钢筋混凝土单层厂房设计计算书

引言单层工业厂房的结构设计主要包括一下几个内容：1、单层厂房结构布置；2、结构构件的选型；3、排架结构设计；①荷载计算：恒、屋面活载（或雪载或积灰荷载）、风载、吊车荷载；②内力计算；③内力组合；④截面设计4、基础设计5、其他构件设计（抗风柱、预埋件等）；6、施工图的绘制设计任务：1.单层厂房结构布置；2.选用标准构件；3.排架柱及柱下基础设计；设计内容：1.确定上、下柱的高度及截面尺寸；2.选用屋面板、天窗架、屋架、基础梁、吊车梁及轨道连接件；3.计算排架所承受的各项荷载；4.计算各种荷载作用下排挤的内力；5.柱及牛腿的设计，柱下独立基础设计；6.绘制施工图（1）结构布置图（屋架、天窗架、屋面板、屋盖支撑布置；吊车梁、柱及柱间支撑、墙体布置）；（2）基础施工图（基础平面布置图及配筋图）；（3）柱施工图（柱模板图、柱配筋图）。第一节单层厂房的结构布置1.横向轴线：长60米，小于《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）规定的70米，可不设置温度缝、也不需要沉降缝。端柱内移600mm，横向定位轴线均通过柱截面几何中心。2.纵向轴线：查表《起重运输机械专业标准ZQ1—62》可得，B1=0.26m，Lk=22.5m,B2≥0.08m。边柱：B3=0.4m，B1+B2+B3=0.26+0.08+0.4=0.74≤0.75m，因此采用封闭式纵向定位轴线；中柱：B3=0.3m，B1+B2+B3=0.26+0.08+0.3=0.64≤0.75m，中柱的上柱中心线与纵向定位轴线重合。3.柱高由工艺要求，轨顶标志高度为+，吊车最大为20/5t，中级工作制，,5.225.1241l查表《起重运输机械专业标准ZQ1-62》可得轨顶至吊车顶距H=2.316m，故：柱顶标高=轨顶标高+H+吊车顶端与柱顶的净空尺寸=10.7+2.316+0.22=13.236m。由牛腿顶面标高及模数要求，吊车梁高度为1.2米，轨顶垫高取0.2m，故牛腿顶面高=轨顶标高—吊车梁高—轨顶垫高=10.7—1.2—0.200=9.300m。为满足模数要求，牛腿顶面标高取为9.300m，柱顶标高为13.200m，上柱高m900.3300.9200.131—H，全柱高2H柱顶标高+基顶至+0.000高度=13.200+0.600=13.800m；下柱高=13.800—3.900=9.900m.实际轨顶标高=9.300+1.200+0.200=10.700m与10.700m要求相差在m200.0范围内，故满足要求。本剖面布置见图1。4.圈梁由于本设计有桥式吊车，除在檐口附近设置一道圈梁外，在标高8.64处增设一道圈梁，见图1。第二节单层厂房结构构件的选型和布置1.混凝土屋面板三毡四油上铺小石子防水层0.35kN/m280mm泡沫砼保温层0.48kN/m220mm水泥砂浆找平层0.4kN/m2恒载1.23kN/m2屋面活载0.7kN/m2雪载0.4kN/m2外加荷载基本组合设计值：图1组合一：q=1.2*1.23+1.4*0.7=2.46kN/m2组合二：q=1.35*1,.23+1.4*0.7*0.7=2.35kN/m2取大值2.46kN/m2由《单层工业厂房设计选用》6.2.1条选用表中查知，选用Y-WB-3Ⅲ，/Y-WB-3Ⅲs砼强度C30，板自重标准值1.4kN/m2，灌封重标准值0.1kN/m2，纵筋直径16冷拉二级钢筋，允许外加均布荷载基本组合设计值3.24kN/m2。2.混凝土嵌板、檐口板选用防水层0.35kN/m2，保温层0.48kN/m2,20mm水泥砂浆找平层0.4kN/m2活荷载0.7kN/m2（组合值系数0.7），雪荷载0.4kN/m2（组合值系数0.7）外加荷载基本组合设计值：组合一：q=1.2*1,.23+1.4*0.7=2.46kN/m2组合二：q=1.35*1,.23+1.4*0.7*0.7=2.35kN/m2取大值2.46kN/m2KWB—1/KWB—1s砼强度C30，板自重标准值1.7kN/m2，灌封重标准值0.1kN/m2，纵筋直径20二级钢筋，允许外加均布荷载基本组合设计值2.9kN/m2。