單層工業(yè)廠房結構設計畢業(yè)設計論文

.PAGE3..WORD完美格式..專業(yè)知識編輯整理.北京城市學院畢業(yè)設計〔論文單層雙跨工業(yè)廠房結構設計學生姓名：學號：08120206106班級：08土木升專業(yè)：土木工程學部：城市建設學部指導教師：20XX5月單層雙跨工業(yè)廠房結構設計Singlepairofinter-industrialbuildingdesign學生：班級：08土木升學號：08120206104學部：城市建設學部專業(yè)：土木工程指導教師：職稱：副教授工作單位：XX先導建筑工程有限公司畢業(yè)設計〔論文完成時間：自2009年11月至2010年5月[摘要]單層廠房指層數(shù)僅為一層的工業(yè)廠房,適用于生產(chǎn)工藝流程以水平運輸為主,有大型起重運輸設備及較大動荷載的廠房,如機械制造工業(yè)、冶金工業(yè)和其他工業(yè)等。單層廠房的骨架結構,由支撐各種豎向的與水平的荷載作用的構件所組成。廠房依靠各種結構構件合理連接為一整體,組成一個完整的結構空間以保證廠房的堅固、耐久。我國廣泛采用鋼筋混凝土排架結構和鋼架結構,通常由橫向排架、縱向聯(lián)系構件、支撐系統(tǒng)構件和圍護結構等幾部分組成。單層磚柱廠房具有選價低廉、構造簡單、施工方便等優(yōu)點,在中小型工業(yè)廠肩中得到廣泛應用,但單層廠房的端墻<山墻>受風面積較大,內(nèi)部空間要求、廠房屋頂面積、荷載等均較大,構造復雜,如何進行有效的荷載效應組合、選取最不利內(nèi)力組合,作為柱及基礎的設計依據(jù),將是本文要重點解決的問題。關鍵詞：內(nèi)力組合；偏心受壓；鋼筋；混凝土[Abstract]Singleplantmeansthelayerisonlyalayerofindustrialplant,appliedtotheproductionprocesstotheleveloftransport-based,largematerialhandlingequipmentandlargedynamicloadplants,suchasmachinerymanufacturingindustry,metallurgicalindustryandotherindustries.Singleplantoftheskeletonstructure,thesupportofvariousverticalandhorizontalloadsconsistingofcomponents.Plantsrelyonavarietyofstructuralcomponentsasawholeareasonableconnectiontoformacompletestructureofspacetoensuretheplant'sstrong,durable.China'sextensiveuseofreinforcedconcreteandsteelstructure,bentstructure,usuallybentfromthehorizontal,verticallinkagescomponent,supportsystemsandbuildingenvelopecomponentssuchasafewparts.Singlebrickcolumnwiththeselectedplantsarecheap,simplestructure,convenientforconstruction,theshoulderinthesmallandmediumindustrialplantshasbeenwidelyused,butthesingleplantofthesidewall<gable>largerbythewind,internalspacerequirements,plantroofarea,loadlargeandcomplexstructures,howtoeffectivelyloadeffectcombination,selectthemostunfavorablecombinationofinternalforces,asthepillarandfoundationofthedesignbasis,willbethefocusofthispapertosolvetheproblem.Keywords：Combinationofinternalforces;Concrete;Eccentriccompression;Reinforced..