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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流单层工业厂房设计计算书混凝土结构设计.精品文档.单层厂房设计计算书成 绩：分 组：准考证号：姓 名：日 期：目 录1 设计资料- 1 -1.1 设计资料错误！未定义书签。2 厂房标准构件及排架柱材料选用错误！未定义书签。2.1 厂房中标准构件选用情况错误！未定义书签。2.1.1 屋面做法错误！未定义书签。2.1.2 檐口板、嵌板错误！未定义书签。2.1.3 屋架错误！未定义书签。2.1.4 天沟板错误！未定义书签。2.1.5 吊车梁错误！未定义书签。2.2 排架柱材料选用- 4 -3 排架柱高与截面计算错误！未定义书签。3.1 排架柱高计算-
2、 4 -3.2 排架截面尺寸计算- 5 -4 排架柱上的荷载计算- 5 -4.1 屋盖自重计算- 5 -4.2 柱自重计算- 6 -4.3 吊车、吊车梁及轨道自重计算- 6 -4.4 屋面活荷载计算- 6 -4.5 吊车荷载计算I4.6 风荷载计算- 8 -5 内力计算- 9 -5.1 作用内力计算错误！未定义书签。5.1.1 作用(排架无侧移)- 9 -5.1.2 作用计算简图及内力图- 10 -5.2 屋面活荷载内力计算- 11 -5.3 吊车竖向荷载作用内力计算- 12 -5.4 吊车水平荷载作用内力计算- 14 -5.5 风荷载作用- 15 -5.6 最不利荷载组合。错误！未定义书签。
3、6 排架柱设计- 18 -6.1 柱截面配筋计算- 18 -6.1.1 截面配筋：- 18 -6.1.2 截面配筋：- 20 -6.2 柱在排架平面外承载力验算- 22 -6.3 斜截面抗剪和裂缝宽度验算- 22 -6.3.1 斜截面抗剪验算- 22 -6.3.2 裂缝宽度计算- 23 -6.4 柱牛腿设计- 23 -6.4.1 牛腿几何尺寸的确定：- 23 -6.4.2 牛腿几何尺寸的验算：- 24 -6.4.3 牛腿配筋：- 24 -6.4.4 局部承压强度验算：- 25 -6.5 柱的吊装验算- 25 -6.5.1 吊装方案：错误！未定义书签。6.5.2 荷载计算：- 25 -6.5.3
4、 内力计算:- 25 -6.5.4 截面承载力计算:- 26 -7 基础设计错误！未定义书签。7.1 荷载计算错误！未定义书签。7.2 基底尺寸的确定错误！未定义书签。7.3 确定基底高度错误！未定义书签。7.4 基底配筋计算错误！未定义书签。一、设计资料有一金工车间，不考虑抗震设防，采用装配式混凝土柱的等高排架结构，不设天窗，车间长60m，柱距6m，单跨，跨度18m，吊车为每跨两台中级工作制软钩吊车，其起重量为15t，吊车轨顶标高+7.800，基础底面标高-2.000，其它已知资料如下：1、采用卷材防水屋面，屋面恒荷载（包括卷材、20mm厚找平层、大型屋面板、屋架或屋面梁等）为（水平投影面积
5、）。2、屋面活荷载，屋面没有积灰荷载。3、雪荷载标准值风荷载标准值，屋面坡度角。4、已经考虑深度和宽度修正后的地基承载力特征值为。5、在柱距6m的范围内，基础梁、围护墙、窗、圈梁等传至基础顶面的竖向集中力标准值为300350（吊车轨顶标高，低的取小值，高的取大值），此竖向集中力与柱外侧边的水平距离为0.12m。6、室内地坪标高为0.000，室外地坪标高为-0.300.7、柱顶至檐口顶的竖向高度，檐口至屋脊的竖向距离。8、混凝土强度等级，排架柱用，柱下扩展基础用.9、排架柱主筋及柱下扩展基础内钢筋用HRB335级钢筋，柱箍筋用HPB235级钢筋。10、吊车的有关参数可查阅专业标准起重机基本参数和
