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1、钢筋混凝土课程设计任务书设计题目： 单层单跨工业厂房学院： 城市建设学院专业： 建筑工程技术班级： 建工 1002 班学号： 指导教师：名：单层单跨工业厂房设计计算书第一章 设计资料1.1 设计资料1 工程名称 : 厂装配车间。2 工程概况：某工厂拟建一个装配车间，依据工艺布置的要求，车间为单跨单层厂房，跨度为 18m ，设吊车 20/5t.10t 吊车各一台，吊车均为中级工作制，牛腿面标高为9.6m ， 吊车梁以上设高侧窗， 洞口尺寸为 4.2 1.8m ，吊车梁以下设低侧窗， 洞口尺寸为 4.2 4m， 圈梁设在柱顶处。3 建筑设计资料 :屋面构造为： 三毡四油防水层找平层 20mm 厚水
2、泥砂浆 100 厚水泥珍宝岩制品保温层一毡两油隔汽层20mm 厚水泥砂浆找平层预应力混凝土大型屋面板维护构造承受 370mm 厚烧结粘土空心砖重度为8kN/m2 4 构造设计资料：自然条件 : 根本风压 0.4kN / m 2 ；根本雪压 0.25kN / m2 。地震设防烈度：该工程位于非地震区，故不需抗震设防。5 建设地点：某市郊外某地，厂区地形平坦，工程地质条件均匀，地基为亚粘性土，该土层承载力特征值为 280KN / m对根底的影响。2 , ES8.0Mps ,最高地下水位在地表以下 15m ，可不考虑6 吊车资料：吊车资料查阅 08G118 单层工业厂房谁选用相关标准资料。建筑平面、
3、剖面如图 1-1 和图 1-2 所示。图 1-1 建筑平面布置图图 1-2 I-I 剖面图其次章厂房标准构件及排架柱材料选用2.1 厂房中标准构件选用状况2.1.1 屋面做法三毡四油防水层：0.4kN/m2找平层 20mm 厚水泥砂浆0.4kN/m2100mm 珍宝岩制品保温层0.5kN/m2一毡两油隔汽层0.05kN/m220 mm 水泥沙浆找平层：0.4kN/m 2合计：g1k屋面活荷载：q1k= Sg = 1.7kN / m2= 0.5kN / m2屋面外荷载：g+ q1k1k= 1.7 + 0.4 = 2.1kN / m2屋面板承受 G410 一标准图集： 1.5m 6m 预应力混凝土
4、屋面板卷材防水 中间板：YWB2II边 跨 板：YWB2IIS允许外荷载：2.5kN / m2板自重：g2k灌缝重：g3k2.1.2 屋架= 1.40kN / m2= 0.10kN / m2屋架承受 G415 一标准图集的预应力混凝土折线型屋架YWJ 182Bb 允许外荷载：4.00kN/m2屋架自重：g4k2.1.3= 104.65kN / m22.1.3天沟板天沟板承受 G410 三标准图集。中间板：TGB77中间板左开洞：TGB77b中间板右开洞：TGB77a端跨左开洞：TGB77sb端跨右开洞：TGB77sa允许荷载：4.26kN/m2.1.4构件自重：吊车梁2.24kN/m22吊车梁
5、选用 04G426 标准图集 ,中级工作制备，一台起重量为 20/5t 的吊车 , Lk= 16.5m,另一台起重量为 10t ，Lk= 16.5m ，选用吊车梁： 中间跨 :YDL 4Z, 边跨 YDL 4B, 构件自重：g= 46.3kN/ 根 。5k41.3kN/ 根吊车轨道联接选用 04G325 标准图集 ,中级吊车自重： g6k2.2 排架柱材料选用= 0.8kN / m 。(1) 混凝土：承受 C30 ( fc= 14.3N / mm 2 , ftk= 2.01N / mm 2 ) 。(2) 钢筋：纵向受力钢筋采用HRB400级( f= 360N / mm2 ,x= 0.55, E
6、= 2 105 N / mm2 ) 。ybs(3) 箍筋：承受 HPB235 级( fy= 210N / mm2 ) 。(4) 型钢及预埋铁板均承受 I 级。第三章排架柱高与截面计算3.1 排架柱高计算由吊车资料表可查得， Q=20/5t ：H2200mm, 轨顶垫块高为 200mm 。牛腿顶面标高 9.600m柱顶标高 牛腿顶面标高 +吊车梁高 +轨顶垫块高 +H9.600+1.200+0.200+2.213.2m ( 取 13.000m)上柱高 H柱顶标高牛腿顶面标高u13.000-9.600=3.400m全柱高 H 柱顶标高基顶标高13.000 (0.500) 13.500m下柱高 H全