目錄前言11.設計條件與資料21.1建筑物基本條件21.2設計資料21.3設計要求32.確定柱的截面尺寸33.荷載計算44.排架的內(nèi)力分析75.排架的內(nèi)力組合166.柱的截面設計167.柱的吊裝驗算208.基礎的設計229.繪制施工圖28參考文獻33致謝34...專業(yè)知識編輯整理.前言單層廠房的結構特點大致可分為砌體結構、混凝土結構和鋼結構。一般情況下,無吊車或吊車噸位不超過5t,其跨度在15m以內(nèi),柱頂標高在8m以下,無特殊工藝要求的小型廠房,可采用由磚柱、鋼筋混凝土屋架或木屋架或輕鋼屋架組成的砌體結構；當?shù)踯噰嵨辉?50t以上或跨度大于36m的大型廠房,或有特殊工藝要求的廠房〔如設有10t以上鍛錘的車間以及高溫車間的特殊部位等,一般采用鋼屋架、鋼筋混凝土柱或者是全鋼結構,其他大部分廠房均可采用混凝土結構。單層廠房結構一般由屋蓋結構、排架結構、支撐系統(tǒng)、吊車梁、圍護結構和基礎等組成。它比較容易組織生產(chǎn)工藝流程和車間內(nèi)部運輸,地面上能夠放置較重的機器設備和產(chǎn)品,所以其在工業(yè)建筑設計中得到廣泛的應用。近年來,單層廠房的設計越來越重視設備節(jié)能,充分利用自然通風,利用自然采光,發(fā)展節(jié)能省地型工業(yè)廠房；運用生態(tài)學中的共生與再生原則,結合自然,保護環(huán)境,防止污染,發(fā)展具有良好生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)的現(xiàn)代工業(yè)廠房；利用高科技材料,發(fā)展更具靈活性、通用性和多樣化的工業(yè)廠房。由于水平所限,時間倉促,文中一定存在缺點和不足,甚至錯誤,懇請老師批評指正。1.設計條件與資料1.1建筑物基本條件某金工車間為兩跨等高廠房,跨度均為24m,柱距均為6m,車間總長度66m。每跨設有20/5t吊車各兩臺,吊車工作級別為中制,軌頂標高為9.6m,基礎頂面標高為-0.8m,廠房無天窗,建筑剖面簡圖如圖1所示。圖1廠房剖面示意圖1.2設計資料

〔1荷載:屋面均布活荷載標準值為0.7KN/m。〔2材料:=1\*GB3①柱:混凝土C30;縱筋HRB335級;箍筋采用HPB235級。=2\*GB3②基礎:混凝土C30;鋼筋HPB235級。=3\*GB3③型鋼及預埋件鐵板用HRB335、HPB235級鋼筋?！?建筑構造=1\*GB3①屋面:卷材防水屋面,其做法如下:兩氈三油防水層上鋪小石子:0.35KN/m。20mm厚水泥砂漿找平層:20×0.02=0.4KN/m。100mm厚水泥珍珠巖制品保溫層:5×0.1=0.5KN/m。一氈兩油隔氣層:0.05KN/m。20mm厚水泥砂漿找平層:20×0.02=0.4KN/m。預應力混凝土大型屋面板<包括灌縫>荷載標準值1.4KN/m。=2\*GB3②屋蓋鋼支撐荷載標準值為0.05KN/m,屋架自重標準值106KN/榀,坡度:1:6。=3\*GB3③墻體用240mm厚雙面清水維護磚墻;鋼窗寬度3.6m,縱墻上窗洞高2400mm。=4\*GB3④地面:室內(nèi)素混凝土地面,室內(nèi)外高差150mm?！?吊車:橋式吊車,軟鉤,中級工作制。吊車梁:先張法預應力混凝土吊車梁,梁高1.2m,自重。吊車軌道聯(lián)結:軌道及連接件自重1KN/m。吊車荷載:最大輪壓=215KN。最小輪壓=45KN。小車總重g=75KN。大車寬B=5550mm。輪距K=4400mm?！?工程地質(zhì)及水文條件該場地地面粗糙度為B類,地形平整,無滑坡,無液化土層等不良地質(zhì)現(xiàn)象。=1\*GB3①地層自上而下為填土層:厚度約為0.5m。砂質(zhì)粘土:厚度約為2.0m,[f]=200KN/m。卵石:中密,厚度約為5～7m,[f]=600KN/m?；鶐r:表層中度風化。=2\*GB3②地下水位在地面7m以下,設計時不考慮地下水的影響,也不考慮抗震設防。〔6氣象資料:基本風壓為0.35KN/m,基本雪壓為0.2KN/m。