单层工业房计算书.doc

1 设计资料1.1 工程概况昆明市畅游牌纪念品加工车间为一单跨单层钢筋混凝土厂房，厂房总长60m，跨度24m，柱距6m，中级制300/50 KN及150/30KN桥式吊车各一台，跨度LK=22.5m,轨顶标高:9.0m，厂房平面图：1图1，单层厂房平面布置1.2 设计资料屋面构造：二毡三油防水层(上铺绿豆砂)；25mm厚水泥砂浆找平层；加气混凝土保温层100厚；冷底子油一道，热沥青二道；15mm厚水泥砂浆找平层；预应力混凝土大型屋面板。围护结构：240mm厚普通砖墙，双面清水墙；钢框玻璃窗宽高：3600mm4800mm和3600mm1800mm。按（0.45KN/m2 ）计。地面:钢筋混凝土地面,室内外高差150mm。 1.3 设计基本原始资料自然条件：基本风压为0.35kN/m2，风荷载，基本风压取0.35kN/m，风振系数，风荷载体型系数根据附表拟定，风压高度变化系数根据附表拟定。地面按B类，基本雪压为0.3KN/m2，屋面活荷载为0.5kN/m2。地质条件：场地地面以下0.8m内为杂填土，其下为粘性土，地基承载力特性值为230kN/m2，土质均匀，地下水位为天然地面下 2.8m,且无侵蚀性。该工程抗震设防烈度为8度。1.4 材料柱 钢筋：箍筋为HPB235级钢筋、受力钢筋HRB335级钢筋。混凝土C30基础： 钢筋：HPB235，混凝土采用C25。1.5 设计规定1) 初步拟定排架结构布置方案；2) 对结构上部的标准构件进行选型，并进行结构布置；3) 排架的荷载计算和内力分析； 4) 排架柱的设计；5) 柱下独立基础的设计1.6 构件选型及屋盖布置根据厂房的跨度、吊车起重量的大小、轨顶标高，吊车的运营空间等初步拟定出排架结构的剖面如图（2）所示。为了保证屋盖的整体性，屋盖采用无檩体系。图（2）厂房剖面图(高程 ，长度 （1） 屋面板采用1.5m6m预应力混凝土屋面板，根据屋面做法求得屋面荷载，采用标准图集92G410（一）中的YWB2 IV，屋面板自重标准值为1.4KN/m2（涉及灌缝自重）。（2） 天沟板(外天沟排水)天沟板（770mm宽外天沟）：TGB77-1；自重：2.02KN/。（3） 屋架采用(24m钢屋架),自重(估计):55KN/支柱。屋架端部支座中心距厂房定位轴线150mm。（4 ） 屋盖支撑 在端部第二开间的屋架端部和跨中设三道垂直支撑、其他跨相应部位设下弦系杆，端头第二开间设下弦横向水平支撑。 （5） 吊车梁 吊车梁:选钢筋混凝土吊车梁CG426(二), YMDL-6B、YMDL-6Z，自重45.5KN/根,梁端部截面尺寸: bh=3001000mm。 轨道联结G325,自重:0.81KN/m 。（6） 基础梁：选自G320，JL-1、JL-2、JL-17；自重：16.70KN/根:截面尺寸:bh=(200300)450 mm。（7） 排架柱 柱截面取:上柱矩形截面:400500;下柱工字型截面:400800150100。（8） 支撑布置设计采用大型屋面板，可以不设屋架上弦支撑。根据构造规定，设立相应的屋架下弦支撑，并在跨度中点处布置一道垂直支撑。见图（3） 。本设计跨度24m,大于18m，因此需要布置支撑。柱截面高度h600mm,下部柱间支撑做成双片，其间距为柱截面高减去200mm，见图（4）。 图3，屋架下弦支撑1 图4柱的支撑布置1.7 排架的荷载取值（1） 排架计算简图的拟定l 拟定柱高。l 柱:柱顶标高=轨顶标高H + (0.20-0.30)=9.00+2.58+0.3=11.88m, 取12.00m;l 牛腿顶标高=轨顶标高-吊车梁高(涉及垫高)=9.00-1.00-0.2=7.8m, 取7.8m;l 上柱柱高=柱顶标高-牛腿顶标高=12.00-7.8=4.2ml 下柱柱高=牛腿顶标高+基础顶面至室内地坪距离=7.80+0.50(估计)=8.3m;（2） 柱尺寸 上柱bh=400mm500mm, 下柱工字型截面400800150100 ,截面尺寸如图所示, 拟定柱的截面尺寸、几何特性、下部柱子高度和牛腿尺寸，及其有关参数。