單層廠房結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)電子版

1、單層廠房結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)一、 設(shè)計(jì)題目杭州市郊區(qū)×××廠裝配車間。二、 設(shè)計(jì)資料1. 該車間抗震設(shè)防烈度為6度。2. 該車間為單跨車間：跨度21m，柱距6m，總長156m；中間設(shè)一道伸縮縫，柱頂標(biāo)高12.00m，軌頂標(biāo)高9.60m?？紤]基礎(chǔ)頂面為-0.5m。3. 車間跨內(nèi)設(shè)有2臺150/50kN中級工作制吊車，其參數(shù)見下表。表2.11 吊車參數(shù)（大連起重機(jī)廠）起重量kN橋跨Lk/m最大輪壓Pmax/kN小車重Q1/kN輪距K/m大車寬B/m額定起重量P/kN吊車總重Q/kN150/5019.516060.74.45.61502544. 根據(jù)工程地質(zhì)勘探報(bào)告，可選編號的

2、層土為持力層（粉質(zhì)粘土），其深度距地表面1m左右，厚度約在58m，承載力修正后的特征值fa=140kN/m2，常年平均地下水穩(wěn)定在地面下3m處。5. 屋面：三氈四油防水層上鋪小石子（自重標(biāo)準(zhǔn)值：0.4kN/m2）； 20mm厚水泥混合砂漿找平層（自重標(biāo)準(zhǔn)值：20kN/m2）； 100mm厚水泥珍珠巖制品保溫層（自重標(biāo)準(zhǔn)值：4kN/m2）； 預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板。 另：屋面均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.5 kN/m2。6. 墻體：240mm厚清水墻（自重標(biāo)準(zhǔn)值：5.19 kN/m2），每柱距內(nèi)均有鋼窗（或門）（自重標(biāo)準(zhǔn)值：0.45 kN/m2），鋼窗寬2.4m。7. 標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件選用：（1）預(yù)應(yīng)力混凝土大型

3、屋面板采用G410（一）標(biāo)準(zhǔn)圖集，其板重（包括灌縫）標(biāo)準(zhǔn)值為1.35kN/m2。（2）屋架采用CG423標(biāo)準(zhǔn)圖集中的預(yù)應(yīng)力混凝土折線形屋架（適用于卷材防水屋面），自重標(biāo)準(zhǔn)值為74kN。屋面支撐的自重標(biāo)準(zhǔn)值為0.05 kN/m2，天溝及雨水的自重標(biāo)準(zhǔn)值為20 kN/m2。（3）吊車梁采用G425標(biāo)準(zhǔn)圖集中的預(yù)應(yīng)力混凝土吊車梁，梁高1000mm，自重標(biāo)準(zhǔn)值34.8kN，軌道及零件自重標(biāo)準(zhǔn)值0.82kN/m，軌道構(gòu)造高度200mm。8. 材料：柱采用C20混凝土，受力主筋用HRB400級鋼筋，箍筋用HPB235級鋼筋；基礎(chǔ)采用C15混凝土；鋼筋用HPB235級鋼筋。9. 設(shè)計(jì)依據(jù)：現(xiàn)行的荷載規(guī)范、混

4、凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范等。10. 風(fēng)荷載：基本風(fēng)壓值0=0.5 kN/m2，地面粗糙度為C類，查表10m 與15m高度處z均為0.74 kN/m2。風(fēng)載體型系數(shù)注于下圖中：三、 柱截面選定和排架計(jì)算簡圖1. 柱截面尺寸的確定（1） 根據(jù)建筑剖面，考慮基礎(chǔ)頂面為-0.5m，并參考附表6、附表7，確定各柱截面尺寸為：A軸：上柱（矩形）：；下柱（工字形）：；B軸：上柱（矩形）：； 下柱（工字形）：；（2） 各柱的截面慣性矩為：A軸柱：上柱 ，下柱；B軸柱：上柱 ， 下柱。2. 計(jì)算簡圖排架計(jì)算簡圖四、 荷載計(jì)算 以下荷載計(jì)算均為標(biāo)準(zhǔn)值。1. 永久荷載（恒載）（1） A/B軸柱承受的恒載： 由屋蓋傳下的：三