1.3設計要求〔1確定柱截面尺寸；〔2荷載計算；〔3分析排架內(nèi)力；〔4柱、牛腿配筋計算；〔5編制荷載、內(nèi)力計算說明書；〔6根據(jù)計算結果繪制排架柱結構施工圖；〔7柱下基礎的設計及其配筋；〔8繪制柱下基礎施工圖；2.確定柱的截面尺寸Q=〔15~20t,中級工作制,=9.6+0.8=10.5m。上柱:矩形:500mm×500mm面積:慣性矩:下柱:工字型柱截面尺寸見圖2。排架計算簡圖見圖3。3.荷載計算=1\*GB2⑴恒載=1\*GB3①屋蓋自重:兩氈三油防水層上鋪小石子:0.35〔KN/m20mm厚水泥砂漿找平層:20×0.02=0.4〔KN/m100mm厚水泥珍珠巖制品保溫層:5×0.1=0.5〔KN/m一氈兩油隔氣層:0.05〔KN/m20mm厚水泥砂漿找平層:20×0.02=0.4〔KN/m預應力大型屋面板1.4〔KN/m合計3.1〔KN/m屋架自重:106〔KN/榀則作用于屋頂?shù)奈萆w結構自重為上式中的系數(shù)1.05為考慮柱牛腿處及柱根部矩形部分的重量。=3\*GB3③吊車梁、軌道及軌道聯(lián)結件自重:各柱恒載的作用位置見圖4。=2\*GB2⑵屋面活荷載屋面均布活荷載標準值為0.7KN/m。雪荷載屋面均布活荷載與雪荷載不同時考慮.故屋面荷載為其作用位置與屋蓋自重的位置同。=3\*GB2⑶吊車荷載每跨設20t的吊車各2臺,中級工作制,吊車的主要參數(shù)如下:輪距:K=4.44m;大車寬:B=5.55m；小車重:g=75KN；最大輪壓:=215KN；最小輪壓:=45KN圖5是在2臺10t吊車作用下,吊車梁的支座反力影響線。=1\*GB3①吊車的豎向荷載==,的作用位置同吊車梁軌道及軌道聯(lián)結件自重的作用點。=2\*GB3②吊車的橫向水平荷載由于額定起重量在16~50t之間,取=10%,則其作用位置在吊車梁的頂面處。=4\*GB2⑷風荷載基本風壓:=0.35KN/m,市郊地面粗糙度按B類考慮,查得風壓高度變化系數(shù):查得風荷載體型系數(shù),如圖6所示,則作用于排架上的風荷載設計值為:其中B為排架的計算寬度.風荷載作用的示意圖及排架計算簡圖見圖7<a>、<b>。作用在柱頂處的風荷載集中力:4.排架的內(nèi)力分析=1\*GB2⑴剪力分配系數(shù)的確定因邊柱和中柱的截面相同,則因各柱的抗側移剛度相同,則各柱的剪力分配系數(shù)相同=2\*GB2⑵恒載作用下排架的內(nèi)力恒載作用下排架的計算簡圖見圖8。n=0.21,λ=0.3查單階柱柱頂反力系數(shù)表得,各柱不動鉸支承的支反力為A列柱:C列柱:柱頂不動鉸支反力同A柱,方向相反B列柱:則排架柱柱頂不動鉸支座的總反力為最終分配到各柱柱頂?shù)募袅Ψ謩e為：恒載作用下排架彎矩圖、軸力圖,如圖9所示。=3\*GB3③屋面活荷載作用下排架的內(nèi)力屋面活荷載作用于AB跨時的計算簡圖<作用于BC跨時與其對稱>,見圖10。n=0.21,λ=0.3查單階柱柱頂反力系數(shù)表得,各柱不動鉸支承的支反力為A列柱:B柱列:排架柱頂不動鉸支座總反力為最終分配到各柱柱頂剪力分別為屋面活荷載作用于AB跨時排架的彎矩、軸力圖見圖11。=4\*GB2⑷其他荷載作用下排架的內(nèi)力同理可得其他荷載作用下排架的內(nèi)力,計算結果列于表1。其余荷載作用下的計算簡圖及排架的彎矩、軸力圖見圖12~21。表1荷載作用下排架的內(nèi)力分析結果荷載柱上力矩/<KN·m>各柱柱頂不動鉸支承力反力/KN總反力/KN分配到各柱頂最后剪力/KN吊車豎向荷載作用于AB跨作用于A列柱<BC跨與其對稱>=174.7<↘>=91.4<↙>16.5<←>8.7〔→05.6<←>14.6<←>12.7〔→1.9〔→吊車豎向荷載作用于AB跨作用于A列柱<BC跨與其對稱>=36.6<↘>=436.8<↙>3.5<←>41.4〔→037.9〔→16.1<←>28.7〔→12.6<←>吊車水平荷作用于AB跨向右<向左時與其對稱>=18.6KN<吊車梁取1.2m>11.9<←>11.9<←>023.8<←>4<←>4<←>8〔→風荷載作用下左來風<右來風時與其對稱>=10.9KN=2.3KN/m=1.25KN/m15<←>05.8<←>31.7<←>4.4<←>10.6〔→4.5〔→注:在各種荷載作用之下,A柱和B柱的內(nèi)力圖及控制截面內(nèi)力匯總于表2和表3。5.排架的內(nèi)力組合在各種荷載作用下,對邊柱和中柱進行最不利內(nèi)力組合.