（如下图（5） 表1-1A、B柱参数（H=12.5m, Hu=4.2m, H=8.3m）参数边柱（A、B）Au (mm2)2.0105Iu (mm2)4.17109A (mm2)1.775105I (mm2)14.38109= Hu/H0.3360.3n = Iu / I0.2901/i (N/mm)0.0193Ec图5 牛腿的截面及参数2 荷载计算 2.1 屋面荷载(图2) （均为标准值）15mm厚水泥砂浆找平层 200.015=0.30KN/m2冷底子油一道，热沥青二道 0.05 KN/m2屋盖支撑 0.07KN/100mm厚加气混凝土保温层 0.60 KN/m2二毡三油防水层 0.35 KN/m2屋面板及灌缝 1.4 KN/m2 屋面恒载 2.77KN/m2天沟板 2.02 KN/m此外，屋架自重为55KN/支柱， 天窗架 23KN/支柱。 =2.776(12+0.77)+55+23=290.24KN (注:0.77为外檐天沟板宽度)=290.240.05 =14.51KN.m= =290.240.15=43.54KN.m 图2 2.2 屋面活载(图3)屋面活载取 (0.5KN/m2 ，作用于一跨) =0.506(12+0.77)=38.31KN= =38.310.05=1.92KN.m= =38.310.15=5.75KN.m 图32.3 柱自重重力荷载(图4)查荷载规范：=0.40.54.225=21KN= =210.15=3.15KN.m=(6.75+0.7)0.1775+(1.050.80.4)+(0.40.350.5)+(0.3520.4)/225=43.81KN.m 图42.4 吊车轨道连接及吊车梁自重(图5) =45.5+0.816=50.36KN= =50.360.5=25.18KN.m图52.5 吊车荷载设有15/3t和30/5t吊车各一台2.5.1吊车重要参数(如下图)吊车吨位Q (KN)吊车宽 B(m)轮距 K(m)Pmax(KN)Pmin(KN)B(mm)Q1(KN)150/30KN1505.554.41855026074300/50KN3006.154.8290703001182.5.2吊车竖向荷载Dmax=290(1+0.2)+185(0.058+0.792)=505.25KNDmin=70(1+0.2)+50(0.058+0.792)=126.50KNDmax在A(B)柱：=505.25KN = =505.250.5=252.63KN.m 图6= Dmin =126.50KN = =126.500.5=63.25KN.mD max在B柱:= Dmax =505.25KN = =505.250.5=252.63KN.m = Dmin =126.50KN= =126.500.5=63.25KN.m2.5.3 吊车横向水平荷载 (a=0.1)的标准值15/3t吊车一个轮子横向水平制动力 T15=0.1(150+74)/4=5.60KN30/5t吊车一个轮子横向水平制动力T30=0.1(300+118)/4=10.45KN当一台30/5t吊车作用时：Tmax=10.45(1+0.2)=12.54KN当一台30/5t和15/3t吊车共同作用时：Tmax=10.45(1+0.2)+5.60（0.792+0.058）=17.30KN2.6风荷载求 (插值法)柱顶处(按离地面高度12.15计), =1.06天窗檐口处(柱顶以上各部分风载均可近似以天窗檐口离地面高度18.31m计), =1.21求和各部分q， a=15000mm,h=3120mm,a4h,故取=0.8基本风压Wo=0.35 KN/m2 qk = 6Wo=2.1 KN/m2风压高度变化系数按B类地区考虑高度取值。风荷载体型系数的分布如图7所示。 