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1、单层厂房课程设计说明书 院 系： 建筑工程学院 班 级： 土木102班 设 计 者： 付 爱 宁 学 号： 指导教师： 王 晓 东 设计时间： 2013-6-6 目录一、设计项目.1二、设计资料.3三、计算简图.3四、荷载计算（标准值）.4 1、恒荷载62、屋面活荷载73、吊车荷载84、风荷载8五、内力分析.91、剪力分配系数的计算.102、恒荷载作用下的内力分析.123、屋面活荷载作用下的内力分析.124、吊车竖向荷载作用下的内力分析不考虑厂房整体空间工作.135、吊车水平荷载作用下的内力分析（不考虑厂房整体空间工作）.136、风荷载作用下的内力分析.14六、内力组合15七、柱截面设计171
2、、柱的纵向钢筋计算.172、柱的吊装与运输验算293、柱的裂缝宽度验算294、牛腿设计.30八、基础设计31设计项目齐齐哈尔市某金工车间设计，单跨无天窗厂房，跨度为，柱距为，车间总长度，中间设置一道温度缝；厂房的横剖面图如下图所示：一、 设计资料1、建设地点：哈尔滨市某厂区。2、自然条件：（1）基本风压：。（2）基本雪压：。（3）屋面均布活荷载标准值：。（4）地质条件：地基持力层为及均小于的粘性土（弱冻胀土），宽度修正系数为，承载力特征值。（5）抗震设防烈度：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，柱距为；车间跨度为。5、建筑剖面：单跨等高排架，室内外高差，柱牛腿顶标高
3、，轨道顶标高，上柱顶标高。6、排架柱计算参数：上柱均采用矩形截面， ，自重标准值为下柱均采用工字形截面，下柱的截面几何参数分别为：， ， 自重标准值为。7、吊车系统计算参数：（1）吊车：设有两台，双钩电动桥式吊车，工作级别均为，桥架跨度， 宽度， 轮距， 最大轮压标准值， 大车质量， 小车质量。（2）吊车梁： 采用预应力钢筋混凝土等截面薄腹吊车梁，梁高， 自重标准值为。（3）轨道：高为， 轨道及连接件自重标准值为。8、屋盖构件计算参数：（1）屋面板：板重标准值（含灌缝）为。（2）屋架：屋架荷载标准值9、屋面做法：SBS油防水层 厚水泥砂浆找平层 厚水泥珍珠岩制品保温层；一毡二油隔气层；厚水泥砂
4、浆找平层；预应力钢筋混凝土大型屋面板10、围护结构：（1）墙体：厚烧结普通砖砌体，自重标准值取，外清水墙、内喷大白浆两道。（2）钢窗：上窗、下窗，自重标准值取。11、材料供应：（1）混凝土强度等级： （2）钢筋：柱内受力纵筋采用级，柱内箍筋采用级。12、环境类别为二类b。二、 选用结构形式1. 屋面板采用92G410（一），屋面板自重标准值（包括灌缝在内）为。2. 屋架采用G415（三）折线型预应力钢筋混凝土屋架，跨度，端部高度，跨中高度，自重标准值。3. 吊车梁采用96G425预应力混凝土吊车梁，高度为，自重；轨道与垫层垫板总高为184mm，自重。柱的各部分尺寸及几何参数：厂房计算简图及柱截
5、面尺寸：上柱 图 1厂房计算简图及柱截面尺寸下柱 三、 荷载计算4.1、恒荷载（1）屋盖自重SBS防水层 水泥砂浆找平层水泥珍珠岩制品保温层隔气层水泥砂浆找平层大型预应力屋面板（包括灌缝重） 屋架则作用屋架一段作用于柱顶的自重 （2）柱自重上柱：下柱：（3）吊车梁及轨道自重 4.2.屋面活荷载由荷载规范查得屋面活荷载标准值为，因屋面活荷载大于雪荷载，故不考虑雪荷载。4.3.风荷载由荷载规范查得齐齐哈尔地区基本风压为。风压高度变化系数（按B类地面粗糙度取）为柱顶：按计算 檐口处：按计算 屋顶处：按计算 风载标准值为：则作用于排架上的风荷载设计值为：风荷载作用下的计算简图如Error! Refer
6、ence source not found.。图 2风荷载作用下计算简图4.4.吊车荷载查表得 ，则根据支座反力影响线求出作用于柱上的吊车竖向荷载为：作用于每一轮子上的吊车横向水平刹车力则两台吊车作用于排架柱顶上的吊车横向水平荷载为五、 内力计算图3 取用计算截面5.1 恒荷载（1） 屋盖自重作用因为屋盖自重是对称荷载，排架无侧移，故按柱顶为不动铰支座计算。由厂房计算简图及柱截面尺寸图取用计算截面如图3， ， ，根据，查表得，则得计算时对弯矩和剪力的符号规定为：弯矩图在受拉一边；剪力对杆端而言，顺时针方向为正（），剪力图可绘在杆件的任意一侧，但必须注明正负号，亦即取结构力学的符号。这样，由屋盖
