單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)最終版

1、寧波理工學(xué)院 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 題 目： 單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)姓 名 魯正君 學(xué) 號(hào) 3120621103 專業(yè)班級(jí) 結(jié)構(gòu)123 指導(dǎo)教師 許瑞萍 學(xué) 院 土木建筑工程學(xué)院 完成日期 2015.07.07 單層工業(yè)房設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)資料：1. 工程概況 某地某廠金工車間（不設(shè)天窗）單跨單層廠房，總長(zhǎng)60M，總寬（跨度）18M，設(shè)兩臺(tái)中級(jí)工作制橋式軟鉤吊車，噸位及軌頂標(biāo)高20/5t。室內(nèi)外高差0.15m，基礎(chǔ)頂面標(biāo)高0.6m。 2. 設(shè)計(jì)資料 1、自然條件： 基本風(fēng)壓：見數(shù)據(jù)表 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、2、建筑資料： 屋面作法： 三氈四油防水層 0.4kN/m2 20mm厚水泥砂漿找平層 0.4kN/m2 100mm厚水泥珍珠巖制品保溫層 0.4kN/m2 隔氣層 0.1kN/m2 20mm厚水泥砂漿找平層 0.4kN/m2 1.5×6m預(yù)應(yīng)力砼槽型板 詳見屋面板圖集 圍護(hù)墻： 240mm厚空心磚磚，內(nèi)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/M2 門窗： 縱墻面每開間設(shè)窗三層，第一、二、三層窗臺(tái)標(biāo)高1.10m,5.50m,9.4m尺寸4500mm（寬）×2100mm（高），采用鋼框玻璃窗，自重0.45KN/M2。 兩端山墻各開大門一樘，尺寸390

3、0mm×4500mm 地面： 混凝土地面。3、吊車資料：見附件1. 4、建議選用的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件： 1.5m×6m預(yù)應(yīng)力砼屋面板，自重（包括灌縫重）1.4KN/M2, G410（一） 預(yù)應(yīng)力砼折線形屋架。各參數(shù)見圖集G415。 預(yù)應(yīng)力砼吊車梁，梁高1200mm，自重44.2KN/根，G425。 軌道及連接件重2KN/M,軌道及墊層構(gòu)造高度200mm。 天溝板TGB77-1,自重12.1KN，G410（三） 基礎(chǔ)梁、聯(lián)系梁，G320,G321。 5、建議選用的材料： 混凝土： 柱 C30 基礎(chǔ)C15 鋼 筋： 柱縱筋HRB400級(jí)，箍筋HPB300級(jí) 基礎(chǔ)HRB400級(jí)。三、設(shè)計(jì)內(nèi)

4、容 1、確定單層廠房的柱網(wǎng)。 2、選用屋面板、屋架、天溝板、屋蓋支撐、吊車梁、連系梁、 基礎(chǔ)梁，確定圈梁的位置及尺寸。 3、畫出排架的計(jì)算簡(jiǎn)圖，確定柱的截面尺寸及幾何特征。 4、計(jì)算排架荷載，繪出各種荷載作用位置示意圖。 5、計(jì)算各種荷載作用下的內(nèi)力。 6、內(nèi)力組合，列出排架柱內(nèi)力組合表。 7、柱截面設(shè)計(jì)和牛腿設(shè)計(jì)。 8、柱下單獨(dú)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。 9、繪制結(jié)構(gòu)施工圖。（兩張二號(hào)或二號(hào)加長(zhǎng)）： 內(nèi)容包括：基礎(chǔ)平面布置（包括柱、基礎(chǔ)梁、吊車梁、柱間支撐布置）和基礎(chǔ)詳圖，屋面結(jié)構(gòu)布置（屋面板、屋架、天溝板、屋蓋支撐等構(gòu)件布置），圈梁、連系梁布置和排架柱、抗風(fēng)柱模板圖和配筋圖（包括埋件詳圖），構(gòu)件統(tǒng)計(jì)表和鋼

5、筋明細(xì)表，說(shuō)明等。三、排架的荷載計(jì)算 1排架計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定 (1)確定柱高。 吊車梁頂標(biāo)高=軌頂標(biāo)高軌道構(gòu)造高度=110.2=10.8m 牛腿標(biāo)高=吊車梁頂標(biāo)高吊車梁高=10.8-1.2=9.6m 柱頂標(biāo)高=軌頂標(biāo)高+吊車高度H+上部運(yùn)行尺寸，取為12.2m 上柱高Hu=柱頂標(biāo)高-牛腿標(biāo)高=12.29.6=2.6m 全柱高H=柱頂標(biāo)高基頂標(biāo)高=12.2-（-0.6）=12.8m 下柱高Hl=H-Hu=12.8-2.6=10.2m,= Hu/H=2.6/10.2=0.203（2）初步擬訂柱尺寸 根據(jù)表一的參考尺寸，取上柱b×h=400mm×400mm, 下柱b×h&

