單層單跨工業(yè)廠房設計計算書修改

第一章設計資料1.1設計資料1工程名稱:焊接車間。2工程概況：某工廠擬建一個焊接車間，根據工藝布置的規(guī)定，車間為單跨單層廠房，跨度為24m，24設吊車30/5t.10t吊車各一臺，吊車均為中級工作制，軌頂標高不低于10.8m，廠房設有天窗，建筑平，立，剖面有詳圖。3建筑設計資料:屋面：采用卷材防水屋面，不設保溫層；維護墻：采用240厚蒸壓粉煤灰磚墻，外墻面為水刷石，內墻為水泥石灰砂漿抹面；門窗：鋼門，鋼窗，尺寸參見立面圖；地面：采用150厚C15素混凝土，室內外高差為300mm；4結構設計資料：自然條件:基本風壓；基本雪壓。地震設防烈度：該工程位于非地震區(qū)，故不需抗震設防。5地質條件：場地平坦，地面以下0-1.5m為填土，1.5m以下為粉質粘土層，該土層承載力特性值為,,場地地下水位較低，可不考慮對基礎的影響。6吊車資料：吊車資料查閱08G118單層工業(yè)廠房誰選用相關標準資料。建筑平面、剖面如圖1-1和圖1-2所示。圖1-1建筑平面布置圖圖1-2I-I剖面圖第二章廠房標準構件及排架柱材料選用2.1廠房中標準構件選用情況2.1.1屋面做法三氈四油防水層：0.35kN/m20mm水泥沙漿找平層：0.4kN/m合計：屋面活荷載：屋面外荷載：屋面板采用G410（一）標準圖集：1.5m×6m預應力混凝土屋面板（卷材防水）中間板：YWB—2II邊跨板：YWB—2IIS允許外荷載：板自重：灌縫重：2.1.2屋架屋架采用G415（一）標準圖集的預應力混凝土折線型屋架（YWJ—24—2Bb）允許外荷載：4.00kN/m屋架自重：2.1.32.1.3天溝板天溝板采用G410（三）標準圖集。中間板：TGB77中間板左開洞：TGB77b中間板右開洞：TGB77a端跨左開洞：TGB77sb端跨右開洞：TGB77sa允許荷載：4.26kN/m構件自重：2.24kN/m2.1.4吊車梁吊車梁選用04G426標準圖集,中級工作制備，一臺起重量為30/5t的吊車,,另一臺起重量為10t，，選用吊車梁：中間跨:YDL—4Z,邊跨YDL—4B,構件自重：。吊車軌道聯接選用04G325標準圖集,中級吊車自重：。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HRB335級。(3)箍筋：采用HPB235級。(4)型鋼及預埋鐵板均采用I級。第三章排架柱高與截面計算3.1排架柱高計算由吊車資料表可查得，Q=30/5t：H＝2047mm,軌頂墊塊高為200mm。牛腿頂面標高＝軌頂標高－吊車梁－軌頂墊塊高＝11.00－1.200－0.200＝9.600m柱頂標高＝牛腿頂面標高+吊車梁高+軌頂墊塊高+H＝9.600+1.200+0.200+2.6＝13.6m(取14.000m)上柱高＝柱頂標高－牛腿頂面標高＝14.000-9.600=4.400m全柱高＝柱頂標高－基頂標高＝14.000－(－0.500)＝14.500m下柱高＝全柱高－上柱高＝14.500－4.400＝10.100m實際軌頂標高＝牛腿頂面標高+吊車梁高+軌頂墊塊高＝11.000m3.2排架截面尺寸計算截面尺寸需要滿足的條件為：b≧H/25＝10100/25=404mm.h≥H/12＝842mm取柱截面尺寸為：上柱：（b×h）＝500×500下柱：I(b×h×b×h)＝500×1000×120×200（如圖3-1）圖3-1下柱截面圖計算參數=1\*GB3①上、下柱截面慣性矩I上柱Iu＝1/12×0.5×0.53＝0.0052m4下柱Il＝1/12×0.5×13－2×1/12×（0.2+0.025/3）×（0.55+1/3×0.025×2）3＝0.03535m4=2\*GB3②上、下柱截面面積A上柱Au＝0.5×0.5＝0.25m2下柱Al＝0.5×1-2×[（0.55+0.6）/2×0.19]＝0.2815m2=3\*GB3③上柱與全柱高比值λλ＝4.4/14.5＝0.303=4\*GB3④慣性矩比值nn＝Iu/Il=0.0052/0.03535=0.1471排架計算簡圖如圖3-2所示。