单层厂房设计

单层厂房设计任务书城建11土木SY设计题目设计某市郊外（B类地区）一单层单跨厂房，设有两台中级工作制A5的软钩吊车，建筑平、剖面图如图1、图2。图1建筑平面图柱顶标高轨顶标高图2建筑剖面图一、设计题号纵墙上窗洞高：轨顶标高9.3m以内为1800mm；12m以上为2400mm。基本风压为0.3kN/m2，基本雪压为0.25kN/m2。表1单层单跨工业厂房课程设计题号跨度L（m）1824吊车吨位Q（t）1015/31015/3轨顶标高（m）8.412348.756789.391011129.91314151610.51718192011.12122232411.625262728122930313212.633343536二、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：C25，C30，C35。（2）钢筋：纵向受力钢筋采用HRB335、HRB400，箍筋采用HPB300。（3）型钢及预埋件采用HRB335，HPB300。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。三、设计要求（1）选择屋面板、屋架、天沟板等（按标准图集选用）。（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、牛腿的设计。（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）2构建选型1、屋面做法两毡二油防水层上铺小石子：0.35kN/m220mm水泥沙浆找平层：0.4kN/m2100mm珍珠岩保温层：0.5kN/m2一毡二油隔气层：0.05kN/m220mm水泥沙浆找平层：0.4kN/m2合计：21/7.1ΣmkNggk==屋面活荷载：21/5.0mkNqk（组合值系数是0.7）屋面外荷载设计值：组合一（可变荷载效应控制）：1.2x1.7+1.4x0.5=2.74kN/m2组合二（永久荷载效应控制）:1.35x1.7+1.4x0.7x0.5=2.785kN/m22、屋面板屋面板采用G410（一）标准图集体。中间跨：YWB—3边跨：YWB—3S允许外荷载：3.24kN/m22.785kN/m2板自重：1.4kN/m2灌缝重：0.10kN/m23、屋架两毡二油防水层上铺小石子：0.35kN/m220mm水泥沙浆找平层：0.4kN/m2100mm珍珠岩保温层：0.5kN/m2一毡二油隔气层：0.05kN/m220mm水泥沙浆找平层：0.4kN/m2预应力混凝土屋面板及灌缝重：1.5kN/m2屋面支撑及吊管自重：0.15kN/m2永久荷载标准值：总计：3.35kN/m2可变荷载标准值：0.5kN/m2（组合值系数是0.7）雪荷载标准值：0.25kN/m2（组合值系数是0.7）组合一（可变荷载效应控制）：1.2x3.35+1.4x0.5=4.72kN/m2组合二（永久荷载效应控制）:1.35x3.35+1.4x0.7x0.5=5.0125kN/m2屋架采用G415（一）标准图集的预应力混凝土折线型屋架（YWJ—24—1Ba）允许外荷载：5.00kN/m2屋架自重：11.275t4、天沟板天沟板采用G410（三）标准图集。（1）、找坡层计算厚度取6m天沟板中较大的平均找坡层厚度，即取（50=80）/2=65mm计算焦渣混凝土自重取14kN/m2，于是得21/91.014065.0mkNGk（2）水泥砂浆找平层20mm，则：22/4.02002.0mkNGk（3）三毡四油卷材防水层（无小石子），则：23/15.0mkNGk（4）积水荷载按230mm计算，则：21/3.2mkNQk其中，卷材防水层考虑高、低肋覆盖部分，按天沟平均内宽的2.5倍计算（b=天沟宽度-190），则：q=1.35b(0.91+0.4+2.5x0.15+2.3)=5.38b由规范采用TGB77,q=5.38x(0.77-0.19)=3.12kN/m［q］.5、吊车梁吊车梁选用G323（二）标准图集,中级工作制备，两台起重量为10t的吊车,mLk5.13,选用吊车梁：中间跨:DL—7Z,边跨DL—7B：构件自重：根根/2.28/5.275kNkNgk。吊车轨道联接选用G325标准图集,中级吊车自重：mkNgk/8.06=。6、排架柱材料选用(1)混凝土：采用C30)/01.2,/3.14(22mmNfmmNftkc==。(2)钢筋：纵向受力钢筋采用HRB400)/102,55.0ξ,/300(252mmNEmmNfsby×===。(3)箍筋：采用HPB235级)/210(2mmNfy=。7、排架柱高计算由吊车资料表可查得：H＝2140mm,轨顶垫块高为200mm。牛腿顶面标高＝轨顶标高－吊车梁－轨顶垫块高＝12.600－0.900－0.200＝11.500m由附录12查得，吊车轨顶至吊车顶部的高度为2.14m，考虑屋架下弦至吊车顶部所需空隙高度为220m，故柱顶标高＝12.600+2.140+0.220＝14.960m上柱高uH＝柱顶标高－牛腿顶面标高＝14.960-11.500=3.46m全柱高H＝柱顶标高－基顶标高＝14.96－(－0.500)＝15.460m下柱高lH＝全柱高－上柱高＝15.460－3.460＝12.000m参考表12-2选择柱截面形式与尺寸：截面尺寸需要满足的条件为：b≧Hu/20＝600mm.h≥Hk/14＝886mm取柱截面尺寸为：上柱：（b×h）＝600×400下柱：I(bf×h×b×hf)＝600×900×100×1503计算单元及计算简图1.