双跨单层厂房课程设计计算书

设计任务书一、设计题目某金属装配车间双跨等高厂房。二、设计内容1、计算排架所受的各项荷载。2、计算各种荷载作用下的排架内力（吊车荷载不考虑厂房的空间整体作用）。3、边柱（A、C轴线）及中柱（B轴线）的柱及牛腿设计，柱下独立基础设计。4、绘制施工图：柱模板图和配筋图，基础模板图和配筋图。三、设计资料1、金属结构车间为两跨厂房，跨度均为21m。厂房总长54m，柱距6m。厂房标高：室内地面±0.000，室外地面-1.500，吊车轨顶标高一班8.000、二班10.00，屋架下弦标高一班10.400、二班12.400。2、厂房每跨内设两台吊车，A4级工作制，起重量单学号15/3t、双学号20/5t。吊车其它参数参见“5~50/5t一般用途电动桥式起重机基本参数和尺寸（ZQ1-62系列）”。3、建设地点为某城市，基本雪压0.30kN/m2，基本风压0.50kN/m2，冻结深度1.6m。厂房自然地坪下0.6m为回填土，回填土的下层8m为均匀粘土，地基承载力特征值akf=240kPa，土的天然重度为17.5kN/m3，土质分布均匀。下层为粗砂土，地基承载力特征值akf=350kPa，地下水位-5.5m。4、厂房标准构件选用及荷载标准值如下：1)屋架采用21m梯形钢屋架，按《建筑结构荷载规范》附录A“常用构件和材料的自重”，按0.12+0.011L（含支撑，按屋面水平投影面积计算，单位kN/m2；L为跨度，以m计）计算屋架自重标准值（包括支撑）。屋架侧端高度1.4m，屋架在天窗架侧板处的高度为1.7m。2)吊车梁选用钢筋混凝土等截面吊车梁，梁高900mm，自重标准值29kN/根，轨道及零件自重0.8kN/m，轨道及垫层构造高度200mm。3)天窗采用矩形纵向天窗，每榀天窗架每侧传给屋架的竖向荷载为34kN（包括自重、侧板、窗扇、支撑等的自重）。天窗侧板高度2.6m，天窗架坡屋顶高度0.3m。4)天沟板自重标准值为2.02kN/m。5、围护墙采用240mm厚粉刷墙，自重5.2kN/m2。钢窗：自重0.45kN/m2，窗宽4.0m，窗高4.8m。围护墙直接支撑于基础梁上，基础梁截面为240mm×450mm。基础梁自重2.7kN/m。6、材料：混凝土强度等级C20~C30；柱的纵向钢筋采用HRB335或HRB400，其余钢筋I级。7、屋面卷材防水法及荷载标准值如下：三毡四油防水层上铺小石子：0.4kN/m2；25mm厚水泥砂浆找平层：0.5kN/m2；100mm厚珍珠岩制品保温层：0.4kN/m2；一毡二油隔汽层：0.05kN/m2；25mm厚水泥砂浆找平层：0.5kN/m2；6m预应力大型屋面板：1.4kN/m2。四、设计要求1、计算内容完整，计算正确，有必要的示意图。2、计算书装订：封皮、任务书、计算书，格式采用统一模板，可电子录入后打印（单面或双面打印均可），也可手写但不得用铅笔书写。3、计算书部分表述符合专业要求。所有示意图、表格都有编号，安排在正文引用的附近位置。示意图线条规整、字迹清楚、整洁。4、施工图符合建筑制图规范的要求。计算书一、设计资料（一）、设计题目某金属装配车间双跨等高厂房。（二）、设计内容1、计算排架所受的各项荷载。2、计算各种荷载作用下的排架内力（吊车荷载不考虑厂房的空间整体作用）。3、边柱（A、C轴线）及中柱（B轴线）的柱及牛腿设计，柱下独立基础设计。4、绘制施工图：柱模板图和配筋图，基础模板图和配筋图。（三）、设计资料1、金属结构车间为两跨厂房，跨度均为21m。厂房总长54m，柱距6m。厂房标高：室内地面±0.000，室外地面-1.500，吊车轨顶标高10.00，屋架下弦标高12.400。2、厂房每跨内设两台吊车，A4级工作制，起重量20/5t。吊车其它参数由表-1给出。