单层工业厂房结构课程设计-毕业论文（设计）.pdf

单层工业厂房结构设计目录一、设计方案和主要结构构件选用.2二、计算简图及柱截面尺寸确定.5三、荷载标准值计算.7四、排架内力分析.11五、内力组合.20六、柱截面设计.26七、牛腿设计.30八、柱的吊装验算.33九、基础设计.36、设计方案和主要结构构件选用1.1 工程概况某厂装配车间为一单跨钢筋混凝土厂房，跨度为18+24米，长度为108 米，轨顶标高为12.0米，厂房设有天窗，采用两台30t/5t中级工作制吊 车。屋面防水层采用聚氨酯防水胶，维护墙采用240mm厚双面清水墙，钢门窗，混凝土地面，室内外高差为150mm,建筑剖面图详见图1.1.2 结构设计资料自然条件：基本风压值为0.70KN/。地质条件：自然地坪下0.5m内为填土，填土下层4m内为中砂（承载力设计值 为250 kN/m2；底下水位-4.5,无腐蚀性。13厂 房平面图和剖面图XI，浏I，闷4200018000、24000T 工 厂-1 FXIL 工 工 一4-H匚二:-6 Og1 LD|6gO31 1T V_n L6 Og1 r1 1T 1D I6 O o o3 L_T f_0 L6g o1 ri iT 10|gt 卜T T.HI 1T T6 g6gO-|-l-1-1-1-H1.4 厂房标准构件选用情况1.4.1 屋面板采用1.5X6m预应力钢筋混凝土屋面板，板自重（包括嵌缝在内）标准值为1.4kN/m2o1.4.2 天沟板天沟板自重标准值为17.4KN/块（包括积水重）。天窗架门窗钢筋混凝土天窗架，每根天窗架支柱传到屋架的自重荷载标准 值为27KNo1.4.3 屋架采用预应力钢筋混凝土折线型屋架，自重标准值为132.5KN/根。1.4.4 屋架支撑屋架支撑的自重标准值为0.05kN/m21.4.5 吊车梁吊车梁为先张法预应力钢筋混凝土吊车梁，吊车梁的高度为 1200mm,自重标准值为45N/根。轨道及零件重标准值为lkN/m,轨道及垫层高度为200mm。1.4.6 连续梁及过梁均为矩形截面，尺寸详见图集。1.4.7 基础梁基础梁尺寸；基础梁为梯形截面，上顶面宽300mm,下底面宽 200mm,高度 500mm。1.5 材料选用151柱混凝土：采用C20-C30；钢筋：纵筋III级,箍筋I级。1.5.2 基础混凝土）采用C20；钢筋:采用HRB335级钢。1.5.3 屋面做法大型屋面板上抹20厚1：3水泥砂浆找平层，在找平层上做2.5mm 厚聚氨酯防水层。1.6 屋面或则在标准值的取值q=OAkN/m21.7 相关建筑材料的基本数据钢筋混凝土容重 25kN/m3水泥砂浆容重 20W/m3石灰水泥混合砂浆容重19kN/m3240厚双面清水墙 钢门窗自重4.56 kN/m20.45 kN/m2聚氨酯防水层自重0.30W/m2找平层自重OAOkN/m2(A)图1.1建筑剖面图二、计算简图及柱截面尺寸确定2.1 计算上柱高及柱全高根据任务书的建筑剖面图：上柱高”广柱顶标高-轨顶标高+轨道构造高度+吊车梁高=12.4-10+1.2+0.2=3.8m全柱高H二柱顶标高一基顶标高二12.4-(-0.5)=12.9m下柱高 H 尸 H-Hu=12.9-3.8=9.1m入=7/M/H=3.8/12.9=0.2952.2 初步确定柱截面尺寸根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，可确定柱的截面尺寸，见 表 2.1。表2.1 柱截面尺寸及相应的计算参数计算参柱#截面尺寸/mm面积/mm2惯性矩/mm4自重/(kN/m)A,C上柱矩 400 x4001.6xl0521.3xl084.0下柱1400 x900 x100 x1501.875X105195.38xl084.69B上柱矩 400 x6002.4xl0572xl086.0下柱1400 x1000 x100 x1501.975X105256.34xl084.94验算初步确定的截面尺寸对下柱截面宽度氏=91=400mm=/?KT以）22 22对于下柱截而高度，有吊车时修=9：；。