单层工业厂房结构课程设计11852.docx

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1、单层工业厂房结构课程设计一、设计条件 11.1 工工程概况某厂装配车车间为一双双跨钢筋混混凝土厂房房，跨度为为24米，长长度为900.48米米，柱顶标标高为133.5米，轨轨顶标高为为9.8米米，厂房设设有天窗，采采用两台220t和一一台30/5t的AA4工作制吊吊车。屋面面防水层采采用二毡三三油，维护护墙采用2240mmm厚的转砌体体，钢门窗窗，混凝土土地面，室室内外高差差为1500mm，建建筑剖面图图详见图11. 11.2 结结构设计资资料 自然条件件：基本风风压值为00.35KKN/m22，基本雪雪压值为00.45 KN/mm2 地质质条件：厂厂区自然地地坪以下为为0.8mm厚填土，填填

2、土一下为为3.5mm厚中层中中密粗砂土土（地基承承载力特征征值为2550 KN/mm2），再下下层为粗砂砂土（地基基承载力特特征值为3350 KN/mm2），地下水水位在地面面下2.55米，无腐蚀蚀性。 1.3 吊车使用用情况车间设有两两台20tt和一台330/5tt的A4工作制吊吊车，轨顶顶标高为99.8米，吊吊车的主要要参数如下下表：起重吊车宽度轮距吊车总重小车重（KN）最大轮压最小轮压300/550 6.115 4.88 365117 2880 665 11.4 厂厂房标准构构件选用情情况 1.4.1 屋面面板 采用11.5X66m预应力力钢筋混凝凝土屋面板板，板自重重标准值为为1.4k

3、kN/m22。 1.44.2 天天沟板 天沟板板自重标准准值为122.1KNN/块，积积水荷载以以0.6KKN/m计计 天窗架架 门窗钢钢筋混凝土土天窗架，每每根天窗架架支柱传到到屋架的自自重荷载标标准 值为227.2 1.44.3 屋屋架 采用预预应力钢筋筋混凝土折折线型屋架架，自重标标准值为1106KNN/榀。 1.44.4 屋屋架支撑 屋架支支撑的自重重标准值为为0.055kN/mm2 1.44.5 吊吊车梁 吊车梁梁为先张法法预应力钢钢筋混凝土土吊车梁，吊吊车梁的高高度为 12200mmm，自重标标准值为444.2kkN/根。轨轨道及零件件重标准值值为1kN/m， 轨道道及垫层高高度为

4、2000mm。 1.4.6 基础梁 基础础梁尺寸；基础梁为为梯形截面面，上顶面面宽3000mm，下下底面宽 2000mm，高高度4500.每根重重16.77KN。 11.5 材材料选用 1.55.1柱 混凝土：采用400 钢筋：纵纵向受力钢钢筋采用HHRB4000，箍筋筋采用HRRB3355. 1.5.2 基础础 混凝土：采用C40 钢筋：采采用HRBB335级级钢。 11.5.33 屋面做法法 20厚厚1：3水泥砂浆浆找平层（重重力密度为为20 KN/mm3） 冷底子子油两道隔隔气层0.05 KN/mm2 1000厚泡沫混混凝土隔热热层（抗压压强度4MMPa，重重力密度55 KN/mm3）

5、15厚厚1:3水水泥砂浆找找平层（重重力密度220 KN/mm3） 11.6 屋屋面或则在在标准值的的取值 11.7 相相关建筑材材料的基本本数据 钢筋混混凝土容重重 水泥砂砂浆容重 石灰水水泥混合砂砂浆容重 2400厚双面粉粉刷机制砖砖墙重 钢门窗窗自重 防水层层自重 0.335 KN/mm2 找平层层自重 图1.1 建筑剖面面图二、计算简简图的确定定 22.1 计计算上柱高高及柱全高高 根据任任务书的建建筑剖面图图： 上柱高高=柱顶标标高-轨顶顶标高+轨轨道构造高高度+吊车车梁高 =113.5-9.8+1.2+.02=5.1mm 标高=吊车梁顶顶标高-吊吊车梁高=13.55-0.22-1.