其中未考慮廠房的整體空間的作用.A柱加B柱的內(nèi)力組合結果見表4和表5。表4A柱的內(nèi)力組合截面內(nèi)力+及相應的N、V-及相應的N、V及相應的M、V及相應的M、V組合項數(shù)值組合項數(shù)值組合項數(shù)值組合項數(shù)值Ⅰ-ⅠM①+0.9[③+⑦+⑨+⑩]88①+0.9[②+0.8<⑤+⑥+⑧>+⑨+]-28.5①+0.9[②+0.8<⑤+⑥+⑧>+⑨+]-28.5①+0.9[③+⑦+⑨+⑩]88N306.7424.2424.2306.7Ⅱ-ⅡM①+0.9[③+0.8<④+⑦>+⑨+⑩]110①+0.9[②+0.8<⑤+⑧>+⑨+]-35.9①+0.9[②+0.8<④+⑦>+⑨+⑩]90.3①+0.9[⑦+⑨+⑩]29.6N840.2572.2903.7420.9Ⅲ-ⅢM①+0.9[③+⑦+⑨+⑩]501.5①+0.9[②+⑤+⑥+]-147①+0.9[②+④+⑥+]8.86①+0.9[③+⑦+⑨+⑩]501.5N487.9661.11076487.9V28.6-11.5-10.128.6表5B柱的內(nèi)力組合截面內(nèi)力+及相應的N、V-及相應的N、V及相應的M、V及相應的M、V組合項數(shù)值組合項數(shù)值組合項數(shù)值組合項數(shù)值Ⅰ-ⅠM①+0.9[③+⑤+⑥+⑩]152.8①+0.9[②+⑦+⑨+]-152.8①+0.9[②+③+⑤+⑥+⑩]143.9①+0.9[⑤+⑥+⑩]143.9N726.4726.4790662.9Ⅱ-ⅡM①+0.9[③+⑦+⑨+⑩]284.4①+0.9[②+⑤+⑥+]-284.4①+0.9[②+③+⑦+⑨+⑩]275.6①+⑩41.3N134013401404752.3Ⅲ-ⅢM①+0.9[③+0.8<④+⑦>+⑥+⑩]294.6①+0.9[②+0.8<⑤+⑧>+⑥+]-294.6①+0.9[②+③+0.8<④+⑦>+⑥+⑩]287.4①+⑩140N139013901453819.3V-5.85.8-5.610.6注:1組合及中,±M的絕對值相等.因柱為對稱配筋,所以表中的M只取了正值.2表中0.8為參與組合的吊車豎向荷載為4臺時的荷載折減系數(shù)。根據(jù)《荷載規(guī)范》,荷載效應的基本組合有兩種.一種由可變荷載效應控制的組合;一種由永久荷載效應控制的組合.單層廠房中排架的內(nèi)力通常由第一種組合控制。6.柱的截面設計=1\*GB2⑴選取控制截面的最不利內(nèi)力大偏心受壓和小偏心受壓界限破壞時的軸壓力為: A、B柱:上柱:下柱:<取=40mm>經(jīng)比較,A、B柱的所有<,所以A、B柱組合后的內(nèi)力值均為大偏心受壓.對大偏心受壓,對稱配筋的柱,在"︱M︱相差不多時,N越小越不利;N相差不大時︱M︱越大越不利".由此可確定各柱的最不利內(nèi)力為:A柱:B柱:=2\*GB2⑵縱向受力鋼筋的計算<表6>=3\*GB2⑶箍筋的配置因柱底的剪力很小=28.6KN<A柱>若取剪跨比=3 則遠遠大于柱底的剪力值<還未考慮軸向壓力對斜截面受剪的有利影響>,所以排架柱的箍筋按構造配置為10@200,柱箍筋加密區(qū)取為10@100,加密區(qū)范圍<此處按抗震要求配置>,柱配筋施工圖見圖28和圖29。=4\*GB2⑷排架柱平面外軸心受壓承載力驗算取配筋中的較小值驗算。AB柱:,所以A、B柱平面外受壓承載力滿足要求。A、B柱截面配筋圖,見圖29和圖30。=5\*GB2⑸牛腿的設計A柱:根據(jù)牛腿的構造要求,初步確定牛腿的尺寸,如圖22所示。表6A、B柱縱向受力鋼筋的計算表柱截面項目A柱B柱Ⅰ-ⅠⅢ-ⅢⅠ-ⅠⅢ-ⅢM/<KN·m>88501.5143.9294.6N/KN306.7487.9662.913902871028217212<取及20中較大值><mm>203020303071058237242<上柱><下柱>7.89.27.89.215.6>5>1510.2>5<1515.6>5>1510.2>5<155.83>1.0取1.03.64>1.0取1.02.7>1.0取1.01.28>1.0取1.00.991.050.991.052.51.232.71.35977.51711.3850736.742.8<取8068.2<<取8092.7194.4>>13573>17683>22623>02>實配鋼筋/<mm×mm>4φ22<1520>5φ22<1900>4φ28<2463>4φ22<1520>配筋率/%0.610.760.990.611.221.531.971.22注:1>,則.2>3>4>矩形截面:,5>Ⅰ形截面:,=1\*GB3①牛腿截面尺寸的驗算牛腿的截面尺寸滿足要求。