6、尺寸系列（ZQ1-62ZQ8-62）或直接参照吊车制造厂的产品规格得到。二、厂房平面、剖面结构布置及主要结构构件选型1、定位轴线1）横向定位轴线：本厂房长度为60m，小于混凝土结构设计规范（GB50010-2010）规定的100m，不设伸缩缝，地基土质均匀，也不需设沉降缝，因此，除端柱需内移600mm外，横向定位轴线均通过柱截面几何中心。2）纵向定位轴线：查教材附表6起重运输机械专业标准ZQ162可得， 跨度Lk=16.5m，B1=0.23m，吊车起重量15t50t,则B20.08m，取0.08m，B3为上柱截面尺寸，暂按400400考虑，取B3=0.40mm，根据以上条件可知：B1+B2 +
7、B3=0.23+0.08+0.4=0.71 m0.75 m，因此采用封闭式纵向定位轴线。厂房平面布置图见下图1。2、柱高已知吊车轨顶标高为+7.800m，吊车起重量为15t，中级工作制，查教材附表6起重运输机械专业标准ZQ162可得轨顶至吊车顶距H=2.050m，故得：屋架下弦底面标高=轨顶标高+ H +吊车顶端与柱顶的净空尺寸=7.800+2.050+0.220=10.070m。查04G323-2钢筋混凝土吊车梁图集，吊车梁选用DL-9Z和DL-9B，高度为1.2m，经承载力、疲劳、裂缝验算均符合要求。轨顶垫高取0.2m，故：牛腿顶面高=轨顶标高一吊车梁高一轨顶垫高=7.8001.2000.
8、200=6.400m。为满足模数要求，牛腿顶面标高取为6.600m，则柱顶标高应取为10.500m，上柱高H2=10.500-6.600=3.900m，基础高度预估为1.4m，基础底面标高为-2.000，则柱全高H= 10.500-（-2.000）-1.400=11.100m；下柱高H1=11.100-3.900=7.200m。实际轨顶标高=6.600+1.200+0.200=8.000m与轨顶标志标高7.800m相差在0.200m范围内，故满足要求。3、构件选型及布置构件选型包括屋面板、天沟板、屋架（含屋盖支撑）、吊车梁、连系梁、基础梁、柱间支撑、抗风柱等。1）屋面板、檐口板、嵌板、天沟板屋
9、面板、檐口板、嵌板、天沟板均采用04G410-1、04G410-2标准图集，选用时根据外加荷载基本组合设计值选用1.5m6.0m预应力混凝土构件。2）屋架屋架采用04G415-1预应力混凝土折线形屋架标准图集，根据选用标准选取18m跨度的预应力混凝土折线形屋架。3）吊车梁查04G323-2钢筋混凝土吊车梁图集，吊车梁选用DL-9Z和DL-9B，高度为1.2m，经承载力、疲劳、裂缝验算均符合要求。吊车轨道联接选用04G325标准图集的构造要求。 4）抗风柱查10SG334钢筋混凝土抗风柱标准图集，按布置示意图二厂房两端各布置两根抗风柱，间距a=6m,上柱底标高=排架柱顶标高-200=10.500
10、-200=10.300，上柱高度X2=2644mm，下柱计算高度H1=10.900m，按相邻分级较大值选用的原则，下柱计算高度取11.1m，查图集得柱截面尺寸为400600/350(mm)。连接节点按本图集第59、60、62、63页的内容选用。5）圈梁、连系梁、过梁按照圈梁、连系梁、过梁的布置原则，考虑节约和施工方便，在10.260m、7.8m、4.8m标高处设置三道圈梁，柱顶处圈梁可代替连系梁使用。截面240240mm,配筋采用412，6200，圈梁在过梁处的配筋应计算确定。6）基础梁按04G320钢筋混凝土基础梁标准图集，选用240450mm截面系列的基础梁，基础梁突出于柱外，施工时坐浆搁