圖3-2排架計算簡圖第四章排架柱上的荷載計算4.1屋蓋自重計算（0.75+1.40）×6×+104.65×0.5=207.13KN(作用在柱頂)4.2柱自重計算上柱：（作用于上柱中心線）下柱：4.3吊車、吊車梁及軌道自重計算4.4屋面活荷載計算4.5吊車荷載計算豎向荷載：290kN,70kN,K=4800mm,B=6150mm,302kN,118kN（雙閘）。根據B與K，由影響線（見圖4-1）圖4—1吊車梁影響線可以求得＝0.058＝0.79＝1.00,＝0.2由上求得吊車水平荷載為則→←)其作用點到柱頂的垂直距離4.6風荷載計算基本風壓:風壓高度變化系數μz按C類地區(qū)考慮，根據柱頂標高12.0m，本工程帶有矩形天窗，按天窗檐口標高取值，查看《荷載規(guī)范》用內插法得,對Fw按檐口標高1.42m,用內插法得，風載體型系數μs1＝+0.8,μs2＝-0.5,μs2＝-0.2，μs2＝0.6，μs2＝-0.6,μs2＝-0.7具體情況見下圖4-2圖4-2風荷載體型系數則柱頂風荷載集中力設計值：第五章內力計算5.1作用內力計算5.1.1作用(排架無側移)由,,則：故作用下不動鉸承的柱頂反力為(→)同時有故在作用下不動鉸承的柱頂反力為(→)故在共同作用下（即在G作用下）不動鉸支承的柱頂反力為(→)相應的計算簡圖及內力圖如圖5-1所示圖5-1恒荷載作用下的內力(a)G的作用；(b)M圖(kN·m)；(c)N圖（kN）5.1.2作用計算簡圖及內力圖,,,（←）（→）相應的計算簡圖及內力圖如圖5-2所示。圖5-2G、G、G作用計算簡圖及內力圖(a)G、G、G作用；(b)M圖(kN·m)；(c)N圖(kN)5.2屋面活荷載內力計算對于單跨排架，與同樣為對稱荷載，且作用位置相同，但數值大小不同。故由的內力計算過程可得到的內力計算數值；(→)相應的計算簡圖及內力圖如圖5-3所示。圖5-3Q作用計算簡圖及內力圖(a)Q的作用；(b)M圖(kN·m)；(c)N圖(kN)5.3吊車豎向荷載作用內力計算作用于A柱，作用于B柱，其內力為廠房總長66.48m,跨度為24m，吊車其重量為30/5t和10t,則查得有檁條屋蓋的單跨廠房空間作用分派系數μ＝0.85。相應的計算簡圖及內力圖如圖5-4所示。圖5-4D作用計算簡圖及內力計算(a)D的作用；(b)M圖(kN·m)；(c)N圖(kN)D作用于A柱時，由于結構對稱，故只需A柱與B柱的內力對換，并注意內力變號即可。5.4吊車水平荷載作用內力計算當T向左時，A、B柱的柱頂剪力按推導公式計算：Y＝0.682H,運用內插法求得C＝0.608另有T＝21.4kN,μ＝0.85,則V＝V＝－(1－μ)CT＝－1.952kN(←)相應的計算簡圖及內力圖如圖5-5所示。圖5-5T的作用計算簡圖及內力圖（a）T的作用；(b)M圖(kN·m)；(c)V圖(kN)當T向右時，僅荷載方向相反，故彎矩值仍可運用上述計算結果，但彎矩圖的方向與之相反。5.5風荷載作用風從左向右吹時，先求柱頂反力系數C為對于單跨排架，A、B柱頂剪力分別為＝0.5[F－CH(q－q)]＝0.5×[9.42－0.339×14.5×(1.392－0.87)]＝3.427kN(→)＝0.5[F+CH(q－q)]＝0.5×[9.42+0.339×14.5×(1.392－0.87)]＝5.993kN(→)相應的計算簡圖及內力圖如圖5-6所示。圖5-6風荷載作用計算簡圖及內力圖(a)風荷載的作用；(b)M圖（kN·m）風從右向左吹時，僅荷載方向相反，故彎矩值仍可運用上述計算結果，但彎矩圖的方向與之相反。5.6最不利荷載組合。由于本例結構對稱，故只需對A柱（或B柱）進行最不利內力組合，其環(huán)節(jié)如下：（1）擬定需要單獨考慮的荷載項目。本工程為不考慮地震作用的單跨排架，共有8種需要單獨考慮的荷載項目，由于小車無論向右或向左運營中剎車時，A、B柱在T作用下，其內力大小相等而符號相反，在組合時可列為一項。因此，單獨考慮的荷載項目共有7項。（2）將各種荷載作用下設計控制截面（I—I、II—II、III—III）的內力M、N（III—III截面尚有剪力V）填入組合表5-1。填表時要注意有關內力符號的規(guī)定。（3）根據最不利又最也許的原則，擬定每一內力組的組合項目，并算出相應的組合值。計算中，當風荷載與活荷載（涉及吊車荷載）同時考慮時，除恒荷載外，其余荷載作用下的內力均應乘以0.85的組合系數。