混凝土结构课程设计（单层厂房）单跨(共24页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上单层工业厂房课程设计一、 工程名称 二、 设计资料某单层单跨钢筋混凝土装配车间跨度21米，长72米，柱距6米； 建筑地点：杭州市境内 车间所在场地，地坪下0.7米内为杂填土，填土下层3米内为亚粘土，地基容许承载力标准值，地下水位-1.5米，该地区历年最大冻深为0.5米，地下水及土质无腐蚀性。基本风压，基本雪压。屋面活荷载为0.5kN/m2。三、 结构构件选型及柱截面尺寸确定因该厂房跨度为21m，在1536m之间，且柱顶标高大于8m，故采用钢筋混凝土排架结构。为了使屋盖具有较大刚度，选用预应力混凝土折线屋架及预应力混凝土屋面板。选用钢筋混凝土吊车梁及基础梁。厂房各主要构

2、件选型见下表：主要承重构件选型表构件名称标准图集选用型号重力荷载标准值屋面板G410(一)1.5mx6m 预应力混凝土屋面板YWB 21.4 KN/m2天沟板G410(三)1.5mx6m 预应力混凝土屋面板（卷材防水天沟板）TGB6811.91 KN/m2屋架G415(三)预应力混凝土折线形屋架（跨度21m）YWJA212Ad92.9KN/榀0.05 KN/m2吊车梁G323(二)钢筋混凝土吊车梁（吊车工作级别为A1A5）DL-940.8KN/根轨道连接G325(二)吊车轨道联结详图0.80 KN/m基础梁G320钢筋混凝土基础梁JL-1813.1 KN/根四、 排架的荷载计算1排架计算简图的

3、确定(1)确定柱高。牛腿标高=7.2m柱顶标高=10.5m吊车梁顶标高=吊车梁高+牛腿标高=1.2+7.2=8.4m轨顶标高=吊车梁顶标高+轨道构造高度=8.4+0.2=8.6m上柱高Hu=柱顶标高-牛腿标高=10.5-7.2=3.3m全柱高H=柱顶标高基顶标高=10.5-（-0.5）=11m下柱高Hl=H-Hu=11-3.3=7.7m,= Hu/H=3.3/11=0.3（2）初步拟订柱尺寸 根据表一的参考尺寸，取上柱bh=400mm400mm, 下柱bhhf=900mm400mm200mm,截面尺寸如图所示。 （3）参数计算上柱： 下柱： 比值： 排架计算简图如图（6）2荷载计算(1)恒载计

4、算。1)屋盖结构自重标准值： 三毡四油绿豆沙防水层 0.4KN/m220mm厚水泥砂浆找平层； 200.02=0.4 KN/m260mm水泥珍珠岩保温层； 40.06=0.24 KN/m220mm厚水泥砂浆找平层； 200.02=0.4 KN/ m2预应力混凝土屋面板 1.4 KN/ m2屋盖钢支撑 0.07 KN/ m2gk=2.91 KN/m2 天沟板 1.916=11.46 KN 屋架自重 92.9KN 则作用在一榀横向平面排架一端柱顶的屋盖自重标准值为 2)柱自重标准值： 上柱 G2k=250.40.43.3=13.2kN 下柱 G3k=257.70.20.42+0.40.1+2注（1

5、.1为考虑下柱仍有部分矩形截面而乘的增大系数） =0 3）吊车梁及轨道自重标准值： G4k=40.8+0.86=45.6kN=75010002=250mm（2）屋面活荷载标准值 由荷载规范可知，不上人屋面均不活荷载为0.50 KN/m2，不大于基本雪压，屋面活荷载在每侧柱顶产生的压力为 Q1k=0.56212=31.5 KN （3）吊车荷载标准值吊车规格表吊车跨度额定起重量Q（kN）吊车宽度B（m）轮距K（m）吊车总量G（kN）小车重g（kN）最大轮压（kN）最小轮压（kN）1005.554.42083610020根据B与K及支座反力影响线图，可求得 其作用点到柱顶的距离 y= （4）风荷载标

6、准值。 计算时风压高度变化系数按柱顶至室外天然地坪的高度10.5+0.3=10.8m取值，计算时风压高度变化系数按檐口标高10.8+1.65=12.45m取值 3内力计算 (1)恒载作用下。 由于单层厂房多属于装配式结构，柱、吊车梁及轨道的自重，是在预制柱吊装就位完毕而屋架尚未安装时施加在柱子上的，此时尚未构成排架结构。但在设计中，为了与其他荷载项计算方法一致，并考虑到使用过程的实际受力情况，在柱、吊车梁及轨道的自重作用下，仍按排架结构进行内力计算。 在屋盖自重G1k、上柱自重G2k、吊车轨道及连接G4k作用下，由于结构对称、荷载对称，故可简化为如图（10）的计算简图 1）在G1k作用下 2)