6、22=12.1m 全柱高高H=柱顶顶标高基顶标高高=13.5-（-0.5）=14.00m 下柱高高=H-=14.00-5.11=8.99m = /H=5.1/14=00.3644 22.2 初初步确定柱柱截面尺寸寸 根据柱的的高度、吊吊车起重量量及工作级级别等条件件，可确定定柱的截面面尺寸，见见表2.11。表2.1 柱截截面尺寸及及相应的计计算参数排架计算单单元和计算算简图如下下图所示。计算参数柱号截面尺寸/面积/惯性矩/自重/ A，C 上柱矩40055002.0100541.711085.0 下柱 I400010000*1000*1500 1.9880105 256.3410084.95B

7、上柱矩50066003.010059010887.5 下柱 I500012000*1000*1500 2.5000105 496.5110086.25图2.1 计算单元元和计算简简图三、荷载计计算 33.1 恒恒载 3.11.1 屋屋盖结构自自重二毡三油防防水层 0.35 KN/mm2100厚泡泡沫混凝土土隔热层 0.5 KN/mm220m厚11：3水泥砂浆浆找平层 冷底子油两两道隔气层层 00.05 KN/mm2预应力混凝凝土屋面板板（包括灌灌缝） 15厚1:3水泥砂砂浆找平层层 00.3 KN/mm2屋盖支撑 3.005 KNN/m2G1=1.2*（33.05*6*244/2+1106/2

8、2）=3227.122Kn 3.1.2 柱自自重A、C柱上柱 G4AA= G4CC =1.255.1=30.660kN 下下柱 G5A= GG5C =11.24.9558.9=52.887kN B柱柱 上柱柱 G4B=1.27.5*5.1=27.336KN 下柱柱 G5B=1.26.2558.9=52.877kN 3.1.3 吊车车梁及轨道道自重 G3=11.2*(45.55+1*66)=611.8KNN 各项恒荷载载作用位置置如图3.1所示。图3.1 荷载作用用位置图(单位:kkN） 33.2 屋屋面活荷载载标准值 屋面活荷荷载标准值值为0.55 KN/mm2，雪荷载载标准值为为0.455

9、KN/mm2，后者小小于前者，故故仅按前者者计算。作作用于柱顶顶的屋面活活荷载设计计值为Q1=1.4*0.5*6*24/22=50.40KNN的作用位置置与作用位位置相同，如如图3.11所示。 33.3 风风荷载 某地地区的基本本风压，对对按柱顶标标高13.5m考虑虑，查规范范得，对按天窗窗檐口标高高14.88m考虑，查查规范得。屋屋顶标高115.800m考虑，查查规范得。天天窗标高220.122m考虑，查查规范得。风风载体型系系数的分布布如图下 图3.2 风荷荷载体型系系数及排架架计算简图图则作用于排排架计算简简图(图33.2）上上的风荷载载设计值为为： 3.4 吊吊车荷载根据B与KK及支座

10、反反力影响线线，可求得得图3.3 吊车荷载载作用下支支座反力影影响线3.4.11 吊车竖竖向荷载由公式求得得吊车竖向向荷载设计计值为： =1.4280（1+00.2677+0.88+0.0067）=836.5KN3.4.22 吊车横横向水平荷荷载作用于每一一个轮子上上的吊车横横向水平制制动力为：作用于排架架柱上的吊吊车横向水水平荷载设设计值为： 其其作用点到到柱顶的距距离 yy=四、内力计计算 4.11 恒载作作用下排架架内力分析析 该厂房为为两跨等高高排架，可可用剪力分分配法进行行排架内力力分析。其其中柱的剪剪力分配系系数计算，见见表4.11。表4.1 柱剪力分分配系数柱别A、C 柱柱B 柱