排架柱所有內力組合計算結果列入表5-2。表5-1框架柱內力匯總表柱號截面荷載項內力恒荷載屋面活荷載吊車豎向荷載吊車水平荷載風荷載G1kG2kG3kG4kQ1kDmax,k在A柱Dmin,k在A柱Tmax,k向左Tmax,k向右左風右風12345678A柱1-1M10.1571.764-35.812-29.797-21.3621.3628.55-34.791N234.63360000002-2M-35.723-7.236112.6686.043-21.3621.3628.55-34.791N285.7336593.92143.3500003-3M35.145.07616.95-62.354-217.752217.752196.02-93.32N396.1536593.92143.350000V7.0161.215-8.139-6.772-19.4419.443.427-5.993表5-2框架柱內力組合表內力截面由可變荷載效應控制的組合1.2恒載+1.4任一活載組合項Mmax相應N、V組合項Mmin相應N、V組合項Nmax相應M、V組合項Nmin相應M、V1--11752.1618-36.521214.661752.16281.56281.56331.96281.562--213118.4718-91.5813-200.6018-91.581174.36342.881174.36342.883--317316.6018-88.481365.9017316.6475.38475.381306.87475.3813.220.029-2.9813.22內力截面由可變荷載效應控制的組合1.2恒載+1.4×0.9(任意兩個或兩個以上活載)組合項Mmax相應N、V組合項Mmin相應N、V組合項Nmax相應M、V組合項Nmin相應M、V1--112750.381368-49.8612368-47.641368-49.86331.96281.56331,96281.562--21357108.16128-95.821237125.9518-91.581174.36393.281136.14342.883--312367591.271458591.2712367591.2617316.61236.681269.081269.08475.3828.5128.5128.5113.22內力截面由永久荷載效應控制的組合組合項Mmax相應N、V組合項Mmin相應N、V組合項Nmax相應M、V組合項Nmin相應M、V1--11215.44123-19.66124-13.7418-20.38352.03352.03352.03316.752--21362.1912-55.3212355.10967.78421.021003.163--312369.0214-13.671152.12675.292.692.84注第六章排架柱設計6.1柱截面配筋計算最不利內力組的選用：由于截面3—3的彎矩和軸向力設計值均比截面2—2的大，故下柱配筋由截面3—3的最不利內力組擬定，而上柱配筋由截面1—1的最不利內力組擬定。6.1.1Ⅰ——Ⅰ截面配筋：1.組合(與組合相同)M=52.16N=281.56h0=h-=500-40=460L0=2H0=2×4400=8800A=500500=250000mm2縱向受力鋼筋采用HRB335級ξbea=max(h/30,20)=20e0＝M/N=185.3ei=e0+ea=205.3ζ1=0.5fCA/N=0.5×14.3×250000/281560=6.35>1取ζ1=1.0ζ2=1.15-0.01×L0/h=e=ηei+h/2-=1.483×205.3+500/2-40=514.46ξ<ξb（大偏心受壓）X=h0ξ=460×0.155=71.3h0ξb=460×0.55=2532as=80經比較：X<h0ξb且X<2as,則說明受壓筋不能達成屈服強度，此時應按以下公式計算。=ηei-h/2+as=1.483×205.3-500/2+40=94.46As=Nes`/[fy(h-2as)=281560×94.46/[300×（500-80）]=211.08Amin=0.2%×250000=5002.