5、氈四油小石子防水 20mm厚水泥混合砂漿找平 100mm厚水泥珍珠巖制品保溫 屋面板自重（包括灌縫） 屋蓋支撐系統(tǒng)自重 屋架自重 屋檐天溝及雨水 A軸柱頂荷載位置圖如右圖所示，對上柱中心線的偏心距： 吊車梁及軌道重： 如下圖所示，對下柱中心線的偏心距： A軸柱承受的荷載簡圖 柱自重：包括上柱重與下柱重。上柱重：對下柱中心線的偏心距下柱重 (具體計(jì)算略)（2） 恒載作用下的計(jì)算簡圖如下圖所示恒載計(jì)算簡圖2. 屋面活載屋面均布活載標(biāo)準(zhǔn)值為0.5 kN/m2，并通過屋架支點(diǎn)傳給柱：A軸柱頂：活載作用下的計(jì)算簡圖如下圖所示。屋面活載計(jì)算簡圖支座反力影響線3. 吊車荷載（1） 吊車豎向荷載：二臺150/

6、50kN吊車，位置如右圖所示。計(jì)算簡圖如下圖所示。當(dāng)在A柱有：當(dāng)在B柱，吊車豎向荷載與在A柱時(shí)對稱。吊車豎向荷載計(jì)算簡圖（2） 吊車水平荷載每個(gè)輪子計(jì)算簡圖如下圖所示。吊車水平荷載計(jì)算簡圖4. 風(fēng)荷載基本風(fēng)壓0=0.5 kN/m2，風(fēng)載體型系數(shù)如設(shè)計(jì)資料圖中所示。高度變化系數(shù)（地面粗糙度為C類）的計(jì)算：由柱頂離地面（即室外地坪）的高度為 查表可得 屋面平均高度為 查表可得 （1） 左風(fēng)： 柱頂集中力：均布荷載：（2） 右風(fēng)：由于結(jié)構(gòu)對稱，所以在右風(fēng)作用下的風(fēng)荷載與左風(fēng)作用時(shí)左右對稱。風(fēng)荷載作用計(jì)算簡圖如下圖所示。風(fēng)荷載計(jì)算簡圖五、 內(nèi)力分析（剪力分配法計(jì)算）1. 剪力分配系數(shù) 柱號A柱2.51

7、0.5B柱2.510.52. 恒載作用下的內(nèi)力（1） 恒載作用計(jì)算簡圖如下圖所示。，。柱號A柱0.112.101.85B柱0.112.10-1.85柱號A柱0.111.154.31B柱0.111.15-4.31（2） 各柱鉸支座反力：A柱鉸支座反力B柱鉸支座反力 （3） 各柱頂剪力的計(jì)算（4） 圖見下圖。 （5） 圖見下圖。（6） 剪力圖略。3. 屋面活載作用下的內(nèi)力：（1） 計(jì)算簡圖如下圖所示。，。柱號A柱0.112.100.27B柱0.112.10-0.27柱號A柱0.111.150.72B柱0.111.15-0.72（2） 各柱鉸支座反力：A柱鉸支座反力 B柱鉸支座反力 （3） 各柱頂剪

8、力：（4） 圖見下圖。 （5） 圖、圖略。4. 吊車豎向荷載作用下的內(nèi)力（1） 當(dāng)作用在A軸柱時(shí) 計(jì)算簡圖如下圖所示。，。柱號A柱0.111.15-9.42B柱0.111.152.47 各柱頂剪力的計(jì)算： 圖見下圖。 圖、圖略。（2） 當(dāng)作用在B軸柱時(shí)，由于結(jié)構(gòu)左右對稱，其內(nèi)力圖與作用在A軸柱時(shí)左右對稱。5. 吊車水平荷載作用下的內(nèi)力 計(jì)算簡圖如下圖所示。，。柱號A柱11.240.110.616.86B柱11.240.110.616.86 各柱頂剪力： 圖見下圖。 圖、圖略。6. 風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力（1） 左風(fēng)載作用下的內(nèi)力 計(jì)算簡圖如下圖所示。，。柱號均布A柱-1.780.110.332-7

