华中科技大学单层工业厂房课程设计

《钢筋混凝土结构》课程设计——单层工业厂房设计计算书导师：***姓名：班级：土木07学号：U20071日期：2010.09.11目录一、设计资料----------------------------------------2二、结构造型----------------------------------------4三、排架柱截面尺寸确定-------------------------------5四、确定定位轴线及计算简图--------------------------6《钢筋混凝土结构》——单层厂房课程设计1五、荷载计算----------------------------------------7六、排架内力计算------------------------------------10七、排架内力分析------------------------------------13八、排架柱设计--------------------------------------15九、基础设计----------------------------------------19十、抗风柱设计--------------------------------------23十一、结构施工图-------------------------------------24十二、参考文献---------------------------------------25十三、致谢--------------------------------------------26一、设计资料1.工程概况：某工厂拟建两个焊接车间，根据工艺布置的要求，车间均为单跨单层厂房，跨度为24m跨设吊车30/5t、10t吊车各一台，10t吊车各一台，吊车均为中级工作制，轨顶标高不低于10.8m，厂房设有天窗。《钢筋混凝土结构》——单层厂房课程设计2图12.结构设计资料：(1)自然条件：基本雪压0.5kN/m2基本风压0.35kN/m2地震设防烈度该工程位于非地震区，故不需抗震设防。(2)地质条件：场地平坦，地面以下0～1.5m为素填土层，1.5m以下为粉质粘土层，该土层fak=230kN/m2，Es=8.9Mpa，场地地下水位较低，可不考虑其对基础的影响。3.建筑设计资料屋面：采用卷材防水屋面，不设保温层；维护墙：采用240厚蒸压粉煤灰砖墙，外墙面为水刷石，内墙面为水泥石灰砂浆抹面；门窗：钢门、钢窗，尺寸参见立面图；地面：采用150厚C15素混凝土地面，室内外高差为300mm。4.吊车资料见表1《钢筋混凝土结构》——单层厂房课程设计3图二《钢筋混凝土结构》——单层厂房课程设计4图三二、结构选型1.屋面板{04G410（一）}三毡四油防水层（上铺小砂）0.3520mm水泥砂浆找平层20×0.02=0.40屋面活荷载0.50雪荷载0.521.35(0.350.4)1.40.51.99/qkNm故屋面板选用标准图集中Y-WB-2Ⅱ(中间跨)及Y-WB-2Ⅱs（端跨）允许荷载2.5kN/m2板自重标准值为1.4kN/m2，灌缝重标准值0.1。嵌口板选用KWB-1Ⅱ(中间跨)KWB-1Ⅱs（端跨），允许荷载2.58kN/m2板自重标准值为1.7kN/m2，灌缝重标准值0.1。2.天沟板{04G410（二）}三毡四油防水层（无小石子）0.1520mm水泥砂浆找平层20×0.02=0.40水泥石灰焦渣砂浆找坡层0.08×14=1.12积水深为230mm(与高肋齐)0.23×10=2.3屋面活荷载0.7∑1.2×0.39×(2.5×0.15+0.40+1.12)+1.4×0.39×(0.5+2.3)=2.42选用TGB58-1天沟板，允许荷载2.9，板重标准值为2.02kN/m2。《钢筋混凝土结构》——单层厂房课程设计53.天窗架{04G316}选用门型钢筋混凝土天窗架GJ9-03，自重标准值2×36kN/榀；天窗端壁选用DB9-3，自重标准值为2×36kN/榀。4.屋架{04G415（三）}屋面板以上的恒载标准值0.75预应力屋面板及灌缝重1.5屋面支撑及吊管自重0.15恒载标准值2.40屋面活荷载0.50雪荷载0.50屋面荷载设计值为：1.2x2.40+1.4x0.50=3.86kN/m2选用标准图集中的预应力混凝土折线屋架YWJ24-4-BC，屋架自重标准值为106kN/榀。5.吊车梁{04G323-（三）}采用标准图集中的先张法预应力混凝土吊车梁YXDL6-YXDL8，吊车梁高1200mm，自重标准值为44.2kN/根。6.吊车轨道联结{04G325}轨道及零件中为1kN/m2轨道及垫层构造高度为200mm。按A4级工作级别，Q=30T，Lk=22.5m,根据吊车规格参数计算最大轮压设计值：Pd=1.05×1.4×1.15×Pk=1.05×1.4×1.15×290=490.25kN选用：轨道联结DGL-11，490.25kN510kN满足要求。7.基础梁{04G320}墙厚度240mm，砖强度等级≥MU10，砂浆强度等级≥M5。柱距为6m时窗宽3600mm，安全等级为二级，重要性系数1.0。（1）.纵墙（柱距为6m）选用：JL-3（有窗）；（2）.山墙选用：JL-24（有窗）。三.排架柱截面尺寸确定选用上柱为矩形截面，下柱为I字形截面。轨顶标高为10.8，牛腿上搁置等截面吊车梁高1200mm，梁顶至轨顶高200mm。1．竖向尺寸的确定查得30/5t吊车轨顶以上标高为2698mm，设吊车顶部至屋架下弦的安全高度为100mm。基础顶面标高-0.9m下柱柱顶标高m，上柱高度1.2+0.1+0.2+2.698=4.198m取上柱高4.2m，下柱柱顶标高为9.6m则上柱柱顶标高为9.6+4.2=13.8m，下柱高度为9.6+0.9=10.5m，柱的计算高度H=10.5+4.2=14.7m。2．