单层工业厂房课程设计

三峡大学土木与建筑学院单层工业厂房课程设计班级：20111044姓名：徐兵学号：2011104430教师：徐港时间：2014年12月31日三峡大学土木与建筑学院目录1设计条件与资料..........................................................12结构构件选型与截面尺寸确定............................................13荷载计算.................................................................33.1恒载................................................................33.2屋面活荷载..........................................................43.3风荷载..............................................................43.4吊车荷载............................................................54排架内力分析............................................................64.1恒载作用下排架内力分析..............................................74.2屋面活荷载作用下排架内力分析.........................................84.3风荷载作用下排架内力分析............................................94.4吊车荷载作用下排架内力分析..........................................105内力组合................................................................136柱截面设计..............................................................146.1选取控制截面最不利内力.............................................146.2上柱配筋计算.......................................................156.3下柱配筋计算.......................................................166.5柱箍筋配置.........................................................176.6牛腿设计...........................................................176.7柱的吊装验算.......................................................187基础设计................................................................217.1作用于地基顶面上的荷载计算..........................................217.2基础尺寸及埋置深度.................................................227.3基础高度验算.......................................................237.4基础底板配筋计算...................................................25参考文献三峡大学土木与建筑学院第-1-页共-27-页1设计条件与资料某机械厂的金工车间为单跨工业厂房，跨度为24m，柱距均为6m，车间总长度72m。该跨设有200/50kN吊车2台，吊车工作等级为A5级，厂房室内地坪标高为±0.000，室外地坪标高为-0.15m，室内地面至基础顶面的距离为0.5m，牛腿顶面标高为8.7m，吊车轨道顶高度为9.900m，柱顶标高为12.6m，檐口标高为14.9m，屋顶标高为16.4m。柱间钢窗下窗洞口为3.6m×4.8m；上窗洞口为3.6m×1.8m。其窗台标高分别为1m和9.8m。采用卷材防水屋面，370mm厚双面清水围护砖墙，素混凝土地面，厂房建筑剖面如图1所示。厂房所在地点的基本风压0.40kN/m2，地面粗糙度为A类；基本雪压为0.40kN/m2，修正后的地基承载力特征值为240kN/m2。活荷载和吊车荷载组合值系数7.0c；风荷载组合值系数取0.6。吊车荷载准永久值系数6.0q，活荷载和风荷载准永久值系数均为0q。要求进行排架结构设计（不考虑抗震设防）。2结构构件选型与截面尺寸确定因该厂房跨度在15～36m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形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。厂房各主要构件选型见表1。