单层厂房结构设计计算书11336.docx

目 录1 设计资料- 1 -2 柱截面面尺寸确确定- 11 -2.1 确定柱柱高度- 11 -2.2 确定柱柱截面尺尺寸- 11 -2.3 确定柱柱截面惯惯性距- 11 -3 荷载计计算- 44 -3.1 恒荷载载- 44 -3.1.11 屋屋盖恒载载- 44 -3.1.22 吊吊车梁及及轨道重重力荷载载设计值值- 44 -3.11.3 柱自自重重力力荷载设设计值- 44 -3.2 屋面活活荷载- 55 -3.3 风荷载载- 55 -3.44 吊吊车荷载载- 77 -3.4.11 吊吊车竖向向荷载- 77 -3.4.22 吊吊车横向向水平荷荷载- 88 -4 内力分分析- 88 -4.1 恒载作作用下排排架内力力分析- 88 -4.2 屋面活活荷载作作用下排排架内力力分析- 110 -4.2.11 AA B跨跨作用屋屋面活荷荷载- 110 -4.2.22 BB C跨跨作用屋屋面活荷荷载- 112 -4.3 风荷载载作用下下排架内内力分析析- 113 -4.33.1 左吹吹风时- 113 -4.3.22 右右吹风时时- 114 -4.4 吊车荷荷载作用用下排架架内力分分析- 115 -4.44.1 作用用于A柱- 115 -4.4.22 作作用于BB柱左- 116 -4.4.33 作作用于BB柱右- 118 -4.4.44 作作用于CC柱- 119 -4.4.55 作作用于AAB跨柱柱- 220 -4.4.66 作作用于BBC跨柱柱- 222 -5 内力组组合- 223 -6 柱截面面设计- 226 -6.1 上柱配配筋计算算- 226 -6.2 下柱配配筋计算算- 227 -6.3 柱的裂裂缝宽度度验算- 229 -6.4 柱箍筋筋配置- 330 -6.5 牛腿设设计- 330 -6.5.11 牛牛腿截面面高度验验算- 330 -6.5.22 牛牛腿配筋筋计算- 331 -6.6 柱的吊吊装验算算- 331 - 混凝土及砌体结构课程设计单层厂房结结构设计计计算书书1.设计资资料本设计方案案为左跨跨吊车CC2，右跨跨吊车CC1，牛腿顶标标高9.6，跨跨度277，柱距距6。2.柱截面面尺寸确确定2.1 确定柱柱高度估计基础埋埋深2.2，基基础高11.5，室室外地坪坪标高-0.115。A,C柱顶顶标高 9.66+0.2+2.0099+0.115=12.05中柱总高 HH =112.005+00.7=12.75下柱高 =9.66+0.7=10.3上柱高 =12.75-10.3=22.455 2.2 确定柱柱截面尺尺寸根据柱的高高度、吊吊车起重重量及工工作级别别等条件件，由混混凝土设设计规范范，6mm柱距单单层厂房房矩形、工工字形截截面柱截截面尺寸寸限值并并参考厂厂房柱截截面形式式和尺寸寸参考表表确定柱柱截面尺尺寸，见见表12.3 确定柱柱截面惯惯性距排架平面内内惯性矩矩A柱、C柱柱 上上柱：下柱： B柱 上上柱：下柱： 表1 柱截截面计算算参数 计算参参数柱号截面尺寸/面积/惯性矩/自重/（）A、C上柱矩下柱B上柱矩下柱本案仅取一一榀排架架进行计计算，计计算单元元和计算算简图如如图1所所示。 图1 计算算单元和和计算简简图3.荷载计计算3.1 恒荷载载3.1.11 屋屋盖恒载载防水层 20mm厚厚水泥砂砂浆找平平层 100mmm厚珍珠珠岩制品品保温层层 隔气层 30mm厚厚细石混混凝土面面层 预应力大型型屋面板板 天沟板 天 窗 屋架自重 则作用于柱柱顶的屋屋盖结构构重力荷荷载设计计值为：3.1.22 吊吊车梁及及轨道重重力荷载载设计值值 3.1.33 柱柱自重重重力荷载载设计值值A柱、C柱柱 上柱 下柱 B柱 上上柱 下柱 各项恒载作作用位置置如图22所示 图2 恒荷荷载作用用位置图图（单位位：）3.2 屋面活活荷载屋面活荷载载标准值值为，雪雪荷载标标准值为为，后者者小于前前者，故故仅按前前者计算算。