=2\*GB3②牛腿頂面局部受壓驗算 取吊車梁的墊板尺寸為500mm×250mm,則牛腿頂面的局壓滿足要求。=3\*GB3③牛腿縱向受拉鋼筋的計算因為,取=0.3×760=228mm=4\*GB3④牛腿的箍筋牛腿的水平箍筋選用10@100,牛腿的范圍有,箍筋的總截面面積為故箍筋的設置滿足構造要求。牛腿的=0<0.3,可不設彎起鋼筋.牛腿的配筋如圖23所示。同理,可設計出B柱牛腿的尺寸及配筋如圖23所示。=6\*GB2⑹使用階段柱的裂縫寬度的驗算由《混凝土規(guī)范》知,排架柱的裂縫控制等級為三級,按荷載效應的標準組合并考慮長期作用影響計算的最大裂縫寬度。只有A柱的I-I,Ⅲ-Ⅲ截面處,需進行裂縫寬度的驗算,見表7。7.柱的吊裝驗算A、B柱的截面尺寸相同,B柱的荷載在牛腿處稍大些,因此只需對B柱進行吊裝時的驗算。=1\*GB2⑴柱吊裝時的承載力驗算混凝土達到設計強度的100%時方可吊裝。表7A柱裂縫寬度的驗算項目截面I-I〔上柱Ⅲ-Ⅲ〔下柱67.7385.8235.9375.3287102815.6>1410.2<141.11.0535143800.4136072675.51940.010.148-0.63<0.2取0.20.640.036mm<0.3mm0.23mm<0.3mm注：1內(nèi)力的標準值近似值取設計值除1.3的系數(shù)。根據(jù)構造要求,取柱入基礎的深度,所以柱吊裝驗算時的計算簡圖如圖24所示。考慮到牛腿根部及柱底部為矩形截面,下柱自重乘1.1的系數(shù),1.5為動力系數(shù)。由得的最大位置式中:—結構重要性系數(shù),取為0.9所以柱吊裝的承載力滿足要求。8.基礎的設計混凝土采用C30;,,墊層采用C10素混凝土,厚100.A柱基礎的標高見圖25。A柱:由基礎梁傳至基礎頂面的荷載計算:基礎梁b×h=250mm×500mm,圍護墻為240mm厚清水磚墻

墻上開有上下兩層鋼窗,上窗:寬×高為3.6m×2.4m；下窗：寬×高為3.6m×4.8m；鋼窗重取為0.45;清水磚墻為18×0.24=4.32墻重:[<15.2+0.15>×6-〔4.8+2.4×3.6]×4.32=285.9KN鋼窗重:〔4.8+2.4×4.2×0.45=13.6KN基礎梁自重:0.25×0.5×6×25=18.8KN合計A柱基礎頂面最不利內(nèi)力<設計值>:B柱基礎頂面最不利內(nèi)力<設計值>:基礎的受力圖見圖26。=1\*GB2⑴地基承載力的驗算=1\*GB3①A柱基礎底面積的確定由杯口基礎的構造要求可初步確定基礎的尺寸及埋置深度d,見圖27。d=1.1+0.8=1.9m<式中1.3為系數(shù)1.2與1.4的平均值>將基礎底面積擴大1.4倍,1.4A=1.4×7.1=9.9=2\*GB3②B柱基礎底面積的確定由杯口基礎的構造要求可初步確定基礎的尺寸及埋置深度d,見圖27。d=1.1+0.8=1.9m<式中1.3為系數(shù)1.2與1.4的平均值>將基礎底面積擴大1.4倍,1.4A=1.4×8.85=12.4③地基承載力的驗算;基礎自重和基礎上土重的標準值為A柱和B柱基礎底面壓力標準值分別見表8和表9。表8A柱基礎底面壓力標準值內(nèi)力項目ⅠⅡⅢ385.8-113.16.8375.3508.5827.722-8.8-7.81026.91160.11479.3228.1-304.7-183.7153.4180.9197.579.582.2138116.5131.6167.8注:1>表中的內(nèi)力標準值為設計值除1.3的系數(shù)。2>表中h為基礎高度1.1m。表9B柱基礎底面壓力標準值內(nèi)力項目ⅠⅡⅢ22622110810691120630-4.43-4.38.21847189814083934.3-65156160123148152109152156116注:1>表中的內(nèi)力標準值為設計值除1.3的系數(shù)。2>表中h為基礎高度1.1m。從表8和表9可看出基礎底面積滿足地