单层厂房结构设计计算书.docx

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1、目 录1 设计计资料- 1 -2 柱截截面尺寸寸确定- 1 -2.1 确定定柱高度度- 11 -2.2 确定定柱截面面尺寸- 1 -2.3 确定定柱截面面惯性距距- 11 -3 荷载载计算- 4 -3.1 恒荷荷载- 4 -3.1.1 屋盖恒恒载- 4 -3.1.2 吊车梁梁及轨道道重力荷荷载设计计值- 4 -3.1.3 柱自重重重力荷荷载设计计值- 4 -3.2 屋面面活荷载载- 55 -3.3 风荷荷载- 5 -3.4 吊车车荷载- 7 -3.4.1 吊车竖竖向荷载载- 77 -3.4.2 吊车横横向水平平荷载- 8 -4 内力力分析- 8 -4.1 恒载载作用下下排架内内力分析析- 88

2、 -4.2 屋面面活荷载载作用下下排架内内力分析析- 110 -4.2.1 A BB跨作用用屋面活活荷载- 100 -4.2.2 B CC跨作用用屋面活活荷载- 122 -4.3 风荷荷载作用用下排架架内力分分析- 13 -4.3.1 左吹风风时- 13 -4.3.2 右吹风风时- 14 -4.4 吊车车荷载作作用下排排架内力力分析- 155 -4.4.1 作用于于A柱- 115 -4.4.2 作用于于B柱左- 16 -4.4.3 作用于于B柱右- 18 -4.4.4 作用于于C柱- 119 -4.4.5 作用于于AB跨柱柱- 220 -4.4.6 作用于于BC跨柱柱- 222 -5 内力力组

3、合- 233 -6 柱截截面设计计- 226 -6.1 上柱柱配筋计计算- 26 -6.2 下柱柱配筋计计算- 27 -6.3 柱的的裂缝宽宽度验算算- 229 -6.4 柱箍箍筋配置置- 330 -6.5 牛腿腿设计- 300 -6.5.1 牛腿截截面高度度验算- 300 -6.5.2 牛腿配配筋计算算- 331 -6.6 柱的的吊装验验算- 31 - 混凝土及砌体结构课程设计单层厂房房结构设设计计算算书1.设计计资料本设计方方案为左左跨吊车车C2，右跨跨吊车CC1，牛腿顶标标高9.6，跨跨度277，柱距距6。2.柱截截面尺寸寸确定2.1 确定定柱高度度估计基础础埋深22.2，基础高高1.5

4、5，室外外地坪标标高-00.155。A,C柱柱顶标高高 9.6+00.2+2.0099+0.115=12.05中柱总高高 H =12.05+0.77=122.755下柱高 =9.66+0.7=10.3上柱高 =12.75-10.3=22.4552.2 确定定柱截面面尺寸根据柱的的高度、吊车起起重量及及工作级级别等条条件，由由混凝土土设计规规范，66m柱距距单层厂厂房矩形形、工字字形截面面柱截面面尺寸限限值并参参考厂房房柱截面面形式和和尺寸参参考表确确定柱截截面尺寸寸，见表表12.3 确定定柱截面面惯性距距排架平面面内惯性性矩A柱、CC柱 上柱：下柱：B柱 上柱：下柱：表1 柱柱截面计计算参数数

5、 计算算参数柱号截面尺寸寸/面积/惯性矩/自重/（）A、C上柱矩下柱B上柱矩下柱本案仅取取一榀排排架进行行计算，计算单单元和计计算简图图如图11所示。图1 计计算单元元和计算算简图3.荷载载计算3.1 恒荷荷载3.1.1 屋盖恒恒载防水层 20mmm厚水泥泥砂浆找找平层 100mmm厚珍珍珠岩制制品保温温层 隔气层 30mmm厚细石石混凝土土面层预应力大大型屋面面板 天沟板 天 窗窗 屋架自重重 则作用于于柱顶的的屋盖结结构重力力荷载设设计值为为：3.1.2 吊车梁梁及轨道道重力荷荷载设计计值3.1.3 柱自重重重力荷荷载设计计值A柱、CC柱 上柱柱 下柱 B柱 上柱 下柱 各项恒载载作用位位

