單層廠房課設計算書

1、寧波理工學院 課程設計設計名稱 單層廠房課程設計 學 號 3130621154 專業(yè)班級 土木134 指導教師 許瑞萍 學 院 土建學院 完成日期 2016 /6 /22 單層工業(yè)廠房設計一、設計項目：某地某廠金工車間（不設天窗）單跨單層廠房，總長60m，總寬（跨度）18m，設兩臺中級工作制橋式軟鉤吊車，額定起重噸位16.3/3.2t及軌頂標志高度10.8m。室內外高差0.15m，基礎頂面標高 - 0.6m。二、設計資料：1、自然條件：基本風壓：0.5kN/m2 地震烈度：位于非地震區(qū)基本雪壓：0.4kN/m2 地基： fa=200kN/m2 ，=18.5kN/m3，d=1.6，2、建筑資料：

2、1）屋面作法：SBS卷材防水層 0.4kN/m220mm厚水泥砂漿找平層 0.4kN/m2100mm厚水泥珍珠巖制品保溫層 0.4kN/m2隔氣層 0.1kN/m220mm厚水泥砂漿找平層 0.4kN/m21.5×6m預應力砼槽型板 詳見屋面板圖集2）圍護墻：240mm厚燒結多孔磚，內墻面為石灰砂漿抹面，紙筋灰罩面，外墻為清水磚墻，總自重3.6kN/m23）門窗：縱墻面每柱間設窗三層，窗臺標高分別為1.10、5.50和 9.40m，窗寬均為4.5m，窗高分別為2.1、2.1和1.8m，為鋼框玻璃窗，自重0.45kN/m2。兩端山墻居中各開大門一樘，門寬3.9m、高4.5m。4）地面：

3、混凝土地面。3、吊車資料：16.3/3.2噸通用橋式起重機4、建議選用的標準構件：1）1.5m×6m預應力砼屋面板，見圖集G410-12）梯形鋼屋架，見圖集05G5113）鋼筋混凝土吊車梁，見圖集04G323-2。軌道及連接件重2kN/m,軌道及墊層構造高度200mm。4）鋼筋混凝土天溝板，G410-25）基礎梁、聯系梁，04G320,04G321可參93版。5、建議選用的材料：1）混凝土：柱 C35，基礎C252）鋼 筋：柱縱筋HRB400級，箍筋HPB300級，基礎HRB400級。三、結構方案設計1、廠房標準構件選用1）屋架梯形屋架采用梯形鋼屋架05G511中的GWJ18-4A1

4、。2）屋面板1.5m×6m預應力砼屋面板，Y-WB-3（中間跨）及Y-WB-3s（端跨）。3）天溝板天溝板選用04G410-2預應力混凝土屋面板中的TGB58。4）吊車梁吊車梁選用04G323-2鋼筋混凝土吊車梁中的DL-8S，吊車梁高1200mm，自重標準值為36kN/根。5）吊車軌道軌道及連接件重2kN/m,軌道及墊層構造高度200mm。按A5級別工作，最大輪壓149kN，起重機總重22.1t，小車重量6.5t。起重量16 /3.2t。6）基礎梁選JL-3。7）柱間支撐上柱支承選用05G336柱間支撐規(guī)范中的ZCs-39-1a，下柱支承選用05G336柱間支撐規(guī)范中的ZCx-90

5、-12。2、尺寸確定與驗算混凝土柱選用上柱截面為矩形，下柱截面為工字型。軌頂標高10.8m，吊車梁高1200mm，起重機最高點距起重機軌道上表面2048mm。設梁頂至屋架下弦空隙為300mm。上柱高度，取3.9m。下柱柱頂標高 ，不是300的倍數，所以實際標高取9.0m。下柱高度為9.0+0.6=9.6m。柱的全高為9.6+3.9=13.5m。表2.1 混凝土柱尺寸計算參數截面尺寸（mm）面積（mm2）慣性矩（mm4）上柱400×4001.6×1052.1×109下柱I 400×800×150×2002.2×1051.57&

