單層工業(yè)廠房排架結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書同濟(jì)大學(xué)

1、單層工業(yè)廠房排架設(shè)計單層工業(yè)廠房排架構(gòu)造設(shè)計工程大概設(shè)計題目某煅工車間為一單層單跨鋼筋混凝土裝置式構(gòu)造，跨度18m，長度66m。采納兩臺中級工作制橋式吊車（5t，15/3t），軌頂標(biāo)高9.8m，考慮散熱通風(fēng)要求，需設(shè)置天窗和擋風(fēng)板。設(shè)計任務(wù)完成屋面板、屋架、天窗架、天溝、吊車梁、基礎(chǔ)梁等構(gòu)件的選型，并初步確立排架柱的截面尺寸；進(jìn)行構(gòu)造部署（包含支撐部署）；排架荷載計算；排架內(nèi)力計算；排架內(nèi)力組合；柱子配筋設(shè)計（包含牛腿）；柱下單獨(dú)基礎(chǔ)設(shè)計；繪制施工圖，內(nèi)容包含：基礎(chǔ)平面部署圖及基礎(chǔ)配筋圖II.屋蓋構(gòu)造部署及構(gòu)造平面部署圖柱子配筋圖3設(shè)計資料荷載鋼筋混凝土容重25kN/m3一磚墻（單面粉刷）24

2、.92kN/m20mm水泥沙漿找平層0.4kN/m2鋼門窗自重0.4kN/m2鋼軌及墊層0.6kN/m二氈三油防水層0.35kN/m2（沿斜面）屋面活荷載0.5kN/m2（沿水平面）屋面積灰荷載0.5kN/m2（沿水平面）施工活荷載0.5kN/m2（沿水平面）風(fēng)荷載0.40kN/m2屋面雪荷載0.45kN/m2吊車荷載5t，15/3t工程地質(zhì)資料依據(jù)鉆探報告，天然地面下1.2m處為老土層，修正后的地基承載力為120kN/m2，地下水位在地面下1.3m（標(biāo)高-1.45m）資料混凝土：柱C30，基礎(chǔ)C15鋼筋：受力筋為HRB400級鋼筋，鋼箍、預(yù)埋件及吊鉤為HPB300級鋼筋1單層工業(yè)廠房排架設(shè)計

3、砌體：M5磚，M2.5沙漿構(gòu)造設(shè)計構(gòu)造平面部署構(gòu)件選型I.屋面板：自重1.3kN/m2（沿屋架斜面），嵌縫0.1kN/m2（沿屋架斜面）天溝板：重17.4kN/塊（包含積水重量）門型鋼筋混凝土天窗架IV.預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土折線型屋架YMJA-18-xBb上弦桿bh=240mm220mm下弦桿bh=240mm220mm腹板bh=120mm240mm（F1）bh=200mm240mm（F2）h=120mm120mm（F3F6）屋架自重：60.5kN/榀V.屋蓋支撐：0.05kN/m2（沿水平面）VI.吊車梁重：44.2kN/根（高1200mm）VII.基礎(chǔ)梁重：15.7kN/根（高450mm）VII

4、I.聯(lián)系梁、過梁均為矩形截面IX.排架柱尺寸：上柱為矩形400mm400mm下柱為工字型400mm800mmX.基礎(chǔ)采納單獨(dú)杯型基礎(chǔ)，基頂標(biāo)高-0.6m。構(gòu)造平面部署圖排架柱截面特征、幾何尺寸2單層工業(yè)廠房排架設(shè)計5294上柱：400mm400mm面積A=1.610mm，慣性矩Ix=Iy=2.1310mm下柱：工字型截面，b=120mm,h=800mm,bf=bf=400mm,hf=hf=150mm,面積A=1.871052Ix=1.4561010494mm，慣性矩mm，Iy=1.75910mm荷載計算I.恒荷載a.屋蓋部分傳來1PP3=0.9單層工業(yè)廠房排架設(shè)計天窗重26.22+11.52=