作用用于柱顶顶的屋面面活荷载载设计值值为：的作用位置置与作用用位置相相同，如如图2所所示。3.3 风荷载载风荷载标准准值可按按式计算算，其中中 ，根据厂厂房各部部分标高高及B类类地面粗粗糙度由由查表确确定如下下：柱顶（标高高12.05） 檐口（标高高13.25） 屋顶（标高高14.75） 如图3a所所示，由由式可得得排架迎迎风面及及背风面面的风荷荷载标准准值分别别为： 当时， 取当时， 取图3 风荷荷载体型型系数及及排架计计算简图图则作用于排排架计算算简图（图图3b）上上的风荷荷载设计计值为： 3.4 吊车荷荷载已知2000/500吊车参参数：；160/32吊车车参数：；根据B及及K，可可算得吊吊车梁支支座反力力影响线线中各轮轮压对应应点的竖竖向坐标标值。如如图4所所示。3.4.11 吊吊车竖向向荷载A柱 C柱 图4 吊车车荷载作作用下支支座反力力影响线线A柱与C柱柱的吊车车荷载作作用下的的支座反反力影响响线图形形相同3.4.22 吊吊车横向向水平荷荷载作用于每一一个轮子子上的吊吊车横向向水平制制动力作用于排架架柱上的的吊车横横向水平平荷载设设计值 4.内力分分析该厂房为两两跨等高高排架，可可用剪力力分配法法进行排排架内力力分析。其其中柱的的剪力分分配系数数结果如如表2。表2 柱剪剪力分配配系数柱别A、C柱B柱4.1 恒载作作用下排排架内力力分析恒载作用下下排架的的计算简简图如图图5a所所示。图图中的重重力荷载载及力矩矩M是根根据图22确定的的，即A柱、C柱柱 ; ; B柱 由于图5aa所示排排架为对对称结构构且作用用对称荷荷载，排排架结构构无侧移移，故各各柱可按按柱顶为为不动铰铰支座计计算内力力。柱顶顶不动铰铰支座反反力可根根据教材材表2.5.22所列的的相应公公式计算算。对于于A柱、CC柱，则A柱 、CC柱 ， 本例中。求求得后，可可用平衡衡条件求求出柱各各截面的的弯矩和和剪力。柱柱各截面面的轴力力为该截截面以上上重力荷荷载之和和，恒载载作用下下排架结结构的弯弯矩图和和轴力图图分别见见图5bb，c。图5d为排排架柱的的弯矩、剪剪力和轴轴力的正正负号规规定。图5 恒载载作用下下排架内内力图4.2 屋面活活荷载作作用下排排架内力力分析4.2.11 AAB跨作作用屋面面活荷载载排架计算简简图如图图6a所示示。其中中，它在在柱顶及及变阶处处引起的的力矩为为对于A柱，则对于B柱，则 则排架柱顶顶不动铰铰支座总总反力为为：将反向作用用于排架架柱顶，用用式计算算相应的的柱顶剪剪力，并并与柱顶顶不动铰铰支座反反力叠加加，可得得屋面活活荷载作作用于AAB跨时时的柱顶顶剪力，即即 排架各柱的的弯矩图图、轴力力图及柱柱底剪力力图如图图6b，cc所示。 图6 ABB跨作用用屋面活活荷载时时排架内内力图4.2.22 BBC跨作作用屋面面活荷载载由于结构对对称ABB、BCC跨相同同，将图图位置和和方向调调整一下下即可。图7 BCC跨作用用屋面活活荷载时时排架内内力图4.3 风荷载载作用下下排架内内力分析析4.3.11 左左吹风时时计算简图如如图8aa所示。对对于A、CC柱，由表表2.55.2得得:A柱 各柱顶剪力力分别为为： 排架内力图图如图88b所示示。 （a） 图8 左吹吹风时排排架内力力图4.3.22 右吹吹风时将A、C柱柱内力符符号对换换，且内内力符号号改变即即可。排架内力图图如图99b所示示。（a） 图9 右吹吹风时排排架内力力图4.4 吊车荷荷载作用用下排架架内力分分析4.4.11 作用用于A柱柱计算简图如如图100a所示示。其中中吊车竖竖向荷载载，在牛腿腿顶面处处引起的的力矩为为：对于A柱， ，则对于B柱，由表2.5.2得： 排架各柱顶顶剪力分分别为: 排架各柱的的弯矩图图、轴力力图及柱柱底剪力力值如图图10bb、c所所示。