3.天沟板内天沟采用620宽，外天沟采用770宽。积水深230mm（与高肋平齐）10*0.23=2.3kN/m2三毡四油卷材防水层（无小石子）0.15kN/m220mm水泥砂浆找平层20*0.02=0.4kN/m265mm焦渣砼14*0.065=0.91kN/m2组合值一：1.2*0.43*（0.91+0.4+0.15*2.5）+1.4*0.43*2.3=2.25kN/m2组合值二：1.35*0.43*（0.91+0.4+0.15*2.5）+1.4*0.43*2.3*0.7=1.95kN/m2取较大者2.25kN/m2。外天沟TGB77中间跨TGB77a（中间跨左端开洞）TGB77Da（边跨左端开洞并有挡板）内天沟TGB68（中间跨）TGB68a（中间跨左端开洞）TGB68Sa（边跨左端有挡板）TGB68Da（边跨左端开洞并有挡板）。图2图2该厂房一侧设置4根落水管，按12mm排水坡计算，天沟板内坡度为5‰，垫层最薄处20mm厚，则最厚处为80mm，如下图4所示。按最厚处的一块天沟板计算其所受的外加均布荷载标准值。需要注意开洞天沟板的开洞位置。屋面布置见屋架平面结构图。4、屋架采用《预应力钢筋混凝土折线屋架》（04G415—1）。选用时根据屋面的荷载等级、有无天窗及天窗类别、檐口类别进行选用。经确定屋架的荷载等级为1且无天窗，查规范选用屋架YWJ24-1Da，其自重112.8kN/榀。图3图45、屋盖支撑屋盖支撑布置参考图集《预应力钢筋混凝土折线屋架》（04G415—1）。选用结果详见表1和表3。支撑类型作用条件位置1屋架上弦横向水平支撑传递抗风柱水平力至两侧柱，加强屋盖纵向水平面内的刚度无檩屋盖，抗风柱与屋盖上弦连接温度区段两端第一柱间天窗通过厂房第二柱间或伸缩缝温度区段第一或第二柱间天窗范围内2屋架下弦横向水平支撑抗风柱与屋盖下弦连接，米，有下弦纵向水平支撑，较大振源（锻锤）同1-1悬挂吊车横向行驶相邻两侧柱间及轨道两端纵向行驶同1-13天窗上弦横向水平支撑保证平面外稳定无檩体系天窗端部第一柱间天窗范围内表14屋架下弦纵向水平支撑加强屋盖横向水平面内的刚度，保证横向水平力的纵向分布厂房设托架托架所在柱间，并向两侧各延伸一个柱间，应尽可能与横向支撑连接封闭米，，较大振源（锻锤或硬钩吊车）等高多跨厂房边列柱屋架下弦端部单跨屋架下弦中部吨位特大中间柱列增设5屋架垂直支撑加强屋盖平面外稳定，传递纵向水平力屋架端部高米，屋架两端各设一道垂直支撑同1-1于跨度有关，见表26天窗垂直支撑将天窗端壁风载传至屋架上弦横向水平支撑天窗端部第一柱间，同37系杆屋架上、下弦侧向支承点屋架跨中下弦一至两道拉（柔性）系杆屋架跨中垂直支撑屋架跨中上弦一道压（刚性）系杆屋架两端下弦各一道压（刚性）系杆，即连系梁设屋架上、下弦水平支撑8柱间支撑使纵向列柱组成排架，共同承担纵向水平力起重量吨，跨度米，柱高米，悬挂吊车，每排纵向柱根上柱柱间支撑温度区段两侧（同1-1）及中央下柱柱间支撑温度区段中央（上柱柱间支撑对应位置）注：屋架上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、屋架垂直支撑及上柱柱间支撑一般宜布置在温度区段两端第一柱间，以形成空间体系；屋架下弦纵向水平支撑、系杆应尽可能与横向支撑连接封闭。6、柱间支撑柱间支撑采用图集《钢筋混凝土柱间支撑》（05G336），本例可在中部轴线两侧设置上柱支撑和下柱支撑，在边跨设置上柱支撑。根据厂房的跨度、吊车起重量及柱顶顶高，再根据风压、屋面荷载等确定出上柱支撑选用ZCs—39—1a（允许水平承担242.38KN），边柱下柱支撑选用ZCX8—93—12（允许水平承担319.23KN）。