5、75.4kN屋面板重1.3618=140.4kN嵌縫重0.1618=10.8kN防水層重0.35618=37.8kN找平層重0.4618=43.2kN屋蓋支撐重0.05618=5.4kN屋架重60.5kN373.5kN（兩個柱頂?shù)牧Γ┟繅K天溝及積水重17.4kNP1P=373.5/2+17.4=204.15kN柱自重P2P及P3P上柱：P2P=250.423.6=14.4kN下柱：柱身250.1877+0.40.8（0.6+0.2）=39.13kN0.8+1牛腿25（0.2+10.4）0.4=5.8kN2P3P=39.13+5.8=44.93kNc.混凝土吊車梁及軌道重P4PP4P=44.2+

6、0.66=47.8kN活荷載a.屋面活荷載P1Q雪荷載0.45kN/m2，屋面積灰荷載0.5kN/m2，屋面活荷載0.5kN/m2排架計算時，屋面積灰荷載與雪荷載或屋面均布活荷載中的較大值同時考慮P1Q=（0.5+0.5）618/2=54kN，作用地址同P1P吊車荷載采納兩臺中級工作制的吊車，起重量分別為Q=5t，15/3t，吊車參數(shù)見表吊車跨度LK=16.5m額定起重吊車寬度輪距K（m）吊車總重G小車重g最大輪壓最小輪壓量Q(t)B(m)（kN）（kN）P（kN）P（kN）maxmin54.33.413422.8741815/35.164.121566.114834.5注：Pmin=（G+Q

7、）/2-Pmax豎向吊車荷載4單層工業(yè)廠房排架設(shè)計狀況1狀況2狀況1：Dmax=0.974（1.6+5）/6+148（1+1.9/6）=248.64kNDmin=0.917.5（1.6+5）/6+34.5（1+1.9/6）=58.7kN狀況2：Dmax=0.9148（0.9+5）/6+74（1+2.6/6）=226.44kNDmin=0.934.5（0.9+5）/6+17.5（1+2.6/6）=53.7kN經(jīng)過比較，設(shè)計時采納狀況1中的荷載，Dmax=248.64kN，Dmin=58.7kN作用地址同P4P水平吊車荷載每個輪子水平剎車制動力5t：T1=(Q+g)/4=0.12(49+22.8)

8、/4=2.2kN15/3t：T2=(Q+g)/4=0.1(196+66.1)/4=6.55KN產(chǎn)生Tmax時，吊車作用地址如狀況1Tmax=0.92.2（1.6+5）/6+6.55（1+1.9/6）=9.94kN風(fēng)荷載均布風(fēng)荷載q風(fēng)載體型系數(shù)，計算簡圖以下5單層工業(yè)廠房排架設(shè)計柱頂離室外處坪高度為12+0.15=12.15m，風(fēng)壓高度變化系數(shù)z=0.74q1=0.80.740.46=1.42kN/m（）q2=0.50.740.46=0.89kN/m（）集中風(fēng)荷載W屋架檐口離室外處坪高度14.5-0.4+0.15=14.25mz=0.74擋風(fēng)板、屋架交界處離室外處坪的高度14.55+0.15=1

9、4.70mz=0.74天窗架、屋架交界處離室外處坪高度15.15+0.15=15.30mz=0.746天窗檐口離室外處坪高度17.22+0.15=17.37mz=0.7874天窗頂離室外處坪高度17.52+0.15=17.67mz=0.7934q3=0.80.740.46=1.42kN/m（）q4=0.30.740.46=0.53kN/m（）q5=1.40.78740.46=2.65kN/m（）q6=-0.80.7460.46=-1.43kN/m（）q7=-0.80.78740.46=-1.51kN/m（）q8q9相抵消6單層工業(yè)廠房排架設(shè)計q10=0.60.78740.46=1.13kN/m