6、#215;hf=400mm×600mm,截面尺寸如圖所示。 （3）參數(shù)計(jì)算上柱： 下柱： 比值： 2荷載計(jì)算(1)恒載計(jì)算。1)屋蓋結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值： 三氈四油防水層 0.4KN/M2 20mm厚水泥砂漿找平層 0.4KN/M2 100mm厚水泥珍珠巖制品保溫層 0.4KN/M2 一氈二油隔氣層 0.05KN/M2 20mm厚水泥砂漿找平層 0.4KN/M2 預(yù)應(yīng)力砼大型屋面板 1.4KN/M2 屋蓋支撐 0.1KN/M2 gk=3.15 KN/m2 天溝板 12.1 KN/m2 屋架自重 15.24KN/m2 則作用在一榀橫向平面排架一端柱頂?shù)奈萆w自重標(biāo)準(zhǔn)值為 2)柱自重標(biāo)準(zhǔn)值： 上

7、柱 G2K=25×0.4×0.4×2.6=10.4kN 下柱 注（1.1為考慮下柱仍有部分矩形截面而乘的增大系數(shù)） =0 3）吊車梁及軌道自重標(biāo)準(zhǔn)值： G4K=44.2+2×6=56.2kN =750600÷2=450mm （2）屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 由荷載規(guī)范可知，不上人屋面均不活荷載為0.50 KN/m2，不大于基本雪壓，屋面活荷載在每側(cè)柱頂產(chǎn)生的壓力為 （3）吊車荷載標(biāo)準(zhǔn)值 由DSQD型其參數(shù)如下吊車噸位（t）吊車寬度B（mm）輪距K（mm）Pmaxk（kN）Pmink（kN）20/55200400017441.4根據(jù)B與K及支座反力影響線圖

8、可求得： 其作用點(diǎn)到柱頂?shù)木嚯x y=（4）風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值。 計(jì)算時(shí)風(fēng)壓高度變化系數(shù)按柱頂離室外天然地坪的高度12.2+0.15=12.35m取值，計(jì)算時(shí)風(fēng)壓高度變化系數(shù)按檐口標(biāo)高13.65m取值 3內(nèi)力計(jì)算 (1)恒載作用下。 由于單層廠房多屬于裝配式結(jié)構(gòu)，柱、吊車梁及軌道的自重，是在預(yù)制柱吊裝就位完畢而屋架尚未安裝時(shí)施加在柱子上的，此時(shí)尚未構(gòu)成排架結(jié)構(gòu)。但在設(shè)計(jì)中，為了與其他荷載項(xiàng)計(jì)算方法一致，并考慮到使用過(guò)程的實(shí)際受力情況，在柱、吊車梁及軌道的自重作用下，仍按排架結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。 在屋蓋自重G1k、上柱自重G2k、吊車軌道及連接G4k作用下，由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱、荷載對(duì)稱。 恒荷載作用下計(jì)算簡(jiǎn)圖

9、1）在G1k作用下 2) 在G2k作用下 3) 在G4k作用下 疊加以上彎矩 M1k= M11k=-9.49() M2k= M12k +M22k +M42k=-63.03-3.51+18.83=5.23()已知由規(guī)范公式： 在M1k作用下 由規(guī)范公式 在M2k作用下 在G1k、G2k、G3k、G4k共同作用下的彎矩圖和軸力圖如圖 （2）活荷載作用。1）屋面活荷載作用下： 由于Q1k作用位置與G1k相同在Q1k作用下的M圖和N如圖（12）所示2）吊車豎向荷載作用下： 當(dāng)Dmax,k作用在A柱時(shí) A柱 B柱 與恒載計(jì)算方法相同，可得C2=1.21 A柱 B柱A柱與B柱相同，剪力分配系數(shù) 內(nèi)力圖如圖