7、 在G2k作用下 3) 在G4k作用下 ) 叠加以上弯矩 M1k= M11k=-12.06() M2k= M12k +M22k +M42k=-60.31-3.3+11.4=-52.21()M11k=12.06kNmM12k=60.31kNmM22k=3.3kNmM42k=11.4kNmM1k=12.06kNmM2k=52.21kNmG1k作用下G2k作用下G4k作用下恒载作用下+= 图（10）恒荷载作用下计算简图已知由规范公式： 在M1k作用下 由规范公式 在M2k作用下 在G1k、G2k、G3k、G4k共同作用下的弯矩图和轴力图如图（11）在G1k、G2k、G3k、G4k共同作用下的弯矩图和

8、轴力图如图 图（11）恒荷载作用下弯矩图和轴力图（2）活荷载作用。1）屋面活荷载作用下： 由于Q1k作用位置与G1k相同 在Q1k作用下的M图和N如图（12）所示MQ11k=1.58kNmMQ12k=7.87kNmRQ1k=0.06kNRQ2k=0.87kN0.66kNm7.21kNm3.61kNm1.58kNm31.5kN图（12）屋面活荷载作用下的弯矩和轴力2）吊车竖向荷载作用下： 当Dmax,k作用在A柱时 A柱 B柱 与恒载计算方法相同，可得C2=1.22A柱B柱A柱与B柱相同，剪力分配系数内力图如图（13） 专心-专注-专业Mmax,k=67.73kNmMmin,k=13.55kNm

9、Dmax=270.9kNDmin=54.18kNV=6.01kN5.70kNm58.03kNm1.14kNm12.41kNm82.61kNm16.5kNm 270.9kN54.18kN 图（13）吊车竖向荷载作用下内力图3）吊车水平荷载作用下：当Tmax向左作用时 由规范公式可得 当考虑空间作用分配系数，可以查表得 Tmax向左作用的M图如图（14）所示。Tmax向右作用的M图与上述情况相反。 图（14）吊车水平荷载作用下内力图 4）风荷载作用下： 风从左向右作用，在q1和 q2 作用下，由规范公式： 风荷载作用下的M、N图如图（15） 当风从右向左吹时，其M、N图与上述情况相反。 图（15）

10、风荷载作用下内力图四、最不利内力组合由于排架单元为对称结构，可仅考虑A柱截面，荷载内力汇总表见表一，内力组合见表二C 表一 A柱内力汇总表柱号截面荷载项内力恒荷载屋面活荷载吊车竖向荷载吊车水平荷载风荷载G1kG2kG3kG4kQ1kDmax,k在A柱Dmin,k在A柱Tmax,k左风右风1234567A柱1-1M4.390.66-5.70-1.14-3.073.0714.63-14.52N254.4431.5270.954.1800002-2M-47.827.2158.0312.41-3.073.0714.49-4.36N299.447.87270.954.1800003-3M23.913.6

11、116.15-82.61110.42-110.4293.67-83.49N345.0431.5270.954.180000V5.790.87-6.01-6.01-9.219.2127.5-15.18 表2.5A柱内力组合表截面及相应的N，V及相应的N，V及相应M、N及相应M、NM14.362-16.5714.9844.39N331.552498.25282.79254.44M21.174-43.33826.7-37.812N550.333348.202550.333348.202M225.375-26.20226.619-224.958N617.2393.802617.2393.802V17.

12、625-21.5734.203-4.992 156.5052-3.654317.376-142.784535.552379.1734535.552379.173411.5995-11.995823.2041-0.3912注：M（单位为），N（单位为），V（单位为）。五、 排架柱的设计 1柱在排架平面内的配筋计算 (1)截面尺寸。 (2)材料等级。混凝土：, 钢筋：受力筋为 箍筋为: (3)截面最不利内力。由于截面33的弯矩和轴向力均比截面22的大，故下柱配筋由截面33的最不利内力确定。经比较，用于上下柱截面配筋的最不利内力及柱在排架方向的初始偏心距、计算长度偏心距增大系数列于表三中 表三 柱在

13、排架平面内的计算参数截面内力组1-1M()14.36243358630.67866004000.9890.678N()331.552M4.98418 35838 0.484 66004000.9891.75 N282.793-3M225.375365 942385 1.304 1155010000.9201.27 N617.2M26.61943 94263 0.381 7700100011.22 N617.2 柱在排架平面内的配筋计算过程在此略去，计算结果见表四 表四 柱在排架平面内的配筋计算截面内力组x偏心情况计算实配1-1M()14.362630.678207.71458 196.9大偏压

14、215.56 4B14(=)N()331.552M4.98438 1.75 231.549 196.9大偏压110.90 N282.793-3M225.375385 1.27 953.9543 518.1大偏压873.29 4B18(=1017.36mm)N617.2M26.61963 1.22 541.8643 518.1大偏压142.90 N617.2表中：见表2.6；.上柱，下柱，当时，当时，；：上柱，；下柱，当时，；当时，；上柱或下柱，当时， 。2.柱在排架平面外的承载力验算 上柱，Nmax =331.552kN,考虑吊车荷载时，按规范有 由规范知下柱Nmax=617.2,当考虑吊车荷