11、在G1作用用下： 对AA、C柱，已已知由规范范公式：2.3211因此，在共共同作用（即即在G1作作用下）柱柱顶不动铰铰支承的反反力图4.1 恒载作用用下排架内内力图 4.22 在屋面面活荷载作作用下排架架内力分析析4.2.11 AB跨跨作用屋面面活荷载 排架计算简简图如图22.1所示示，其中QQ1=40.32KNN，它在柱柱顶及变阶阶处引引起起的力矩为为： 对A柱，=2.3221，=0.9334 对B柱，=1.7221则排架柱顶顶不动铰支支座总反力力为： 将R反反向作用于于排架柱顶顶，计算相相应的柱顶顶剪力，并并与柱顶不不动铰支座座反力叠加加，可得屋屋面活荷载载作用于AAB跨时的的柱顶剪力力，

12、即 图图4.2 AB跨作作用屋面活活荷载时排排架内力图图4.2.22 BC跨作用用屋面活荷荷载由于结构对对称，且BBC跨与AB跨作用用的荷载相相同，故只只需将图44.2中个个内力图的的位置及方方向调整一一下即可，如如图4.33所示。 图4.3 BCC跨作用屋屋面活荷载载时排架内内力图 4.33 吊车荷荷载作用下下排架内力力分析 44.3.11 Dmaax作用在在A柱 AA柱： B柱： 对对A柱 对对B柱 ( )( ) 排排架各柱顶顶剪力分别别为：( )( )( ) 排架各各柱的弯矩矩图，轴力力图和柱底底剪力值如如图4.44所示。 图4.4 作作用A柱时时排架内力力图4.3.22 作用在在B柱左

13、 柱顶不不动铰支座座反力，及总反力力分别为：( )( )( ) 各各柱顶剪力力分别为：( )( )( )排架各柱的的弯矩图，轴轴力图及柱柱底剪力值值如图4.5所示 图4.55 作用BB柱左时排排架内力图图 4.33.3 DDmax作用用在B柱右右根据结构对对称性及吊吊车吨位相相等的条件件，内力计计算与作用用于B柱左左的情况相相同，只需需将A，CC柱内力对对换并改变变全部弯矩矩及剪力符符号，如图图4.6所所示。 图4.66 作用BB柱右时排排架内力图图 4.33.4 作作用于C柱柱 同理，将将作用于AA柱情况的的A，C柱内力对对换，并注注意改变符符号，可求求得各柱的的内力，如如图4.77所示。

14、图44.7 作作用C柱时时排架内力力图 4.33.5 TTmax作用用在AB跨跨柱 对AA柱 aa=（3.8-1.2）/33.8=00.6322 对A柱，则则 对BB柱，则 排架架柱顶总反反力R为： 各柱柱顶剪力为为：Tmax作作用在ABB跨的M图图、N图如如图4.88所示。 图图4.8 Tmaxx作用于AAB跨时排排架内力图图4.3.66 Tmax作用用在BC跨跨 由于结构构对称及吊吊车吨位相相等，故排排架内力计计算与作用用AB跨情情况相同，仅仅需将A柱柱与C柱的的内力对换换，如图44.9所示示。图4.9 Tmaxx作用于BBC跨时排排架内力图图 4.44 风荷载载作用下排排架内力分分析 4

15、.4.1 左吹吹风时 对A、CC柱 各柱顶剪剪力分别为为: 风从左向向右吹风荷荷载作用下下的M、NN图如图 图4.10 左左吹风时排排架内力图图 4.4.22 右吹风风时 计算简图图如4.111a所示示。将图44.10bb所示A,C柱内力力图对换且且改变内力力符号后可可得，如图图4.111b所示。 图4.11 右右吹风时排排架内力图图五、最不利利荷载组合合 内内力组合按按式（2.5.199）式（22.5.221）进行行。除及相相应的M和和N一项外外，其他三三项均按式式（2.55.19）和和式（2.5.200）求得最最不利内力力值；对于于及相应的的M和N一一项，和截面均按按（）求得得最不利内内力

