單層單跨工業(yè)廠房設(shè)計(jì)

...---可修編.XX大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)題目：?jiǎn)螌訂慰绻I(yè)廠房設(shè)計(jì)專業(yè)：學(xué)生：指導(dǎo)教師：完成日期：2014年6月16日...---可修編.容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(yùn)輸為主，有大型起重運(yùn)輸設(shè)備及較大動(dòng)荷載的廠房，如機(jī)械制造工業(yè)、冶金工業(yè)和其他工業(yè)等。單層廠房的骨架構(gòu)造，由支撐各種豎向的與水平的荷載作用的構(gòu)件所組成。廠房依靠各種構(gòu)造構(gòu)件合理連接為一整體，組成一個(gè)完整的構(gòu)造空間以保證廠房的鞏固、耐久。我國(guó)廣泛采用鋼筋混凝土排架構(gòu)造和鋼架構(gòu)造，通常由橫向排架、縱向聯(lián)系構(gòu)件、支撐系統(tǒng)構(gòu)件和圍護(hù)構(gòu)造等幾局部組成。本文以18m跨度單層單跨的莫實(shí)驗(yàn)室進(jìn)展構(gòu)造設(shè)計(jì)，根據(jù)相關(guān)資料選擇適宜的構(gòu)件和確定柱網(wǎng)、根底平面的平面布置和排架柱與牛腿的形狀、尺寸。并進(jìn)展各種荷載作用下的排架柱力計(jì)算，計(jì)算出各控制截面的軸力、彎矩和剪力。依據(jù)力組合原理得出三個(gè)控制截面的力。然后對(duì)構(gòu)件進(jìn)展力分析、力組合進(jìn)而截面設(shè)計(jì)、進(jìn)展配筋，并對(duì)預(yù)制柱的吊裝平安進(jìn)展驗(yàn)算。最后求出計(jì)算書(shū)，并根據(jù)規(guī)繪制施工圖和注寫(xiě)圖紙說(shuō)明。關(guān)鍵詞：?jiǎn)螌庸I(yè)廠房、荷載代表值、力組合目錄容摘要I引言11設(shè)計(jì)資料11.1根本要求11.2計(jì)算簡(jiǎn)圖12荷載計(jì)算12.1屋蓋荷載12.2柱和吊車梁等恒荷載12.3吊車荷載12.4風(fēng)荷載13力計(jì)算13.1屋蓋自重作用下力計(jì)算〔排架無(wú)側(cè)移〕13.2上、下柱荷載、吊車、吊車梁及軌道自重作用下的力計(jì)算13.3吊車荷載作用下的力分析13.4風(fēng)荷載作用下，A柱的力分析14力組合表15排架柱設(shè)計(jì)15.1柱截面配筋計(jì)算15.2柱牛腿設(shè)計(jì)16柱吊裝驗(yàn)算16.1設(shè)計(jì)吊裝方案16.2荷載計(jì)算16.3彎矩計(jì)算16.4截面承載力計(jì)算17施工圖1參考文獻(xiàn)1..引言單層廠房構(gòu)造一般由屋蓋構(gòu)造、排架構(gòu)造、支撐系統(tǒng)、吊車梁、圍護(hù)構(gòu)造和根底等組成。它比擬容易組織生產(chǎn)工藝流程和車間部運(yùn)輸，地面上能夠放置較重的機(jī)器設(shè)備和產(chǎn)品，所以其在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，單層廠房的設(shè)計(jì)越來(lái)越重視設(shè)備節(jié)能,充分利用自然通風(fēng),利用自然采光,開(kāi)展節(jié)能省地型工業(yè)廠房；運(yùn)用生態(tài)學(xué)中的共生與再生原那么，結(jié)合自然，保護(hù)環(huán)境，防止污染，開(kāi)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，開(kāi)展更具靈活性、通用性和多樣化的工業(yè)廠房。本文以跨度為18米的實(shí)驗(yàn)室單層單跨廠房為例例的進(jìn)展構(gòu)造設(shè)計(jì)計(jì)算。首先依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的提供的資料數(shù)據(jù)，建立排架計(jì)算模型。然后進(jìn)展荷載計(jì)算，將荷載作用于排架計(jì)算單元上，計(jì)算每個(gè)荷載所產(chǎn)生的構(gòu)造力，進(jìn)展力組合，得到控制截面最不利的力。最后，對(duì)排架柱進(jìn)展截面配筋計(jì)算和牛腿設(shè)計(jì)計(jì)算，以及進(jìn)展柱吊裝驗(yàn)算。通過(guò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握了單層單跨工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)流程，對(duì)鋼筋混凝土、構(gòu)造力學(xué)等專業(yè)理論有了更深的理解。