15、载时，按规范有 故承载力满足要求。非抗震区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求控制，根据构造要求，上、下柱均采用A8200箍筋六、牛腿设计根据吊车梁支承位置，吊车梁尺寸及构造要求，确定牛腿尺寸如图。初选牛腿高度h=700mm；外边缘高度h1400mmh/3，=45o；c=300mmA（B ）柱牛腿牛腿截面宽度b=400mm，截面高度h=700mm,截面有效高度h0=660mm。(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=45.6+270.9=316.5kN牛腿顶面没有水平荷载，即（作用在上柱轨顶标高处）。设裂缝控制系数满足要求。(2) 牛腿配筋45.6X1.2+270

16、.9X1.4=433.98kN=（433.98X103X70）/(0.85X300X660)+1.2X0/300=180.5mm2180.5 mm2，所以采用构造配筋。采用416，牛腿处水平箍筋为8100。七、柱下独立基础设计基础采用C25混凝土，；钢筋采用HRB335，；垫层采用C10混凝土，厚100mm；基础高度H=1100mm，（采用锥形杯口基础）杯底厚=250mm，柱伸入基础=800mm，杯壁厚t=325mm，杯壁高=400mm。杯口顶部尺寸：宽度为；长度为。基础总高为杯口顶面标高-1.150，故基础底面标高为-2.250m。因此，粘土层为地基持力层，容许承载力180kPa。基础模型图

17、1、作用在基础底面的内力基础梁和围护墙的重力荷载查图集04G320，基础梁选用JL-3（中间跨）和JL-17（边跨）。JL-3截面尺寸为450240mm，自重为16.1kN，基础梁上砌筑有240厚清水砖墙，墙高12.150+0.5=12.65m（含女儿墙）。墙上有上、下钢框玻璃窗，窗宽4.8m，上、下窗高分别为3.6m、0.6m，钢窗自重0.45kN/m2，墙自重19.0kN/m3。基础梁下有混凝土支墩，尺寸为1050400290mm，自重为24 kN/m3。故由墙体和基础梁传来的重力荷载标准值基础梁自重 16.10kN墙体自重： 190.24612.65(3.6+0.6)4.8=250.07

18、 kN钢窗自重： 0.45(0.6+3.6)4.8=9.07kN混凝土支墩自重： 1.050.40.2924=2.92kN_重力荷载标准值 NWk=278.16kN设计值 NW=1.2278.16=333.79kN此荷载对基础中心线的偏心距对基础底面的偏心弯矩=278.16X0.47=130.74333.79X0.47=156.88柱传来的内力值（设计值）荷载位置组别荷载效应基本组合荷载效应标准组合M(kNm)N(kN)V(kN)M(kNm)N(kN)V(kN)基础顶面最大负弯矩组合-156.88278.16-25.88-130.74333.79-21.57最小轴力组合187.812642.6

19、613.92156.51535.5511.60对基础底面产生的内力最大负弯矩组合-156.88278.16-25.88-130.74333.79-21.57最小轴力组合187.812642.6613.92156.51535.5511.602、初步确定基础尺寸(1) 基础高度和杯口尺寸已知柱插入杯口深度为800mm，故杯口深度为800+50=850mm。杯口顶部尺寸：宽为400+275=550mm，长为700+275=850mm；杯口底部尺寸：宽为400+250=500mm；长为700+250=800mm。取杯壁厚度t=325mm，杯底厚度a1=250mm。据此，初步确定基础高度为800+50+

20、250=1100mm。(2) 确定基础地面尺寸基础埋深为d=2.25-0.3=1.95m，取基础地面以上土的平均重度为m=20kN/m3，则深度修正后的地基承载力特征值fk为=200+(1.95-0.5)=229由内力组合可知，控制截面-的最大轴向力标准组合值为642.66kN按轴心受压估算基础地面尺寸=(642.66+278.16)/(215-20X1.95)=5.232m2考虑到偏心等影响，将基础再放大40%左右，取b=2.4m，l=3.6m。基础底面积 基础地面弹性抵抗矩3、地基承载力验算基础及基础上方土的重力标准值：1.95336.96 、组分别作用在基底面的相应荷载效应标准组合的内力

21、值为：第1组：第2组：在、组荷载作用下，基础地面均为全截面受压。基础底面压力验算：第1组：第2组：均满足要求4、基础受冲切承载力验算只考虑杯口顶面由排架柱传来到基础地面的内力设计值，显然这是第组内力最不利。故因为由柱边做出的45斜线与杯壁相交，这说明不可能从柱边发生冲切破坏，故仅需对台阶以下进行受冲减承载力验算。这时冲切锥体的有效高度h0=500-40=460mm，冲切破坏锥体最不利位置及尺寸如下图基础受冲切承载力验算考虑冲切荷载时取用的基础底面多边形面积202.84X1.47=298.17kN298.17kN故此基础高度满足受冲切承载力要求。5、基础底板配筋计算：按地基净反力设计值进行配筋计算，各个截面处内力计算。偏心距柱边截面处的地基净反力地基净反力设计图沿基础长边方向，对柱边截面-处的弯矩故按配筋，采用，沿基础短边方向，对柱边截面-处的弯矩根据构造配筋，采用，满足要求。杯壁厚度为t=250mm，杯壁高度为h2=600mm，t/ h2=0.420.75，故需在杯壁配置构造钢筋，采用。