16、值，而而截面则是是按式（22.5.221）即（）求得最不利内力。 对对柱进行裂裂缝宽度验验算时，内内力采用标标准值。51表5.1 柱内力设设计值汇总总表柱号及正向向内力荷载类别 恒载屋面活载吊车竖向荷荷载吊车水平荷荷载风荷载 AB跨 BC跨Dmax在在柱Dmax在在B柱左Dmax在在B柱右Dmax在在柱Tmax在在AB跨Tmax在在BC跨左风右风序号M 15.886 0.5226 2.2442 -57.49 -61.6 43.774 -2.666 9.111 29.66 52.999 -70.26N 331.68 40.332 0 0 0 0 0 0 0 0 0M -49.17 -112.1

17、2.744 123.56 -7.882 43.774 -2.666 9.111 29.66 52.999 -70.26N 391.92 50.44 0 603.5 179.26 0 0 0 0 0 0M 25.991 -4.88 9.299 -14.13 -1533.33 148.5 -9.003 149.88 100.49 246.45 -3544.39N 443.13 50.44 0 603.5 179.26 0 0 0 0 0 0 8.277 0.8 0.722 -15.18 -16.27 11.555 -0.771 15.447 7.799 44.557 40.2注：单位()，单位，单

18、位。表5.2 柱内力组组合表截面+Mmaxx及相应的的N,V-Mmaxx及相应的的N,VNmax及及相应的MM,VNmin及及相应的MM,VMK, NNK备注M+0.99+0.99(+)+125.77+0.990.88(+)+0.9+-117.8+0.99+0.9954.044+0.99+0.99(+)+125.22491.333N377.004331.668377.004331.668276.44M+0.99+0.88(+)+0.9+145.442+0.99+0.88(+)+0.9+-154.8+0.9962.033+0.990.99(+)+-138.53N826.444566.335935

19、.007391.992M+0.99+0.8（+）+0.9+474.221+0.99+0.88(+)+0.9+-537.1+0.9913.199+0.99+0.99(+)+457.774N877.665617.556986.228443.113V58.955-53.339-5.39964.7MK341.881-380.5612.511330.004NK679.66493.887757.224369.228VK43.099-36.112-2.87747.2表5.3 B柱内力力设计值汇汇总表柱号及正向向内力荷载类别恒载屋面活载吊车竖向荷荷载吊车水平荷荷载风荷载作用在跨作用在跨作用在柱作用在B柱左作用

20、在B柱右作用在柱作用在跨作用在BC跨左风右风 序号M 00 -7.86 7.866 54.887 105.34 -105.34 -54.87 119.299 119.299 132.54 -1132.554N 654.24 500.4 50.44 0 0 0 0 0 0 0 0M 00 -7.86 7.866 -79.58 -3477.29 347.2 79.558 119.299 119.299 132.54 -1322.54N 774.72 500.4 50.4 179.26 603.5 603.5 179.26 0 0 0 0M 00 -8.46 8.466 51.883 -95.04

21、95.004 -51 .83 449.95 -4499.95N 828.66 500.4 50.44 179.26 603.5 603.5 179.26 0 00 0 0 00 -0.073 0.0773 14.444 27.772 -27.72 -14.44 34.888 -344.88注：单位()，单位，单位。表5.4 B柱内力力组合表截面+Mmaxx及相应的的N,V-Mmaxx及相应的的N,VNmax及及相应的MM,VNmin及及相应的MM,VMK, NNK备注M+0.99+0.99(+)+ 2227.331+0.99+0.99(+)+-227.31+0.77+0.99(+) +171.

22、229+0.990.99(+)+ 210.004N699.66699.66724.88654.224M+0.99+0.99(+) + 423.29+0.99+0.99(+)+-423.29+0.88 (+)0+0.990.99+134.991N 13088.921308.921740.32774.7724M+0.99+0.8（+）+0.9+667.773+0.99+0.88(+)+0.9+-667.73+0.88 (+)0+0.99(0.99+)554.337N1437.611437.611794.26828.666V36.6-36.66046.099MK476.995-476.950395.