吊车位置起重量（KN）桥跨LK（m）小车重g（KN）最大轮压Pmax,k(KN)大车轮距K（m）大车宽B（m）车高H（m）吊车总重（KN）左跨（AB）吊车200/5019.570.11874.45.62.184264右跨（BC）吊车200/5019.570.11874.45.62.814264表-1吊车的有关参数参数表3、建设地点为某城市，基本雪压0.30kN/m2，基本风压0.50kN/m2，冻结深度1.6m。厂房自然地坪下0.6m为回填土，回填土的下层8m为均匀粘土，地基承载力特征值akf=240kPa，土的天然重度为17.5kN/m3，土质分布均匀。下层为粗砂土，地基承载力特征值akf=350kPa，地下水位-5.5m。4、厂房标准构件选用及荷载标准值如下：（1）、屋架采用21m梯形钢屋架，按《建筑结构荷载规范》附录A“常用构件和材料的自重”，按0.12+0.011L（含支撑，按屋面水平投影面积计算，单位kN/m2；L为跨度，以m计）计算屋架自重标准值（包括支撑）。屋架侧端高度1.4m，屋架在天窗架侧板处的高度为1.7m。（2）、吊车梁选用钢筋混凝土等截面吊车梁，梁高900mm，自重标准值29kN/根，轨道及零件自重0.8kN/m，轨道及垫层构造高度200mm。（3）、天窗采用矩形纵向天窗，每榀天窗架每侧传给屋架的竖向荷载为34kN（包括自重、侧板、窗扇、支撑等的自重）。天窗侧板高度2.6m，天窗架坡屋顶高度0.3m。（4）、天沟板自重标准值为2.02kN/m。5、围护墙采用240mm厚粉刷墙，自重5.2kN/m2。钢窗：自重0.45kN/m2，窗宽4.0m，窗高4.8m。围护墙直接支撑于基础梁上，基础梁截面为240mm×450mm。基础梁自重2.7kN/m。6、材料：混凝土强度等级C20~C30；柱的纵向钢筋采用HRB335或HRB400，其余钢筋I级。7、屋面卷材防水法及荷载标准值如下：三毡四油防水层上铺小石子：0.4kN/m2；25mm厚水泥砂浆找平层：0.5kN/m2；100mm厚珍珠岩制品保温层：0.4kN/m2；一毡二油隔汽层：0.05kN/m2；25mm厚水泥砂浆找平层：0.5kN/m2；6m预应力大型屋面板：1.4kN/m2。二、材料的选用混凝土强度等级为C25，柱的纵向钢筋采用HRB335级，其余钢筋采用I级。三、计算简图及柱截面几何参数的确定1、计算简图本装配车间工艺无特殊要求，荷载分布均匀。故选具有代表性的排架进行结构设计。排架的负荷范围如图-1所示。结构计算简图如图-2所示。下面来确定结构计算简图中的几何尺寸。图-1排架的负荷范围图-2结构计算简图2、柱截面几何参数的确定(1)、基础的埋置深度及基础高度：考虑冻结深度及回填土层，选取基础至室外地面为1.8m。初步估计基础的高度为1.0m，则基础顶面标高为-0.95m。(2)、牛腿顶面标高确定：轨顶标高为10m，吊车梁高0.9m，轨道及垫层高度为0.2m。可得牛腿顶标高为10-1.1=8.9m。(3)、上柱标高的确定：屋架下弦标高为12.4m，既上柱顶的标高为12.4m。(4)、计算简图中上柱和下柱的高度尺寸确定：上柱高：HU=12.4-8.9=3.5m下柱高：HL=8.9+0.95=9.85m柱的总高度：.H=13.35m(5)、柱截面确定：上柱选矩形截面，下柱选工字形截面对于下柱截面高度h：由于下柱HL=8.9+0.95=9.85m，吊车梁及轨道构造高度为1.1m，因此，基础顶至吊车梁顶的高度Hk=9.85+1.1=10.95m11m；下柱截面高度h≥HK/9=10.95/9=1.22m。下柱截面宽度B≥HL/20=9.85/20=0.4925m。并且B≥400m。对于上柱截面主要考虑构造要求，一般截面尺寸不小于400*400mm。对于本设计边柱，即A，C轴柱（图-3所示）：上柱取500*500mm下柱取500*1300*100mm对于本设计中柱，即B轴柱（图-4所示）：上柱取500*700mm下柱取500*1500*100mm图-3图-4(6)、截面几何特征和柱的自重计算截面几何特征包括：截面面积A，排架方向惯性矩IX和回转半径RX，垂直于排架方向惯性矩IY和回转半径RY。