7、柱高上柱高l13.500 3.400 10.100m实际轨顶标高牛腿顶面标高 +吊车梁高 +轨顶垫块高11.000m3.2 排架截面尺寸计算截面尺寸需要满足的条件为： bHu/20 10100/20=505mm.h Hu/12 842mm取柱截面尺寸为：上柱： bh 500 500下柱：bh 500 1000 120 200 如图 3-1 图 3-1下柱截面图计算参数错误!未找到引用源。 上、下柱截面惯性矩 I上柱 Iu1/12 0.5 0.5 30.0052m 4下柱 Il1/12 0.5 13 0.0417m 4错误!未找到引用源。 上、下柱截面面积 A上柱 Au0.5 0.5 0.25m
8、 2下柱 Al0.5 1- 0.5m 2错误!未找到引用源。 上柱与全柱高比值 3.4/13.5 0.252错误!未找到引用源。 惯性矩比值 n NIu/Il=0.0052/0.0417=0.1247排架计算简图如图 3-2 所示。4.1 屋盖自重计算图 3-2 排架计算简图第四章排架柱上的荷载计算G= (g+ g11k2k+ g) 柱距3k厂房跨度2+ g 0.54k=1.7+1.40+0.1 6 18 +104.65 0.5=225.125KN( 作用在柱顶 )2e= h1上/ 2 - 150 = 500 / 2 - 150 = 100 mm (与上柱中心线的偏心距 )4.2 柱自重计算上
9、柱： G2= 25 0.5 0.53.4 = 21.25kN 作用于上柱中心线=hh1000500e 2l -u =-= 250mm2222下柱： G= 25 (0.5110.1) = 126.25kN (作用于下柱中心线)4e= 0mm44.3 吊车、吊车梁及轨道自重计算G= g35k+ g 柱距6k= 46.3 + 0.8 6 = 51.1N (作用于牛腿顶)e3 = 750 - h f / 2 = 750 - 1000 / 2 = 250mm(与下柱中心线偏心距)4.4 屋面活荷载计算Q= 0.5 厂房跨度/ 2 B1= 0.5 18 6 = 27kN (作用位置同G )214.5 吊车
10、荷载计算竖 向 荷 载 ： p= 195kN,p= 30kN,K=4400mm,B=5650mm,Q= 302kN,max.kg= 118kN 双闸。min.kk依据 B 与 K，由影响线见图 4-1 图 41 吊车梁影响线可以求得y 0.058y120.79y 31.00,y 4 0.267由上求得Dmax= 195 0.058 + 0.79 + 1 + 0.267= 412.43kN (作用同G )3Dmin= 30 0.058 + 0.79 + 1 + 0.267= 63.45kN (作用同G )3吊车水平荷载为T= 0.1(Gk则+ Q) / 4 = 0.1(225.13 + 7.81
11、0) / 4 = 7.58kN1Tmax= 7.58 (0.058 + 0.79 +1+ 0.2) = 55.32kN (作用于吊车梁顶面 )k16004400125044003500.2670.05810.79其作用点到柱顶的垂直距离y = 上柱高-吊车梁高- 垫块高 = 3.4 -1.2 - 0.2 = 2my=2H3.4u= 0.5884.6 风荷载计算根本风压 : w= 0.4kN / m20风压高度变化系数 按 C 类地区考虑，依据柱顶标高13.50m ，查看荷载标准用z内插法得 m= 1.098 , 对 Fw 按檐口标高 1.42m, 用内插法得 u= 1.090 ，风载体型系数z
12、1s 2 +0.8, -0.5, -0.5 ， 0.6 ，具体状况见以下图 4-2s1s2s2s2则q = m1 s图 4-2风荷载体型系数m w B = 0.81.098 0.4 6 = 2.11kN / mz0q= m2 sm w B = 0.51.098 0. 6 = 1.217kN / mz0柱迎风荷载集中力设计值：风向16.7-0.6-0.51h013.5230.8-0.5 0.000F= 10.7KNw第五章内力计算5.1 G作用内力计算x5.1.1 G作用(排架无侧移 )1M= G e = 225.13 0.1 = 22.513kN m111 1M= G e= 225.13 0.
