单层工业厂房计算书课程设计报告.docx

混凝土结构与砌体结构设计单层工业厂房计算书学生姓名学号专业名称班级指导教师一、设计条件及要求1 .设计条件某双跨等高金工车间，厂房长度60m,柱距为6m,不设天窗。跨度为21m,每跨设 有吊车各2台20/5t软钩吊车；吊车工作级别为A5级；轨顶标高为10.8m。吊车梁高度取 1.2m,轨道及零件重lkN/m,轨道及垫板高度200mm。厂房围护墙厚240mm。室内地坪标高为±0.000m,室外地坪标高为-0.150m,基础顶面 离室外地坪为1.0m,采用钢窗。室内外高差为0.30m。屋架采用梯形钢屋架，无天窗，屋 面为非上人屋面。厂房所在地的地面粗糙度为B类，基本风压w°=0.3kN/m2,组合值系数瓦=0.6；基本雪 压So=O.3kN/m2,组合值系数3c=0.7Vo地基承载力特征值/ak=140kN/m2排架柱混凝土强度等级为C30。柱纵向受力钢筋采用HRB400级，其他钢筋采用HPB300 级或者HRB400o.设计要求设计内容包括：1 .确定剖面尺寸和结构布置。2 .构件选型（吊车梁、柱截面、吊车型号）。3 .排架内力分析（可参考PK二维设计数据）。4 .柱截面设计。5 .牛腿设计。6 .提交结构计算书一份。要求：步骤清楚、计算正确、工整。7 .撰写规范见附件1。二、构件选型.钢屋盖采用图12-67所示的21m钢桁架，桁架端部高度为1.99m,中央高度为3.04m.预制钢筋混凝土吊车梁和轨道连接采用标准图G323 （二），中间跨DL-9Z,边跨DL-9B.梁高hb=l. 2m。轨道连接采用标准图集 G325 （二）。1 .预制混凝土柱取轨道顶面至吊车梁顶面的距离ha=0.2m,故牛腿顶面标高二轨顶标高-hb-ha=10. 8-1. 2-0. 2=+9. 4m。由附录12查得，吊车轨顶至吊车顶部的高度为2. 3m,考虑屋架下弦至吊车顶部所需空隙高度为220mm,故柱顶标高=10. 8+2. 3+0. 22=+13.32m基础顶面至室外地坪的距离为1. 0m,那么基础顶面至室内地坪的高度为1. 0+0. 15=1. 15m,故从基础顶面算起的柱高H=13. 32+1. 15=14. 47m上部柱高 Hu=13. 32-7. 2=6. 12m,下部柱高 Hl=14. 47-4. 92=9. 55m。参考表12-3,选择柱截面形式和尺寸：上部柱采用矩形截面b X h=400mm X 400mm；下部柱采用 1 形截面 bf XhX bXhf=400mmX900mmX lOOmmX 150mmo2 .柱下独立基础采用锥形杯口基础三、计算单元及计算简图.定位轴线B1：由附表12可查得轨道中心线至吊车端部的距离Bl=260mm；B2：吊车桥架至上柱内边缘的距离，一般取B2280mm：B3：封闭的纵向定位轴线至上柱内边缘的距离，B3=400mmoBl+B2+B3=260+80+400=740mm750mm,可以。故取封闭的定位轴线、B都分别与左、右外纵墙内皮重合。1 .计算单元由于该金工车间厂房在工艺上没有特殊要求，结构布置均匀，除吊车荷载外，荷载在纵向的 分布是均g的，故可取一根横向排架为计算单三，计算单元的宽度为纵向相邻柱间距中心线 之间的距离，即B=6.0m,如图12-68 (a)所示。四、荷载计算.屋盖荷载(1)屋盖恒荷载近似取屋盖恒荷载标准值为1.2kN/ m2,故由屋盖传给非架柱的集中恒荷载设计值Fl=1.3xl.2xl0.5x6=98.28kN作用于上部柱中心线外侧el=50mm处(2)屋面活荷载荷载规范规定，屋面均布活荷载标准值为0.5kN/m2,比屋面雪荷载标准值0.3kN/m大, 故仅按屋面均布活荷载计算。于是由屋盖传给排架柱的集中活荷载设计值F6=1.5x0.5x6xl0.5=47.25kN作用于上部柱中心线外侧el=50mm处。1 .柱和吊车梁等恒荷载上部柱自重标准值为4.0kN/m,故作用在牛腿顶截面处的上部柱恒荷载设计值F2=1.3x6.12x4=31.8kN下部柱自重标准值为4.69kN/m,故作用在基础顶截面处的下部柱恒荷载设计值F3=1.3x9.55x4.69=58.2kN吊车梁自重标准值为39.5kN/根，轨道连接自重标准值为0.80kN/m,故作用在牛腿顶截面处的吊车梁和轨道连接的恒荷载设计值F4=1.3x(39.5+6x0.8)=57.59kN2 .吊车荷载吊车梁跨度 Lk=21-2X0. 75= 19. 5m查附录12,得Q=2O/5t, Lk=19.5m时的吊车最大轮压标准值Pmax,k最小轮压标准值Pmin,k小车自重标准值G2,k以及与吊车额定起重量相对应的重力标准值G3,k：Pmax,k=2O5kN, Pmin,k=3,5kN, G2,k=75kN, G3,k=200kN 并查得吊车宽度 B 和轮距 K：B=5.55m, K=4.4m(1)吊车竖向荷载设计值Dmax、DminDmax, k= B Pmax, kSyi=0. 