23、997NK1125.511125.511380.26690.555VK26.144-26.114032.922注：单位()，单位，单位六、柱截面面设计 6.11 A柱柱的截面设设计6.1.11 柱在排排架平面内内的配筋计计算表6.1 柱在排架架平面内的的计算参数数截面内力组 1-11M125.224 377.59 360 397.59 11 7.6 400 0.966 1.222N331.668 3-33M474.221 540.32 860 570.32 11 9.1 900 1.055 1.122N877.665M-537.1 869.7 860 899.7 11 9.1 900 1.05

24、5 1.077N617.556注 1. 2. 截面 内内力组 eeO 九九o ee 邑邑 o 丘丘 (2 叮叮 M(hhNm) 一14463 333 3365 553 0059 77800 4400 09955 18896 11 N(kkN) 44228 MM 一76677 2216 3365 2236 11 78000 4000 09955 13341 NN 355558 MM 318854 6679 7765 7706 11 19助助0 8800 00903 11364 33 NN 44691 MM 44412 4468 7765 4461 11 93000 8000 11000 1112

25、7 NN 94226 33. 表6.2 柱在排架架平面内的的配筋计算算 截面 内力组组 x 偏心情况况计算实配 1-1M125.224 397.59 1.222 6455.1 58 198 大偏压 10700.1322（11400）N331.668 3-3M474.221 570.32 1.122 10488.8 139.7 473 大偏压 13200422（15200）N877.665M-537.1 899.7 1.077 13722.7 108 473 大偏压 15977.3522（19000）N617.556综上所述:下柱截面面选用522（11900） 6.1.2 柱在在排架平面面外的承

26、载载力验算 上柱柱，Nmaax =3331.668kN,考虑吊车车荷载时，按按规范有 由由规范知 下柱柱Nmaxx=8777.65,当考虑吊吊车荷载时时，按规范范有 故承载载力满足要要求。6.1.33 裂缝宽宽度验算；构件受力力特征系数数；混凝土土保护层厚厚度取255mm。验验算过程见见表6.33。相应于控制制上、下柱柱配筋的最最不利内力力组合的荷荷载效应标标准组合为为：表6.3 柱的裂缝缝宽度验算算表柱截面上柱下柱内力标准值91.333341.881276.44679.66330.445030.01440.02111.11523.44491300.5233292.775704.77191.1

27、1105.773=0.610.51110.2100.3 满满足要求0.0700.3满足足要求 6.1.4 柱箍筋配配置 非地震震区的单层层厂房柱,其箍筋数数量一般由由构造要求求控制.根根据构造要要求,上、下下柱均选用用82000箍筋。 6.22 B柱柱截面设计计 6.2.1上上柱配筋计计算由内力组合合表可见，上上柱截面有有四组内力力，取h00600040560mmm，附加加弯矩eaa=20mmm（等于于600300），四四组内力都都为大偏心心，取偏心心矩较大的的的一组即：M=2277.31 N=6999.6吊车厂房排排架方向上上柱的计算算长度 =2X33.8m=7.6m。eo=M/N=2227

28、.311/6999.6=3325mmm,ei=e0+ea=3255+20=345mmm 由=7600mmm/6000mm=12.6675，故应应考虑偏心心距增大系系数=2.4531.0 取=1.00.=1.023,取= =11.1866= ，取x=2aas进行计算算 选选3 20 As=9422mm2 则则，满足要要求垂直于排架架方向柱的的计算长度度=1.225X3.8m=4.75m，则 =满足弯矩作作用平面外外的承载力力要求。 6.2.2 下柱的配配筋计算 取取，与上柱柱分析方法法类似，选选择下列两两组不利内内力： MM=6677.73kkN*m M=5554.377kN*mm N=1143

29、7.61kNN N=828.66kNN（1） 按M=6667.733kN*mm，N=11437.6kN计计算下柱计算长长度lo=1.00 Hc=9.11m,附加加偏心距eea=10000/300=33mmm(220mm)B=1000mm, bf=4000mm, hf=1500mm Eoo=M/NN= 故故应考虑偏偏心距增大大系数，取取2=1.0=故为大偏心心受压。 x= =11238mmm2（2）按MM=5544.37kkN*m,N=8228.666kN 计算算方法与上上述相同，计计算过程从从路，Ass=As=9300mm2 综合合上述计算算结果，下下柱截面选选用4 20(AAs=12256m