13、25 = 56.28kN m121 2I由 n =u0.0052H3.4= 0.1247 , l =u = 0.252 , 则：I0.0417H13.5l1C= 3 121 - l2 (1 -)n1= 0.7471 + l3 (n-1)故 M作用下不动铰承的柱顶反力为M11R= -C11 = -0.747 22.513 = -1.246kN ()111H13.5同时有C2= 3 21 - l211 + l3 (- 1)n= 1.262故在 M12作用下不动铰承的柱顶反力为R= -C12 = -1.262 56.28 = -5.26kN ()M122故在 M和M1112H13.5共同作用下即在
14、G 1作用下不动铰支承的柱顶反力为R = R+ R11112= -6.507kN()相应的计算简图及内力图如图5-1 所示22.513225.13G1(e1)15.7640.52G1(e2)v=6.50725.2(a)(b)(c)图 5-1 恒荷载作用下的内力(a) G 1的作用； (b)M 图(kN m)；(c)N 图 kN5.1.2 G 、 G 、 G作用计算简图及内力图234G= 21.25kN , G23= 51.1kN , G4= 126.25kN , e3= 250mm图 5-2 G 、G 、G 作用计算简图及内力图234(a) G、G 、G234作用； (b)M 图(kN m)；
15、(c)N 图(kN)5.2 屋面活荷载内力计算对于单跨排架， Q1与 G 一样为对称荷载， 且作用位置一样， 但数值大小不同。 故由 G11的内力计算过程可得到 Q 1的内力计算数值；M= Q e = 27 0.1 = 2.7kN m111 1M= Q e= 27 0.25 = 6.75kN m121 2M2.7R= -C11 = -0.747 = -0.149kN111H13.5R= -C122M12 = -1.262 6.75 = -0.631kN H14.5R = R+ R11112= -0.78kN()M= -G e= -21.25 0.25 = -5.313kN m 22 2M= G
16、 e = 51.1 0.25 = 12.775kN m33 3相应的计算简图及内力图如图5-2 所示。M2G3(e3)M37.4621.572.35G4198.6(a)(b)(c)相应的计算简图及内力图如图5-3 所示。图 5-3 Q 作用计算简图及内力图1(a) Q 的作用； (b)M 图(kNm)；(c)N 图(kN)15.3 吊车竖向荷载作用内力计算D作用于 A 柱， Dmax作用于 B 柱，其内力为minMDmax= Demax 3= 412.43 0.25 = 103.11kN mMDmin= Demin 3= 63.45 0.25 = 15.86kN m厂房总长 96m, 跨度为
17、18m ，吊车其重量为 20/5t 和 10t, 则在 MM= 15.86kN m 联合作用线按剪力安排法计算排架内力。DminDmax= 103.11kN m ，N=0.1247 ，=0.252, ，在 A 柱和 B 柱的柱顶虚加水平不动铰支座，查附录9 中的附图9-3 得 c3= 1.27 ，M-103.11()R=max CAH3=1.27 = -9.7KN 13.5R= MCmin= 15.86 1.27 = 1.49KN()BH313.52.727Q1(e1)1.984.86Q1(e2)v=0.783.018(a)(b)(c)VA.2= VB.2= 0.5 (- RA- R )= 0
18、.5 (9.7 -1.49)= 4.1KN ()BV= V+ V= -9.7 + 4.1 = 5.6KNA A.1A.2V= V+ V= 1.49 + 4.1 = 5.59KNB B.1B.2相应的计算简图及内力图如图5-4 所示。图 5-4 D作用计算简图及内力计算max(a) D的作用； (b)M 图(kN m)；(c)V 图(kN)maxD作用于 A 柱时，由于构造对称，故只需A 柱与 B 柱的内力对换，并留意内力变号min即可。5.4 吊车水平荷载作用内力计算当 T max 向左时， A、B 柱的柱顶剪力按推导公式计算：Y0.588H l ,利用内插法求得 C 5 0.73 另有 T
19、max 21.4kN, 0.85, 则V TA V TB (1 ) C 5T max 2.343kN( )相应的计算简图及内力图如图5-5 所示。 图 5-5 T的作用计算简图及内力图maxaT的作用； (b)M 图(kN m)；(c)V 图(kN)max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max与之相反。5.5 风荷载作用风从左向右吹时，先求柱顶反力系数C ，为 =0.252 ，n=0.124711 1 11 + l 4 - 1 31 + 0 .3034 0 .1471- 1 C= 3 n = = 0 .347118 1 811 + l 3 - 1 1