6、#215;1010圖3.1 柱上界面和下截面尺寸上柱高度，下柱高度，全柱高度，圖3.2 排架計算簡圖四、荷載計算1、永久荷載 1）屋蓋自重 屋面恒荷載，屋架自重33.2kN/榀，屋面板自重15kN/m2，天溝板自重2.1kN/榀。作用在邊柱頂截面中心由屋架傳來的屋蓋自重標準值P1A (B軸柱受力與A軸完全一樣）：對邊柱柱頂截面重心產生的彎矩標準值MLA： 上柱軸力對下柱產生偏心彎矩標準值MLA2： 圖4.1 屋蓋自重荷載簡圖 2）柱自重P2與P3（忽略牛腿自重） 上柱 下柱 圖4.2 柱自重荷載簡圖3）吊車梁及吊車軌道聯接自重 吊車梁選用DL-8S,自重標準值為36kN/根，軌道及連接件重2k

7、N/m。 圖4.3 吊車梁及吊車軌道聯接自重荷載簡圖2、屋面活荷載P5柱頂截面由屋面?zhèn)鱽淼奈菝婵勺兓詈奢d此活荷載對邊柱柱頂截面重心的偏心彎矩圖4.4 屋面活荷載標準值簡圖3、吊車荷載標準值圖4.5 支座反力影響線示意圖對下柱截面重心的偏心距圖4.6 吊車豎向荷載計算簡圖其作用位置距下柱頂部1.22m圖4.7 吊車水平荷載計算簡圖4、風荷載標準值 1）柱以上屋蓋所受風力風壓高度變化系數z按屋蓋相對室外地面平均高度15.58m計算，柱頂屋蓋所受風力為：2）柱頂以下排架柱所受風力z按柱頂相對室外地面高度13.05m計算z=1.08圖4.8 柱頂以下風荷載計算簡圖5、基礎梁及以上磚墻自重基礎梁自重標準

8、值 16.1kN基礎梁上墻自重 窗自重 五、內力計算1、剪力分配系數柱A、B：上柱截面慣性矩下柱截面慣性矩柱號A0.1352.590.5B0.1352.590.52.恒載作用下的內力查附錄D可得：柱號A-9.530.1351.991.40B9.530.1351.99-1.40查附錄D可得：柱號A-27.990.1351.192.47B27.990.1351.19-2.47 各柱鉸支座反力R： A柱支座反力 B柱支座反力 各柱頂剪力： 恒載作用下的M、N圖3、活載作用下的內力查附錄D可得：柱號A-1.350.1351.990.20B1.350.1351.99-0.20查附錄D可得：柱號A-5.4

9、0.1351.190.48B5.40.1351.19-0.48各柱鉸支座反力R：A柱支座反力B柱支座反力各柱頂剪力：活荷載作用下的M圖4、吊車豎向作用下的內力作用在A軸時對下柱截面重心的偏心距對下柱截面重心的偏心距查附錄D可得：柱號A97.810.1351.19-8.62B-32.170.1351.192.84各柱鉸支座反力R：A柱支座反力B柱支座反力各柱頂剪力： DMAX作用在A、B軸的M圖5、吊車水平作用下的內力查附錄D可得：柱號A-13.770.1350.669.09B-13.770.1350.669.09各柱鉸支座反力R：A柱支座反力B柱支座反力 各柱頂剪力： 吊車水平作用下的彎矩6、