10、（）q11=0.60.7460.46=1.07kN/m（）q12=0.60.740.46=1.07kN/m（）q13=0.50.740.46=0.89kN/m（）W=（q3+q13）（）+（q4+q12）（）+（q6+q11）（）+（q7+q10）（）+q5（）=11.64kN（）作用點(diǎn)標(biāo)高+12.000m排架計算簡圖及荷載作用如圖：內(nèi)力分析恒載作用下的排架內(nèi)力a.由P1P產(chǎn)生的彎矩和軸力P=204.15kNM11=Pe=204.150.05=10.21kNm1P1P1M=Pe=204.150.2=40.83kNm121P2I1=IX=1.45610104IU=2.1394mm10mmn=I/

11、I=0.146=H/H=3.6/12.6=0.286IU1HU21231-H(1-nI)=1.95131-H=1.212C1=31C3=3121+H(n-1)21+H(n-1)IIR11=C1M11/H=1.95110.21/12.6=1.58kN（）R12=C3M12/H=1.21240.83/12.6=3.93kN（）N1=204.15kNR1=R11+R12=5.51kN（）7單層工業(yè)廠房排架設(shè)計由柱自重產(chǎn)生的彎矩和軸力上柱：P2P=14.4kNM22=P2Pe2=14.40.2=2.88kNmR2=C3M22/H=1.2122.88/12.6=0.28kN（）N2=14.4kN下柱：P

12、3P=44.93kNN3=44.93kN只產(chǎn)生軸力而不產(chǎn)生彎矩由P4P產(chǎn)生的彎矩和軸力P=47.8kNM44=P4Pe=47.80.35=16.73kNm4P4R4=C3M44/H=1.21216.73/12.6=1.61kN（）N4=47.8kN恒載作用下的計算簡圖及內(nèi)力爭以下：屋面活荷載作用下的排架內(nèi)力P1Q=54kN與P1P作用地址同樣，反力成比率R=5.5154/204.15=1.46kN（）M11=10.2154/204.15=2.70kNmM12=40.8354/204.15=10.80kNmN=54kN屋面活載下的計算簡圖及內(nèi)力爭：8單層工業(yè)廠房排架設(shè)計吊車豎向荷載作用下排架內(nèi)力

13、考慮構(gòu)造對稱性，只考慮Dmax作用于A柱，B柱同A柱配筋柱：MA=Dmaxe4=248.640.35=87.02kNm柱：MB=Dmine4=58.70.35=20.54kNmRA=C3MA/H=1.21287.02/12.6=-8.37kN（）RB=C3MB/H=1.21220.54/12.6=1.98kN（）剪力分配系數(shù)A=B=0.5，則A柱與B柱柱頂?shù)募袅锳柱：VA=RA-A(RA+RB)=-8.37-0.5(-8.37+1.98)=-5.18kN（）B柱：VB=RB-B(RA+RB)=1.98-0.5(-8.37+1.98)=5.18kN（）內(nèi)力爭以下：9單層工業(yè)廠房排架設(shè)計IV.吊

14、車水平制動力作用下的排架內(nèi)力考慮對稱性，按Tmax向左作用計算柱中軸力為零nI=0.146，H=0.286TA=TB=Tmax=9.94Kny/HU=(12-9.7)/3.6=0.63930.416C5=2-1.8H+H(nI-0.2)31=0.68052(1+HnI-1)RA=RB=C5Tmax=0.68059.94=5.74kN（）考慮空間分配系數(shù)m，查表m=0.80剪力分配系數(shù)A=B=0.5計算簡圖以下：則A柱和B柱的柱頂剪力為VA=RA-Am(RA+RB0.8(6.76+6.76)=1.352kN（）VB=VA=1.352kN（）10單層工業(yè)廠房排架設(shè)計水平荷載作用下內(nèi)力爭（實線為Tm