20、+ 0 .303 3 0 .1471- 1 n 对于单跨排架，用剪力安排法，计算此排架在风荷载作用下的内力。A、B 柱顶剪力分别为V0.5F C H(q q )Aw11120.5 10.07 0.347 13.5 (2.11 1.317)6.985kN( )V0.5F +C H(q q )Bw11120.5 10.07+0.347 13.5 (2.11 1.317)7.207 kN( )风压高度变化系数按柱顶离室外自然地坪的高度13.5+2.1=15.6m 取值查表 10-4 得：离地面 15m 时， mz = 1.14 ;离地面 20 是 mz = 1.25m= 1.14 + 1.25 -1
21、.14 (15.6 -15)= 1.15z20 -15W= (0.8 + 0.5)h + (0.6 - 0.6)h m wB = 7.2KNK12z0W = gW = 1.4 7.2 = 10.09KNQk计算柱顶剪力R= C qA11 1H = 0.347 2.1113.5 = -9.88KN ()()R= C q H = 0.347 .1.317 13.5 = -6.17KN BVA.211= VB.22= 0.5(10.09 + 9.88 + 6.17()= 13.07KN)()V= VA+ RA.2 A= 13.07 - 9.88 = 3.19 ()V= VB+ RB.2 B= 13.
22、07 - 6.17 = 6.9 相应的计算简图及内力图如图5-6 所示。图 5-6 风荷载作用计算简图及内力图(a) 风荷载的作用；(b)M 图 kNm风从右向左吹时，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。5.6 最不利荷载组合。由于本例构造对称，故只需对A 柱或 B 柱进展最不利内力组合，其步骤如下：（1） 确定需要单独考虑的荷载工程。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工程，由于小车无论向右或向左运行中刹车时，A、B 柱在 T max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，单独考虑的荷载工程共有7 项。（2） 将各
23、种荷载作用下设计掌握截面II、IIII、III III 的内力 M、NIIIIII 截面还有剪力 V填入组合表 5-1 。填表时要留意有关内力符号的规定。（3） 依据最不利又最可能的原则， 确定每一内力组的组合工程， 并算出相应的组合值。计算中，当风荷载与活荷载包括吊车荷载同时考虑时，除恒荷载外，其余荷载作用下的内力均应乘以 0.9 的组合系数。排架柱全部内力组合计算结果列入表5-2 。表5-1框架柱内力汇总表柱截荷载恒荷屋面活吊车竖向荷载吊车水平荷载风荷载号面项载荷载G1kG2k G3kG4kQ1kDmax,kDmin,k在A柱在A柱Tmax,kTmax,k向左向右左风右风12345671-
24、1A2-2柱3-3内力M N M NM815.76246.38-33.058297.4832.6621.8927-4.86273.018-19.04084.07412.4327.51-19.040-3.1863.45-59.64-20.970-20.970-194.420.97020.970194.423.04023.04091.13NV423.736.507270.78412.43-5.663.45-5.590-19.06019.06031.68-31.10-31.10-122.290-24.69内力由可变荷载效应掌握的组合1.2 恒载+1.4 任一活载表5-2框架柱内力组合表组合项Mmax
25、相组 合项Mmin 相应组合Nmax 相应组合项项Nmin 相应截面应N 、VM、VM、VN 、V1-1151.171-24.63121.56151.177295.668295.662333.467295.662-2178.031-83.211-78.031-83.213934.388356.983934.488356.983-31166.781-84.1177.711166.787508.788508.7831085.887508.7852.16-26.766.3552.16内力由可变荷载效应掌握的组合1.2 恒载+1.4 0.9( 任意两个或两个以上活载 )组合项Mmax截面应相组合项Mm
