单层厂房结构设计

——课程设计——课程设计名称单层厂房结构设计姓名学号指导教师完成任务日期＿＿＿＿＿＿＿＿＿混凝土结构课程设计任务书一、课程设计目的（1）掌握单层单跨工业厂房结构布置和构件选型的方法；（2）了解结构组成、荷载传递关系及其计算简图的确定；（3）掌握排架结构的内力计算和内力组合的方法；（4）掌握排架结构构件的设计计算过程（5）了解并熟悉单层单跨工业厂房的有关构造要求；（6）掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方式和制图规定，进一步提高制图的基本技能；二、设计题目设计某市郊外一单层单跨厂房，设有两台中级工作制A5的软钩吊车。车间总长72m、柱距6m、跨度21m，设有天窗。纵向墙上每柱间设置上、下两层窗户：上层窗口尺寸（宽×高）=4000mm×1800mm，；下层窗口尺寸（宽×高）=4000mm×4800mm。三、设计题号基本风压为0.3kN/m2，基本雪压为0.25kN/m2。不考虑地震荷载。地面粗糙度为A类，吊车吨位Q=20/5（t）,轨顶标高9.9m。四、设计资料1、荷载不上人屋面活荷载为0.5kN/m2。2、材料（1）混凝土：C20，C25，C30。（2）钢筋：纵向受力钢筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。（3）型钢及预埋件采用HRB335，HPB235。3、建筑构造（1）屋面：卷材防水屋面，其做法如下：两毡三油防水层上铺小石子：0.35kN/m220mm厚水泥砂浆找平层：0.4kN/m2100mm厚水泥珍珠岩制品保温层：0.5kN/m2一毡两油隔气层：0.05kN/m220mm厚水泥砂浆找平层：0.4kN/m2预应力混凝土大型屋面板：（2）墙体用240mm厚清水砖墙，钢门窗。（3）地面：室内混凝土地面，室内外高差150mm。4、工程地质及水文条件该场地地形平整，无滑坡，无液化土层的不良地质现象。（1）地层自上而下如下：1）填土层：厚度约为0.5m。2）砂质粘土：厚度约为2.0m，[f]=250kN/m23）卵石：厚度约为5－7m，[f]=600kN/m24）基岩：表层中度风化。（2）地下水位很低，设计时不考虑地下水的影响。五、设计要求（1）依照标准图集选择屋面板、屋架、天沟板、基础梁、吊车梁及轨道联接件。（2）确定上、下柱的高度及截面尺寸。（3）计算排架所承受的各项荷载。（4）计算各种荷载作用下的排架内力。（5）柱、牛腿设计。（6）绘制结构施工图。1）结构布置图（屋面板、屋架、天沟板、吊车梁、墙体等的布置）2）柱施工图（模板图及配筋图）六、进度安排课程设计设计内容1布置设计任务，阅读设计任务书、指导书及设计例题，复习有关课程内容。确定柱网布置、构件选型。2确定上、下柱的高度及截面尺寸，计算排架所承受的各项荷载。3计算各种荷载作用下的排架内力，内力组合4柱、牛腿的设计5绘制施工图七．设计完成后提交的文件和图表1.计算说明书部分计算说明书包括：目录、正文、小结、参考文献等。其中正文包括：结构布置；标准构件的选用、排架的内力分析；柱、牛腿的设计。设计中结构计算理论、方法、步骤、数据、表格及构件的截面设计要正确、完整。2.图纸部分（1张二号图）（1）结构布置图（屋架、屋面板、屋盖支撑、吊车梁、柱及柱间支撑、墙体布置）；（2）柱施工图（柱模板图，柱配筋图）；一、设计资料基本风压为0.30kN/m2，基本雪压为0.25kN/m2。不考虑地震荷载。地面粗糙度为A类，车间总长为72m，跨度21m，吊车吨位20/5，轨顶标高9.9m。1、荷载不上人屋面活荷载为0.5kN/m2。2、材料（1）混凝土：C30。（2）钢筋：纵向受力钢筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。（3）型钢及预埋件采用HRB335，HPB235。3、建筑构造（1）屋面：卷材防水屋面，其做法如下：两毡三油防水层上铺小石子：0.35kN/m220mm厚水泥砂浆找平层：0.40kN/m2100mm厚水泥珍珠岩制品保温层：0.50kN/m2一毡两油隔气层：0.05kN/m220mm厚水泥砂浆找平层：0.40kN/m2预应力混凝土大型屋面板：（2）墙体用240mm厚清水砖墙，钢门窗。（3）地面：室内混凝土地面，室内外高差150mm。4、工程地质及水文条件该场地地形平整，无滑坡，无液化土层的不良地质现象。（1）地层自上而下如下：1）填土层：厚度约为0.5m。2）砂质粘土：厚度约为2.0m，[f]=250kN/m23）卵石：厚度约为5－7m，[f]=600kN/m24）基岩：表层中度风化。（2）地下水位很低，设计时不考虑地下水的影响。2017年混凝土下册课设二、结构布置（一）确定柱的各部分尺寸及几何参数查标准图，选择具体的吊车梁与轨道的资料见表：吊车梁与轨道的资料表由跨度与起重量选择：吊车梁编号为DL—9Z，9S，9B。吊车梁间及吊车梁与柱间灌封总重为45.4kN,轨道与垫板的总高为184mm，自重为0.8kN/m。取轨顶所需吊车净空高度为2491mm。具体参数：牛腿标高：mH2.0516.82.02.1184.09.9'0，取mH4.8'0。上柱高度：mHu871.3491.2184.02.1，取mHu9.3。柱顶标高：mHHHu3.129.34.8'00下柱高度：mHHl9.85.0'0柱计算高度：mHHHlu8.129.89.3厂房计算简图如图所示，根据表确定柱截面尺寸，如图所示。