9、.39B柱-1.110.110.332-4.61 各柱頂剪力： 圖見下圖。 圖、圖略。（2） 右風(fēng)載作用下，由于結(jié)構(gòu)左右對稱，其內(nèi)力圖與左風(fēng)載作用時(shí)對稱。六、 內(nèi)力組合因該結(jié)構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu)，故只對A軸柱進(jìn)行計(jì)算分析。A軸柱內(nèi)力（標(biāo)準(zhǔn)值）風(fēng)載右風(fēng)g19.79019.790130.47017.38左風(fēng)f14.13014.130148.06022.97吊車水平荷載e±11.240 ±11.240±111.280±11.24吊車豎向荷載Dmax在B柱d21.4205.4689.647.5089.65.95Dmax在A柱c21.42080.97341.328.023

10、41.35.95屋面活載b1.9831.55.9031.52.9131.50.99恒載a11.14235.235.74274.919.08322.36.16荷載種類編號內(nèi)力圖M (kNm)N (kN)M (kNm)N (kN)M (kNm)N (kN)V (kN)柱號及正向內(nèi)力控制截面A軸柱內(nèi)力組合表Nmin及相應(yīng)M,V數(shù)值50.83235.263.45274.9226.36167.14322.3322.338.3229.13注： 該柱各截面內(nèi)力組合時(shí)均考慮為由可變荷載效應(yīng)控制，且柱采用對稱配筋：上柱Nb=1 fc bbh0 = 1.0×9.6×400×0.518

11、×(400-40) = 716.08(kN)上柱Nb=1 fc bbh0 +( bfb) hf = 1.0×9.6×100×0.518×(90040)+(400100) ×150= 859.66(kN) 組合中c與d，f與g只能取其中之一，并且如果取e，則一定要取c或d。 兩臺吊車荷載折減系數(shù)為0.9。 Mk ,Nk與Vk均為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)需要荷載效應(yīng)組合的標(biāo)準(zhǔn)值。組合項(xiàng)1.0a1.40.9(ce)g×0.91.0a1.4g1.0a1.4fNmax及相應(yīng)M,V數(shù)值16.14326.3473.30759.92198.41144.45

12、816.80629.4714.0610.92組合項(xiàng)1.2a1.4b1.2a1.4× 0.9(ce)1.2a1.4× 0.9(ce)Mmax及相應(yīng)N,V數(shù)值50.83235.281.81471.18325.37226.95423.91394.8835.2323.41組合項(xiàng)1.0a1.40.9(ce)g×0.91.2a1.4b0.9(de)g×0.91.0a1.40.9(de)g×0.9Mmax及相應(yīng)N,V數(shù)值33.67321.9386.63661.93371.08267.79813.48627.1043.5832.01組合項(xiàng)1.2a1.4(bf)

13、×0.91.0a1.40.9(ce)f×0.91.2a1.4b0.9(ce)f×0.9內(nèi)力M (kNm)N (kN)M (kNm)N (kN)M (kNm)Mk (kNm)N (kN)Nk (kN)V (kN)Vk (kN)截面七、 柱設(shè)計(jì)（A軸柱）1. 設(shè)計(jì)資料截面尺寸：上柱，矩形，下柱，工字型，；，材料等級：混凝土C20， 鋼筋HRB400級 鋼筋HPB235級 計(jì)算長度：查附表4。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（1） 上柱（I-I截面）：從內(nèi)力組合表中可知，各組內(nèi)力均為大偏壓(,）。由N與M的相關(guān)

14、性可以確定為該截面所需配筋最多的內(nèi)力，即控制內(nèi)力。取， ，取；為此，應(yīng)該計(jì)算的值：該截面此刻為大偏壓 ??； 選配2C18（）。 （2） 下柱（-截面和-截面）：從內(nèi)力組合表中可知，各組內(nèi)力均屬大偏壓（）。其M與N的數(shù)值如下： (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h)由N與M的相關(guān)性可知，（f）組內(nèi)力配筋必大于(a), (b), (c), (e), (g)組；而(h)組必大于(d)組，故選取(f)組和(h)組計(jì)算配筋。 (f)組內(nèi)力配筋計(jì)算（大偏心）： ，屬第一類T形截面。 ，??；為此，應(yīng)該計(jì)算的值：該截面此刻為大偏壓 ??； ， （h）組內(nèi)力配筋計(jì)算（大偏心）： ，屬第一類

