钢筋混凝土单层工业厂房结构设计单层厂房计算课程设计

《混凝土结构设计》课程设计计算书设计题目钢筋混凝土单层工业厂房结构设计专业班级土木工程102浙江农林大学土木工程专业课程设计计算书共46页第2页2目录一、设计项目……………………………………………………….3二、设计资料……………………………………………………….3三、计算简图……………………………………………………….5四、荷载计算……………………………………………………….6五、内力分析…………………………………………………….101、剪力分配系数计算………………………………………….102、恒荷载作用下的内力分析………………………………….113、屋面活荷载作用下的内力分析…………………………….134、吊车竖向荷载作用下的内力分析………………………….165、吊车水平荷载作用下的内力分析………………………….226、风荷载作用下的内力分析………………………………….24六、内力组合…………………………………………………….26七、截面设计…………………………………………………….29八、牛腿设计…………………………………………………….37九、基础设计…………………………………………………….38十、附柱、基础施工图………………………………………….46浙江农林大学土木工程专业课程设计计算书共46页第3页3一、设计项目某机械加工制作车间。二、设计资料1、建设地点：临安市某厂区。2、自然条件：1）、基本风压：0.45KN/m2。2）、基本雪压：0.45KN/m2。3）、屋面均布活荷载标准值：0.5KN/m2。4）、地质条件：场地土组成情况从上至下依次为：0.8m厚杂填土，重度15KN/m3；1.5m厚粉土，ρc≥10％、重度17KN/m3、承载力特征值fak=140KPa；3.0m厚粉质粘土，e及IL均＜0.85，重度19KN/m3、承载力特征值fak=180KPa。5）、抗震设防烈度：6度。3、结构型式：钢筋混凝土排架结构。4、建筑平面：车间长度为60m，柱距为6m；车间宽度选用48m，其中AB跨及BC跨尺寸均为24m。5、建筑剖面：两跨等高排架，室内外高差0.2m，柱牛腿顶标高9.3m，轨道顶标高10.7m，上柱顶标高13.5m。6、排架柱计算参数：上柱均采用b×h=400mm×400mm矩形截面，下柱均采用工字形截面，下柱的截面几何参数分别为：A、C列柱：b×h×hf×bw=400mm×900mm×150mm×100mm，A=1.875×105mm2,I=1.95×1010mm4,自重标准值为4.69KN/m；B列柱：b×h×hf×bw=400mm×1000mm×150mm×100mm，A=1.975×105mm2,I=2.56×1010mm4,自重标准值为4.94KN/m。7、吊车系统计算参数：1）、吊车：两跨均设有两台20/5t软钩电动桥式吊车，工作级别均为A4，其中21m跨度为：桥架跨度Lk=19.5m,宽度B=5.55m,轮距K=4.4m,最大轮压标准值Pmax,k=205KN,大车质量m1=28t,小车质量m2=7.5t；24m跨度为：桥架跨度Lk=22.5m,宽度B=5.55m,轮距K=4.4m,最大轮压标准值Pmax,k=215KN,大车质量浙江农林大学土木工程专业课程设计计算书共46页第4页4m1=32t,小车质量m2=7.5t。2）、吊车梁：采用预应力钢筋混凝土等截面薄腹吊车梁，梁高1.2m,自重标准值为44.2KN/根。3）、轨道：高为0.2m,轨道及连接件自重标准值为0.8KN/m。4）、屋盖钢支撑体系：取自重标准值为0.05KN/m2。8、屋盖构件计算参数：1）、屋面板：采用预应力钢筋混凝土大型屋面板，1500mm×6000mm×240mm，板重标准值（含灌缝）为1.4KN/m2。2）、屋架：采用梯形钢屋架，共8个节间，21m跨端部高度为1.99m、跨中央高度为3.04m；24m跨端部高度为1.99m、跨中央高度为3.19m。屋架自重标准值按下式计算：0.12＋0.011L（KN/m2），其中L为屋架跨度，以m计。3）、钢筋混凝土天沟板：580mm×6000mm×400mm，板重标准值为12.8KN/块。9、屋面做法：三毡四油防水层；20mm厚1:3水泥砂浆找平层；250mm厚1:8水泥珍珠岩制品保温层；一毡二油隔气层；20mm厚1:2.5水泥砂浆找平层；预应力钢筋混凝土大型屋面板，板下喷大白浆两道。10、围护结构：1）、墙体：370mm厚烧结普通砖砌体，自重标准值取19KN/m3，外清水墙、内喷大白浆两道。2）、钢窗：上窗1.8m×3.6m、下窗3.6m×3.6m，自重标准值取0.45KN/m2。11、材料供应：1）、混凝土强度等级：选用C30。2）、钢筋：柱内受力纵筋采用HRB335级，柱内箍筋采用HPB300级。12、环境类别为一类。3、画出车间平面图及剖面图见施工图图1-1和1-2三、计算简图1、可以从整个厂房中选择具有代表性的排架作为计算单元，计算柱距为6m，其计算简图如下1-3所示:浙江农林大学土木工程专业课程设计计算书共46页第5页5上柱高：mH2.42.02.17.105.131下柱高：mH8.95.02.02.17.102柱总高：mH0.148.92.432、柱截面几何参数，列表如下：柱列上柱下柱bh(mm×mmA(2mm)I(4mm)22fwbhhb(mmmm)A(2mm)I(4mm)A400×4001.6×5102.139104009001501001．8755101.951010B400×4001.6×5102.1391040010001501001．