图10 作作用在AA柱时排排架内力力图4.4.22 作用用于B柱柱左计算简图如如图111a所示示， 计计算如下下：柱顶不动铰铰支座反反力，及总反反力R分分别为：各柱顶剪力力分别为为：排架各柱的的弯矩图图、轴力力图及柱柱底剪力力值如图图11bb、c所所示。 图11 作作用在BB柱左时时排架内内力图4.4.33 作用用于B柱柱右计算简图如如图122a所示示， 计计算如下下：柱顶不动铰铰支座反反力及总总反力RR分别为为：各柱顶剪力力分别为为：排架各柱的的弯矩图图、轴力力图及柱柱底剪力力值如图图12aa、b、cc所示。图12 作作用在BB柱右时时排架内内力图4.4.44 作用用于C柱柱计算简图如如图133a所示示， 计计算如下下：柱顶不动铰铰支座反反力及总总反力RR分别为为：各柱顶剪力力分别为为：排架各柱的的弯矩图图、轴力力图及柱柱底剪力力值如图图13bb、c所所示。图13 作作用在CC柱时排排架内力力图4.4.55 作用用于ABB跨柱当AB跨作作用吊车车横向水水平荷载载时，排排架计算算简图如如图144a所示示。对于于A柱，；对于B柱，则A柱 B柱 排架柱顶总总反力RR为：各柱顶剪力力为：排架各柱的的弯矩图图及柱底底剪力值值如图114b所所示。 图14 作作用于AAB跨时时排架内内力图4.4.66 作用用于BCC跨柱当BC跨作作用吊车车横向水水平荷载载时，排排架计算算简图如如图155a所示示。对于于B柱，；对于C柱， ，则B柱 C柱 排架柱顶总总反力RR为：各柱顶剪力力为：排架各柱的的弯矩图图及柱底底剪力值值如图115b所所示。图15 作作用于BBC跨时时排架内内力图5.内力组组合控制截面分分别取上上柱底部部截面II-I，牛牛腿顶截截面III-III和下柱柱底截面面IIII-IIII，按按公式求求得最不不利的内内力值，见表3，4。在每种荷载效应组合中，对矩形和工字型截面柱均应考虑以下四种不利内力组合：（1）+及及相应的的N，VV；（2）-及及相应的的N，VV；（3）及相相应的MM，V；（4）及相相应的MM，V；对柱进行裂裂缝宽度度验算时时，内力力采用标标准值，同同时只需需对的柱柱进行验验算。49 表表3 AA柱内力力设计值值汇总表表 ()柱号及正向内力荷载类别恒载屋面活荷载载吊车竖向荷荷载吊车水平荷荷载风荷载作用在ABB跨作用在BCC跨作用在A柱作用在B柱左作用在B柱右作用在C柱作用在AB跨作用在BC跨左风右风序号-5.52-1.0772.37-53.331-61.00337.366-2.433±11.009±18.99615.299-26.442452.99679.3880.00-65.003-15.8882.37173.339-1.94437.366-2.433±11.009±18.99615.299-26.442508.55279.388647.770168.884-41.900-3.68816.40050.744-258.51194.445-12.662±157.45±98.669256.007-225.78563.4479.388647.770168.88410.4441.18441.2866-21.776-24.99115.255-0.999±14.221±7.74437.222-26.227 表4 A柱柱内力组组合表 内力组组合截面+及相应的的,-及相应的的,及相应的,及相应的,-+0.99+0.9(+)+66.077+0.990.8(+)+0.9+-79.331+0.99+0.936.955+0.99+0.9(+)+36.322524.440452.996524.440452.996-+0.99+0.8(+)+0.9+117.336+0.99+0.8(+)+0.9+-122.20+0.9990.422+0.990.99(+)+-106.73974.886701.5531091.45508.552-+0.99+0.8(+)+0.9+591.119+0.99+0.8(+)+0.9+-517.33+0.9987.577+0.99 +0.99×+0.9×+90.9001029.74766.8811146.33563.4451.922-41.223-9.1446.5875.755469.55 6.