單層單跨工業(yè)廠房設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)課程設(shè)計(jì)

1、混 凝 土 結(jié) 構(gòu) 課 程 設(shè) 計(jì) 書(shū)計(jì)算書(shū) 題目： 單層單跨工業(yè)廠房 班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 教師： 時(shí)間： 目 錄 第一章 設(shè)計(jì)資料- 1 -第二章 廠房標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件及排架柱材料選用- 3 -2.1 廠房中標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件選用情況- 3 -2.2排架柱材料選用- 4 -第三章 排架柱高與截面計(jì)算- 4 -3.1排架柱高計(jì)算- 4 -3.2排架截面尺寸計(jì)算- 5 -第四章 排架柱上的荷載計(jì)算- 5 -4.1屋蓋自重計(jì)算- 5 -4.2柱自重計(jì)算- 5 -4.3吊車、吊車梁及軌道自重計(jì)算- 5 -4.4屋面活荷載計(jì)算- 5 -4.5吊車荷載計(jì)算- 6 -4.6風(fēng)荷載計(jì)算- 6 -第五章 內(nèi)力計(jì)算- 7 -

2、5.1作用內(nèi)力計(jì)算- 7 -5.2 屋面活荷載內(nèi)力計(jì)算- 9 -5.3 吊車荷載作用內(nèi)力計(jì)算- 9 -5.4 風(fēng)荷載作用- 11 -5.5最不利荷載組合- 12 -第六章 柱的配筋計(jì)算- 15 -6.1 上柱配筋計(jì)算：- 15 -6.2 下柱配筋計(jì)算：- 16 -6.3斜截面受剪承載力驗(yàn)算- 18 -6.4柱牛腿設(shè)計(jì)- 19 -6.5柱的吊裝驗(yàn)算- 19 -參考文獻(xiàn).附圖.致謝中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院第一章 設(shè)計(jì)資料一、設(shè)計(jì)題目某鍛工車間，根據(jù)工藝要求為一單層單跨鋼筋混凝土廠房，設(shè)有兩臺(tái)中級(jí)工作制a5的軟鉤吊車，建筑平、剖面圖如圖1、圖2。 圖 1 建 筑 平 面 圖圖 2 建 筑 剖 面 圖二、

3、設(shè)計(jì)題號(hào)縱墻上窗洞高：軌頂標(biāo)高9.3m以內(nèi)為1800mm；12m以上為2400mm?；撅L(fēng)壓為0.3kn/m2，基本雪壓為0.25kn/m2,屋面積灰荷載0.5kn/m2。表1 單層單跨工業(yè)廠房課程設(shè)計(jì)題號(hào)跨度l（m）1518吊車噸位q（t）1016/3.220/51016/3.2軌頂標(biāo)高（m）9.012345 9.3678910三、設(shè)計(jì)資料1、荷載：不上人屋面活荷載為0.5kn/ m2。2、材料：混凝土：c20，c25，c30。鋼筋：縱向受力鋼筋采用hrb400，箍筋采用hpb300。型鋼及預(yù)埋件采用hrb400，hpb300。3、建筑構(gòu)造：屋面：卷材防水屋面，其做法如下：兩氈三油防水層上鋪

4、小石子： 0.35kn/ m220mm厚水泥砂漿找平層： 0.4kn/ m2100mm厚水泥珍珠巖制品保溫層： 0.5kn/ m2一氈兩油隔氣層： 0.05kn/ m220mm厚水泥砂漿找平層： 0.4kn/ m2預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板： 墻體：用240mm厚清水磚墻，鋼門(mén)窗。地面：室內(nèi)混凝土地面，室內(nèi)外高差150mm。4、工程地質(zhì)及水文條件：由勘察報(bào)告提供的資料，天然地面下0.8內(nèi)為填土，填土下層3.5內(nèi)為粉質(zhì)粘土，地基承載力設(shè)計(jì)值f=200 kn/ m2。地下水位很低，設(shè)計(jì)時(shí)不考慮地下水的影響。5、吊車數(shù)據(jù)，見(jiàn)表2 表2吊 車 數(shù) 據(jù)起重量q（t）跨度lk（mm）最大輪壓（kn）小車重g（

5、t）吊車總重（t）吊車寬度b（mm）大車輪距k（mm）軌頂至吊車頂面距離h（mm）軌道中心至吊車外緣距離b1（mm）1013.51153.4611758404050187620016.51231919.512921598023016/3.213.51556.3262159554000209720016.51632319.51852760554100218720/513.51766.9772259554000209916.51852419.520729605541002189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： 0.35