6、置如图图2所示示图2 恒恒荷载作作用位置置图（单单位：）3.2 屋面面活荷载载屋面活荷荷载标准准值为，雪荷载载标准值值为，后后者小于于前者，故仅按按前者计计算。作作用于柱柱顶的屋屋面活荷荷载设计计值为：的作用位位置与作作用位置置相同，如图22所示。3.3 风荷荷载风荷载标标准值可可按式计计算，其其中，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（标标高122.055） 檐口（标标高133.255） 屋顶（标标高144.755） 如图3aa所示，由式可可得排架架迎风面面及背风风面的风风荷载标标准值分分别为：当时， 取当时， 取图3 风风荷载体体型系数数及排架架计算简简图

7、则作用于于排架计计算简图图（图33b）上上的风荷荷载设计计值为：3.4 吊车车荷载已知2000/550吊车车参数：；1600/322吊车参参数：；根据BB及K，可算得得吊车梁梁支座反反力影响响线中各各轮压对对应点的的竖向坐坐标值。如图44所示。3.4.1 吊车竖竖向荷载载A柱C柱图4 吊吊车荷载载作用下下支座反反力影响响线A柱与CC柱的吊吊车荷载载作用下下的支座座反力影影响线图图形相同同3.4.2 吊车横横向水平平荷载作用于每每一个轮轮子上的的吊车横横向水平平制动力力作用于排排架柱上上的吊车车横向水水平荷载载设计值值4.内力力分析该厂房为为两跨等等高排架架，可用用剪力分分配法进进行排架架内力分

8、分析。其其中柱的的剪力分分配系数数结果如如表2。表2 柱柱剪力分分配系数数柱别A、C柱柱B柱4.1 恒载载作用下下排架内内力分析析恒载作用用下排架架的计算算简图如如图5aa所示。图中的的重力荷荷载及力力矩M是是根据图图2确定定的，即即A柱、CC柱; ; B柱 由于图55a所示示排架为为对称结结构且作作用对称称荷载，排架结结构无侧侧移，故故各柱可可按柱顶顶为不动动铰支座座计算内内力。柱柱顶不动动铰支座座反力可可根据教教材表22.5.2所列列的相应应公式计计算。对对于A柱柱、C柱柱，则A柱 、C柱，本例中。求得后后，可用用平衡条条件求出出柱各截截面的弯弯矩和剪剪力。柱柱各截面面的轴力力为该截截面以

9、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为为排架柱柱的弯矩矩、剪力力和轴力力的正负负号规定定。图5 恒恒载作用用下排架架内力图图4.2 屋面面活荷载载作用下下排架内内力分析析4.2.1 AB跨跨作用屋屋面活荷荷载排架计算算简图如如图6aa所示。其中，它在柱柱顶及变变阶处引引起的力力矩为对于A柱柱，则对于B柱柱，则则排架柱柱顶不动动铰支座座总反力力为：将反向作作用于排排架柱顶顶，用式式计算相相应的柱柱顶剪力力，并与与柱顶不不动铰支支座反力力叠加，可得屋屋面活荷荷载作用用于ABB跨时的的柱顶剪剪力，即即排架各柱柱的弯矩矩图、轴轴力图及及柱底剪

10、剪力图如如图6bb，c所所示。图6 AAB跨作作用屋面面活荷载载时排架架内力图图4.2.2 BBC跨作作用屋面面活荷载载由于结构构对称AAB、BBC跨相相同，将将图位置置和方向向调整一一下即可可。图7 BBC跨作作用屋面面活荷载载时排架架内力图图4.3 风荷荷载作用用下排架架内力分分析4.3.1 左吹风风时计算简图图如图88a所示示。对于于A、CC柱，由表表2.55.2得得:A柱 各柱顶剪剪力分别别为：排架内力力图如图图8b所所示。（a）图8 左左吹风时时排架内内力图4.3.2右吹吹风时将A、CC柱内力力符号对对换，且且内力符符号改变变即可。排架内力力图如图图9b所所示。（a）图9 右右吹风时