15、ax向左，虛線為Tmax向右）風(fēng)荷載作用下排架內(nèi)力考慮對稱性，僅按左風(fēng)狀況計算q1=1.42kN/m（）q2=0.89kN/m（）W=11.64kN（）413(1+HnI-1)113=0.3428C=18(1+HnI-1)R=-CkN（）qH=0.34281.4212.6=-6.131111R=-CqH=0.34280.8912.6=-3.84kN（）2112排架單元為對稱構(gòu)造，柱中軸力為零，計算簡圖以下：A=B=0.511單層工業(yè)廠房排架設(shè)計VA=R1+A(W-R1-R2)=4.68kN（）VB=R2+B(W-R1-R2)=6.96kN（）內(nèi)力組合排架單元為對稱構(gòu)造，可僅考慮A柱的截面（見下

16、表）,表中柱截面和內(nèi)力的正方向如圖豎向吊車荷載水平吊車荷載風(fēng)荷載截面內(nèi)恒載活載最大輪壓作用于水平力作用方向左來風(fēng)右來風(fēng)力AB向左向右12345678M4.842.56-18.65-18.65-8.058.0526.05-30.82N218.5554.00000000M-22.24-8.2468.371.89-8.058.0526.05-30.82N266.3554.00248.6458.70000M15.474.9021.75-44.73-85.3485.34171.69-158.34N311.2854.00248.6458.70000V4.181.46-5.18-5.18-8.598.592

17、2.57-18.1712單層工業(yè)廠房排架設(shè)計永久荷載效應(yīng)控制組合項+M組合項-Mmax組合項Nmax組合項Nminmax相應(yīng)相應(yīng)相應(yīng)相應(yīng)N,VN,VM,VM,V1,2,730.921,3,5,-45.521,2,3,-43.011,3,5,-45.52347.968295.045,8347.968295.041,3,6,66.881,2,4,-69.891,2,3,-4.741,8-73.047603.245,8470.026,7656.16359.571,2,3,272.851,4,5,-239.591,2,3,272.851,7261.256,7716.828477.756,7716.82

18、420.2329.37-23.1129.3737.24可變荷載效應(yīng)控制組合項Mmax組合項Mmin組合項Nmax組合項Nmin相應(yīng)相應(yīng)相應(yīng)相應(yīng)N,VN,VM,VM,V1,2,741.861,3,5,-66.671,2,3,-63.441,3,5,-66.67330.38262.265,8330.38262.261,3,6,102.541,2,4,-83.541,2,3,92.161,8-69.727632.915,8461.626,7700.95319.621,2,3,376.001,4,5,-344.831,2,3,376.001,7258.936,7754.868447.506,7754.

19、86373.5439.59-35.2339.5936.61排架柱設(shè)計A軸柱計算，B柱參照A配筋I(lǐng).設(shè)計資料a.截面尺寸：上柱400mm400mm正方形截面下柱工字型截面b=120mm,h=800mm,bf=bf=400mm,hf=hf=150mmb.資料等級：混凝土C30fc=14.3N/mm2鋼筋受力筋為2HRB400fy=fy=360N/mm其他均為2HPB300fy=270N/mm計算長度柱高大于8m，設(shè)柱間支撐排架平面內(nèi)：上柱2.03.6=7.2m下柱1.09=9m排架平面外：上柱1.253.6=4.5m下柱0.89=7.2mII.內(nèi)力a.上柱13單層工業(yè)廠房排架設(shè)計=0.8=0.8=

20、0.55300bfy1+1+5E0.0033210cusNb=fcbh0b=14.34003650.55=1148.29kN內(nèi)力表中I-I截面的控制內(nèi)力均小于Nb，因此屬于大偏愛受壓，應(yīng)采納彎矩較大而軸力較小的狀況，經(jīng)比較采納該組合M=-66.67kNmN=262.26kNb.下柱因為下柱在長度范圍內(nèi)配筋同樣，比較II截面及III截面的控制內(nèi)力，可看出III截面起控制作用。=14.3(400-120)150+14.31207650.55=1322.6kNbcffc0bN=f（b-b）h+fbhIII-III截面控制內(nèi)力N均小于Nb，屬于大偏愛受壓，采納彎矩較大而軸力較小的情況，采納內(nèi)力組合M=