柱截面面设计混凝土等级级强度为为C300， ；采用用HRBB4000级钢筋筋，。上上下柱均均采用对对称配筋筋。6.1 上柱配配筋计算算由表7可见见，上柱柱截面共共有4组组内力。取取。轴力力较小的的一组，即即由规范查得得有吊车车厂房排排架方向向上柱的的计算长长度。附附加偏心心距取20（大大于4000/330）。由故应考虑虑偏心距距增大系系数。 由故应考虑虑偏心距距增大系系数 取进行计算算。按构造配筋筋，选316（），则，满满足要求求。由规范得垂垂直于排排架方向向柱的计计算长度度 则 。满足弯矩作作用平面面外的承承载力要要求。6.2 下柱配配筋计算算取。与上柱柱分析方方法类似似，在表表7的88组内力力中，选选取下列列两组不不利内力力：（1）按计计算下柱计算长长度取。附附加偏心心距（大大于200）。由，故应考考虑偏心心距增大大系数。 由，故故应考虑虑偏心距距增大系系数故为大偏心心受压。先先假定中中和轴位位于翼缘缘内，则则 （2）按计计算下柱计算长长度取。附附加偏心心距（大大于200）。由，故应考考虑偏心心距增大大系数。 由，故故应考虑虑偏心距距增大系系数故为大偏心心受压。先先假定中中和轴位位于翼缘缘内，则则 综合上述计计算结果果，下柱柱截面选选用618（）。按按此配筋筋，经验验算柱弯弯矩作用用平面外外的承载载力亦满满足要求求。6.3 柱的裂裂缝宽度度验算规范规规定，对对的柱进进行裂缝缝宽度验验算，本本设计中中下柱未未出现的内内力，故故不需进进行裂缝缝宽度验验算。6.4 柱箍筋筋配置箍筋数量由由构造要要求控制制。根据据构造要要求，上上、下柱柱均选用用箍筋。6.5 牛腿设设计根据吊车梁梁支承位位置、截截面尺寸寸及构造造要求，初初步拟定定牛腿尺尺寸，如如图166所示。其其中牛腿腿截面宽宽度，牛牛腿截面面高度。6.5.11 牛牛腿截面面高度验验算（牛腿顶面面无水平平荷载） ，取a=0，按下式确定：故牛腿截面面高度满满足要求求。图16 牛牛腿尺寸寸简图6.5.22 牛牛腿配筋筋计算由于，因而而该牛腿腿按构造造要求配配筋，根根据构造造要求，。实际选用。水平箍筋选用。6.6 柱的吊吊装验算算采用翻身起起吊，吊吊点设在在牛腿下下部，混混凝土达达到设计计强度后后起吊，柱柱插入杯杯口深度度为,取取,则柱柱的吊装装时总长长度为。计计算简图图如图117所示示。 图图17 柱吊装装计算简简图柱吊装阶段段的荷载载为柱自自重重力力荷载（应应考虑动动力系数数），即即在上述荷载载作用下下，柱各各控制截截面的弯弯矩为：由得； 令，得,则则下柱最最大弯矩矩为： 柱截面受弯弯承载力力及裂缝缝宽度验验算过程程见表99。表9 柱吊吊装阶段段承载力力及裂缝缝宽度验验算表柱截面上柱下柱24.31140.32269.477>0.9×24.31=21.88395.880>00.9××40.32=36.297.基础设设计 GGB5000077-20002建建筑地基基基础设设计规范范规定定，对于于柱距的的单层多多跨厂房房，其地地基承载载力特征征值、吊吊车起重重量16602200、厂房房跨度、设设计等级级为丙级级时，可可不做地地基变形形验算。本本案满足足上述要要求，故故可不做做地基变变形验算算。 基基础混凝凝土强度度等级采采用C330，下下设1000厚CC10的的混凝土土垫层。7.1 作用于于基础顶顶面上的的荷载计计算 作用于基础础顶面上上的荷载载包括柱柱底（-截面）传传给基础础的M，NN，V以以及外墙墙自重重重力荷载载，前者者可由表表8中的的-截面选选取，见见表100，其中中内力标标准组合合值用于于地基承承载力验验算，基基本组合合值用于于受冲切切承载力力验算和和底板配配筋计算算，内力力的正负负号见图图18bb。