1設(shè)計(jì)資料1.1根本要求廠房柱網(wǎng)布置1.設(shè)計(jì)根本資料〔1〕工程名稱：某實(shí)驗(yàn)室?！?〕自然條件：根本風(fēng)壓；根本雪壓?！?〕剖面、建筑平面圖如下所示：〔本設(shè)計(jì)不做根底設(shè)計(jì)〕圖1.1廠房剖面圖圖1.2建筑布置平面圖2.廠房中標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件的選用情況〔1〕屋面荷載①屋面恒荷載：②屋面活荷載：〔2〕屋面板①板自重：②灌縫重：〔3〕檐口板①板自重：②灌縫重：〔4〕屋架屋架自重：榀〔5〕天溝板構(gòu)件自重：3.吊車梁及吊車軌道吊車選用：中級(jí)工作制，兩臺(tái)起重量為15t的吊車，吊車自重，，，，，，吊車軌道：中級(jí)吊車自重：4.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(jí)，〔3〕箍筋：采用HPB235級(jí)〔4〕型鋼及預(yù)埋件均采用Ⅰ級(jí)1.2計(jì)算簡(jiǎn)圖1．柱高：軌道頂面至吊車頂面的距離，軌頂墊塊高為。根底頂面標(biāo)高為-0.5m，牛腿頂標(biāo)高為8.1m，柱頂標(biāo)高為12m上柱高QUOTE下柱高QUOTE全柱高QUOTE2．柱截面尺寸由于吊車選用兩臺(tái)起重量為15t，故下柱截面高度h應(yīng)滿足QUOTE下柱截面寬度b應(yīng)滿足QUOTE綜上所述：上部柱采用矩形截面QUOTE；下部柱采用I形截面QUOTE；3．計(jì)算參數(shù)〔1〕上、下柱截面慣性矩I上柱QUOTE下柱〔2〕上、下柱截面面積A上柱QUOTE下柱QUOTE〔3〕上柱高與全柱高比值λQUOTE〔4〕上下柱截面的慣性矩比值nQUOTE4．計(jì)算簡(jiǎn)圖圖1.3截面尺寸計(jì)算簡(jiǎn)圖圖1.4排架柱計(jì)算簡(jiǎn)圖2荷載計(jì)算2.1屋蓋荷載1.屋蓋恒荷載屋面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值QUOTE,屋面板自重標(biāo)準(zhǔn)值QUOTE,灌縫自重標(biāo)準(zhǔn)值QUOTE，故由屋蓋傳給排架柱的集中恒荷載設(shè)計(jì)值屋蓋自重豎直向下，集中作用在柱頂中心線，偏心距為02.屋面活荷載屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值QUOTE，比屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值QUOTE大，故按屋面均布活荷載計(jì)算。2.2柱和吊車梁等恒荷載1.作用在牛腿截面處的上部柱恒荷載設(shè)計(jì)值作用于下柱中心線外側(cè)2.作用在根底頂截面處的下柱恒荷載設(shè)計(jì)值3.吊車梁自重標(biāo)準(zhǔn)值為40kN/根，軌道連接自重標(biāo)準(zhǔn)值QUOTE，故作用在牛腿頂截面處的吊車梁和軌道連接的恒荷載設(shè)計(jì)值2.3吊車荷載1.吊車豎向荷載設(shè)計(jì)值由圖所示的吊車梁支座反力影響線知圖2.1吊車梁支座反力影響線2.吊車橫向水平荷載設(shè)計(jì)值QUOTE2.4風(fēng)荷載1.作用在柱頂處的集中風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值QUOTE風(fēng)壓高度變化系數(shù)QUOTE按B類地區(qū)考慮，取檐口離室外地坪的高度14.42m來(lái)計(jì)算。查"荷載規(guī)"，得離地面10m時(shí)，QUOTE；離地面15m時(shí)，QUOTE，用插入法，知屋架高度QUOTE；屋架檐口至屋脊的高差QUOTE2.沿排架柱高度作用的均布風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值這時(shí)風(fēng)壓高度變化系數(shù)QUOTE按柱頂離室外地坪高度12m來(lái)計(jì)算3力計(jì)算力分析時(shí)所取的荷載值都是設(shè)計(jì)值，故得到的力值都是設(shè)計(jì)值。3.1屋蓋自重作用下力計(jì)算〔排架無(wú)側(cè)移〕1.屋蓋集中恒荷載QUOTE作用下的力分析柱頂不動(dòng)支點(diǎn)反力按QUOTE，QUOTE，查圖得柱頂彎矩作用下的系數(shù)QUOTE。按公式計(jì)算可見(jiàn)計(jì)算值與查圖所得接近，取QUOTE2.屋蓋集中活荷載QUOTE作用下的力分析(b)圖2.2屋蓋荷載作用下的力圖〔a〕屋蓋恒荷載作用下的力圖；〔b〕屋蓋活荷載作用下的力圖在QUOTE，QUOTE分別作用下的排架柱彎矩圖、軸力圖和柱底剪力圖。