11、置于柱基杯口之上。7）屋盖支撑厂房两端第一柱间设置上弦横向水平支撑和垂直支撑，垂直支撑在屋架端部和跨中布置三道，屋架两端部下弦节点处设置通长刚性系杆两道，跨中下弦节点处设置通长柔性系杆一道，屋脊与上弦节点处设置通长刚性系杆一道。本厂房可不设下弦横向水平支撑和纵向水平支撑。8）柱间支撑本厂房应设置柱间支撑。在轴间布置交叉型的柱间支撑，分上柱和下柱，在厂房端部上柱处同时布置柱间支撑。厂房剖面图见图2所示。三、排架计算排架柱材料选用如下：(1) 混凝土：采用C30。(2) 钢筋：纵向受力钢筋采用HRB335级。(3) 箍筋：采用HPB235级。(4) 型钢及预埋铁板均采用Q235-B级。1、排架柱高
12、计算由前述计算可知：牛腿顶面标高取为6.600m，柱顶标高取为10.500m，则：上柱高Hu=10.500-6.600=3.900m，基础高度预估为1.4m，基础底面标高为-2.000，则：柱全高H= 10.500-（-2.000）-1.400=11.100m。 2、排架截面尺寸计算吊车起重量为15t，H=11.1-3.9+1.2=8.4m, H=11.1-3.9=7.2m，查教材P66页6m柱距实腹柱截面尺寸参考表2-4，截面尺寸需要满足的条件为：截面宽度bH/20360mm，取为400mm，截面高度hH/11764mm，中级工作制乘0.95系数后得726mm,取为900mm。柱截面尺寸为：
13、上柱：bh400400（mm）,下柱：bh 400900.计算参数上、下柱截面惯性矩I上柱Iu1/120.40.430.0021m4下柱Il1/120.40.930.0243m4 上、下柱截面面积A上柱Au0.40.40.16m2下柱Al0.40.90.36m2上柱与全柱高的比值Hu/H3.9/11.10.351惯性矩比值nnIu/Il=0.0021/0.0243=0.0864排架计算简图如右图3所示。3、排架柱上的荷载计算屋盖自重F1计算1.46=75.6KN(作用在柱顶)F1对边柱柱顶截面重心产生的弯矩标准值M1：M1= F175.60.05=对边柱下柱柱顶截面重心产生的弯矩标准值：柱自重
14、计算上柱自重F2：（作用于上柱中心线）对边柱下柱柱顶截面重心产生的弯矩标准值：下柱自重F3：吊车梁及轨道自重F4计算查图集04G323-2、04G325可知：吊车梁DL-9Z/9B自重分别为39.5kN/根和40.8kN/根，吊车轨道及连接自重为0.8 kN/m对边柱下柱柱顶截面重心产生的弯矩标准值：屋面活荷载F6计算屋面均布活荷载标准值为0.7KN/m2，雪荷载标准值为0.4 KN/m2，排架计算时不同时考虑，只取二者较大值，则：F6对边柱柱顶截面重心产生的弯矩标准值M6：M6= F637.80.05=对边柱下柱柱顶截面重心产生的弯矩标准值：吊车荷载计算竖向荷载：按照吊车起重量，查教材附录六
15、可知：吊车最大轮压标准值165kN, 吊车最小轮压标准值34kN,轮距 K=4.4mm, 宽度B=5.65mm, 大车自身重力标准值G1，k=186 KN，小车自身重力标准值G2，k=55 kN，与吊车额定起吊质量Q对应的重力标准值G3，k=150kN。由简支吊车梁支座反力影响线（见下图4）可以求得：1.000 0.267 0.792, 0.058 单跨厂房，吊车按两台布置，取荷载折减系数=0.9，则对边柱下柱柱顶截面重心产生的弯矩标准值：Dmin,k对边柱下柱柱顶截面重心产生的弯矩标准值：吊车水平荷载：对于软钩吊车，当额定起吊质量在1550t之间时，吊车横向水平荷载系数=0.10，则其作用点
16、到柱顶的垂直距离风荷载计算已知基本风压0=0.35，屋面坡度角为1121取Z高度处的风振系数z=1，风压高度变化系数z按B类地区考虑，柱顶至室外地坪的高度10.5+0.3=10.8m，查荷载规范用内插法得, 檐口标高10.5+2.1=12.6m, 檐口至室外地坪的高度12.6+0.3=12.9m，用内插法得，风载体型系数s1+0.8, s2-0.5,屋盖迎风面s-0.6，背风面s-0.5，见下图5所示：图5 风荷载体型系数则柱顶风荷载集中力标准值：4、内力分析计算在计算简图中，上柱计算轴线取上柱截面形心线，下柱计算轴线取下柱截面形心线。F1作用(排架无侧移)由已知得：, , 则：故作用下不动铰