6、kn/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

7、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： tgb68中間跨左開(kāi)洞： tgb681b中間跨右開(kāi)洞： tgb681a端跨左開(kāi)洞： tgb681sb端跨右開(kāi)洞： tgb681sb允許荷載： 3.55kn/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(jí)工作制備，兩臺(tái)起重量為16t的吊車, ,選用吊車梁：中間跨:dl9z,邊跨dl9b：構(gòu)件自重：。 吊車軌道聯(lián)接選用g325標(biāo)準(zhǔn)圖集,中級(jí)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hrb

8、400級(jí)。(3) 箍筋：采用hpb300級(jí)。(4) 型鋼及預(yù)埋鐵板均采用hrb400,hpb300。第三章 排架柱高與截面計(jì)算3.1排架柱高計(jì)算 由吊車資料表可查得：h2099mm,軌頂墊塊高為200mm,軌道高為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+0.200 7.800+1.200+0.200+2.099+0.20011.499m (取11.700m) 上柱高 柱頂標(biāo)高牛腿頂面標(biāo)高11.700-7.800=3.900m全柱高柱頂標(biāo)高基頂標(biāo)高11.700(0.500)

9、12.200m下柱高全柱高上柱高12.2003.9008.300m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)9.0m0.0220.2 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：hh/110.95820mm.bh/20415mm取柱截面尺寸為：上柱：（bh）450450mm下柱：（bh）450850mm（如圖3-1） 圖3-1 上下柱截面圖第四章 排架柱上的荷載計(jì)算4.1屋蓋自重計(jì)算(作用在柱頂)（與上柱中心線的偏心距）4.2柱自重計(jì)算上柱：（作用于上柱中心線） 下柱：（作用于下柱中心線）4.3吊車、吊車梁及軌道自重計(jì)算 4.4屋面活荷載計(jì)

10、算 4.5吊車荷載計(jì)算 豎向荷載：, , , , , 。根據(jù)b與k，由影響線（見(jiàn)圖4-1） 圖4-1影響線圖 可以求得 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，查看荷載規(guī)范用內(nèi)插法得, 對(duì)按檐口標(biāo)高, 用內(nèi)插法得，風(fēng)載體型系數(shù), ,21001200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(wú)側(cè)移) 由, ,則： 故作用下不動(dòng)鉸承的柱頂反力為()同時(shí)有故在作用下不動(dòng)鉸承的柱頂反力為()故在共同作用下（即在g作用下）不動(dòng)鉸支承的柱頂反力為 () 相應(yīng)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力圖如圖5-1所示 圖5-1 恒荷

11、載作用下的內(nèi)力(a)g的作用；(b)m圖(knm)；(c)n圖（kn）5.1.2 作用計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力圖, , , （） （）相應(yīng)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力圖如圖5-2所示。 圖5-2 g、g、g作用計(jì)算簡(jiǎn)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(duì)于單跨排架，與一樣為對(duì)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(guò)程可得到的內(nèi)力計(jì)算數(shù)值； （） 相應(yīng)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力圖見(jiàn)圖5-3所示。 圖5-3 作用計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力圖 (a) 作用；(b)m圖(knm)；(c)n圖(kn)5.3 吊車荷載作用內(nèi)力計(jì)算 （1）作用于a柱，作用于b柱，其內(nèi)力為

12、： a柱頂不動(dòng)支點(diǎn)反力 （）b柱頂不動(dòng)支點(diǎn)反力 （）a柱頂水平剪力 （）b柱頂水平剪力 （）計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力圖見(jiàn)圖5-4。 . (a)作用a柱時(shí)(b)作用b柱時(shí)圖圖 圖5-4 計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力圖 （2）在作用下的內(nèi)力分析： 至牛腿頂面距離為1.4m;至柱底面距離為1.4+8.3=9.7m ,因a柱與b柱相同故柱 頂水平位移也相同，沒(méi)有柱頂水平剪力故a柱內(nèi)力圖如圖5-5。 圖5-5 作用下的內(nèi)力圖5.4 風(fēng)荷載作用風(fēng)從左向右吹時(shí)，先求柱頂反力系數(shù)c為不動(dòng)鉸支座反力 （） （） a柱頂水平剪力 （） （） 故在左風(fēng)右風(fēng)時(shí)a柱的內(nèi)力圖如圖5-6。 圖5-6（a)左風(fēng)時(shí) （b)右風(fēng)時(shí)5.5最不利荷載組合由

13、于本例結(jié)構(gòu)對(duì)稱，故只需對(duì)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(wú)論向右或向左運(yùn)行中剎車時(shí)，a、b柱在t作用下，其內(nèi)力大小相等而符號(hào)相反，在組合時(shí)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(shí)要注意有關(guān)內(nèi)力符號(hào)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(shí)考慮時(shí)，除恒