11、时排架内内力图4.4 吊车车荷载作作用下排排架内力力分析4.4.1作用用于A柱柱计算简图图如图110a所所示。其其中吊车车竖向荷荷载，在牛腿腿顶面处处引起的的力矩为为：对于A柱柱， ，则对于B柱柱，由表表2.55.2得得： 排架各柱柱顶剪力力分别为为:排架各柱柱的弯矩矩图、轴轴力图及及柱底剪剪力值如如图100b、cc所示。图10 作用在在A柱时时排架内内力图4.4.2作用用于B柱柱左计算简图图如图111a所所示， 计算如如下：柱顶不动动铰支座座反力，及总反反力R分分别为：各柱顶剪剪力分别别为：排架各柱柱的弯矩矩图、轴轴力图及及柱底剪剪力值如如图111b、cc所示。图11 作用在在B柱左左时排架

12、架内力图图4.4.3作用用于B柱柱右计算简图图如图112a所所示， 计算如如下：柱顶不动动铰支座座反力及及总反力力R分别别为：各柱顶剪剪力分别别为：排架各柱柱的弯矩矩图、轴轴力图及及柱底剪剪力值如如图122a、b、c所示示。图12 作用在在B柱右右时排架架内力图图4.4.4作用用于C柱柱计算简图图如图113a所所示， 计算如如下：柱顶不动动铰支座座反力及及总反力力R分别别为：各柱顶剪剪力分别别为：排架各柱柱的弯矩矩图、轴轴力图及及柱底剪剪力值如如图133b、cc所示。图13 作用在在C柱时时排架内内力图4.4.5作用用于ABB跨柱当AB跨跨作用吊吊车横向向水平荷荷载时，排架计计算简图图如图11

13、4a所所示。对对于A柱柱，；对对于B柱柱，则则A柱 B柱 排架柱顶顶总反力力R为：各柱顶剪剪力为：排架各柱柱的弯矩矩图及柱柱底剪力力值如图图14bb所示。图14 作用于于AB跨跨时排架架内力图图4.4.6作用用于BCC跨柱当BC跨跨作用吊吊车横向向水平荷荷载时，排架计计算简图图如图115a所所示。对对于B柱柱，；对对于C柱柱， ，则B柱 C柱 排架柱顶顶总反力力R为：各柱顶剪剪力为：排架各柱柱的弯矩矩图及柱柱底剪力力值如图图15bb所示。图15 作用于于BC跨跨时排架架内力图图5.内力力组合控制截面面分别取取上柱底底部截面面I-II，牛腿腿顶截面面II-II和和下柱底底截面IIII-IIII，

14、按公公式求得得最不利利的内力力值，见见表3，4。在每种种荷载效效应组合合中，对对矩形和和工字型型截面柱柱均应考考虑以下下四种不不利内力力组合：（1）+及相应应的N，V；（2）-及相应应的N，V；（3）及及相应的的M，VV；（4）及及相应的的M，VV；对柱进行行裂缝宽宽度验算算时，内内力采用用标准值值，同时时只需对对的柱进进行验算算。41 表3 A柱内内力设计计值汇总总表 ()柱号及正向内力力荷载类别别恒载屋面活荷荷载吊车竖向向荷载吊车水平平荷载风荷载作用在AAB跨作用在BBC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-5.522-1.0072.377-5

15、3.31-61.0337.336-2.44311.0918.9615.229-26.42452.9679.3380.000-65.03-15.882.377173.39-1.99437.336-2.44311.0918.9615.229-26.42508.5279.338647.70168.84-41.990-3.66816.44050.774-2588.511194.45-12.621577.45598.69256.07-2255.788563.479.338647.70168.8410.4441.18841.2886-21.76-24.9115.225-0.99914.217.77437.