26、in 相应N 、V组合项Nmax应相组合项Nmin相应N 、VM、VM、V1-11111250.323-17.842-16.4637636-17.48329.688295.666329.688295.6682-213168.8712-84.981281.4218-78.7857817.148391.3837817.14356.983-312437.401453.6312437.401779.1131062.165588.4231062.16508.48686765.67-54.31765.6747.43内力由永久荷载效应掌握的组合1.35竖向恒载 + 1.4j竖向活荷载qi组合项Mmax相组
27、合截面项应N 、VMmin 相应N 、V组合Nmax 相应组 合项项M、VNmin 相应M、V1-11223.131 2593.134.4712359.142-2137.841-49.3132805.78428.063-3174.011-49.6621002.684635.034.063.3123-4.4718359.133.07832.24-9.2332.61注 j为活荷载组合系数，见荷载标准，查的其值为 0.7。qi第六章排架柱设计6.1 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
28、面 11 的最不利内力组确定。6.1.1 截面配筋：1. M max组合(与 N组合一样 )minM=51.17 kN mN=295.66 kNh =h- a =500-40=460 mm0sL =2H =23400=6800 mm00A=500 500=250000mm 2纵向受力钢筋承受 HRB335 级( f= 300N / mm2 , = 0.55, E= 2 105 N / mm2 )ybse =max(h/30,20)=20 mmae M/N=173 mm0e = e + e =193 mmi0a =0.5f A/N=0.5 14.3 250000/295660=6.021 取 =
29、1.01C1 =1.15-0.01 L20/h= 1.15 - 0.01 6800 = 1.014 1500h = 1 +1(0 )2 z z 6800= 1+1()2 11 = 1.319L1400eh12ih01400193500460e=e +h/2- a =1.319 193+500/2-40=356.0 mmis =N=281560= 0.086 大偏心受压a f bh1c01.0 14.3 500 460bX= h =460 0.155=71.3 mm0h =460 0.55=253 mm0b2a =80 mms经比较： X h 且 X1 取 =11c1 = =1.15-0.01
30、L2/h= 1.15 - 0.01 8800 = 1.014 10500h = 1 +1(0 )2 z z 6800= 1+1()2 11 = 1.73L1400eh12ih0140084.4500460e=ei+h/2- as=1.73 84.4+500/2-40=356.0 mm =N=359100= 0.109 大偏心受压a f bh1 c01.0 14.3 500 460bX= h 0=460 0.109=50.2 mmh0b=460 0.55=253 mm2as=80 mm经比较 X h 0b 且 X1 取 1=1 2= =1.15-0.01 L0 1000 1 取 2=1h = 1
31、 +1( L)2 z z= 1+1 10100 2 11 =/h= 1.15- 0.01 10100 = 1.1701400eh12ih01400 446960()10001000e=e +h/2- a =1.17 446+1000/2-40=976 mmis =N=1062160= 0.156a f bh1 c01.0 14.3 500 960X= h =960 0.156=149 mm0h =960 0.55=495 mm0b2a =80 mms经比较, hf 2 a，sA= ANe - a=ff bx(h1c(0- x / 2)SS,yh- a0S1062160 976 -1.0 14.3 500 149 960 -149 / 2mm 2=300 (960 - 40)=283.3A =0.2% A=0.2% 500000=1000 mm 2min2. N组合maxM=437.40 kN mN=1062.16 kNh =h-as=1000-40=960 mm0L =1.0H =10100 mm00A=500 1000 500000 mm 2纵向受力钢筋承受 HRB335 级( f= 300 N /