9X205X (1+0. 692+0. 215+0. 056)=362.17kNDmax= y Q Dmax, k=l. 5 X 362. 17=543. 26kNDmin= Dmax-=543. 26 X 5/205)=9. 275kNPmaxfk(2)吊车横向水平荷载设计值Tmax由式(12-6)知Tk=l/4 a(G2,k + G3,k)=lA 义0. IX (75+200)=6. 875kNTkTmax= Dmax=543.26 X (6. 875/205) =18. 22kNPmaxtk3 .风荷载(1)作用在顶柱处的集中风荷载设计值W这时风荷载的高度变化系数W按檐口离室外地坪的高度0.15+13.32+1.2 (屋架端部高度)=14.67m来计算。查表104 得离地面10m时，iz=1.0；离地面15m时，|dz=1.14,用插入1 14-1法，知阳=1+-X (14.67-10) =1. 1315-10由图可得 hl=L99m, h2=l. 05mm=(0.8+0.5)hl+(0.5-0.6)h2 |JzWoB=4. 82W二 YQXWk=1.5X4. 82=7. 23kN(2)沿排架柱高度作用的均布风荷载设计值q1、q2这时风压高度变化系数卬按柱顶离室外地坪的高度0.15+13.32=13.47m来计算。1.14- 1/、uz=l+X (13.47-10) =1.0915-10q1=yQX|jsXnzXWoXB=l. 5X0. 8X 1. 09X0. 3X6=2. 35kN/mq2=YQXnsX|jzXWoXB=l. 5X0. 5X 1. 09X0. 3X6=1. 47kN/m五、内力分析内力分析时所取的荷载值都是设计值，故得到的内力值都是内力的设计值1,屋盖荷载作用下的内力分析(1)屋盖集中恒荷载F1作用下的内力分析柱顶不动支点反力柱顶不动支点反力MlR=ClHM1=F1Xe0=98. 28X0. 05=4. 914kN m按n=lu/ll/=0.109, X=Hu/H=0.422,查附图92 得柱顶弯矩作用下的系数02.81 .按公式计 算：1 一人 2 (1-) n Cl=1.5 X;=2.511+X3 (1) n可见计算值与查附图9.2所得的接近，取Cl=2.51R=-Cl=(4.21/13. 27) X2. 81=0. 85N(2)屋盖集中恒荷载F6作用下的内力分析R=HR=HM6=F6XeO=47.25X0. 05=2. 3625kN m (71=(2.362714.47)X2. 51=0. 41kN.柱自重、吊车梁自重及轨道连接等自重作用下的内力分析2 .吊车荷载作用下的分析(1) Dmax作用在A柱，Dmin作用在B柱时，A柱的内力分析Mmax=Dmax-e=543. 26x(0.75-0.45)=162.98kN-mMmin=Dmin-e=130. 25x(0.75-0.45)=39.07kN-m这里的偏心距e是指吊车轨道中心线至下部柱截面形心的水平距离。A柱顶的不动支点反力，查附图9-3.计算C3=1.5xC3=1.5x1+A3A)=1.27 取 C3=1.27A 柱顶不动支点反力 Ra=C3= (162.98/14.47)xl.27=14.30kN (一)HB 柱顶不动支点反力 Rb=C3=(39.07/14.47) xl.27=-3.43 kN (f)H1A 柱顶水平剪力 Va=Ra +-(-Ra-Rb)= 14.30+1(-14.30+3.43)=8.37 (一)B 柱顶水平剪力 Vb=Rb +-(-Ra-Rb)=3.43+1(-14.30+3.43)=-2.005 (f )(2) Dmin作用在A柱，Dmax作用在B柱时的内力分析此时，A柱顶剪力与Dmax作用在A柱时的相同，也是VA=8.37kN ()(3)在Tmax作用下的内力分析Tmax至牛腿顶面的距离为=1.4m；Tmax至柱底的距离为10.8+0.15+1.0=11.95mo因A柱与B柱相同，受力也相同，故柱顶水平位移相同，没有柱顶水平剪力.4.风荷载作用下A柱的内力分析左风时，在ql、q2作用下的柱顶不动饺支座反力，由附图9.8查得Cii=0.42；按计算8 1+23(- 1)=0.42故Cn=0.42不动较支座反力:RafIHG尸2. 35x14. 47x0. 42=14. 28 (一)RB=q2HCu=l. 47x14. 47x0. 42=-8. 9 (<-)A柱顶水平剪力：1_Va= Ra +(IV-Ra-Rb)=-14. 28+1/2(7. 23+14. 28+8. 9)=1.95 kN (f)1 _Vb= Rb +_(IV-Ra-Rb)=-8. 9+l(7. 23+14. 28+8. 