=414.77/1.2=345.64eok=Mk/Nk=260.43/345.64=0.753ct=As/Act=1533/0.5100900+(400-100)150=0.0171k=1+1/(4000eok/ho)( Lo/h)2=1+1/(4000753/860)(8600/900)2=1.026ek=keok+h/

18、2-as=1.026753+900/2-40=1182.58則縱向受力鋼筋A(yù)s合力至受壓區(qū)合力作用點(diǎn)間的距離為Z0.87-0.12(1-)(ho/ek)2ho=0.87-0.121-(400-100)150/(100860)(860/1182)2860=723縱向受拉鋼筋A(yù)s的應(yīng)力s=Nk(ek-Z)/(AsZ)=(1182.58-723)/(1809723)=121.45N/mm2 裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)1.1-0.65ftk/(cts)=1.1-0.652.01/(0.0171121.45)=0.371故最大裂縫開展寬度Wmax=ct (2.7c+0.11/ct)=2.10.37

19、1(2.730+0.1120/0.0201)0.7=0.0700.3滿足要求。6.4柱牛腿設(shè)計(jì)6.4.1牛腿幾何尺寸的確定：牛腿截面尺寸與柱寬相等，為400，牛腿頂面的長度為800，相應(yīng)牛腿水平截面長度為1200。取牛腿外邊緣高度為h300，傾角45,于是牛腿的幾何尺寸如圖6-1所示。圖6-1 牛腿幾何尺寸及配筋圖6.4.2牛腿幾何尺寸的驗(yàn)算：由于吊車垂直荷載作用下柱截面內(nèi)，a7509000150，即取0，則FDG276.0454.72330.76FT11.340.8(10.5) 708.3F330.76所以截面尺寸滿足要求。6.4.3牛腿配筋：由于吊車垂直荷載作用下柱截面內(nèi)，故該牛腿可按構(gòu)造

20、要求配筋：作用在牛腿上的荷載有Dmax、G3、TmaxFDG501.1754.72555.89= T=16.80 kNFT16.80/1.412.0h0=300+300-40=560mm 豎向力作用點(diǎn)位于下柱截面以內(nèi)（150）a=-150mm0.3h0=0.3560=168mm 取a=168727=As/bh0=722/(400560)=0.32% 0.2%0.32%0.6%選318 （736mm2） 因?yàn)閍=-150mm0.3h0=0.3560=168mm，可不設(shè)彎起鋼筋箍筋要求:在上部2/3范圍內(nèi)的水平箍筋總截面面積不應(yīng)少于承受豎向力的受拉鋼筋截面面積的1/2。取10100，有hA2/10

21、0586.13mmA/2763/2381.5 mm（符合要求）6.4.4局部承壓強(qiáng)度驗(yàn)算：0.75fA0.7514.34005002415 kNF=524.42所以滿足要求。6.5柱的吊裝驗(yàn)算6.5.1吊裝方案：采用一點(diǎn)翻身起吊，吊點(diǎn)設(shè)在牛腿與下柱交接處，動力系數(shù)取1.5。6.5.2荷載計(jì)算：上柱自重:g1.21.5250.40.59.0牛腿自重:g1.21.52524.07下柱自重:g1.21.5250.198.556.5.3內(nèi)力計(jì)算:M94.279.38M95.1(24.079)0.9123.15M8.557.1-8.70柱的吊裝驗(yàn)算簡圖如圖6-2所示圖6-2 柱吊裝驗(yàn)算簡圖第七章 基礎(chǔ)設(shè)

22、計(jì)7.1 荷載計(jì)算由柱子傳至基頂?shù)暮奢d。由排架柱內(nèi)力組合表可得設(shè)計(jì)值如下：第一組： 第二組： 第三組： 由基礎(chǔ)梁傳至基頂?shù)暮奢d：墻重 （含兩面刷灰）：窗重（鋼框玻璃窗）： 基礎(chǔ)梁： 由基礎(chǔ)梁傳至基礎(chǔ)頂面的荷載設(shè)計(jì)值： 對基礎(chǔ)底面中心的偏心距： 相應(yīng)偏心彎矩設(shè)計(jì)值： 作用于基底的彎矩和響應(yīng)基頂?shù)妮S向設(shè)計(jì)值。假定基礎(chǔ)高度為，則作用于基底的彎矩和相應(yīng)基頂?shù)妮S向力設(shè)計(jì)值為:第一組： 第二組： 第三組： 7.2基底尺寸的確定由第1組荷載確定和：取，則取 驗(yàn)算的條件： 驗(yàn)算其他兩組荷載設(shè)計(jì)值作用下的基底應(yīng)力：第2組： )第3組： ）所以最后確定基底尺寸為，如圖7-1所示。圖7-1 基礎(chǔ)底面尺寸圖7.3確定

23、基底高度前面已初步假定基礎(chǔ)的高度為1.1m，若采用錐形杯口基礎(chǔ)，根據(jù)構(gòu)造要求，初步確定的基礎(chǔ)剖面尺寸如圖7.2 所示。由于上階底面落在柱邊破壞錐面之內(nèi)，故該基礎(chǔ)只需進(jìn)行變階處的抗切驗(yàn)算。在各組荷載設(shè)計(jì)值作用下的地基最大凈反力：第一組： 第二組： 第三組： 抗沖切計(jì)算按第3組荷載設(shè)計(jì)值作用下的地基凈反力進(jìn)行計(jì)算。在第3荷載作用下的沖切力。沖切力近似按最大低級凈反力計(jì)算，即取,由于基礎(chǔ)寬度，小于沖切錐體底邊寬。故 變階處的抗沖切力。由于基礎(chǔ)寬度小于沖切錐體底邊寬，故 （滿足要求）因此，基礎(chǔ)的高度及分階可按圖7-2所示的尺寸采用。圖7-2 基礎(chǔ)抗沖切驗(yàn)算簡圖7.4 基底配筋計(jì)算沿長邊方向的配筋計(jì)算。由前述三組荷載設(shè)計(jì)值作用下最大地基凈反力的分析可知，應(yīng)按第二組荷載設(shè)計(jì)值作用下的地基凈反力