21、376.00kNmM=344.83kNmM=258.93kNmN=754.86kNN=447.50kNN=373.54kNV=39.59kNV=35.23kNV=36.61kN配筋計算（采納對稱配筋）上柱Ms=-66.67kNmN=262.26kNx=N/fcb=262260/(14.3400)=45.852as=70取x=70mme0=Ms/N=66.67103/262.26=254.21mmea=h/30=13.31.0，取c=1.0Ns102=1+1500e(l/h)c=1.29ih0M=sMs=1.2966.67=86.00KNme0=M/N=86.00/262.26=327.92ei

22、=e0+ea=327.92+20=347.92mme=ei+h/2-a=347.92+400/2-35=512.92mme=e-h0+as=512.92-365+35=182.92mm262260182.92A=ANe=ssfy(h0-as)360(365-35)22=403.81mmminbh=0.002400400=320mm2采納218（As=508.94mm）箍筋采納620014單層工業(yè)廠房排架設(shè)計垂直彎矩平面承載力驗算l0/b=4500/400=11.25=0.985Nc=(fcA+fyAs)=0.985(14.34002+360508.942)=2614.62kNNmax=262.

23、26kN滿足要求。下柱N=fbh=14.3400150=858kNffcf全部組合中N1.0，取c=1.0N12s=1+1500e(l0/h)c=1.31ih0M=sMs=1.31376.00=492.56KNme0=M/N=492.56/754.86=652.52mmei=e0+ea=652.52+27=679.52mme=ei+h/2-a=679.52+800/2-35=1044.52mmNe-fcbx(h0-0.5x)2A=A=992.40mmssfy(h0-as)內(nèi)力組合Ms=344.83kNmN=447.50kNx=N/f400)=78.23mmcbf=447500/(14.3e0=

24、M/N=770.57mme=h/30=800/30=27mmei=e+e=797.57mmsa0a0.5fAc=c=2.881.0，取c=1.0N10/h)2s=1+1500e(lc=1.22ih0M=sMs=1.22344.83=420.69KNme0=M/N=420.69/447.50=940.09mmei=e+e=940.09+27=967.09mm0a15單層工業(yè)廠房排架設(shè)計e=ei+h/2-a=967.09+800/2-35=1332.09mm=Ne-fcbx(h0-0.5x)2As=Asfy=1032.32mm(h0-as)內(nèi)力組合M=258.93kNmN=373.54kNx=N/

25、fcbf=447500/(14.3400)=78.23mm1.0,取c=1.0N12s=1+1500e(l0/h)c=1.23ih0M=sMs=1.23258.93=318.48KNme0=M/N=318.48/373.54=852.60mmei=e0+ea=852.60+27=879.60mme=ei+h/2-a=879.60+800/2-35=1244.6mm=e-h+a=514.6mme0s=Ne2As=Asfy(h0-=731.44mmas)采納42箍筋采納620018（As=1018mm）垂直彎矩平面的承載力驗算5294Iy=97.0mmA=1.8710mm，Iy=1.75910mm

26、，iy=AL/i=7200/97=74.2?=0.7130N=?(fA+f5cA)=0.713(14.31.8710+36010182)cys=2429.23kNN=447.50kN(Nmax=754.86KN)滿足要求。柱配筋圖：16單層工業(yè)廠房排架設(shè)計IV.牛腿計算吊車梁與牛腿關(guān)系如圖，牛腿面上無水平力作用于牛腿面上的豎向荷載FV=1.2P4P+1.4Dmax=1.247.8+1.4248.64=405.5kNFVS=P4P+Dmax=47.8+248.64=296.44kN牛腿高度驗算2ftk=2N/mma=0b=400mm17單層工業(yè)廠房排架設(shè)計h=400-35+200ctg45=56