10、 3）吊車水平荷載作用下：當(dāng)Tmax向左作用時(shí) 由規(guī)范公式可得 當(dāng) 當(dāng) 4）風(fēng)荷載作用下：風(fēng)從左向右作用，在q1和 q2 作用下，由規(guī)范公式： 風(fēng)荷載作用下的M、N圖如圖。 當(dāng)風(fēng)從右向左吹時(shí)，其M、N圖與上述情況相反。 四、最不利內(nèi)力組合由于排架單元為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，可僅考慮A柱截面。A軸柱內(nèi)力（標(biāo)準(zhǔn)值）桿件及正向內(nèi)力荷載種類恒載屋面活載吊車豎向荷載吊車水平荷載風(fēng)載Dmax在A柱Dmax在B柱向左向右左風(fēng)右風(fēng)編號(hào)abcdefgh1-1M(KN·m)-4.860.13-34.61-34.61±15.95±15.9512.03-19.73N(KN)200.222700000

11、02-2M(KN·m)-10.13-2.57125.123.4±15.95±15.9512.03-19.73N(KN)256.4227354.9684.4600003-3M(KN·m)8.023.45-45.24-166.97±169.74169.74190.55-176.33N(KN)317.6227354.9684.460000V1.740.47-13.31-13.3116.0216.0227.9417.45A軸柱內(nèi)力組合表截面內(nèi)力+Mmax及相應(yīng)N,V-Mmax及相應(yīng)N,V+Nmax及相應(yīng)N,V+Nmin及相應(yīng)N,V組合項(xiàng)數(shù)值組合項(xiàng)數(shù)值組

12、合項(xiàng)數(shù)值組合項(xiàng)數(shù)值1-1M(KN·m)1a+1.4(0.7b+0.7*0.9(e+g)19.941.2a+1.4(0.7*0.8(c/d+e/f+h)-60.941.2a+1.4(b+0.7*0.8(c/d+f+0.6h)-61.861a+1.4*(0.7*0.8(c/d+e)+h)-47.11N(KN)226.68240.26278.06200.222-2M(KN·m)1a+1.4(0.8(c/d+0.7e/f+0.6g)152.611.2a+(0.7b+0.7*0.9e/f+h)-54.341.2a+1.4(0.7b+0.9c/d+e+0.6g)178.341a+1.4

13、(o.7*0.9f+h)-51.82N(KN)653.98334.16781.41256.423-3M(KN·m)1.2a+1.4(0.7b+0.7*0.9(c/d+e/f)+g)429.491a+1.4(0.7b+0.7*0.8(c/d+e/f)+h)-502.821.2a+1.4（0.7b+0.9(c/d+e/f)+0.6g)329.941a+1.4(0.7*0.9(c/d+e/f)+g)277.23Mk(KN·m)307.92-356.87236.82200.32N(KN)720.68383.84854.85392.11Nk(KN)560.14364.92655.98

14、370.83V(KN)55.843.2229.4843.29Vk(KN)40.142.829.4837.43五、排架柱的設(shè)計(jì) 1柱在排架平面內(nèi)的配筋計(jì)算 (1)截面尺寸。上柱，矩形，b=400mm,h=400mm. 下柱，矩形，b=400mm,h=600mm. (2)材料等級(jí)。混凝土：, 鋼筋：受力筋為 箍筋為: 計(jì)算長(zhǎng)度：查表。排架方向：上柱，。 下柱，。 當(dāng)不考慮吊車荷載時(shí)：垂直排架方向：上柱，。 下柱，。2. 配筋計(jì)算（采用對(duì)稱配筋）1） 上柱（1-1截面）從內(nèi)力組合表中可知，各組合內(nèi)力均為大偏壓（）。由N與M的相關(guān)性可確定為該截面所需配筋最多的內(nèi)力，即為控制內(nèi)力。取，對(duì)于組合，對(duì)應(yīng)上柱

15、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(shí)：選配412（）2) 下柱（-截面和-截面）從內(nèi)力組合表中可知，各組合內(nèi)力均大于偏壓值（）。由M和N的相關(guān)性可確定為該截面所需配筋最多的內(nèi)力，即控制內(nèi)力。取對(duì)于（h）組內(nèi)力組合對(duì)應(yīng)下柱-截面彎矩；軸壓比（h）組合時(shí)A柱無(wú)吊車，截面需要考慮附加彎矩的影響。考慮附加彎矩時(shí)：選配822（）3. 牛腿設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)組合值：則按裂縫控制公式進(jìn)行驗(yàn)算：此牛腿截面尺寸滿足要求。2） 牛腿承載力計(jì)算及配筋正截面承載力：作用于牛腿頂部的荷