风荷载体型系数图7表2-21.061.061.211.211.211.211.211.210.80.50.80.20.60.60.60.51781.112.030.511.521.521.521.27作用长度231192.672.671.1923方向q=60.350.81.06=1.78KN/Mq=60.350.51.06=1.11KN/M=2.3(2.03+1.27)+1.19(-0.51+1.52)+2.67(1.52+1.52)= 16.91KN2.7 载汇总表见下表（表3-3）内力的正负号规定见下图 内力正负号定义图荷载汇总表荷载类型简图A（B）柱N(KN)M(KNm)恒载=290.24KN21KN+=21+50.36=71.36KN=43.81KN=14.51KN.m+=43.54+3.15-25.18=21.51 KNm屋面活载 =38.31KN=1.92KN.m=5.75KN.m吊车竖向荷载Dmax在A柱：=505.25KNDmin在A柱：=126.50KN=252.63KNm=63.25KNm吊车横向水平荷载Tmax17.30KN（一台30/5,一台15/3）Tmax12.54KN(一台30/5)风荷载Fw16.91KNq11.78KN/m，q21.11KN/m3 内力计算3.1 恒载作用下的排架内力计算分派给A柱的剪力为A柱柱顶的剪力为从而求得A柱的其它内力为 ,.3.2 屋面活载作用下的排架内力计算分派给A柱的剪力为A柱柱顶的剪力为,从而求得A柱的其它内力为，3.3 吊车竖向荷载作用下的排架内力计算（1）当Dmax在A柱时分派给A柱的剪力为,A柱柱顶的剪力为从而求得A柱的其它内力为， （2）当Dmin在A柱时：分派给A柱的剪力为A柱柱顶的剪力为,从而求得A柱的其它内力为， 3.4吊车横向水平荷载作用下的排架内力计算吊车横向水平荷载是作用于吊车梁顶面。=12-9.0=3.0，3.0/4.20.71(1) 当一台30/5t、一台15/3t的吊车作用于该跨时：假设向右作用，,考虑空间作用分派系数，由规范可以查得分派给A柱的剪力为A柱柱顶的剪力为从而求得A柱的其它内力为， (2).当一台30/5t的吊车作用于该跨时：假设向右作用 分派给A柱的剪力为A柱柱顶的剪力为从而求得A柱的其它内力为， Tmax向左作用与上述情况相反。如下图所示：吊车横向荷载作用下内力图3.5 风荷载作用下的排架内力计算（1）当风为从左向右吹时：在的作用下，A柱虚加水平不动铰支座，有公式 ,故A柱不动铰支座反力，在作用下，B柱虚加水平不动铰支座反力，其值为 撤消附加的不动铰支座，在排架顶施加集中力和，并把它们与相加后进行剪力分派：叠加上述两个状态，恢复结构原有受力状况，即把各柱分派到的柱顶剪力与柱顶不动铰支座反力相加，即得该柱的柱顶剪力： 从而求得A柱的其它内力为：,， （2）当风为从右向左吹时在的作用下，A柱虚加水平不动铰支座，有公式 故A柱不动铰支座反力，在作用下，B柱虚加水平不动铰支座反力，其值为撤消附加的不动铰支座，在排架顶施加集中力和，并把它们与相加后进行剪力分派：叠加上述两个状态，恢复结构原有受力状况，即把各柱分派到的柱顶剪力与柱顶不动铰支座反力相加，即得该柱的柱顶剪力：从而求得A柱的其它内力为：,，风荷载作用下的M、N图如下图,当风从右向左吹时，其M、V图与上述情况相反。风荷载作用下的内力图3.6 A柱的内力汇总 A柱的内力值汇总表（4-4）荷载类型序号M( KNm)N(KN)M( KNm)N(KN)M( KNm)N(KN)V(KN)恒载114.61290.24-6.9361.60-5.99405.410.11屋面活载23.1438.312.1638.31-1.4238.310.29吊车竖向荷载 Dmax在A柱3a-68.500184.13505.2548.59505.25-16.31Dmin在A柱3b60.7702.48126.50117.62126.50-14.47吊车横向水平荷载一台30/5t一台15/3t4a16.35016.350151.23016.25一台30/5t的吊车4b 15.05015.050121.64012.54风荷载右吹5a45.06045.060226.44029.24左吹5b51.62051.620211.220-23.84（1）A柱的内力值汇总表见表（4-4），（2）A柱的内力图汇总表见下表A柱的内力图汇总表（5-5）荷载类型弯矩图( KNm)轴力图（KN）恒载屋面活载吊车竖向荷载Dmax在A柱Dmin在A柱吊车横向水平荷载一台30/5t的吊车一台30/5t,一台15/3t 风荷载右吹左吹4 排架的内力组合（由于A、B柱的对称性，所以以下组合过程以A柱为例）以A柱内力组合为例，列表进行内力组合，见表6-6。