17、支承的柱顶反力为同时有故在作用下不动铰支承的柱顶反力为故在共同作用下不动铰支承的柱顶反力为相应的计算简图及内力图如下图6、7所示。上柱、下柱、吊车梁、轨道及连接自重作用计算简图及内力图（未形成排架按悬臂柱计算）相应的计算简图及内力图如下图8、9所示。屋面活荷载内力计算对于单跨排架，屋面活载，与一样为对称荷载，且作用位置相同，但数值大小不同。故由的内力计算过程可得到的内力计算数值如下：相应的计算简图及内力图如下图10、11 所示。吊车竖向荷载作用内力计算作用于A柱，作用于B柱，其内力为相应的计算简图及内力图如下图 12、13 所示。Dmax,k作用于A柱时，由于结构对称，故只需A柱与B柱的内力对
18、换，并注意内力变号即可。内力图如下图 14 所示。吊车水平荷载作用内力计算当Tmax,k向左时，A、B柱的柱顶剪力按推导公式计算：y0.6Hu时C5 0.5379 ，y0.7Hu时C50.4765y0.687时，利用内插法求得C50.484，另有T9.77kN则相应的计算简图及内力图如下图15所示。当T向右时，仅荷载方向相反，故弯矩值仍可利用上述计算结果，但弯矩图的方向与之相反。内力图如下图16所示：风荷载作用风从左向右吹时，先求柱顶反力系数C为对于单跨排架，A、B柱顶剪力分别为qH=1.72 11.10.2986=5.7kNqH=3.55kN相应的计算简图及内力图如图17 所示。风从右向左吹
19、时，仅荷载方向相反，故弯矩值仍可利用上述计算结果，但弯矩图的方向与之相反。内力图如图18所示。5、内力最不利组合由于本排架结构对称，故只需对A柱（或B柱）进行最不利内力组合，其步骤如下：（1）确定需要单独考虑的荷载项目。本工程为不考虑地震作用的单跨排架，共有8种需要单独考虑的荷载项目，由于小车无论向右或向左运行中刹车时，A、B柱在T作用下，其内力大小相等而符号相反，在组合时可列为一项。因此，单独考虑的荷载项目共有7项。（2）将各种荷载作用下设计控制截面（II、IIII、IIIIII）的内力M、N（IIIIII截面还有剪力V）填入组合表1-1中。（3）根据最不利又最可能的原则，确定每一内力组的组
20、合项目，并算出相应的组合值。计算中，除风荷载组合值系数取0.6外，其他可变荷载均取何为0.7。同时内力组合时应乘以相应的荷载分项系数。排架柱全部内力组合计算结果列入下表1-1。6、排架柱设计1、柱截面配筋计算最不利内力组的选用：由于截面33的弯矩和轴向力设计值均比截面22的大，故下柱配筋由截面33的最不利内力组确定，而上柱配筋由截面11的最不利内力组确定。上下柱均采用对称配筋。 截面配筋：根据内力值评判原则，取两组最不利内力分别进行配筋设计第一组 N=109.44h0=h-=400-40=360 上柱排架方向计算长度 L0=2=23900=7800A=400400=160000mm2纵向受力钢
21、筋采用HRB335级bea=max(h/30,20)=20e0M/N=701.2ei= e0+ ea =701.2+20=721.21=0.5fCA/N=0.514.3160000/109440=10.4531取1=1.02=1.15-0.01L0/h=0.955 1.129e=ei+h/2-=1.129721.2+400/2-40=974.23 b （大偏心受压）X= h0=3600.053=19h0b=3600.55=1982=80经比较：X h0b且X1取1=1.02=1.15-0.01L0/h=0.955 1.237e=ei+h/2-=1.237394+400/2-40=647.38