10、風荷載作用下的內力這里僅計算左風荷載下的內力，右風荷載可由對稱性求得。查附錄D可得：柱號A2.230.1350.34-10.24B1.460.1350.34-6.70各柱鉸支座反力R：A柱支座反力B柱支座反力 各柱頂剪力： 風荷載作用下的彎矩六、內力組合以A柱為例，列出各種荷載下的內力（標準值）柱號及正向內力荷載種類恒載屋面活荷載吊車豎向荷載吊車水平荷載風荷載D max在A柱D max在B柱左風右風編號abcdefg控制截面1-1M(kNm)5.562.65-22.35-22.3516.8-16.821.52-31.58N(kN)206.05270000002-2M(kNm)-22.432.7

11、575.469.8216.8-16.821.52-31.58N(kN)244.0527279.4691.9200003-3M(kNm)14.732.4320.4645.19148.9-148.9219-203.9N(kN)259.2427279.96279.960000V(kN)-3.47-0.68-5.735.7313.8-13.8-31.2724.96內力組合截面內力+Mmax及N-Mmax及N組合項數值組合項數值1-1M(kN.m)1.2a+1.4(f+0.7b+0.7*0.9e)54.211.2a+1.4*(g+0.7*0.9*(c+e)-72.07N(kN)273.72246.262

12、-2M(kN.m)1.2a+1.4(f+0.7*0.9(c+e)84.591.2a+1.4*(g+0.7b+0.7*0.9e)-107.93N(kN)539.34532.033-3M(kN.m)1.2a+1.4(f+0.7*0.9(c+e)+0.7b)476.031.2a+1.4*(g+0.7*0.9*e)-399.13N(kN)584.47311.09V(kN)-41.4918.61Mk(kN.m)a+f+0.7b+0.7*0.9*(c+e)342.13a+g+0.7*0.9e-282.98Nk(kN)454.51259.24Vk(kN)-30.1312.80Nmax及MNmin及M組合項數

13、值組合項數值1.2a+1.4（b+0.7*0.9e+0.6f)43.281.2a+1.4(g+0.7*0.9(c+e)-72.07285.06247.261.2a+1.4（0.7b+0.7*0.9(c+e)+0.6f)75.231.2a+1.4(g+0.7*0.9e)-85.95565.81292.861.2a+1.4（0.7b+0.7*0.9(c+e)+0.6f)335.391.2a+1.4(g+0.7*0.9e)-399.13584.47311.09-23.9818.61七、排架柱設計1、柱在排架平面內的配筋計算 (1)截面尺寸：上柱，矩形，b=400mm，h=400mm 下柱，矩形，b=

14、400mm，h=600mm (2)材料等級：混凝土：, 受力筋： 箍筋： 計算長度：查表。排架方向：上柱， 下柱， 當不考慮吊車荷載時：垂直排架方向：上柱，下柱，2、配筋計算（采用對稱配筋）1)上柱（1-1截面）從內力組合表中可知，各組合內力均為大偏壓（）。由N與M的相關性可確定為該截面所需配筋最多的內力，即為控制內力。取，對于組合，對應上柱柱頂彎矩；軸壓比截面需要考慮附加彎矩的影響。考慮附加彎矩時：選配414（）2)下柱（-截面和-截面）從內力組合表中可知，各組合內力均大于偏壓值（）。由M和N的相關性可確定為該截面所需配筋最多的內力，即控制內力。取，對于（h）組內力組合對應下柱-截面彎矩；軸

15、壓比（h）組合時A柱無吊車，截面需要考慮附加彎矩的影響。考慮附加彎矩時：選配432（）3、牛腿設計1） 牛腿截面尺寸的確定牛腿截面寬度與柱等寬b=400mm牛腿截面高度以斜截面的抗裂度為控制條件， 又有作用于牛腿頂部的荷載標準組合值：則按裂縫控制公式進行驗算：此牛腿截面尺寸滿足要求。2） 牛腿承載力計算及配筋正截面承載力：作用于牛腿頂部的荷載基本組合值：按最小配筋率選配514（）3） 牛腿的構造配件根據構造要求，牛腿全高范圍內設置10100的水平箍筋。因為，故不需要配置彎起鋼筋。4. 柱子吊裝階段驗算1） 荷載：（上柱，牛腿和下柱的自重）。 上柱：0.4×0.4×25=4K