9)=5.69kN (f)六、内力组合表及其说明七、排架柱截面设计采用就地预制柱，混凝土强度等级为C30,纵向受力钢筋为HRB400级钢筋，采用对称配筋。1-上部柱配筋计算由内力组合表知，控制截面I-I的内力设计值为M=93.056, N=143.07考虑P-二阶效应eo=M/N=93.O5/143.O7=65Omm, ea=20mm.ej= eo+ea =6504-20=670mm A=bh=400x400=160xl03mm2Cc=0.5fcA/N=0.5*14.3*160*103/143.07*103=8,65>l,取 <c=1.0查表 12-4 知,lo=2Hu=2x6.12=12.24mr|S =1+- (建)(c =1.651 150-方。4c截面设计假设为大偏心受压，那么x=N/q l*fc*brf=(143.07*103)/(l*14.3*400)=24.56mm<2asr=80mm取 x=2asr=80mm二f|S ei-h/2 + asr=l. 65x670-400/2 +40=945. 5mmAs=Asf=Ne7fy (ho-as9=143. 07x945. 5x107360x(360-40)=1174. 24mm2选用(HRB400) 322 , As=Asr=1140mmS 故截面一侧钢筋截面积1140mm2> P minbh=0. 2%X400X40=320mm2 ； 同时 柱截面 总配筋 2 X n40=2280mn2 > 0. 55%X400X400=880mm2.下部柱配筋计算按控制截面m-ni进行计算。由内力组合表知，有二组不利内力：(a)： M=325.91kN-m, N=656.05kN(b)： M=114.67kN-m, N=236.14kN按(a)组内力进行截面设计e0=325.9iy656.05=497mm, ea=h/30 =9000=30mm ei=e0+ea=527mmA=bh+2 (bf-b) hf=1.875*105mm2Cc=0.5fcA/N=0.5*14.3*1.875*105/656.05*103=2.12>l,取 Cc=1.0qs =1+- (?) (c=1.321150-方04c假设为大偏心受压，且中和轴在翼缘内x=N/a l*fc*brf=(656.05*103)/(l*14.3*400)=125.51mm>asr=80mm<hf=162.5mm说明中和轴确实在翼缘内e'二r|S ei-h/2 + as-1.32x527-900/2 +40=285. 64mmAs 二 As' =Ne'-aifcbfz-x (x/2一as') /fy (hoas')=656.05x285. 64x1000-1x14. 3x400 X 125.51X (125.51/2-40) /360x (860-40) =487. 56mm2 采用(HRB400)4 12 As=As'=452mm?按(b)组内力进行截面设计e0=114.67*107236.14*10：-485mm ea=30mm ei=515mmCc=0.5fcA/N=0.5*14.3*1.875*105/236.14*103=6.21>l,取 Cc=1.0qs =1+77 (2) (c=1.35 15咤方。x=N/ a l*fc*b，f=(236.14*103)/(l*14.3*400)=41.28mm<2asr=80mm取 x=2a,sr=80niniez=ns ei-h/2 + =1. 35X515-900/2 +40=285. 25nunAs=Asf=Ne7fy (ho-asz)=236. 14 X 285. 25x107360x(860-40)=228. 18mm2 < 4012As=Asr=452mm2 5.牛腿设计根据餐车梁支承位置，吊车梁W寸及构造要求，确定牛腿尺寸。牛腿截面宽度b=400mm, 截面高度h=600mm,截面有效高度ho=560mm。(1)按裂缝控制要求验算牛腿截面高度作用在牛腿顶面的竖向力标准值Fvk=Dmax.k+F4/k=543. 26 + 57.59/1.3=587.56kN牛腿顶面没有水平荷载，即Fhk=0 (Tmax作用在上柱轨顶标高处)设裂缝控制系数 B=0.65, ftk=2.01N/mm2, a=-150+20=130mm<0.故 a=0 由式(12-18)得8 (1-0. 5*Fhk/ Fvk) * ftk bhO/ (0. 5+a/hO) =598. 72>Fvk=587. 56,满足要求(2)牛腿配筋由于a=-130mm ,故可按构造要里配筋。水平纵向受拉钢筋截面面积A、 Pmnbh=0. 002X400X600=480mm2,采用(HRB400) 5 14, A=769mm2,其中 2 (HRB400) 2中 14 是弯起钢筋。己如前述，牛腿处水平箍筋为(HRB335) 08100o