14、荷載外，其余荷載作用下的內(nèi)力均應(yīng)乘以0.9的組合系數(shù)。排架柱全部?jī)?nèi)力組合計(jì)算結(jié)果列入表中。 排架柱內(nèi)力組合表5-1截面內(nèi)力荷載項(xiàng)目恒荷載屋面活荷載吊車荷載風(fēng)荷載g1.g2g3.g4q1dmax在a柱dmin在a柱tmax左風(fēng)右風(fēng)12345678i-im(knm)9.2902.87-31.36-30.30333.0725.75-32.42n(kn)203.719.756300000iiiim(knm)-31.4523.69-9.73113.86-2.253 -33.0725.75-32.42n(kn)203.789.4563446.8886.32000iii-iiim(knm)20.8416.6

15、726.42847.13-66.744229.11187.91 -168.26n(kn)203.7184.6963446.8886.32000v(kn)-6.30-1.94-8.04-7.7723.6228.33-21.84 截面內(nèi)力組合項(xiàng)目組合值mn,v組合值 m n,vi-i及相應(yīng)1+2+0.9(3+5+6+7) m=37.528n=280.151+2+735.04222.75及相應(yīng)1+2+0.9(4+6+8)-m=-87.56n=222.75及相應(yīng)1+2+0.9(3+4+6+8)m=-15.766n=280.151+2+312.16286.46及相應(yīng)1+2+0.9(4+6+8)m=-18

16、.349n=223.451+2+8-23.13223.45iiii及相應(yīng)1+2+0.9(3+4+6+7)m=79.369n=758.341+2+4106.10740.03及相應(yīng)1+2+0.9(3+5+6+8)-m=-77.49n=427.541+2+8-40.18293.15及相應(yīng)1+2+0.9(3+4+6+7)m=109.28n=757.511+2+4106.10740.03及相應(yīng)1+2+8-40.18293.15iii-iii及相應(yīng)1+2+0.9(3+4+6+7) m=48.63n=847.28v=31.461+2+6266.62388.3917.30及相應(yīng)1+2+0.9(5+6+8) -

17、m=-380.19n=-465.74v=-6.831+2+6-191.60388.3917.30及相應(yīng)1+2+0.9(3+4+6+7) m=461.032n=847.282v=31.471+2+482.41835.27-14.34及相應(yīng)1+2+7225.42388.3922.03 第六章 柱的配筋計(jì)算取混凝土強(qiáng)度等級(jí)為c30，縱向受力鋼筋采用hrb400，箍筋采用hpb300，查表得 設(shè) 6.1 上柱配筋計(jì)算： 計(jì)算長(zhǎng)度 取 則6.1.1求彎矩設(shè)計(jì)值（考慮二階效應(yīng)后） 考慮附加彎矩影響， 取 取 ，故考慮縱向撓曲后的彎矩設(shè)計(jì)值為6.1.2求，判別大小偏心受壓 =mm 由于對(duì)稱配筋 所以=137

18、1.9n=286.46因0.3， ，滿足對(duì)稱配筋大偏心受壓的條件.6.1.3求及 = 近似取 =80mm =按最小配筋率計(jì)算 故按構(gòu)造配筋，（實(shí)配,） 所需全部縱筋最少為：， 一側(cè)最少配筋 間距，符合要求。 如圖： 圖6-1上柱配筋圖 6.2 下柱配筋計(jì)算： 6.2.1求彎矩設(shè)計(jì)值（考慮二級(jí)效應(yīng)后） 應(yīng)考慮附加彎矩影響 = 取 =1.0 取 取 6.2.2求，判別大小偏心受壓 = 因 ，滿足對(duì)稱配筋大偏心受壓的條件6.2.3求及 故選取428 實(shí)配 最小全部配筋： 一側(cè)最小配筋： 滿足要求。 如圖： 圖6-2下柱配筋圖6.2.4驗(yàn)算垂直于彎矩作用平面的軸心受壓承載力 由于上柱 由于下柱 6.3斜截面受剪承載力驗(yàn)算 取 滿足需求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，牛腿頂面的長(zhǎng)度為，相應(yīng)牛腿水平截面長(zhǎng)度為。取牛腿外邊緣高度為h，傾角,于是牛腿的幾何尺寸如圖所示。 圖6-3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)，即取，則) 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)造要求配筋：選 箍筋要求:取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(dòng)力系數(shù)取1.5。6.5.2荷載計(jì)算：上柱自重:牛腿自重:下柱