纵向水平风荷载：KNW00.54345.15)2424()1743.03487.0(4.1一跨纵向水平吊车荷载：08.511.04.11852T每下柱柱间支撑所承担的水平力为：KN65.16128.514543每下柱柱间支撑所承担的水平力543÷4÷3=45.25查规范可选取上柱支撑ZCs—39—1a（钢才总重399.9kg）下柱支撑ZCX8—93—12（钢才总重1095.4kg）7吊车梁查取规范可知需选用YDL-3B(边跨)吊车梁YDL-3Z（中跨）梁重4.6t。上翼缘宽度540mm，中间下翼缘宽度320mm，端部下翼缘宽度400mm，梁端高h=1200mm，上翼缘厚140mm.螺栓孔距b3=260mm8柱截面尺寸柱顶标高牛腿标高吊车梁顶标高上柱高上柱下柱边柱13.89.910.53.9400*400工400*800*100*150中柱13.89.910.53.9400*400工400*800*100*1509.牛腿尺寸初选边柱α=45°，h1=450mm，C=750+b/2+c1—800=750+320/2+100-800=210h=210+450=660mm中柱：C=750+b/2+c1—400=750+320/2+100-400=610h=610+450=1060mm牛腿详图5：表2图5综合上文所述，屋面板、嵌板、天沟板、屋架、吊车梁的选型如表3所列构件标准图集选用型号外加荷载允许外加荷载构件自重屋面板1.56m预应力混凝土屋面板04G410-1Y-WBT-III3（中间跨）Y-WBT-IIIS3（端跨）三毡四油上铺小石子防水层0.352/kmN80mm泡沫砼保温层0.482/kmN20mm水泥砂浆找平层0.42/kmN恒载1.232/kmN屋面活载0.7取最大值0.72/kmN雪载0.42/kmN3.242/kmN（荷载等级2），选用屋面板（板标志宽1.5米，板长6米）板自重1.42/kmN灌缝重0.12/kmN嵌板1.56m预应力混凝土屋面板04G410-1KWB—1/（中间跨）KWB—1s（端跨）同上2.92/kmN(嵌板标志宽0.9米，板长6m）板自重1.72/kmN灌缝重0.12/kmN表3天沟板1.56m预应力混凝土屋面板04G410-2外天沟TGB77（中间跨）TGB77a（中间跨左端开洞）TGB77Da（边跨左端开洞且有挡板）①积水：按（恒载）计积水深230mm；对于24m跨度的排水坡；天沟板坡度为0.5%100.23=2.32/kmN②屋面做法：三毡四油卷材防水层（无小石子）0.152/kmN20mm水泥砂浆找平层200.02=0.42/kmN65mm焦渣混凝土找坡层：140.065=0.912/kmN外天沟TGB68（中间跨）TGB68a（中间跨左端开洞）TGB68sa（边跨左端有挡板）TGB68Da（边跨左端开洞并有挡板）TGB68(2.132/kmN）TGB77(2.242/kmN）屋架预应力钢筋砼折线型屋架（跨度24m和18m）04G415-1YWJ24-1Da屋面板上恒载1.232/kmN屋面板及灌缝重1.52/kmN屋面支撑等0.152/kmN活载0.72/kmN荷载等级1，（无天窗，无悬挂吊车，允许荷载6.02/kmN）24m跨度：112.8kN/榀吊车梁6m后张法预应力混凝土吊车梁（04G426）YDL-3Z（中间跨）YDL-3B（边跨）按两台20/5t中级工作制,跨度22.5m吊车考虑4.6t/根10、基础编号对各类排架的中柱和边柱的基础分别编号。还有抗风柱的基础也须编入。11、基础梁单层厂房钢筋混凝土基础梁通常采用预制构件。可按《钢筋混凝土基础梁》（04G320）选之，本设计中跨、边跨为JL-3，抗风柱柱间基础梁选为JL-1。第三节单层工业厂房排架结构计算1、计算简图及柱的计算参数(1)计算简图6(2)柱的计算参数根据柱子的截面尺寸，列出计算参数如表4。柱号计算参数截面尺寸(mm)面积2mm惯性矩)(4mm自重(KN·m)A、C上柱4004005106.18103.214.0下柱150100800400510775.181038.195