=758mmh=90Chwt 可以）一口1.5xl2.9xl03 7 CM/TI、1、无吊车时-=-=774mm Nmax=331.68kN下柱Nmax=877.65,当考虑吊车荷载时，按规范有/=/=19.538 X109 mm4A=1.875x1()5 相机 2叵119.538 xlO9VT-V 1.875xl05=322.804mm9100322.804=28,贝 U=l.0Nu=，（X4+2/yA）=1.0 x 14.3x1.875x105+2x300 x1900 =3821.25左NNmax=877.65kN 故承载力满足要求。6.1.3 裂缝宽度验算 一上柱A=1140加/,下柱=1900mm2,Es=2.0 xlO5N/mm2;构件受力特征系数=2.1,混凝土保护层厚度。取25加。验算过程见表6.3。相应于控制上、下柱配筋的最不利内力组合的荷载效应标准组合为：表6.3左E的裂缝宽度验算表E截面上柱下柱内力 标准值Mk(kN-m)91.33341.81M（kN）276.4679.6%二%/Nk(mm)330.4503AsPte 0.5bh+(bf-b)h.0.0140.021%=1+-s 4OOOeo/zoJ/1.11e-r/se0+2-(mm)523.44913%=h；(b；-b)/bh00.523z=0.87 0.12(1 “九2(mm)292.75704.76.1.4柱箍筋配置非地震区的单层厂房柱,其箍筋数量一般由构造要求控制.根据构造要求,上、下柱均选用98200箍筋。(ysk=/-一-(N/mm2)巩191.1105.73一 0.654 w=l.l-Pte。sk0.610.511max=+0.08%)Es Pte0.210.3满足要 求0.075,故应考虑偏心距增大系数_ 0.5fcA _ 0.5xl4.3A/mm x400mmx600mm“一 N _ 699600N取 A=1。一 一 八八。l(7600mm.=1.15-0.01-2-=1.15-O.Olx-=1.023 h I 600mm J1 1 1 1,7600、2T+。:累2=1+加5)1400幺 l m 1400 x 变 600%560=1.186N _ 699600、必力恤 1.0 x14.3x400 x560=2.4531.05=1.0，取xl.Oxl.O=0.218hQ 560mmg=1.41x354.7相机=500.13mm O.3/zo=168mm,NbN=627.89KN取x=2/进行计算rjei+h/2-as=11.186x345等+40=149.2相机As=AsNe80699600-1.0 xl4.3x400 x80 x(560)=-二698mm2300 x(560-40)/；（%-4）选 3 电 20 As=942mm2A贝1满足要求 垂直于排架方向柱的计算长度/0=1.25X3.8m=4.75m,贝 Iljb=4750/600=7.916 8 0=1.00N=0.9(p(fcAfyAs)=0.9xl.0 x(143x400600+300 Nmax=724.8左N满足弯矩作用平面外的承载力要求。6.2.2下柱的配筋计算Lho=1000-40=960mm,与上柱分析方法类似，选择下列两组不利内力:M=667.73kN*mN=1437.61kNM=554.37kN*mN=828.66kN(1)按 M=667.73kN*m,N=1437.6kN 计算 下柱计算长度 lo=l.o He=9.Im,附加偏心距 ea=1000/30=33mm(20mm)B=100mm,bf=400mm,hf=150mmE0=M/N=富|=9.1 5故应考虑偏心距增大系数，取建二LON0.5 x 14.3 x 100 x 1000+2 x(400-100)xl501.437600=0.9457=1+1400 x 殳 ho中埼=1+14971400 x 之960X 1.0 x0.945=1.108g=1.108x497=550.7mm 0.3h。=288mm故为大偏心受压。N d、于 0(b 于-b)h1437600-1.0 x14.3x(400-100)x150h LLC r 1000、八e=rie.H-4=550.7 H-10=1010.7mm1 2 2,Ne-dJc(bfA=A=-；-_fy(ho-as)1437600 x 1010.7-1.0 x 14.3 x(400-100)x 150 x(960-l.Ox 14.3 x 1000 x 555.3 x(960-3)300 x(960-40)=1238mm2按 M=554.37kN*m,N=828.66kN计算方法与上述相同，计算过程从路，As=As=930mm2综合上述计算结果，下柱截面选用420(As=1256mm2)6.2.3 柱裂缝宽度验算方法同A柱，经验算表明裂缝宽度合格。