截面尺寸的确定对下柱：10.54772222lHmbmm10.58751212lHmhmm取b=500mm，h=1000mm，则可查表确定上柱截面矩形500mm×500mm，下《钢筋混凝土结构》——单层厂房课程设计6柱截面I形500×1000mm×200mm×120mm计算参数截面尺寸/mm面积mm2惯性矩/mm4上柱500×5002.5×1055.2×109下柱I形500×1000×200×1202.815×1053.58×1010③、牛腿几何尺寸的初步确定牛腿截面宽度与柱宽相等为500mm，若取吊车梁外侧到牛腿外边缘距离为C1=130mm，吊车梁端部宽为340mm，吊车梁轴线到柱外侧的距离为900mm，则牛腿顶面的长度为900-500+340/2+130=700mm，则相应的牛腿水平截面高为700+500=1200mm，牛腿外边缘高度h1=400,倾角α=45度，牛腿的具体几何尺寸如下图所示。四.确定定位轴线及计算简图1.横向定位轴线的确定端部的横向定位轴线位于山墙的内边缘，并把端柱的中心线内移600mm。其余的横向定位轴线均过下柱截面几何中心线。2.纵向定位轴线的确定则故采用非封闭式定位轴线，取，满足要求。3.计算简图的确定上柱高度H1=4.2m，下柱高度H3=10.5m；全柱高度H2=14.7m。124.20.28614.7hh，12InI0.52/3.58=0.1453，计算简图如下：《钢筋混凝土结构》——单层厂房课程设计7五.荷载计算1.屋盖恒荷载预应力混凝土大型屋面板：1.2×1.4=1.68（kN/m2）；20mm厚水泥砂浆找平层：1.2×20×0.02=0.48（kN/m2）；一毡二油隔气层：1.2×0.05=0.06（kN/m2）；100mm厚水泥珍珠岩制品保护层：1.2×4×0.1=0.48（kN/m2）；20mm厚水泥砂浆找平层：1.2×20×0.02=0.48（kN/m2）；三毡四油防水层1.2×0.35=0.42（kN/m2），所以屋面恒荷载3.6gkN/m2屋架自重：1.2×106=127.2（kN）；天沟板自重：1.2×2.02=2.424（kN）；天窗端壁：1.2×57=68.4（kN）；作用横向平面排架一端柱顶的屋盖结构自重设计值为：G1=0.5×(跨度×柱距)×(屋面荷载+支撑荷载)+0.5×屋架重+柱距×天沟自重+天窗自重=0.5×(24×6)×(3.6+0.05)+0.5×127.2+6×2.424+68.4=409.3（kN）偏心距：e1=500/2-190=60（mm）。2.柱自重上柱自重设计值：G2=1.2×2.5×10-1×4.2×25=31.5（kN），偏心距：e2=（h-hu）/2=（1000-500）/2=250（mm）；下柱自重设计值：G5=1.2×10.5×25×（0.2×0.5×2+0.55×0.12+2×0.025×（0.12+0.5）/2=88.7（kN），偏心距：e5=03.吊车梁及轨道等自重设计值G4=1.2×（44.2+1×6）=60.24（kN）偏心距：e4=(L-Lk)/2-h/2=（24000-22500）/2-1000/2=250（mm）4.屋面活荷载屋面活荷载的标准值是0.5KN/m2，作用于柱顶的屋面活荷载设计值：Q1=1.4×0.5×6×24/2=50.4KN5.吊车竖向荷采用两台中级工作制吊车，起重量分别为Q=30/5t，10t。吊车具体参数见下表：《钢筋混凝土结构》——单层厂房课程设计8额定起重量Q(t)吊车宽度B（m）轮距K（m）吊车总重G（kN）小车重g（kN）最大轮压Pmax（kN）最小轮压Pmin（kN）吊车跨度Lk（m）30/56.154.804201182907022.5105.844.0518034.611232216.5如图所示：查表可得β=0.9情况a：Dmax=0.9×[290×（0.2+1）+123×（0.74+0.063）]=402.1kN；Dmin=0.9×[70×（0.2+1）+22×（0.74+0.063）]=101.7kN；情况b：Dmax=0.9×[123×（1+0.325）+290×（0.74+0）]=339.8kN；Dmin=0.9×[22×（1+0.325）+70×（0.74+0）]=72.9kN；经比较，设计时采用情况a中的荷载。6.吊车水平荷每个轮子水平刹车力：30/5T吊车：T1=1/4α（Q+g）=1/40.1（300+118）=10.45kN，10T吊车：T2=1/4α（Q+g）=1/40.12（100+34.61）=4.04kN；产生Tmax时吊车的作用位置与竖向荷计算中情况a相同，则有Tmax=0.9×[10.45×（0.2+1）+4.04×（0.74+0.063）]=14.21kN。7.风荷载风荷载标准值按ωk=βzμsμzω0计算其中ω0=0.35KN/m2,βz=1.0,μz根据厂房各部分及B类地面粗糙度表确定。单层厂房的风荷载体型系数如下图所示，根据《建筑结构荷载规范》可得风压高度变化系数如下表所示，框架计算简图如下图所示：《钢筋混凝土结构》——单层厂房课程设计9风压高度变化系数μs（B类粗糙度）标高（m）10152030μs1.001.141.251.42柱顶：离室外地坪高度为：（4.2+9.6）+0.3=13.8m，上表插入法得：μs=1.1064檐口：离室外地坪高度为：6.013+（4.2+9.6）+0.3=19.813m，有上表插入法得：μs=1.245886，则风荷载设计值为：Fw=γQ[(μs1+μs2)×h1+(μs3+μs4)×h2+(μs5+μs6)×h3]μzβzω0B=1.4×[(0.8+0.5)×1.9+(0.6-0.2)×1.3+(0.6+0.6)×2.813]×1.246×1×0.35×6=23.32kN。排架风荷载标准值：ωk1=βzμs1μzω0=1.0×0.8×1.1064×0.5=0.44256KN/m2ωk2=βzμs2μzω0=1.