30、mm2)6.2.33 柱裂缝缝宽度验算算 方法法同A柱，经经验算表明明裂缝宽度度合格。6.2.44 柱箍筋筋配置非地震区的的单层厂房房柱，其箍箍筋数量一一般由构造造要求控制制。根据构构造要求，上上下柱均选选用 2000箍筋。七、牛腿设设计 7.1 A柱牛腿腿设计根据吊车梁梁支承位置置、截面尺尺寸及构造造要求，初初步拟定牛牛腿尺寸，如如图7.11所示。其其中牛腿截截面宽度=400mmm，牛腿腿截面高度度=6000mm, =5655mm。 图7.1 牛腿尺寸寸简图 7.1.1 牛腿截面面高度验算算 =0.665, ，(牛腿顶顶面无水平平荷载), ，取，按下式确确定： 则： 故牛牛腿截面高高度满足要

31、要求。 7.11.2 牛牛腿配筋计计算由于, 因因而该牛腿腿可按构造造要求配筋筋。根据构构造要求，实际纵向钢筋取416由于，则可可以不设置置弯起钢筋筋，箍筋按按构造配置置，牛腿上上部 范围围内水平箍箍筋的总截截面面积不不应小于承承受的受拉拉纵筋总面面积的。箍筋为8100。 7.11.3 牛牛腿局部承承压验算设垫板尺寸寸为4000400mmm,局部部压力标准准值：故局部压应应力满足要求。 7.22 B柱牛牛腿设计对于B柱牛牛腿根据吊吊车梁支承承位置，截截面尺寸及及构造要求求，初步拟拟定牛腿尺尺寸，如图图7.2所所示。其中中牛腿截面面宽度b=400mmm，牛腿腿截面高度度h=10550mm， 图图

32、7.2 牛腿尺寸寸简图 7.22.1 牛牛腿截面高高度验算 其其中 a=250mmm+20mmm=2770，Fttk按下式式确定： 故牛腿截面面高度满足足要求 7.2.2 牛腿配筋筋计算As=mminbhh=0.000240010500=8400mm2按840mmm2配筋，选选用4 188（As=10177mm2），水平平箍筋选用用81000.八、柱的吊吊装验算8.1 AA柱的吊装装验算 8.11.1 柱柱的吊装参参数采用翻身起起吊。吊点点设在牛腿腿下部，混混凝土达到到设计强度度后起吊。柱柱插入杯口口深度为,取,则柱柱吊装时总总长度为55.1+88.9+00.85=14.885m，计计算简图如

33、如图8.11所示。图8.1 柱吊装计计算简图 8.1.2 内力力计算 柱吊装阶阶段的荷载载为柱自重重重力荷载载（应考虑虑动力系数数），即 在上述荷荷载作用下下，柱各控控制截面的的弯矩为： 由由得:RA=M3= RRAx-令 得,则则下柱段最最大弯矩为为： 柱截面受弯弯承载力及及裂缝宽度度验算过程程见表8.1表8.1 柱吊装阶阶段承载力力及裂缝宽宽度验算表表 柱截面面 上柱柱 下柱 522.49（39.225） 73.63（54.554）90.4330.99X52.49=447.24455600.9X773.633=66.27 1333.04 48.89 0.26-0.4880.22，取0.22 00.160.2 (满足要求求)0.030.2 （满足要要求）8.2 BB柱的吊装装验算采用翻身起起吊，吊点点设在牛腿腿下部，混混凝土达到到设计强度度后起吊，可可得柱插入入杯口深度度为，取，则柱柱吊装时总总长度为55.1+88.9+00.95=14.995m，计算简简图如图88.2所示示。图8.2柱柱吊装计算算简图 柱柱吊装阶段段的荷载为为柱自重重重力荷载（应应考虑动力力系数），即即 在在上述荷载载作用下，柱柱各控制截截面的弯矩矩为： 由得： 令，得，则则下柱段最最大弯矩为为：柱截面受弯弯承载力及及裂缝宽度度验算过程程见表8.2 表8.22 柱吊装装阶段承载载力及裂缝缝宽度验算算表