16、N/m 牛腿：1.0×0.8-0.4×0.4/2×0.4×25/0.8=9KN/m 下柱：0.4×0.6×25=6KN/m因其由永久荷載效應控制，考慮荷載分項系數1.35，動力系數1.5，結構重要性0.9。 2） 內力：對C點取矩，8.5-0.4-0.4=7.7m則3） C點截面驗算：（） 承載力：混凝土達到設計強度時起吊，為400×600矩形截面， h=400mm，b=600mm。已配有222（），滿足要求。裂縫寬度略。4） D點截面驗算： 承載力：h=400mm,b=400mm。已配有218（），滿足要求。裂縫寬度略。5

17、.柱的模板及配筋詳見圖紙。4.基礎設計（A軸）1. 設計資料地下水位標高-3.00m，地基承載力修正后的特征值?；A梁按標準圖集G320選用，其頂面標高為-0.6m，截面如圖所示。材料：混凝土C30，鋼筋HRB400級。2. 基礎剖面尺寸。選用階梯形基礎。下階取550mm,上階取500mm柱插入深度杯口插入深度800+50=850mm杯底厚度墊層厚度100mm杯口底部長600+50×2=700mm杯口底部寬400+50×2=500mm杯口頂部長600+75×2=750mm杯口頂部寬400+75×2=550mm基礎埋深（0.35+1.05）=1.40m室內

18、底面至基礎底面的高度（0.50+1.05）=1.55m計算基礎上部土重的埋深（1.40+1.55）/2=1.475m d=1.6m3. 基礎底面尺寸確定1） 荷載計算基礎除承受由柱3-3截面?zhèn)鱽淼暮奢d外，還承受由基礎梁直接傳來的荷載，其大小如下： 1.2*68.75=82.5KN對基底面中心線的偏心距： 82.5*0.42=34.65 按前述內力組合對彎矩的符號規(guī)定，此彎矩為負值，即，。對基礎底面，柱傳來的荷載與基礎梁傳來的荷載效應標準組合值見下表?；A頂內力表內力種類+Mmax及相應N,V-Mmax及相應N,VNmax及相應N,VNmax及相應N,V軸向力柱傳來（Nk）454.51259.2

19、4584.47311.09基礎梁傳來（N）68.7568.7568.7568.75合計Nbk523.26327.99653.22379.84彎矩柱傳來（Mk）342.13-282.98335.39-399.13柱剪力產生（-1.05Vk）31.6365-13.4425.179-19.5405基礎梁傳來（Mwk）-28.875-28.875-28.875-28.875合計Mbk344.8915-325.295331.694-447.54552） 底面尺寸選取 （1）先按組合考慮， 底面積預估為（1.2-1.4）A=（4.67-5.45）m²，但由于彎矩較大，預估底面積經試算后均不能滿足

20、承載力要求，最終確定底面積尺寸取b×l=3.6×3.0=10.8². (2)地基承載力驗算：地基反力計算見下表地基反力標準值+Mmax組合-Mmax組合Nmax組合Nmax組合Nbk/lb48.45 30.37 60.48 35.17 Gk/lb32.00 32.00 32.00 32.00 ±Mbk/W±53.22 ±50.20 ±51.19 ±69.07 Pk,max/KN·133.67 112.57 143.67 136.24 Pk,min/KN·27.23 12.17 41.30 -1.90 (Pk,max+Pk,min)/2/KN·80.45 62.37 92.48 67.17 由上表可見，基地底面不出現拉應力，且最大壓應力同時有均小于，所以滿足要求。4. 基礎高度驗算，由上表可見最大的為組合產生 ，其值為基礎邊緣最大地基凈反力設計值P+Mmax組合-Mmax組合Nmax組合Nmin組合柱傳來軸力N584.47 311.09