組合M=19.66N=352.03h0=h-as=500-40=460L0=2H0=2×4400=8800A=500500=250000縱向受力鋼筋采用HRB335級ξbea=max(h/30,20)=20e0＝M/N=55.8ei=e0+ea=75.8ζ1=0.5fcA/N=0.5×14.3×250000/352030=5.08>1取ζ1=1ζ2==1.15-0.01×L0/h=0.9742.31e=ηei+h/2-=2.31×75.8+500/2-40=385.1ξ<ξb（大偏心受壓）X=h0ξ=460×0.107=49.2h0ξb=460×0.55=2532as=80經比較X<h0ξb且X<2as,則說明受壓筋不能達成屈服強度，此時應按以下公式計算。es`=ηei-h/2+as=2.31×75.8-500/2+40=-34.9,則面積最小值為：Amin=0.2%×250000=5006.1.2Ⅲ——Ⅲ截面配筋：1.組合M=591.27N=1269.08h0=h-as=1000-40=960L0=1.0H0==10100A=500×1000-2×[（550+600）/2×190]＝281500mm2縱向受力鋼筋采用HRB335級ξbea=max(h/30,20)=34e0＝M/N=466ei=e0+ea=500ζ1=0.5fcA/N=0.5×14.3×281500/1269080=1.59>1取ζ1=1ζ2==1.15-0.01×L0×1000/h=1.049>1取ζ2=11.14e=ηei+h/2-as=1.14×500+1000/2-40=1030ξX=h0ξ=960×0.185=177.6h0ξb=960×0.55=4952as=80=200經比較,，=727.78Amin=0.2%×A=0.2%×281500=56.3組合M=591.27N=1269.08h0=h-as=1000-40=960L0=1.0H0==10100A=500×1000-2×[（550+600）/2×190]＝281500mm2縱向受力鋼筋采用HRB335級ξbea=max(h/30,20)=34e0＝M/N=466ei=e0+ea=500ζ1=0.5fcA/N=0.5×14.3×281500/1269080=1.59>1取ζ1=1,ζ2==1.15-0.01×L0×1000/h=1.049>1取ζ2=11.14e=ηei+h/2-as=1.14×500+1000/2-40=1030ξX=h0ξ=960×0.185=177.6h0ξb=960×0.55=4952as=80=200經比較,，中和軸在翼緣內，且屬于大偏心受壓構件=727.78Amin=0.2%×A=0.2%×281500=56.33.組合M=316.6N=475.38h0=h-as=1000-40=960L0=1.0H0==10100A=500×1000-2×[（550+600）/2×190]＝281500mm2縱向受力鋼筋采用HRB335級ξbea=max(h/30,20)=34e0＝M/N=666ei=e0+ea=700ζ1=0.5fcA/N=0.5×14.3×281500/475380=4.23>1取ζ1=1ζ2=1.15-0.01×L0×/h=1.049>1取ζ2=11.1e=ηei+h/2-as=1.×700+1000/2-40=1230ξ<ξb（大偏心受壓）X=h0ξ=860×0.069=66.24h0ξb=960×0.55=5282as=80=200經比較X<h0ξb且X<2as,則說明受壓筋不能達成屈服強度，此時應按以下公式計算。=ηei-h/2+as=1.1×700-500/2+40=560As=Nes`/[fy(h-2as)=475380×560/[300×（1000-80）]=964.54Amin=0.2%×A=0.2%×281500=563比較以上計算結果，排架柱配筋為：（單側）上柱：（763.02）配筋率:0.305%下柱：（1256）配筋率:0.46%6.2柱在排架平面外承載力驗算取Ⅰ——Ⅰ、Ⅲ——Ⅲ截面中的進行驗算查表（有柱間支撐，垂直房屋排架柱，有吊車房屋柱）得計算高度：上柱:L0=1.25Hu=1.25×4400=5500下柱:L0=0.8HL=0.8×10100=80801.