表10 基基础设计计的不利利内力组别荷载效应基基本组合合荷载效应标标准组合合第一组374.114783.66643.466270.338608.33332.011第二组-374.94526.553-40.331-264.68424.66627.822第三组13.722877.557-9.02212.933675.441-5.544图18 基基础荷载载示意图图由图18aa可见，每每个基础础承受的的外墙总总宽度为为，总高高度为，墙墙体为双双面粉刷刷墙（）塑塑钢窗（），基础梁截面为，每个基础承受的自由墙体传来的重力荷载为：厚双面粉刷刷墙 塑钢窗 基础梁 距基础形心心的偏心心距为：7.2 基底尺寸及及埋置深深度7.2.1 按构造要要求拟定定高度柱的插入深深度，取取。杯底底厚度应应大于2200，取，则则。基础顶面标标高为-0.8850，故故基础埋埋置深度度为： 杯壁厚度；基础边边缘高度度，台阶阶高度取取5000，见图图18bb。7.2.2 拟定基基础底面面尺寸 适当放大，取取。7.2.3 计算基基底压力力及验算算地基承承载力 基地压力按按式计算算，结果果见表111；按按且验算地地基承载载力，其其中，验验算结果果见表111。可可见，基基础底面面尺寸满满足要求求。表11 基基础底面面压力计计算及地地基承载载力验算算类 别第一组第二组第三组270.338608.33332.011-264.68424.666-27.88212.933675.441-5.5441423.341239.671490.42122.003-478.85-176.73152.116118.995183.22152.911165.999117.990135.556<1190152.116<2228118.006<1190183.221<2228141.995<1190165.999<22287.3 基础高高度验算算这时应采用用基地净净反力设设计值，和，结果果见表112。表12 基基础底面面净反力力设计值值计算表表类 别第一组第二组第三组374.114783.66643.466-374.94526.553-40.33113.722877.557-9.0221207.27950.1141301.18201.667-639.56-216.48142.44287.544177.5503.47153.33794.477 因台阶高度度大于台台阶宽度度，则基基础底面面落在从从柱边向向外扩散散线以内内，因此此只需验验算变阶阶处的受受冲切承承载力。变变阶处受受冲切承承载力计计算截面面如图119所示示。变阶阶处截面面有效高高度。因为，所以以： ，则： ，有： 故基础高度度满足要要求。 图图19 变阶处处的冲切切破坏界界面7.4 基础底底板配筋筋计算7.4.11 柱柱边及变变阶处基基底反力力计算基础底板配配筋计算算时长边边和短边边方向的的计算截截面如图图20所所示。各各组不利利内力设设计值在在柱边及及变阶处处的基底底净反力力计算见见表133。 其其中第11,3组组内力长长生的基基底反力力示意图图见图220，第第2组内内力产生生的基底底反力示示意图见见图199。图20 基基础底板板配筋计计算截面面表13 柱柱边及变变阶处基基地净反反力计算算公 式第一组第二组第三组120.221106.224129.553125.443123.001135.114131.332141.887141.445133.993150.226144.226114.99890.499123.9927.4.22 柱边边及变阶阶处弯矩矩计算7.4.33 配配筋计算算基础底板受受力钢筋筋采用HHPB2235级级（）。长长边方向向钢筋面面积为：选用。 基基础底板板短边方方向钢筋筋面积为为：选用。 基基础底板板配筋图图详见施施工图。