定位轴线B1：由附表查得轨道中心线至吊车端部的距离B1=230m；B2：吊车桥架至上柱内边缘的距离，一般取B2≧80mm；B3：封闭的纵向定位轴线至上柱内边缘的距离，B3=400mm。B1+B2+B3=230+80+400=710mm750mm，可以。故取封闭的定位轴线A、B都分别与左、右外墙内皮重合。2、计算单元取一榀排架为计算单元，计算单元的宽度为纵向相邻柱间间距中心线之间的距离，即B=6m4荷载计算1、屋盖荷载⑴由屋盖传给排架柱的集中活荷载设计值1F=1.2(1.7+1.5+0.15)x12x6+1.2x112.75x6/2x12=343.89kN⑵屋面活荷载，《荷载规范》规定，屋面均布活荷载标准值为0.5kN/m2,比屋面雪荷载标准值0.25kN/m2大，故仅按屋面均布活荷载计算。于是由屋盖传给排架柱的集中活荷载设计值6F=1.4x0.5x6x12=50.4kN1F、6F都作用于上部柱中心线外侧0e=50mm处。2、柱和吊车梁等恒荷载上部柱自重标准值为0.6x0.4x25=6kN/m,故作用在牛腿顶截面处的上部柱恒荷载设计值2F=1.2x6x3.46=24.91kN下部柱自重标准值为(2x0.6x0.15+0.6x0.1+4x0.25x0.025)x25=6.31kN/m,故作用在基础顶截面处的下部柱恒荷载设计值3F=1.2x6.31x12=90.86kN吊车梁自重标准值为27.5kN/根轨道连接自重标准值为0.8kN/m，故作用在牛腿顶截面处的吊车梁和轨道连接的恒荷载设计值4F=1.2（27.5+6x0.8)=38.76kN3、吊车荷载(1)吊车竖向荷载Dmax、Dmin由给出的设计资料，查教材附录12得B=5550mm、K=4400mm，则2S＝B－K＝5550－4400＝1150mmK1K2B1B2P1max，kP1max，kP2max，kP2max，kyyyyS11y，2y66.1，3y685.4，4y645.0。查教材附录12得最大轮压Pmax,kkN125最小轮压Pmin,k47kN作用在排架上的吊车竖向荷载Dmax、Dmin为：ikQypDΣγ9.0.maxmax==kN63.338)645.0685.466.11(1254.19.0inDm=maxDkPmax,kPmin,=338.63x47/125=127.33kN作用在吊车梁中心线上。(2)吊车横向水平荷载Tmax由起重量Q＝10t，小车重G2,k＝3.8t，当Q10t时，12.0对于软钩吊车：i,k2,k1()4TQgGkN14.410)8.310(12.04/1作用在排架上的吊车横向水平荷载Tmax为：maxTmaxDkPmax,Tk=338.63x4.14/125=11.22kN作用在吊车梁顶面处。4、风荷载基本风压:20/3.0ωmkN风压高度变化系数μz按B类地区考虑，根据柱顶离室外地坪的高度为14.96+0.15=15.11m，查看《荷载规范》用内插法得14.1μz檐口离室外地坪的高度为14.96+0.15+1.2=16.31m,用内插法得17.1μz，则:mkNBqzs/30.263.014.18.04.1ωμμ4.101mkNBqzs/44.163.014.15.04.1ωμμ4.102柱顶风荷载集中力设计值：2010ωμ)5.0-6.0(-ωμ5.08.04.1BhBhFzzwBhhz021ωμ)14.0-82.1(63.017.1)92.114.0-18.182.1(kN96.35内力分析内力分析时所取的荷载值都是设计值，故得到的内力值都是内力的设计值1、屋盖荷载作用下的内力分析⑴屋盖集中恒荷载1F作用下的内力分析柱顶不动支点反力mkNeFM20.1705.089.9.343011按114.02817587320000luIIn，224.046.1546.3λHHu，则查附图9-2得)1-1(λ1)1-1(λ-123321nnC07.2)1-114.01(0.2241)114.01-1(0.224-12332故1M作用下不动铰承的柱顶反力为kNHMCR30.246.1520.1707.211(→)⑵屋盖集中活荷载6F作用下的内力分析mkNeFM52.205.04.50066kNHMCR34.046.1552.207.261(→)在1F、6F分别作用下的排架柱弯矩图、轴向力图和柱底剪力图，分别如图所示，图中标注出的内力值是指控制截面I-I、II-II和III-III截面的内力设计值。弯矩以使排架柱外侧受拉为正，反之为负；柱底剪力以向左为正、向右为负。2、柱自重、吊车梁及轨道连接等自重作用下的内力分析。不做排架分析，其对排架柱产生的弯矩和轴向力如图所示。3、吊车荷载作用下的内力分析⑴maxD作用于A柱，minD作用于B柱，e=（750-900/2)=300,其内力为mkNeDMD59.10130.063.338maxmaxmkNeDMD20.3830.033.127minmin这里的偏心距e是指吊车轨道中心线至下部柱截面形心的水平距离。A柱顶的不动点支反力，查附图9-3，得)1-1(λ1λ-123323nC16.1)1-114.01(0.22410.224-12332A柱顶不动支点反力)(62.716.146.15·59.1013maxkNmmkNCHMRAB柱顶不动支点反力)(87.216.146.15·20.383minkNmmkNCHMRBA柱顶水平剪力)(25.5)87.262.7(5.062.72/)(kNkNkNRRRVBAAAB柱顶水平剪力)(25.5)87.262.7(5.087.22/)(kNkNkNRRRVBABBDmin作用于A柱