7、自重对柱产生的内力如图4：图4 恒荷载内力图（2）柱及吊车梁自重作用由于在安装柱子时尚未吊装屋架，此时柱顶之间无连系，没有形成排架，故不产生柱顶反力；因吊车梁自重作用点距离柱外边缘不少于，。则得内力如图4.5.2. 屋面活荷载作用因屋面活荷载与屋盖自重对柱的作用点相同，故可将屋盖自重的内力乘以下列系数，即得屋面活荷载内力分布图4，以及其轴向压力及剪力为5.3.风荷载作用为计算方便，可将风荷载分解为对称及反对称两组荷载。在对称荷载作用下，排架无侧移，则可按上端为不动铰支座进行计算；在反对称荷载作用下，横梁内力等于零，则可按单根悬臂柱进行计算。柱作用正风压图 3柱作用正风压图当柱顶作用集中风荷载时
8、，当墙面作用均不风荷载时，查表得，则得图6 柱作用正风压当正风压力作用在柱时横梁内反力则柱的内力如图 6图7 柱作用负风压当负风压力作用在柱时，则柱的内力如图75.4.吊车荷载（1）当值作用于柱（Error! Reference source not found.）根据，查表得。吊车轮压与下柱中心线距离按构造要求取，则得排架柱上端为不动铰支座时的反力值为：图 8吊车竖向荷载作用时柱顶剪力再将值反向作用于排架柱顶，按剪力分配进行计算。由于结构对称，故各柱剪力分配系数相等，即各柱的分配剪力为最后各柱顶总剪力为则柱的内力如图9（2）当值作用于柱图9 吊车竖向荷载对A柱内力图：（左）当作用于A柱，（右
9、）（3）当值自左向右作用时由于值同向作用在、柱上，因此排架的横梁内力为零，则得柱的内力如图10：图10 吊车横向水平作用（a）吊车横向水平作用于排架；（b）横向水平作用时内力图（4）当值自右向左作用时其内力值与当值自左向右作用时相同，但方向相反。六、 内力组合表格 1柱在各种荷载作用下内力汇总表荷载种类恒荷载活荷载风荷载吊车荷载左风右风荷载编号12345678-9.801.6732.69-43.15-46.73-46.7313.5-13.5316.6850.48.171.1923.35-30.82-33.38-33.389.64-9.64263.936-21.27-5.9732.69-43.1
10、5142.5112.4113.5-13.5358.8850.4473.1147.84-17.73-4.2623.35-30.82101.798.869.64-9.64299.0736.0337.93105.6-37.663.97271.86-246.3432.18-97.92114.75-114.75394.0350.4473.1147.846.881.1741.53-32.28-12.98-12.9815-1531.382.84194.19-175.9622.99-69.9481.96-81.96328.3636337.93105.65.730.8429.66-23.06-9.27-9.27
11、10.71-10.71注：（1）内力的单位是，轴力的单位是，剪力的单位是；（2）表中弯矩和剪力符号对杆端以顺时针为正，轴向力以压为正；（3）表中第1项恒荷载包括屋盖自重、柱自重、吊车梁及轨道自重；（4）组合时第3项与第4项、第5项与第6项、第7项与第八项二者不能同时组合；（5）有作用时候必须有同时作用。表格 2柱承载力极限状态荷载效应的基本组合组合荷载组合内力名称-由可变荷载效应控制的组合（简化规则）1+0.9(2+3)1+0.9(3+5+7)1+0.9(2+3+5+7)40.72362.04148.56784.67418.14865.1847.131+0.9(4+6+8)1+0.9(2+4+
12、6+8)1+0.9(4+6+8)-100.98316.2-78.91548.9-375.45527.09-59.011+0.9(2+4+6+8)1+0.9(2+3+5+7)1+0.9(2+3+5+7)40.72362.04143.19830.03418.14865.1847.131+0.9(4+6+8)1+0.9(4+6+8)1+0.9x4-100.98316.2-71.78358.4-208.68394.03-25.4注：由永久荷载效应控制的组合：其组合值不是最不利，计算从略。表格 3柱正常使用极限状态荷载效应的准永久组合组合荷载组合内力名称-由可变荷载效应控制的组合（简化规则）值：活：0.