图1厂房剖面图三峡大学土木与建筑学院第-2-页共-27-页表1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）1.5m×6m预应力混凝土屋面板YWB-3Ⅱ1.40kN/m2(包括灌缝重)屋架G415（三）预应力混凝土折线形屋架（跨度24m）YWJA-24-2C109kN/榀0.05kN/m2（包括屋盖支撑系统）吊车梁G425先张法预应力钢筋混凝土吊车梁（吊车工作级别A5）YXDL6-644.2kN/根轨道连接G325吊车轨道连接详图DGL-140.808kN/根基础梁G320钢筋混凝土基础梁JL-2223.4kN/根由图1可知柱顶标高为12.6m，牛腿顶面标高为8.7m，设室内地面至基础顶面的距离为0.5m，则计算简图中柱的总高度H，下柱lH和上柱高度uH分别为：mmmH1.135.06.12mmmHl2.95.07.8mmmHu9.32.191.13根据柱的高度，吊车起重量及工作级别等条件，可确定柱截面尺寸，见表2。表2柱截面尺寸及相应的计算参数计算参数柱号截面尺寸/mm面积/mm2惯性矩/mm4自重/（kN/m）A,B上柱矩400×4001.6×10521.3×1084.0下柱I400×900×100×1501.875×105195.138×1084.69选取1榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图2所示。三峡大学土木与建筑学院第-3-页共-27-页图2计算单元和计算简图3荷载计算3.1恒载（1）屋盖恒载三毡四油防水层，绿豆砂护面0.40kN/m220mm厚水泥砂浆找平层20kN/m3×0.02m=0.40kN/m2100mm厚珍珠岩砼保温层11kN/m3×0.1m=1.10kN/m220mm厚水泥砂浆找平层20kN/m3×0.02m=0.40kN/m2屋面板自重（包括灌缝）1.40kN/m2合计3.70kN/m2屋架重力荷载为109kN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值385.08kN109kN/2)24m/26m(3.7kN/m1.221G（2）吊车梁及轨道重力荷载设计值58.86kN6m)808kN/m.0(44.2kN1.23G（3）柱自重重力荷载设计值上柱18.72kN3.9m4.0kN/m1.244BAGG下柱51.78kN9.2m4.69kN/m1.255BAGG各项恒载作用位置如图3所示三峡大学土木与建筑学院第-4-页共-27-页图3荷载作用位置图（单位：kN）3.2屋面活荷载屋面活荷载标准值为0.730kN/m2，雪荷载标准值为0.4kN/m2，后者小于前者，故仅按前者计算，作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：73.584kN24m/26m0.730kN/m1.421Q1Q的作用位置与1G作用位置相同，如图3所示。3.3风荷载风荷载标准值按式0zszk计算，其中200.40kN/m，0.1zz根据厂房各部分标高（图1）及A类地面粗糙度由《混凝土结构设计》附表5.1确定如下：柱顶（12.60m+0.15m=12.75m）4570.1z檐口（14.90m+0.15m=15.05m）5214.1z屋顶（16.40m+0.15m=16.55m）5634.1zs如图4a所示，由式0zszkw可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：2210.466kN/m0.4kN/m1.45700.81.0kw三峡大学土木与建筑学院第-5-页共-27-页2220.291kN/m0.4kN/m1.45700.51.0kw图4风荷载体型系数及排架计算简图作用于排架计算简图4b上的风荷载设计值为：3.916kN/m6.0m0.466kN/m1.421q2.448kN/m6.0m0.291kN/m1.422qBhhF0z2zs4s31zs2s1Qw14.50kN6.0m0.4kN/m1.01.5m1.56340.5)0.6(2.3m1.52140.50.81.423.4吊车荷载由《混凝土结构设计》表2.5.1可得200/50kN吊车的参数为：kN54,kN521200kN,78kN,,m40.4,m55.5minp,maxp,FFQgKB根据B及K，可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标值，如图5所示。三峡大学土木与建筑学院第-6-页共-27-页图5吊车荷载下支座反力影响线（1）吊车竖向荷载由公式iyFDmaxpi,maxiyFDminpi,min可得吊车竖向荷载设计值为：647.15kN0.075)0.2670.808(1.0215kN1.4maxp,QmaxiyFD45kN.1350.075)0.2670.808(1.0kN541.4minp,QminiyFD（2）吊车横向水平荷载作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力按公式gQT41计算6.95kN78kN)(200kN0.14141gQT作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值20.92kN2.156.95kN1.4QmaxiyTT4排架内力分析该厂房为单跨排架，可用剪力分配法进行排架内力分析，其中柱的剪力分配系数i按公式niii1/1/1计算，结果见表3。三峡大学土木与建筑学院第-7-页共-27-页表3柱剪力分配系数柱别luIIn/HHu/)1/1(1/330nClEICH03/iii/1/1A,B柱982.0109.0nEHCBA310010208.0466.25.0BA4.1恒载作用下排架内力分析恒载作用下排架的计算简图如图6a所示。图中的重力荷载G及力矩M是根据图3确定的，即：kNGG08.85311;77.58kN18.72kN58.86kN4A32GGG51.78kNA53GGm19.25kN0.05m385.08kN111eGMmkNeGeGGMA29.833.068.8525.0)72.1808.853(330412由于图6a所示排架结构无侧移，故各柱可按柱顶为不动铰支座计算内力。柱顶不动铰支座反力iR可根据《混凝土结构设计》表2.5.2所列的相应公式计