6.2.4 柱箍筋配置非地震区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求控制。根据构造要求，上下柱均选用虫8 200箍筋。七、牛腿设计7.1 A柱牛腿设计根据吊车梁支承位置、截面尺寸及构造要求，初步拟定牛腿尺寸，如图7.1 所示。其中牛腿截面宽度b=400mm,牛腿截面高度。=600mm,565mll1。7.1.1 牛腿截面高度验算，二0.65,熊=2.01N/mm2,6卜二（牛腿顶面无水平荷载），a=-150mm+20mm=-130mm Fvk故牛腿截面高度满足要求。7.1.2 牛腿配筋计算由于。=-150mm+20mm=-130mm 400mmx 600mm=480010?,实际纵向钢筋 取 4年 16（4=804mm之 由于Q/%0.3,则可以不设置弯起钢筋，箍筋按构造配置，牛腿上部2%/3 范围内水平箍筋的总截面面积不应小于承受心的受拉纵筋总面积的1/2。箍筋为 8100。7.1.3牛腿局部承压验算设垫板尺寸为400义400mm,局部压力标准值：FVK=Dk+G.603.5+普=653.7左N故局部压应力er”=653700=4.09N/-2 Fvk八L a 0.5 H%故牛腿截面高度满足要求7.2.2 牛腿配筋计算人、Fa 699600 x270As-二-O.85fyho 0.85x300 x1015=730mm2As=P minbh=0.002x400 x1050=840mm2按840mm2酉士筋，选用4418(As=1017mm2),水平箍筋选用中8100.八、柱的吊装验算8.1 A柱的吊装验算8.1.1 柱的吊装参数采用翻身起吊。吊点设在牛腿下部，混凝土达到设计强度后起吊。柱插入 杯口深度为由二09x900mm=810mm,取用二850mm,则柱吊装时总长度 为3.8+9.1+0.85=13.75m,计算简图如图8.1所示。8.1.2内力计算柱吊装阶段的荷载为柱自重重力荷载（应考虑动力系数），即q =G/左=1.5 x 1.35 x 4.0kN/m=S.lkN/mq2=YGq2k=1.5 x(0.4m x 1,0m x 25kN/m3)=20.25kN/mq3=/LiyGq3k=1.5 x 1.35 x 4.69kN/m=9.50kN/m在上述荷载作用下，柱各控制截面的弯矩为：M.=1x8.W/mx3.81 2m2=52 A9kN-mM2=I x 8.1W/m x(3.8m+0.6m)2+1 x(20.25kN/m-8AkN/m)x0.62 m2=73.63左N机由M o RA ZO-qj：+M?=0 彳导:-1 7 M2 1 八“7 c T3.63kN mRA=qj-=一 x 9.50kN/加 x 9.75m-=38.76kN2 3 3 i3 2 9.75m1 2M3=RAX-令也！=&%x=0得%=&/%=38.76kN/9.5左N/加=4.08机则下柱 dx，段最大弯矩3为：M.=38.76左N x 4.08m-x 9.50 kN/m x 3.062m2=79.09左N-m3 2柱截面受弯承载力及裂缝宽度验算过程见表8.1表8.1柱吊装阶段承载力及裂缝宽度验算表柱截面上柱下柱M(Mk)/(KN.m)52.49(39.25)73.63(54.54)4)/(KN)90.430.9X52.49=47.245560.9X73.63=66.27/=M/(O.87/ZoA)/(N/祖加 2)133.0448.89 1.1-0.65Ptesk0.26-0.480.2,取 0.2%=acry/(1.9c+0.08)/nun Es Pte0.160.2（满足要求）0.030.9X88.1=79.29346.70.9X153.5=138.2crsk=M,/(O.87/zo4)/(/mm2)142.3108.4=0.65P tQsk-0.0480.2,取0.20.1730.2 取 0.2%ax=。”