表中所列组合方式栏意义如下。组合方式M(KN.mN(KN)M(KN.mN(KN)M(KN.mN(KN)V(KN)由可变荷载效应控制组合+Mmax，相应N1.21+1.40.85(2+（5a）)1.21+1.40.850.9（3a+4a）+5a1.21+1.40.850.9（3a+4a）+5a74.89393.88267.86975.04476.281027.6134.86-Mmax，相应N1.21+1.40.850.9（3b+4a）+5b1.21+1.40.85(2+0.9（4a+3b）+5b)1.21+1.40.852+0.9（3b+4a）+5b-134.77348.29-86.70614.99-482.99667.56-62.76Nmax,相应Mmax1.21+1.4 2a+0.9（3b+4a）+5b1.21+1.42+0.9（3a+4a）1.21+1.4 2+0.9（3a+4a）-160.60401.92244.321124.17240.601176.740.46Nmin，相应Mmax1.21+1.40.850.9（3b+4a）+5b1.21+1.40.85（2+5b）1.21+1.40.85(2+5b)-134.77348.29-72.81479.51-260.23532.08-27.89表6-65 柱配筋计算（由于A、B柱的对称性，所以以下计算过程均以A柱为例）5.1 柱的配筋计算截面以 ;截面以截面配筋同截面。材料：混凝土C30， 钢筋（） 箍筋（）,(级钢)。柱截面参数：上柱截面：b=400mm,h=500mm , h=460mm , =40mm , =;下柱截面、截面，截面界线受压区高度截面 ，截面、截面 从内力组合结果看，各组轴力N均小于，故各控制截面都为大偏心受压情况，均可以用N小、M大的内力组合作为截面配筋计算的依据。5.2上柱配筋计算吊车厂房排架方向上柱的计算长度。附加偏心矩取（大于） 应考虑偏心距增大系数。，取mm且mmmm2 选2F25(As=982mm2)，验算最小配筋率：， 满足规定。 垂直于弯矩作用下平面承载力计算，由附表知在垂直排架方向设有柱间支撑设时，垂直于排架方向柱的计算长度，则，轴心受压稳定系数=0.855，则：=Nmax=401.92kN，满足弯矩作用平面外的承载力规定。5.3下柱配筋计算下柱计算长度取，附加偏心距（大于20）。， 463.5+26.67=490.17mm,应考虑偏心距增大系数且取 , 取 ，先假定中和轴位于翼缘内，则，即中和轴在腹板，应重新计算。满足规定。可用大偏心受压公式计算钢筋： 选用2F25和2F20，垂直于弯矩作用下平面承载力计算：， ，取= =3153.82kNNmax=1027.61kN所以满足弯矩作用平面外的承载力规定。 A柱的上柱和下柱截面的配筋图见下图41上柱下柱 6 地震横向作用计算6.1 一般重力荷载作用计算（1）屋盖结构重力荷载（）（2）柱子重： 上柱：21KN ; 下柱：43.81KN （3）积灰荷载：（4）吊车梁重（5）围护纵墙重：（6）檐墙重：（7）吊车桥架：一台300/50KN吊车 6.2 平面排架计算图6.3 质量集中重力荷载计算（1） 计算基本周期时：（2） 计算地震作用时：（3） 吊车梁面标高处 6.4 排架周期计算（1）单柱位移计算 已知 查混凝土结构设计规范（2）排架横梁内力计算 （3）排架侧移计算（4）排架基本周期计算 查2023规范知6.5 排架横向水平地震作用计算该厂房位于8度区，场地土为，根据2023规范规定，其地震动峰值加速度为0.2g,，属二区，其水平地震影响系数。