16、222-26.27表4 AA柱内力力组合表表 内力力组合截面+及相应应的,-及相应应的,及相应的的,及相应的的,-+0.9+0.9(+)+66.007+0.900.8(+)+00.9+-79.31+0.9+0.936.995+0.9+0.9(+)+36.332524.40452.96524.40452.96-+0.9+0.8(+)+0.9+117.36+0.9+0.8(+)+0.9+-1222.200+0.990.442+0.90.99(+)+-1066.733974.86701.5310911.455508.52-+0.9+0.8(+)+0.9+591.19+0.9+0.8(+)+0.9+-

17、5177.333+0.987.557+0.9 +0.99+0.9+90.99010299.744766.8111466.333563.451.992-41.23-9.1146.58875.775469.56.柱截截面设计计混凝土等等级强度度为C330，；采用用HRBB4000级钢筋筋，。上上下柱均均采用对对称配筋筋。6.1 上柱柱配筋计计算由表7可可见，上上柱截面面共有44组内力力。取。轴力较较小的一一组，即即由规范查查得有吊吊车厂房房排架方方向上柱柱的计算算长度。附加偏偏心距取20（大于4400/30）。由故应考考虑偏心心距增大大系数。由故应考考虑偏心心距增大大系数取进行计计算。按构造配配筋

18、，选选316（），则，满满足要求求。由规范得得垂直于于排架方方向柱的的计算长长度 则 。满足弯矩矩作用平平面外的的承载力力要求。6.2 下柱柱配筋计计算取。与上上柱分析析方法类类似，在在表7的的8组内内力中，选取下下列两组组不利内内力：（1）按按计算下柱计算算长度取取。附加加偏心距距（大于于20）。由，故应应考虑偏偏心距增增大系数数。 由由，故应应考虑偏偏心距增增大系数数故为大偏偏心受压压。先假假定中和和轴位于于翼缘内内，则（2）按按计算下柱计算算长度取取。附加加偏心距距（大于于20）。由，故应应考虑偏偏心距增增大系数数。 由由，故应应考虑偏偏心距增增大系数数故为大偏偏心受压压。先假假定中和和

19、轴位于于翼缘内内，则综合上述述计算结结果，下下柱截面面选用6618（）。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 柱的的裂缝宽宽度验算算规范规定，对的柱柱进行裂裂缝宽度度验算，本设计计中下柱柱未出现的内内力，故故不需进进行裂缝缝宽度验验算。6.4 柱箍箍筋配置置箍筋数量量由构造造要求控控制。根根据构造造要求，上、下下柱均选选用箍筋筋。6.5 牛腿腿设计根据吊车车梁支承承位置、截面尺尺寸及构构造要求求，初步步拟定牛牛腿尺寸寸，如图图16所所示。其其中牛腿腿截面宽宽度，牛牛腿截面面高度。6.5.1 牛腿截截面高度度验算（牛腿顶顶面无水水平荷载载），取取a=00，

20、按下下式确定定：故牛腿截截面高度度满足要要求。图16 牛腿尺尺寸简图图6.5.2 牛腿配配筋计算算由于，因因而该牛牛腿按构构造要求求配筋，根据构构造要求求，。实实际选用用。水平平箍筋选选用。6.6 柱的的吊装验验算采用翻身身起吊，吊点设设在牛腿腿下部，混凝土土达到设设计强度度后起吊吊，柱插插入杯口口深度为为,取,则则柱的吊吊装时总总长度为为。计算算简图如如图177所示。图17 柱吊装装计算简简图柱吊装阶阶段的荷荷载为柱柱自重重重力荷载载（应考考虑动力力系数），即在上述荷荷载作用用下，柱柱各控制制截面的的弯矩为为：由得；令，得,则下柱柱最大弯弯矩为：柱截面受受弯承载载力及裂裂缝宽度度验算过过程见