15、T形截面。 ，?。粸榇?，應(yīng)該計(jì)算和的值：由前可知 由以上計(jì)算，下柱配筋按配筋。驗(yàn)算，滿足。選配2C22（）。3. 牛腿設(shè)計(jì)預(yù)先假定牛腿高度如圖6.1所示。圖6.1 裂縫控制驗(yàn)算圖按下列裂縫控制公式進(jìn)行驗(yàn)算：式中， 上述公式中，右邊>左邊（）滿足要求。由于豎向吊車荷載的作用點(diǎn)至下柱邊緣的距離（見圖3.2），因而只需按構(gòu)造配筋即可。4. 柱子吊裝階段驗(yàn)算只考慮平臥單點(diǎn)起吊的驗(yàn)算情況。（1） 荷載：（上柱、牛腿和下柱的自重）。上柱：牛腿： 下柱（柱插入基礎(chǔ)0.8m） 因其由永久荷載效應(yīng)控制，考慮荷載分項(xiàng)系數(shù)1.35，動力系數(shù)1.5，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0.9。 （2） 內(nèi)力 （3） C點(diǎn)截面驗(yàn)算：（

16、） 承載力：設(shè)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)起吊，平臥工字型截面可以視為的矩形截面。 ， 已配有2C22（），滿足要求。 裂縫寬度：（略）。（4） D點(diǎn)截面驗(yàn)算： 承載力： 已配有2C18（），滿足。 裂縫寬度：（略）5. A軸柱的模板及配筋見下圖A軸柱模板圖A軸柱配筋圖八、 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（A軸）1. 設(shè)計(jì)資料地下水位標(biāo)高-3.000m，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，其頂標(biāo)高為-0.05m。材料：混凝土C15，鋼筋HPB235級，杯口用C20細(xì)石混凝土填實(shí)。2. 基礎(chǔ)剖面尺寸按構(gòu)造要求初步確定如下：柱插入深度 杯口深度 杯底厚度 墊層厚度 杯口壁厚 底板邊緣高度 杯口壁高度 ，取杯

17、口頂部長 杯口頂部寬 杯口底部長 杯口底部寬 基礎(chǔ)底面標(biāo)高 3. 基礎(chǔ)底面尺寸確定（1）荷載計(jì)算：基礎(chǔ)除承受由柱 截面?zhèn)鱽淼暮奢d外，還承受由基礎(chǔ)梁直接傳來的荷載，其計(jì)算如下：梁自重： 窗重： 墻（包括圈梁）: （標(biāo)準(zhǔn)值）（設(shè)計(jì)值）對基底面中心線的偏心距： 按前述柱內(nèi)力組合對彎矩的符號規(guī)定，此彎矩為負(fù)值，即，。對基礎(chǔ)底面，柱傳來的荷載與基礎(chǔ)梁傳來的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值見下表。（表中軸向力、彎矩的單位分別為kN和kNm）內(nèi)力種類及相應(yīng)N，V及相應(yīng)N，V及相應(yīng)N，V及相應(yīng)N，V軸向力柱傳來627.10394.88629.47322.3基礎(chǔ)梁傳來317.04317.04317.04317.04合計(jì)944

18、.14711.92946.51639.34彎矩柱傳來267.79-226.95144.45167.14柱剪力產(chǎn)生33.61-24.5811.4730.59基礎(chǔ)梁傳來-190.22-190.22-190.22-190.22合計(jì)111.18-441.75-34.307.51（2）底面尺寸選?。?先按組合考慮，并?。喝〉酌娣e為，確定取。 地基承載力驗(yàn)算：，地基反力計(jì)算見下表，其中地基反力標(biāo)準(zhǔn)值組合組合組合組合78.6859.3378.8853.2833333333125.58147.55116.1787.2297.7837.11107.5985.34由上表可見，基礎(chǔ)底面不出現(xiàn)拉應(yīng)力，且最大壓應(yīng)力為，同時(shí)有均小于，所以滿足要求。4. 基礎(chǔ)高度驗(yàn)算由下表可見最大的為組合產(chǎn)生，其值?；A(chǔ)邊緣最大地基凈反力設(shè)計(jì)值組合組合組合組合柱傳來軸力（N）813.48423.91816.80322.3基礎(chǔ)梁傳來軸力（P）380.45380.45380.45380.45柱傳來彎矩（M）371.08-325.37198.41226.36柱剪力產(chǎn)生（1.05V）彎矩45.76-36.9914.7640.24基礎(chǔ)梁產(chǎn)生彎矩-228.27-228.27-228.27-228.27合計(jì)M188.57-590.63-