Ⅰ——Ⅰ截面：=331.96L0/b=5500/500=11查表得φ=0.96φ=0.9×0.96×（14.3×250000+2×300×763.02）=3484.3>滿足規(guī)定2.Ⅲ——Ⅲ截面=1306.87L0/b=8080/500=16.2查表得φ=0.86φ=0.9×0.86×（14.3×281500+2×300×1256）=3700>滿足規(guī)定6．3斜截面抗剪和裂縫寬度驗算6.3.1垂直于彎矩作用平面承載力驗算柱內箍筋的配置：由于沒有考慮地震作用，柱內箍筋一般按構造規(guī)定控制上下柱均可以按構造配箍筋。6.3.2柱的裂縫寬度驗算按e0/h0≤0.55的偏心構件可不驗算裂縫寬度，比較后，Ⅲ——Ⅲ截面的組合的最大，故按此組合來驗算。由內力組合表可知，驗算裂縫寬度的最不利內力的標準值上柱：Mk=10.157+21.36=31.157Nk=234.63ek=Mk/Nk=31.157/234.63=132.8mm<0.55=0.55*460=253mm可以不進行裂縫寬度驗算。下柱：Mk=35.14+217.752=252.892Nk=396.15ek=Mk/Nk=252.892/396.15=638.4mm>0.55=0.55*960=528mm須做裂縫寬度驗算。/h=8080/500=16.16>14,=1.0=40=960mmek=ηkek+h/2-as=1.0×638.4+1000/2-40=1098.4ρct=As/Act=1256/[0.5×120×1000+(500-120)×200]=0.009則縱向受力鋼筋As合力至受壓區(qū)合力作用點間的距離為Z＝[0.87-0.12(1-γ’)(ho/ek)2]ho={0.87-0.12×[1-(500-120)×200/(120×960)]×(960/1098.4)2}×960=805.26縱向受拉鋼筋As的應力σs=Nk(ek-Z)/(AsZ)=396150×(1098.4-805.26)/(1256×805.26)=114.82N/mm2裂縫間縱向受拉鋼筋應變不均勻系數ψ＝1.1-0.65ftk/(ρctσs)=1.1-0.65×2.01/(0.009×114.82)=0.16故最大裂縫開展寬度Wmax=αctψ(2.7c+0.11α/ρct)γ=2.1×0.16××(2.7×40+0.11×20/0.009)×0.7=0.03<0.3滿足規(guī)定。6.4柱牛腿設計6.4.1牛腿幾何尺寸的擬定：牛腿截面尺寸與柱寬相等，為500，牛腿頂面的長度為800，相應牛腿水平截面長度為1300。取牛腿外邊沿高度為h＝300，傾角ɑ＝45°,于是牛腿的幾何尺寸如圖6-1所示。圖6-1牛腿幾何尺寸及配筋圖6.4.2牛腿幾何尺寸的驗算：由于吊車垂直荷載作用下柱截面內，a＝750－1000＝－250，即取ɑ＝0，則F＝D＋G＝593.92＋51.1＝645.02F＝T＝19.44＝0.8×(1－0.5×)×＝886.9＞F＝555.89所以截面尺寸滿足規(guī)定。6.4.3牛腿配筋：由于吊車垂直作用于下柱截面內，即a=750-1000=-250<0。故該牛腿可以按構造規(guī)定配筋，縱向鋼筋取416（804mm2），箍筋取ф10@100。6.4.4局部承壓強度驗算：0.75fA＝0.75×14.3×500×500＝3575kN＞F=555.89所以滿足規(guī)定。6.5柱的吊裝驗算6.5.1吊裝方案：采用一點翻身起吊，吊點設在牛腿與下柱交接處，動力系數取1.5。6.5.2荷載計算：上柱自重:g＝1.5×25×0.25＝9.375牛腿自重:g＝1.5×25×（0.5×1）＝18.75下柱自重:g＝1.5×25×0.281500＝10.566.5.3內力計算:M＝×9.375×4.4＝90.75M＝×9.375×5＋×(18.75－9.375)×0.6＝118.875M＝×10.56×9.5－＝59.69柱的吊裝驗算簡圖如圖6-2所示圖6-2柱吊裝驗算簡圖6.5.4截面承載力計算:截面1-1：故截面承載力為截面2-2：故截面承載力為故滿足規(guī)定。第七章基礎設計7.1荷載計算由柱子傳至基頂的荷載。由排架柱內力組合表可得設計值如下：第一組：第二組：第三組：由基礎梁傳至基頂的荷載：墻重（含外墻面的水刷石和內墻面的水泥石灰砂漿抹面）：窗重（鋼框玻璃窗）：基礎梁：