21、表表9。表9 柱柱吊装阶阶段承载载力及裂裂缝宽度度验算表表柱截面上柱下柱24.33140.33269.44700.924.31=21.88395.800.9940.32=36.297.基础础设计GB5000077-20002建筑地地基基础础设计规规范规规定，对对于柱距距的单层层多跨厂厂房，其其地基承承载力特特征值、吊车起起重量11602000、厂房房跨度、设计等等级为丙丙级时，可不做做地基变变形验算算。本案案满足上上述要求求，故可可不做地地基变形形验算。 基础混混凝土强强度等级级采用CC30，下设1100厚厚C100的混凝凝土垫层层。7.1 作用用于基础础顶面上上的荷载载计算作用于基基础顶面面

22、上的荷荷载包括括柱底（-截面）传给基基础的MM，N，V以及及外墙自自重重力力荷载，前者可可由表88中的-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 基础设设计的不不利内力力组别荷载效应应基本组组合荷载效应应标准组组合第一组374.14783.6643.446270.38608.3332.001第二组-3744.944526.53-40.31-2644.688424.6627.882第三组13.772877.57-9.00212.993675.41-5.554图1

23、8基基础荷载载示意图图由图188a可见见，每个个基础承承受的外外墙总宽宽度为，总高度度为，墙墙体为双双面粉刷刷墙（）塑钢窗窗（），基础梁梁截面为为，每个个基础承承受的自自由墙体体传来的的重力荷荷载为：厚双面粉粉刷墙 塑钢窗 基础梁 距基础形形心的偏偏心距为为：7.2 基底尺寸寸及埋置置深度7.2.1 按构造要要求拟定定高度柱的插入入深度，取。杯杯底厚度度应大于于200，取，则则。基础顶面面标高为为-0.8500，故基基础埋置置深度为为：杯壁厚度度；基础础边缘高高度，台台阶高度度取5000，见见图188b。7.2.2 拟定基础础底面尺尺寸适当放大大，取。7.2.3 计算基底底压力及及验算地地基承

24、载载力基地压力力按式计计算，结结果见表表11；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 基础底底面压力力计算及及地基承承载力验验算类 别别第一组第二组第三组270.38608.3332.001-2644.688424.66-27.8212.993675.41-5.55414233.34412399.67714900.422122.03-4788.855-1766.733152.16118.95183.2152.991165.99117.90135.561900152.162288118.061900183.212288141.9519

25、00165.9922887.3 基础础高度验验算这时应采采用基地地净反力力设计值值，和，结果果见表112。表12 基础底底面净反反力设计计值计算算表类 别别第一组第二组第三组374.14783.6643.446-3744.944526.53-40.3113.772877.57-9.00212077.277950.1413011.188201.67-6399.566-2166.488142.4287.554177.503.477153.3794.447因台阶高高度大于于台阶宽宽度，则则基础底底面落在在从柱边边向外扩扩散线以以内，因因此只需需验算变变阶处的的受冲切切承载力力。变阶阶处受冲冲切承载载

26、力计算算截面如如图199所示。变阶处处截面有有效高度度。因为，所所以：，则：，有：故基础高高度满足足要求。图19 变阶处处的冲切切破坏界界面7.4 基础础底板配配筋计算算7.4.1 柱边及及变阶处处基底反反力计算算基础底板板配筋计计算时长长边和短短边方向向的计算算截面如如图200所示。各组不不利内力力设计值值在柱边边及变阶阶处的基基底净反反力计算算见表113。 其中第第1,33组内力力长生的的基底反反力示意意图见图图20，第2组组内力产产生的基基底反力力示意图图见图119。图20 基础底底板配筋筋计算截截面表13 柱边及及变阶处处基地净净反力计计算公 式式第一组第二组第三组120.21106.24129.53125.43123.01135.14131.32141.87141.45133.93150.26144.26114.9890.449123.927.4.2柱边边及变阶阶处弯矩矩计算7.4.3 配筋计计算基础底板板受力钢钢筋采用用HPBB2355级（）。长边边方向钢钢筋面积积为：选用。 基础底底板短边边方向钢钢筋面积积为：选用。 基础底底板配筋筋图详见见施工图图。