16、載基本組合值：按最小配筋率選配416（）3） 牛腿的構(gòu)造配件根據(jù)構(gòu)造要求，牛腿全高范圍內(nèi)設(shè)置10100的水平箍筋。因?yàn)椋什恍枰渲脧澠痄摻睢?. 柱子吊裝階段驗(yàn)算1） 荷載：（上柱，牛腿和下柱的自重）。 上柱：0.4×0.4×25=4KN/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(yīng)控制，考慮荷載分項(xiàng)系數(shù)1.35，動(dòng)力系數(shù)1.5，結(jié)構(gòu)重要性0.9。 2） 內(nèi)力：對(duì)C點(diǎn)取矩，8.5-0.4-0.4=7.7m則3） C點(diǎn)截面驗(yàn)

17、算：（） (1)承載力：設(shè)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)起吊，截面為400×600矩形截面，且注意h=400mm,b=600mm。已配有222（），滿足要求。 （2）裂縫寬度：（略）4） D點(diǎn)截面驗(yàn)算： （1）承載力：h=400mm,b=400mm。已配有218（），滿足要求。 （2）裂縫寬度：（略）4.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（A軸）1. 設(shè)計(jì)資料地下水位標(biāo)高-3.00m，地基承載力修正后的特征值?；A(chǔ)梁按標(biāo)準(zhǔn)圖集G320選用，其頂面標(biāo)高為-0.6m，截面如圖所示。材料：混凝土C30，鋼筋HRB400級(jí)。2. 基礎(chǔ)剖面尺寸。選用階梯形基礎(chǔ)。下階取550mm,上階取500mm柱插入深度杯口插入深度800+50

18、=850mm杯底厚度墊層厚度100mm杯口底部長(zhǎng)600+50×2=700mm杯口底部寬400+50×2=500mm杯口頂部長(zhǎng)600+75×2=750mm杯口頂部寬400+75×2=550mm基礎(chǔ)埋深（0.35+1.05）=1.40m室內(nèi)底面至基礎(chǔ)底面的高度（0.50+1.05）=1.55m計(jì)算基礎(chǔ)上部土重的埋深（1.40+1.55）/2=1.475m3. 基礎(chǔ)底面尺寸確定1） 荷載計(jì)算基礎(chǔ)除承受由柱3-3截面?zhèn)鱽?lái)的荷載外，還承受由基礎(chǔ)梁直接傳來(lái)的荷載，其大小如下：對(duì)基底面中心線的偏心距：按前述內(nèi)力組合對(duì)彎矩的符號(hào)規(guī)定，此彎矩為負(fù)值，即，。對(duì)基礎(chǔ)底面，柱傳

19、來(lái)的荷載與基礎(chǔ)梁傳來(lái)的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值見下表?；A(chǔ)頂內(nèi)力表內(nèi)力種類+Mmax及相應(yīng)N,V-Mmax及相應(yīng)N,VNmax及相應(yīng)N,VNmax及相應(yīng)N,V軸向力柱傳來(lái)（Nk）370.83364.92655.98370.83基礎(chǔ)梁傳來(lái)（N）44.944.944.944.9合計(jì)Nbk428.74409.82700.88428.74彎矩柱傳來(lái)（Mk）307.92-356.87236.82200.32柱剪力產(chǎn)生（-1.05Vk）42.15-2.9430.9545.45基礎(chǔ)梁傳來(lái)（Mwk）-18.86-18.86-18.86-18.86合計(jì)Mbk368.93-378.67248.91226.912） 底面

20、尺寸選取 （1）先按組合考慮， 底面積預(yù)估為（1.2-14）A=（4.19-4.89）m²，但由于彎矩較大，預(yù)估底面積經(jīng)試算后均不能滿足承載力要求，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(yàn)算：地基反力計(jì)算見下表地基反力標(biāo)準(zhǔn)值+Mmax組合-Mmax組合Nmax組合Nmax組合Nbk/lb39.737.9564.939.7Gk/lb29.529.529.529.5±Mbk/W±56.93±58.44±38.41±35.02Pk,max/KN·126.13125.89132.81104.22Pk,min/KN·12.27-9.0155.9934.18(Pk,max+Pk,min)/2/KN·69.267.4594.469.2由上表可見，基地底面不出現(xiàn)拉應(yīng)力，且最大壓應(yīng)力同時(shí)有均小于，所以滿足要求。4. 基礎(chǔ)高度驗(yàn)算，由上表可見最大的為組合產(chǎn)生 ，其值為基礎(chǔ)邊緣最大地基凈反力設(shè)計(jì)值P+Mmax組合-Mmax組合Nmax組合Nmax組合柱傳來(lái)軸力N720.68383.84854.85392.11基礎(chǔ)梁傳來(lái)軸力Nw