9755102.561010C400×4001.6×5102.139104009001501001．8755101.951010四、荷载计算（标准值）1、恒荷载1）、屋盖自重浙江农林大学土木工程专业课程设计计算书共46页第6页6三毡四油防水层20.35/kNm20mm厚1:3水泥砂浆找平层20.02200.4/kNm250mm厚1:8水泥珍珠岩制品保温层20.253.50.875/kNm一毡二油隔气层20.05/kNm20mm厚1:2.5水泥砂浆找平层20.02200.4/kNm预应力钢筋混凝土大型屋面板21.4/kNm屋盖钢支撑体系20.05/kNm屋面恒荷载23.525/kNm屋架自重（24m跨）榀/3.55kN钢筋混凝土天沟板12.8KN/块故作用于AB、BC跨两端柱顶的屋盖结构自重为：294.25KN12.83.5252460.53.555.01GA294.25KN12.83.5252460.53.555.01GBAmmmmeeeeCABCBA501502/400,15011112）柱自重边柱A：上柱521A1.610mm562AG1.610104.22516.8KN2Ae900/2400/2250mm下柱522A1.87510mmKNGA96.458.969.44中柱B：上柱521A1.610mm562BG1.610104.22516.8KN2Be0下柱522A1.97510mmKNGB4.488.994.444Be0浙江农林大学土木工程专业课程设计计算书共46页第7页7边柱C：上柱2C2AGG16.8KN2Ce900/2400/2250mm下柱522A1.87510mmKNGGAC96.458.969.4444Ce03）吊车梁及轨道自重AB跨：3G44.260.849KN3Ae750900/2300mmBC跨：3G44.260.849KN3BA3BCee750mm3Ce750900/2300mm各恒荷载作用位置如图1-4所示。图1-4恒荷载作用位置2.屋面活荷载由《荷载规范》查得，屋面均布活荷载标准值0.52KN/m，而雪荷载的标准值为0.452KN/m，所以仅按屋面活荷载计算。浙江农林大学土木工程专业课程设计计算书共46页第8页8AB跨：KN365.02460.5QQBAABBC跨：KN365.02460.5QQCBBC3.吊车荷载本车间选用的吊车参数如下：24m跨：20/5t吊车，工作级别为4A，吊车梁高为1.2m，B=5.55m，k=4.4m，maxkP，=215KN，minkP，=45KN，G=280KN，g=75KN，；吊车梁与支座影响线如1-5所示。故作用于排架柱上的吊车竖向荷载分别为：AB跨(同BC跨)：KN412.416075.081.0267.012159.0max,DkKN156.87075.081.0267.01459.0min,Dk作用在每个车轮上的吊车横向水平荷载标准值：对于20/5t软钩吊车：=0.1，QT0.1(20075)/46.875KNAB跨（同BC跨）：max,kT0.96.875(10.2670.810.075)13.32KN4.风荷载由已知条件可知，基本风压为200.45KN/m，风压高度系数按B类地面取。柱顶：H=13.5+0.2m=13.7m，z=1.104浙江农林大学土木工程专业课程设计计算书共46页第9页9檐口：H=13.5+1.99+0.2=15.69m，z=1.155屋顶：H=13.5+3.19+0.2=16.86m，z=1.1811-6风荷载体形系数作用在排架上的风荷载标准值为：mKNBqzsk2011/38.2645.0104.18.0mKNBqzsk2022/19.1645.0104.14.0左吹风s1s2z10s3s4zz0F[(hh]B）（）=[(0.8+0.4)×1.155×（15.69-13.7）×0.45+（-0.6+0.5）×1.181×（16.86-15.69）×0.45]×6=7.07KN右吹风荷载相差很小，故取相同荷载值风荷载作用示意图如1-7所示。浙江农林大学土木工程专业课程设计计算书共46页第10页10q21wqF图1-7风荷载作用示意图CBA五、内力分析本厂房为两跨等高排架，可用剪力分配系数法进行内力分析。1、剪力分配系数的计算1）A列柱（同C列柱）柱顶位移A值计算上柱：941I2.1310mm下柱：1042I1.9510mmn=12II=9102.1310/1.95100.1093.00.14/2.4/21HH查附录9附图9-1得0C=2.46则EHEHCEIHA3211103202321008.246.21095.12）B列柱柱顶位移值B的计算上柱：9412.1310Imm下柱：10422.5610Imm910122.1310/2.56100.083InI3.00.14/2.4/21HH查附录9附图9—1得OC=2.31,则浙江农林大学土木工程专业课程设计计算书共46页第11页11EHEHCEIHB3211103202321069.131.21095.13）各柱剪力分配系数1321132113110533.11008.2169.1108.211HEHEii31.010553.1/1008.211111A38.010553.1/1069.111111B31.010553.1/1008.211111C（2）恒荷载作用下的内力分析恒荷载下排架的计算简图，如下图1—8所示······A列柱：KN25.29411GFAA1AM=1AG1Ae=294.25×0.05=mKN71.14(逆时针)2AF=(2AG+3AG)=16.8+49=65.8KN2AM=(1AG+2A