单位长度柱的自重用G表示。（a）A，C轴柱截面几何特征：上柱：A=500*500=250*103mm2G=25*0.25=6.25KN/mIX=IY=（1/12）*500*5003=5208*106mm4RX=RY=（IX/A）1/2=141.82mm下柱：IX=(1/12)*100*13003+4[(1/12)*200*1003+200*100*6002]+4[(1/36)*25*(550-(25/3))2]=50109.38*106mm4IY=2*（1/12）*100*5003+（1/12）*（1300-200）*1003+4[（1/36）*25*2003+（1/2）*200*25*（50+（200/3）2）=2333.33*106mm4RX=（IX/A）1/2=477.25mmRY=（IY/A）1/2=102.99mm（b）中柱B轴柱截面几何特征：上柱：A=500*700=350*103mm2G=25*0.35=8.75KN/mIX=（1/12）*500*7003=14291.67*106mm4IY=（1/12）*700*5003=7291.672*106mm4RX=（IX/A）1/2=202.07mmRY=（IY/A）1/2=144.34mm下柱：A=2*500*700+100*1300+4*1/2*25*200=240*103mmG=25*0.24=6.00KN/mIX=(1/12)*100*15003+4[(1/12)*200*1003+200*100*7002]+4[(1/36)*200*25+1/2*200*25(650-(25/3))2]=71509.38*106mm4IY=2*（1/12）*100*5003+（1/12）*（1500-200）*1003+4[（1/36）*25*2003+（1/2）*200*25*（50+（200/3）2）=2350*106mm4RX=（IX/A）1/2=545.85mmRY=（IY/A）1/2=98.95mm为便于后面使用，各柱的截面几何特征列于表-2。柱号A（*103）IX（*106mm4）IY（*106mm4）RX（mm）RY（mm）G（KN/m）A，C上柱25052085208144.3149.36.25A，C下柱22050109.382333.33471.25102.995.5B上柱35014291.677291.67202.07144.348.75B下柱24071509.382350545.8598.956表-2各柱的截面几何特征四、荷载计算1、恒载（1）屋盖自重G1：天窗自重、屋面构造自重、屋架自重屋面均布荷载汇集：三毡四油防水层上铺小石子：0.4KN/m225mm厚水泥沙浆找平层：0.5KN/m2100mm厚珍珠岩制品保温层：0.4KN/m2一毡二油隔气层：0.05KN/m225厚水泥沙浆找平层：0.5KN/m26m预应力大型屋面板：1.4KN/m2合计：3.25KN/m2屋盖结构自重由屋架传给排架柱的柱顶G1按负荷范围计算：其值为：屋面结构传来：3.25*6*21*0.5=204.75KN天窗架传来：34KN天沟板传来：2.02*6=12.12KN屋架自重标准值：95/2=47.5KN合计：G1=298.37KN对于A，C轴柱：G1A=G1C=298.37KN。对柱顶的偏心距e1A=e1C=250-150=100mm。如图-5所示。对于中柱：G1B=2*298.37=596.74KN。对柱顶的偏心距e1B=0。如图-6所示。图-5图-6（2）柱自重：上柱G2、下柱G3上柱G2：对于边柱：G2A=G2C=6.25*3.5=21.875KN。其偏心距e2A=e2C=650-250=400mm对于中柱：G2B，K=8.75*3.5=30.625KN。其偏心距e2B=0。下柱G3：对于边柱：G3A=G3C=8.55*5.5*1.1=51.78KN。其偏心距e4A=e4C=0对于中柱：G3B=6.00*8.55*1.1=5