少等(L9c+008%)/加 Es Pte0.070.2 满足要求）0.037 800mm,取 向=850mm,由杯底厚度生应大于200mm,取q=250zn机，则h=850mm+250mm+50mm=1150mmo基础顶面标高为-0.500m,故基础埋置深度d为：d=h+0.5m=1.15m+0.7m=1.850m杯壁厚度年300加加，取325mm,基础边缘高度电取350mm,台阶高度取400mm o9.1.2.2 拟定基础底面尺寸取 A=4m x 3.6m=14.4m29.1.2.3 计算基底压力及验算地基承载力Gk=ymdA=：2QkN/m3 x 1.85m x 14.4m2=532.8WW=lb2=x3.6mx42m2=9.6m36 6基底压力按式(2.7.3)计算，结果见表9.2；按式(2.7.8)验算地基 承载力，其中1.2fa=1.2X 180kN/m2=216kN/m2,验算结果见表9.2。可见,基础底面 尺寸满足要求。表9.2基础底面压力计算及地基承载力验算表类别第一组第二组第三组Mk/(kN.m)341.81-380.5612.51Nk/kN679.6493.87757.24Vk/kN43.09-36.12-2.89NbkUNk+GQ/kN1538.221352.491615.86Mbk(=Mk+V/)/(kN.m)205.64-607.80-176.53Pk,maxP 左,min（=丛土竺此）/（左N/苏）A W128.2485.39157.2330.61130.6093.82PA_(Pk,max+Pk,min)_ 2 _z/kN 2kN/kNfa/W106.8180128.221693.7180157.2216112.2180130.62169.1.3基础高度验算这时应采用基底净反力设计值Pj,Pj,max和可按式（2.7.3）计算，结果见表9.3。对于第二组内力，按式 2.7.3 计算时，pj mm 0,故对该组内力应按 式 2.7.7）计算基底净反力,即:表9.3基础底面净反力设计值计算表类别第一组第二组第三组M/(KN.m)474.21-537.113.19N/KN877.65617.56986.28V/KN58.95-53.39-5.39Nh=N/kN1268.631008.541377.26Mb+Vh)l kN.m319.14-821.36-215.87=（竺士也）/（函/苏）Pmm A W121.3454.86157.480118.1373.15821.36 八e=-=0.814m1008.54b 4a=-e=-0.814=1.186m2 2由式(2.7.7)得:P j,max因台阶高度与台阶宽度相等(均为400mm),所以只需验算变阶处的受冲 切承载力。变阶处受冲切承载力计算简图如图9.2所示，变阶处截面有效高度%=750mm-(40mm+5mm)=705mm。因为 q+2%=1200mm+2x705mm=2610mm I=3600mm,故 A 按下式计算,即:(3.6-2.612=1.352m由式(2.7.10)得:Fl=PjAi=155.6x1.352=210.37kNax=1.2m,13+2/z0=2610mmI=3600mm,故取%=/=2.61 加，由式(2.7.11)得：=(1.2+2.61)/2=1.9 加h=750mm0.75,所以 杯壁不需要配筋。0 井04451图9.3基础底板配筋图9.2 B柱基础设计9.2.1 作用与基础顶面上的荷载计算作用于基础顶面上的荷载为柱底（/-/截面）传给基础的M,N,V,可由表5.4中的/-/截面选取，见表9.5。其中内力标准组合值用 于地基承载力验算，基本组合值用于受冲切承载力验算和底板配筋计算,表9.5基础设计的不利内力组别荷载效应基本组合荷载效应标准组合M/(KN.m)N/KNV/KNMJ网瑜NJKNVk/KN第一 组667.731437.6136.6476.951125.5126.14第二 组-667.731437.61-36.6-476.951125.5-26.14第三 组01794.26001380.260图9.4基础荷载示意图9.2.2基础尺寸及埋置深度9.2.2.1 按构造要求拟定高度hh=hi+ai+50mm柱的插入深度,=0.9hc=0.9 x 1000mm=900mm 800mm,取 