22、b （大偏心受压）X= h0=3600.076=27h0b=3600.55=1982=80经比较：X h0b且X1取1=1 因 2=1.01.077e=ei+h/2- as =1.077513.8+900/2-40=963.36 1取1=1 因 2=1.01.047e=ei+h/2- as =1.047836+900/2-40=1285.29 b （大偏心受压）X= h0=8600.049=42 h0b=8600.55=4732=80 经比较X h0b且X，满足要求。 截面=685.11L0/b=7200/400=18 查表得 =0.81 =0.90.81（14.3360000+2300114
23、0=4252， 满足要求。3、斜截面抗剪和裂缝宽度验算斜截面抗剪验算按Nmin、Vmax组合计算V=1.2（+）+1.4=1.2（2.484+0）+1.420.93=32.28N=1.2（+）+1.4=1.2（75.6+125.2）+1.40=240.96由于风荷载（均布荷载）在水平力中的比例为29.3/（29.3+2.98）=90.77%因此可以简化认为该柱承受均布荷载，则 ， 故仅需按构造要求配置箍筋，取配置柱箍。裂缝宽度计算混凝土结构设计规范GB50010-2010规定，裂缝控制等级为三级的普通钢筋混凝土构件，荷载效应组合应采用准永久组合，准永久组合不考虑吊车荷载，风荷载准永久组合系数为
24、0，屋面为不上人屋面，屋面均布活载准永久组合系数为0，则-截面控制内力为:Mq=5.91Nq=91.2eo=Mq/Nq=5.91/91.2=0.065eo/h0=65/360=0.180.55,不需要验算裂缝宽度。- 截面的控制内力为：Mq=14.43Nq=200.8eo=Mq/Nq=14.43/200.8=72eo/h0=72/860=0.0840.55,不需要验算裂缝宽度。4、柱牛腿设计牛腿几何尺寸的确定：牛腿截面尺寸与柱宽相等，为400，牛腿顶面的长度为800，相应牛腿水平截面长度为1200。取牛腿外边缘高度为h300，倾角45,于是牛腿的几何尺寸如图19所示。牛腿几何尺寸的验算：由于吊
25、车垂直荷载作用下柱截面内，a750900150，即取0，则FDF314.3744.8359.17FT9.770.65(10.5)577.35F359.17截面尺寸满足要求。牛腿配筋：作用在牛腿上的荷载设计值F1.2F41.4Dmax,k1.244.81.4314.37493.88= 1.4Tmax,k =1.49.77=13.68 kNh0=300+300-40=560mm竖向力作用点位于下柱截面以内（150）a=-150mm0.3h0=0.3560=168mm 取a=168636=As/bh0=581/(400560)=0.26% 0.2%0.26%0.6%选416（804mm2） 因为a=
26、-150mm0.3h0=0.3560=168mm，可不设弯起钢筋。箍筋要求:在上部2/3范围内的水平箍筋总截面面积不应少于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的1/2，取100，则有hA2/100587mmA/2804/2402 mm（符合要求）局部承压强度验算：牛腿顶面处预埋钢板面积A=400400=160000 mm，则局部承压承载力为：0.75fA0.7514.34004001716 kNF=359.17满足要求。5、柱的吊装验算采用一点起吊，吊点设在牛腿与下柱交接处，先翻身后起吊，动力系数取1.5，混凝土强度按照设计强度70%考虑。荷载计算：上柱长3.9m，下柱长7.7m，牛腿0.6m，则上柱