27、5mm00.8ftkbh02400565/0.5=723.2VSa=0.8kNF=296.44kN0.5+h0滿足要求縱向受拉鋼筋的配置：因為豎向力作用點(diǎn)在下柱截面邊沿內(nèi)，則可按構(gòu)造配筋2Asmaxminbh，(0.45ft/fy)bh=480mm,且縱筋不該少于4根，直徑不該小于12mm，2應(yīng)采納512（As=565mm）00.3，可不設(shè)彎起鋼筋，箍筋按構(gòu)造選配，牛腿上部0范圍內(nèi)水平箍筋的c.因為a/h2h/3總截面面積不該小于承受FV的縱筋總面積的1/2，采納8100。d.局壓驗算2A=FVS/0.75fc=296.44/(0.7514.3)=27640mm承壓板寬b=A/b=69.1mm

28、b=100mm牛腿節(jié)點(diǎn)配筋如圖吊裝階段驗算排架柱吊裝簡圖：18單層工業(yè)廠房排架設(shè)計荷載考慮荷載系數(shù)1.2，動力系數(shù)1.5，重要度0.9q1k=1.50.9250.40.8=10.8kN/mq2k=1.50.9250.187=6.32kN/mq3k=1.50.9250.41=13.5kN/mq4k=1.50.9250.40.4=5.4kN/mq1=1.2q1k=12.96kN/mq2=1.2q2k=7.58kN/mq3=1.2q3k=16.2kN/mq4=1.2q4k=6.48kN/m內(nèi)力RAK=24.91kN，RCK=60.19kN，MFK=35.27kNm，MCK=49.09kNm，MDK=

29、34.99kNm，RA=29.88kN，RC=72.22kN，MF=42.29kNm，MC=58.9kNm，MD=41.99kNm配筋檢驗現(xiàn)按平吊驗算，截面按雙筋截面計算，裂縫同意寬度max=0.3mm，max與s有直接關(guān)系，因此一般采納限制鋼筋應(yīng)力的方法來限制裂縫寬度，2s一般為240N/mm。下柱跨中：MF=42.29kNmMFK=35.27kNmh0=765mmsM2A=160.92mmfy(h0-as)2已配418（As=1018mm）滿足。19單層工業(yè)廠房排架設(shè)計MFK6=35.27102s，滿足。s=52.06N/mm0.87h0As0.877651018下柱牛腿處：MC=58.9

30、kNmMCK=49.09kNmh0=765mmAs=M=224.12mm2fy(h0-as)已配4218（As=1018mm）滿足。v6s=MCK=49.0910=72.45N/mm2s，滿足。0.87h0As0.877651018上柱牛腿處：MD=41.99kNmMDK=34.99kNmh0=365mmsM2A=353.45mmfy(h0-as)已配2182）滿足。（As=508.94mm6MDK34.99102s=216.49N/mms，滿足。VI.柱中吊環(huán)設(shè)計R=24.91kNN=R/(1.50.9)=18.45kNAKAKAKR=60.19kNN=R/(1.50.9)=44.58kNC

31、KCKCK吊環(huán)采納I級鋼筋，取s=50N/mm2按上圖示處部署吊環(huán)，每個吊環(huán)承受的力為N=N/2=9.22kNN=N/2=22.29kNAAKCCKSAAs=9.22103/100=92.2mm2s2A=N/2選配112（A=113mm）ASC=NC/2s=22.910322/100=222.9mm選配118（As=254mm）A處每個吊環(huán)用112，C處每個吊環(huán)用118彎成。排架柱模板和配筋圖（見附圖）20單層工業(yè)廠房排架設(shè)計21單層工業(yè)廠房排架設(shè)計22單層工業(yè)廠房排架設(shè)計3柱下單獨(dú)基礎(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù)柱下單獨(dú)杯形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂面標(biāo)高-0.60m，基底標(biāo)高-1.80m，柱截面尺寸為400mm800mm。天然地面下1.2m處（標(biāo)高-1.35m）為老土層，修正后的地基承載力為120kN/m2,常年均勻地下水位于地面下1.3m處（標(biāo)高-1.45m），土及基礎(chǔ)均勻重度m=20kN/m3,基礎(chǔ)采納222100厚素混凝土墊C20，ft=1.10N/mm，fc=9.6N/mm，HPB300鋼筋，fy=270N/mm，基礎(chǔ)采納層。荷載III-I