13、7；吊车：0.61+0.721+0.65+0.771+0.72+0.6(5+7)32.36 289.1104.82637301.02590.1136.991+0.6(6+8)1+0.72+0.6(6+8)1+0.6(6+8)-52.76 263.9-52.08398.19-250.91402.28-31.321+0.6（6+8）1+0.72+0.671+0.6(5+7)+0.72-39.25 299.9101.84662.2230.24691.4922.341+0.6(6+8)11-52.76 263.9-22.65263.9225.54328.3635.39注：由永久荷载效应控制的组合，风荷
14、载不参与组合。七、 柱子设计7.1.上、下柱配筋计算上柱：选取两组最不利的内力1先按，计算，需考虑纵向弯曲影响，其截面按对称配筋计算，其偏心距为，故取 则考虑效应后的弯矩为：又因为：所以不考虑效应。因为：按大偏心受压计算则 不符合因配2182再按，计算；，故取 则考虑效应后的弯矩为：又因为：所以不考虑效应。则有： 配218综合两组计算结果，最后上柱钢筋截面面积每侧选用（）上柱箍筋的配置按照构造配置：下柱：选取两组最不利的内力，都是截面上的内力。1 先按，计算，需考虑纵向弯曲影响，其截面按对称配筋计算，其偏心距为则考虑效应后的弯矩为：，同理可知在柱下柱的顶部，也即截面上考虑效应后的弯矩为又因为：
15、所以不考虑效应。则有： 先按大偏心情况计算受压区高度，并假定中和轴通过翼缘，则有2. 再按，计算取， 则考虑效应后的弯矩为：，同理可知在下柱的顶部，也即截面上考虑效应后的弯矩为又因为：所以不考虑效应。则有： 先按大偏心情况计算受压区高度，并假定中和轴通过翼缘，则有综合两组计算结果，最后下柱钢筋截面面积每侧选用（，）下柱按构造配置7.2.柱裂缝宽度验算（1）上柱取一组荷载效应组合内力值：，进行裂缝宽度验算。因取则取 , 按荷载标准组合计算的纵向受拉钢筋应力裂缝间钢筋应变不均匀系数为则偏心受压构件在纵向受拉钢筋截面中心处，混凝土侧表面的最大裂缝宽度为满足要求。（2）下柱取一组荷载效应组合内力值：，
16、进行裂缝宽度验算。因，故取则按荷载标准组合计算的纵向受拉钢筋应力裂缝间钢筋应变不均匀系数为则偏心受压构件在纵向受拉钢筋截面中心处，混凝土侧表面的最大裂缝宽度为满足要求。7.3.牛腿设计（1）荷载计算共计（2）截面尺寸验算 ， 满足要求。（3） 配筋计算：纵筋：，取。取（），且箍筋选（）。则在上部处实配箍筋面积为符合要求。7.4.运输、吊装阶段验算（1）荷载计算上柱矩形截面面积下柱矩形截面面积下柱工字形截面面积上柱线荷载 图 4柱吊装验算计算简图 下柱平均线荷载牛腿部分线荷载(2)弯矩计算，则得，求跨最大弯矩，先求反力由；故跨最大弯矩为故最不利截面为B和C截面(3)配筋验算对截面荷载分项系数为，
17、动力系数为，对一般建筑物，构件的重要性系数取，则其弯矩设计值为受拉钢筋截面面积（为偏于安全，下柱取工形截面计算），查表得，原配，安全。对跨中截面其弯矩设计值为受拉钢筋截面面积，查表得，原配，安全。(4).裂缝宽度验算 对B截面 .满足要求。 对C截面 . 满足要求。故采用平吊就能满足要求。 八、 基础设计（1）荷载按地基规范规定，对地基承载力特征值为，单跨厂房的跨度，吊车起重量不超过的丙级建筑物，设计时可不做地基变形验算。当地基按承载力确定基础底面面积时，应按荷载效应标准值进行计算。这样，选取以下两组控制内力进行基础底面计算：，初步估算基础底面尺寸为，取基础高度，基础埋深为，则基础自重和土重（
18、取基础与土的平均自重为）由基础梁传至基础顶面的外墙重（2）地基承载力验算查表得，。取基础底面以上土的平均自重，则修正后的地基承载力特征值为：。（1）按第一组荷载验算，其基础底面荷载效应标准值为（2） 按第二组荷载验算，其基础底面荷载效应标准值为满足要求。（3）基础抗冲切验算从表2中取一组（其产生的较大者）荷载效应设计值，进行抗冲切验算，即取其基础底面的相应荷载效应设计值为： 基础自重（不考虑）外墙传至基础顶面重 因净反力为负值，故其底面净反力为1. 柱根处冲切面冲切验算 其冲切荷载计算值 则冲切承载力按下式计算 。满足要求。变阶处冲切面抗冲切验算 其冲切荷载计算值 则冲切承载力按下事计算 满足要求。 （4）基础配筋计算基础长边方向配筋按第一组荷载计算（最不利）基础底面净反力则得到其截面相应弯矩相应于-、-截面的配筋为选用，基础短边方向配筋按第二组荷载计算（最不利）：基础底边净反力为按计算 选用，