具体的数据参数为：上柱mmmmhb400400，49251013.2106.1mmImmAuu，，20.40.425/4/ugmmkNmkNm下柱400800100mm150mmffbhbhmmmm，251078.1mmAl，4101042.1mmIl，mkNmkNAgll/44.4/252305.08.129.3,150.01042.11013.2109HHIInulu2017年混凝土下册课设（二）确定屋架、天窗架的各部分尺寸及几何参数檐口：查标准图，选择具体的檐口的资料见表，选择檐口代号为：B。檐口形状代号图自重：自重为60.5kN/榀。2017年混凝土下册课设三、内力计算（一）荷载计算1.恒荷载1)屋盖自重两毡三油防水层上铺小石子：21.20.350.42kN/m20mm厚水泥砂浆找平层：21.20.400.48kN/m100mm厚水泥珍珠岩制品保温层：21.20.500.60kN/m一毡两油隔气层：21.20.050.06kN/m20mm厚水泥砂浆找平层：21.20.400.48kN/m大型预应力屋面板：21.21.401.68kN/m总计：23.72kN/mg屋架：21.260.572.6kN/m天窗架：1.20.1562122.68kN屋架一端作用于柱顶的自重为：1610.53.720.5(72.622.68)282kNG2）柱自重上柱：21.23.9418.72kNG下柱：31.28.94.4447.42kNG3）吊车梁及轨道自重：kNG24.60)68.04.45(2.142.活荷载屋面活荷载标准值为0.5kN/m2(不上人屋面)：11.4610.50.544.1kNQ由设计题目给定雪荷载的标准值为0.25kN/m2，小于屋面活荷载，则可以不考虑雪荷载的影响。2017年混凝土下册课设3.风荷载由设计题目给定风荷载的标准值为：基本风压为0.30kN/m2，（按照A类地面粗糙程度）取风压高度变化系数z：柱顶（标高12.3m）1.44z檐口（标高13.48m）1.48z天窗架底部（标高14.74m）1.51z屋顶（标高17.6m）1.58z风荷载的体形系数如图4所示21101.00.81.440.30.3456kN/mkzsz22201.00.51.440.30.216N/mkzszk则作用在排架上的风荷载设计值为（如图5所示）：11.40.345662.90kN/mq21.40.21661.81kN/mq1213425637840[()()()()]1.4[(0.80.5)1.481.18(0.20.6)1.511.26(0.60.6)1.582.65(0.70.7)1.580.25]0.3620.3wQsszsszsszsszFhhhhBkN4.吊车荷载查课本附表16得：kNP180max，kNPQgGP1.85180)2002.77253(21)(21maxmin,B=5600mm，K=4400mm，g=77.2kN，9.0C具体支座反力影响线，如图6所示。根据支座反力影响线求出作用于柱上的吊车竖向荷载为max,maxmin,min1.6+4.8+0.40.901.4180(1+)483.84kN61.6+4.8+0.40.901.485.1(1+)228.75kN6cQkicQkiDPyDPy作用于每一轮子上的吊车横向水平刹车力（吊起重物Q=20t时，10.0）10.1()1.4(20077.2)9.70kN44hQFQg则两台吊车作用于排架柱顶端上的吊车横向水平荷载hF为2017年混凝土下册课设11.6+4.8+0.40.909.70(1+)18.62kN6hchiFFy2017年混凝土下册课设（二）内力计算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，计算简图如图7。e1=0.05me0=0.20mG1=282kN根据n=0.150，λ=0.30598.1)11(1)11(123321nnC;17.1)11(1123323nC)(34.7)17.120.098.105.0(8.12282)(301121kNCeCeHGR弯矩与剪力符号规定：弯矩图绘于受拉一边；剪力对杆端顺时针为正。2)柱及吊车梁自重作用由于在安装柱子时尚未吊装屋架，此时柱顶之间无联系，没有形成排架，故不产生柱顶反力；因吊车梁自重作用点距柱外边缘要求不少于750mm，1=060.240.35-18.720.20=17.34kNm18.72;18.7260.2478.96kN78.9647.42=126.38kNIIIIIIIIIIIMMMNKNNN2.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及其轴向压力及剪力kNVkNNNNmkNMmkNMmkNM34.728245.238.1234.725.028287.419.334.725.028253.149.334.705.02822017年混凝土下册课设1144.10.15628244.1kN1.15kNQGNNNV3.风荷载作用为了计算简便，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，具体见图9。柱顶作用集中风荷载wF11120.310.15kN22wRF墙面作用均布风荷载时，查表：339.0)]11(1[8)]11(1[33411nnCkNqqHCR36.2)81.190.2(218.12339.0)(21212113当风荷载作用于A柱时，横梁反力为kNRRR51.1236.215.1031则A柱的内力为：kNxqRFVNNNmkNMMxqxRFMWW91.448.129.2)51.12