排架底部的总地震剪力应为：柱顶处的横向水平地震作用即为吊车梁面标高处由吊车桥架引起的横向水平地震作用应为6.6 排架地震作用效应计算及考虑空间工作影响的调整根据2023规范规定，空间影响调整系数为0.8在柱顶横向水平地震作用下排架地震作用效应示于图A(B)柱：6.7 吊车地震作用下的地震效应计算及考虑局部震动增大效应的放大根据2023规范规定，A、B柱的增大系数为2.0吊车地震作用下的排架地震作用效应可按柱顶为不动铰的计算简图：由，按不动铰单柱反力计算公式可算得各柱柱顶的反力为:.由此得各柱截面的吊车地震作用效应和A截面出的局部增大效应放大7 地震作用下内力组合7.1 排架地震作用效应与结构重力荷载和活荷载效应的组合7.2 与吊车桥架产生的水平地震作用效应的组合7.3 与吊车竖向荷载效应的组合8 地震作用下柱截面进行配筋计算8.1 上柱配筋计算 I-I截面选用M=135.74KN.M,N=362.08KN吊车厂房排架方向上柱的计算长度。附加偏心矩取（大于）b*h=400*500 应考虑偏心距增大系数。，取,按大偏心受压情况计算, 且 故按本来配筋选2F25(As=982mm2)，不需做其他验算。8.2 下柱配筋计算下柱计算长度取，附加偏心距（大于20）。， ,应考虑偏心距增大系数且取 , 取 ，先假定中和轴位于翼缘内，则，即中和轴在腹板，应重新计算。满足规定。可用大偏心受压公式计算钢筋：故按本来 选用2F25和2F20，其他不需验算。综合以上计算，可鉴定荷载的作用和地震的作用相比效果更明显，直接按计算所得的计算结果。抗风柱直接按构造配筋。 9 牛腿设计计算（注：材料同柱。）9.1 荷载9.2 牛腿截面高度验算按下式验算：9.3 牛腿纵向受拉钢筋：选用另选2F12F12作为锚筋焊在牛腿顶面与吊车梁连接的钢板下。验算顶面局部承压，近似取9.4 水平箍筋拟定由9.2的验算符合规定知，按构造规定布置箍筋，取100，上部即500mm范围内能满足大于的规定。9.5 弯起钢筋的拟定由于，故可不设立弯起钢筋9.6 牛腿顶面局部承压验算若忽略经垫板扩散后承压面的扩大，承压面积近似按柱宽乘以梁端宽计算。 按公式验算： ，满足规定。 具体的编号见施工图10 柱的吊装验算 （以A柱为例）10.1 吊装验算简图如图所示，按承受均布自身重力荷载的简之外伸梁计算。10.2 荷载及内力计算 按伸臂梁算得计算过程见表7-7截面下柱截面上柱截面65.9944.100.870.87钢筋控制拉应力170170760460880.621610972.31982柱的吊装位置及内力图见下图起吊点吊装位置及内力图11 基础设计计算 (以A柱基础为例)11.1 地基承载力特性值和基础材料地基承载力标准值：230，地表以下0.8 m为杂填土，其下为粘性土，土质均匀，地下水位在地表下2.8 m ，且无侵蚀性（），基础埋置深度处标高设为-1.700。假定基础宽度小于3m,由建筑地基基础设计规范（GBJ7-89），修正地基承载力基础材料采用C25混凝土，=11.9N/mm2,=1.27 N/mm2，钢筋采用HPB235，210 N/mm2，钢筋的混凝土保护层厚45mm。垫层采用C10混凝土，厚100mm。11.2 基础杯口以上墙体荷载基础顶面标高-0.500m;基础梁顶标高-0.050m；梁上砌筑双面清水240mm厚砖围护墙，自重19KN/;墙上设立钢窗，按0.45 KN/计，则每个基础承受的由墙体传来的重力荷载设计值为： 基础梁自重 16.701.2=20.54 墙体自重 190.246(13.40+0.25)-(4.80+1.80) 3.6 1.2=318.14 钢窗自重 0.45(4.80+1.80)3.6 1.2=12.83 , 11.3 基础地面内力及基础底面积计算按表取柱底截面的两组内力设计值及相应的N、V与及相应的、V进行基础设计：A组, B组假设基础高度H=1.2m，基础底面尺寸按以下环节估计：（1）基础顶面轴力最大设计值为基础底面至地面高度为1.7m , 则基础底面积以上的总轴力估计为1378.62+1.716.0 (为基础底面积)。