27、自重设计值:g1.21.5250.40.47.2牛腿自重设计值:g1.21.52520.25下柱自重设计值:g1.21.5250.3616.2内力计算:M7.23.954.76M7.24.5(20.257.2)0.675.25M16.27.782.44柱的吊装验算简图如图20所示：截面承载力计算:截面1-1：故截面承载力为截面2-2：故截面承载力为故满足要求。截面3-3：故截面承载力为故满足要求。吊装裂缝宽度验算裂缝宽度验算取荷载效应的标准值，现对1-1、3-3截面进行验算，则M1k=54.76/1.2=45.63M3k=82.44/1.2=68.70验算过程列表如下：截面弯矩标准 值KNmb
28、hAs(mm2)max=1-145.634004007600.00950.01取0.01191.70.5780.270.33-368.740090011400.00630.01取0.0180.54-0.140.2取0.20.040.3经验算，各控制截面的裂缝宽度均符合要求。四、基础设计1、基础设计资料基础采用C20砼，抗拉强度设计值，HRB335级钢筋抗拉强度设计值基础顶面（即排架柱的III-III截面）内力组合列于下表1-2A 柱杯口顶面内力组合 组号基本组合标准组合M（）N()V()1-408.38718.65-24.49-361.3(320+265.58)-23.752-392.6810
29、68.69-34.110-251.64(320+541.6)-18.05注：对基础设计：最小轴力组合是非控制内力，未列出。2、初定基础几何尺寸基础采用平板式锥形杯口基础，柱子插入基础杯口深度应满足三个条件：吊装时的稳定，大于5%的柱长；大于纵向钢筋的锚固长度；表2-5的规定。今取h1=1100mm。杯口顶部尺寸：宽=400+275=550；长度=900+275=1050 杯口底部尺寸：宽=400+250=500；长度=900+250=1000杯壁尺寸：厚度；杯壁高，取400杯底厚度：基础总高度： ，取。基础埋深：d=2.0-0.3=1.73、地基计算先按轴心受压基础估算基础底面尺寸。， 扩大2
30、0%40%后，初步选。则底板面积；截面抵抗矩；基础及覆土自重计算基础底面的压力时，如果是边柱基础，还应包括基础梁传来的荷载（见下图21）。地基承载力计算采用荷载的标准组合，验算过程见下表1-3。 表1-3 地基承载力计算计算项目组合1-361.3585.58-23.75340925.58394.55组合2-251.64861.6-18.053401201.6276.91经验算，符合要求。4、基础承载力计算基础的承载力计算包括受冲切承载力计算和底板受弯承载力计算。基础承载力计算时采用荷载的基本组合。对于两种基本组合（见表1-2）地基净反力分别为：受冲切承载力计算近似取。由于杯壁厚度，杯壁高度，上
31、阶底落在冲切破坏锥内，故仅需对台阶以下进行冲切验算（见图21）。图21台阶处的宽度为 ，长度为 。基础的受冲切承载力应满足：式中 -截面高度影响系数，当时，取1.0；当时，取0.9，800mm至2000mm之间用内插法，则h=1400，。-验算截面的有效高度，-冲切破坏锥体的平均边长， ，取2500。-冲切荷载，其中A是考虑冲切荷载时取用的多边形面积，现，满足要求。基础底板受弯承载力计算柱边截面处（I-I）的地基净反力（见图21）沿基础长边方向的弯矩需要的配筋台阶处(II)的地基净反力沿基础长边方向的弯矩需要的配筋在基础长边方向配置 1310（10200）基础短边方向按轴心受压考虑，地基净反力 。柱边截面（II-II）的弯矩为：需要的配筋台阶处（IIII）截面的弯矩为：需要的配筋在短边方向配置8200（218，）。基础底板配筋图如下图22所示。图23 基础配筋图