彎矩以使排架柱外側(cè)受拉的為正，反之為負(fù)；柱底剪力以向左為正，向右為負(fù)。3.2上、下柱荷載、吊車、吊車梁及軌道自重作用下的力計(jì)算上柱自重和吊車梁自重在下柱產(chǎn)生的彎矩上柱自重在變截面處產(chǎn)生的軸力上柱自重和吊車及吊車梁自重在柱底產(chǎn)生的軸力圖2.3柱自重及吊車梁等作用下的力圖3.3吊車荷載作用下的力分析1.QUOTE作用在A柱，QUOTE作用在B柱時(shí)，A柱的力分析偏心距e是指吊車軌道中心線至下部柱截面形心的水平距離。A柱頂?shù)牟粍?dòng)支點(diǎn)反力，查圖得QUOTE，按計(jì)算A柱頂不動(dòng)支座反力QUOTEB柱頂不動(dòng)支座反力QUOTEA柱頂水平剪力QUOTEB柱頂水平剪力QUOTE2．QUOTE作用在A柱，QUOTE作用在B柱時(shí)的力分析此時(shí)，A柱頂剪力與QUOTE作用在A柱時(shí)的一樣，也是QUOTE，故可得力值，圖2.4吊車豎向荷載作用下的力圖3．在QUOTE作用下的力分析QUOTE至牛腿頂面的距離為9.2-7.8=1.4mQUOTE至柱底的距離為因A柱與B柱一樣，受力也一樣，故柱頂水平位移一樣，沒(méi)有柱頂水平剪力，圖2.5QUOTE作用下的力圖3.4風(fēng)荷載作用下，A柱的力分析左風(fēng)時(shí)，在作用下的柱頂不動(dòng)鉸支座反力，按計(jì)算取QUOTE，不動(dòng)鉸支座反力：A柱頂水平剪力：故左風(fēng)和右風(fēng)時(shí)，A柱的力圖分別如圖〔b〕圖2.6風(fēng)荷載作用下A柱力圖〔a〕左風(fēng)時(shí)；〔b〕右風(fēng)時(shí)..4力組合表5排架柱設(shè)計(jì)5.1柱截面配筋計(jì)算采用就地預(yù)制柱，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，縱向受力鋼筋為HRB335級(jí)鋼筋，采用對(duì)稱配筋。上部柱配筋計(jì)算由力組合表知，控制截面Ⅰ-Ⅰ的力設(shè)計(jì)值為考慮P-二階效應(yīng)QUOTE，取QUOTEQUOTE7.8mm截面設(shè)計(jì)假設(shè)為大偏心受壓，那么取計(jì)算選用3B18，QUOTE，故截面一側(cè)鋼筋截面面積763QUOTE；同時(shí)柱截面總配筋QUOTE垂直于排架方向的截面承載力驗(yàn)算垂直于排架方向的上柱計(jì)算長(zhǎng)度QUOTEQUOTE，查表得，QUOTEQUOTE，承載力滿足要求。下部柱配筋計(jì)算按控制截面Ⅲ-Ⅲ進(jìn)展計(jì)算。由力組合表知，有二組不利力按〔a〕組力進(jìn)展截面設(shè)計(jì)QUOTE，取QUOTE假設(shè)為大偏心受壓，且中和軸在翼緣：采用4B18，QUOTE按〔b〕組力進(jìn)展截面設(shè)計(jì)QUOTE，取QUOTE取計(jì)算QUOTE4B18，QUOTE垂直于排架方向的承載力驗(yàn)算QUOTE，查表得，QUOTEQUOTE組軸向力N=758.54kN，滿足。箍筋配置箍筋按構(gòu)造要求設(shè)置，上下柱均采用B8200，在牛腿處箍筋加密為B81005.2柱牛腿設(shè)計(jì)根據(jù)吊車梁支撐位置，吊車梁尺寸及構(gòu)造要求，確定牛腿尺寸如下圖。牛腿截面寬度b=450mm，截面高度h=750mm，截面有效高度QUOTE。按裂縫控制要求驗(yàn)算牛腿截面高度作用在牛腿頂面的豎向力標(biāo)準(zhǔn)值牛腿頂面沒(méi)有水平荷載，即QUOTE作用在上柱軌頂標(biāo)高處)。設(shè)裂縫控制系數(shù)QUOTEQUOTE，滿足。牛腿配筋由于a=-130mm，故可按構(gòu)造要求配筋。水平縱向受拉鋼筋截面面積QUOTE，采用5B14，QUOTE，其中2B14是彎起鋼筋。圖5.1牛腿尺寸及配筋6柱吊裝驗(yàn)算6.1設(shè)計(jì)吊裝方案排架柱插入根底杯口的高度QUOTE，取QUOTE，故柱總長(zhǎng)度為3.9+8.6+0.85=13.35m。采用就地翻身起吊，吊點(diǎn)設(shè)在牛腿下部處，因此起吊時(shí)的支點(diǎn)有兩個(gè)：柱底和牛腿底，上柱和牛腿是懸臂的，計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖圖6.1預(yù)制柱的翻身起吊驗(yàn)算6.2荷載計(jì)算吊裝時(shí)，應(yīng)考慮動(dòng)力系數(shù)QUOTE，柱的重力荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.35.6.3彎矩計(jì)算由QUOTE知，QUOTE令QUOTE，得QUOTE，故6.4截面承載力計(jì)算上柱：QUOTE，滿足下柱：QUOTE，滿足7施工