（2）按轴心受压状态求出基础底面积 （3）按（1.11.4）估计偏心受压基础底面积A,并求出基底截面抵抗矩W及基底以上基础自重设计值和土重标准值G：（1.11.4）=6.498.26，取,故按以上两组截面内力求得的两组基底内力为：A组B组11.4 基底反力验算A组 B组：A组，B组所以上述假设合理。11.5 基础高度验算按构造规定，假定基础尺寸如下：柱底厚度：故杯壁内可不配筋；柱截面。以A组基底反力情况求出基底净反力为：，以B组基底反力情况求出基底净反力为：显然以B组基底净反力验算基础高度：（1）基础总高度验算 属于情况，用下式验算，满足规定（2）截面验算属于的情况，按下式计算：满足规定。11.6 基础底面配筋计算基础底面的配筋根据第二组基底净土反力进行计算截面 P（）464.84 499.6531.8E 394.8209.0851.05249.01 实配受拉钢筋（）24f10 F10,即f10150，188524f8F8，即Ff8100150120612、排架柱裂缝宽度验算柱截面上柱下柱内力标准值46.69+5.75=52.44316.95311.24+38.31=349.55770.5752.44/349.55=0.1500.55不需演算0.01811.026781.670.609627.49117.60.4860.0570.3满足规定参考文献1混凝土结构设计规范 (GB50010-2023) S。中国建筑工业出版社，2023.2简明混凝土结构设计手册，S。涂鸣主编，中国建筑工业出版社，2023.3混凝土结构（上、下册），东南大学等编，中国建筑工业出版社，2023.4单层工业厂房结构设计，罗福午主编，中国建筑工业出版社，2023.5建筑结构荷载规范（GB50009-2023）S。中国建筑工业出版社，2023.6建筑地基基础设计规范（GB50000-2023）S。中国建筑工业出版社，2023.7全国通用工业厂房结构构件标准图集，中国建筑标准设计研究院，2023.8单层工业厂房抗震设计 徐建等编，地震出版社，2023.9工程结构抗震设计 柳炳康 沈小璞主编，武汉理工大学出版社，2023. 10基础工程华南理工大学 浙江大学 湖南大学编，中国建筑工业出版社，2023.11房屋建筑学舒秋华 李世禹编，武汉理工大学出版社，2023.12 T. W. L ambe, R. V. Whitman, Soil Mechanics. 1979 John Wiley &. Sons Inc.13 C. R. Scott. An Introduction to Soil Mechanics and Foudations. 1980 Thrid Edition. Applied Science Publishers Ltd. London 致 谢 一方面感谢两年来学校及建工系领导和老师对我的培养和关心，感谢在大学期间任课老师的教导，更加感谢在这次毕业设计中我的指导老师。感谢各位恩师，在这两年时间给予无论是知识还是人生的哺育。通过三个月的时间，毕业设计即将结束，同学们的努力都有了丰硕的回报。我也拥有了自己的设计成果。通过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，假如没有指导老师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完毕这个设计是难以想象的。本工程设计虽然凝聚着自己的汗水，但却不是个人智慧的结晶，没有指导老师的指引和教导，没有同学和朋友的帮助和支持，我在大学的学术成长肯定会大打折扣。我还要感谢在一起快乐的度过毕业设计的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才干克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完毕。由衷感谢答辩组的各位老师对学生的指导和教导，我也在努力的积蓄着力量，尽自己的微薄之力回报母校的哺育之情，争取使自己的人生对社会产生些许积极的价值！再次感谢大家，感谢我的母校。谢谢建工系全体老师，你们辛劳啦。