4=950mm,由杯底厚度%应大于250mm,取=300口加，则h=950mm+300mm+50mm=1300mmo基础顶面标高为-0.500m,故基础埋置深度d为：d=h+0.5m=1.30m+0.5m=1.80m杯壁厚度让350机机，取400mm,基础边缘高度电取450mm,台阶高度取450mm o9.2.2.2 拟定基础底面尺寸八%max 1380.26左NA 2-=-fa-ymd 120kN/m2-20kN/m3 xl.8m=16.4m2考虑偏心受压，将基础的面积适当放大，取A=5机x4zn=20m29.2.23计 算基底压力及验算地基承载力Gk=ymdA=120kN I m3 x 1.7m x 20m2=680kNW=-lb2=-x4mx52m2=16.1m36 6基底压力按式 2.7.3 计算，结果见表9.6；按式 2.7.8）验算地基承 载力，其中1刀2=1.2 1201/1112二1441/1112,验算结果见表9.6。可见基础底面尺 寸满足要求。表9.6基础底面压力计算及地基承载力验算表类别第一组第二组第三组Mk476.95-476.950Nk/KN1125.511125.511380.26Vk/KN26.14-26.140N/=M+S)/KN1805.51805.52060.3Mbk(=Mk+V/)/(KN.m)508.3-508.30“左，max（=丛此）/（川/川）Pe A 卬120.7120.7103.059.959.9103.0(，鼠max+P鼠min)P=2口,max L2/90.3120120.714490.3120120.7144103.0120103.0800mm,取用=0.965-IAN/mm2,0.7万加力5%=0.7x0.965xl.1x1.855xl255=1729.8左N Fz9.23.2变阶处截面变阶处受冲切承载力计算简图如图9.5所示，变阶处截面有效高度h0=950-45=905mm因为4+2%=1400+2x905=3210mm 800mm,取羯=0.988，力=l.lN/mm2：0.74/5为=0.7 x 0.988xl.lx 2255x905=1552.5kN 与故基础高度满足要求。9.2.4基础底板配筋计算9.2.4.1 柱边及变阶处基底反力计算基础底板配筋计算时长边和短边方向的计算截面如图9.5所示。三组不利内 力设计值在柱边及变阶处的地基净反力计算见表9.8Hin1150 kool 19091600；40巾00,500400 1600 图9.5变阶处的冲切破坏截面及基础底板配筋计算截面9.2.4.2 柱边及变阶处弯矩计算M W(f)2(217)1x 2497.58Z:A/m2 x(5m-Im)2 x(2x4m+0.6m)=559.5/mMw=P，；P(i)2(2/+/c)1 9xl01.02)t?/m2x(5m-1.8m)x(2x4m+1.4m)=405.2W/m表9.8柱边及变阶攵b基底净反力计算公式第一组第二组第三组Pj I-Pj,min+3/5(pj,max-Pj,min)/kN/JU80.4680.4689.7Pjlll-Pj,min+3.4/5(pj,max-Pj,min)/kN/lH87.3487.3489.7Pj2x；PjI(KNJm?)97.5897.5889.7Pj,max；P(KN/一2)101.02101.0289.72 ymin(侬/一2)71.971.989.7Mn 二=max j，min(了也十)1 2=x.IkN/m2 x(4m-0.6m)x(2x5m+Im)=475.3kN/mMIV=三上产/-次伽+4)1 2=x89JkN/m2 x(4m-1.4m)x(2x5m+1.8m)=298.1W/m9.2.43配筋计算基础底面受力钢筋采用HPB235级(办=21O2V/mm2)。长边方向钢筋面积为:Asi=Mi/0.9h0fy=559.5X106/0.9X(1300-45)X210=2359mm2ASIII=MIH/0.9hofy=4O5.2X1070.9X(950-45)X210=2369mm2选用中 18100(As=2545mm2)基础底板短边方向钢筋面积为：Asn=Mn/0.9(h0-d)f=475.3X106/0.9X(1300-45-10)X210=2020mm2AsIV=Miv/0.9(ho-d)f=298.1X 106/0.9 X(950-45-10)X210=1762mm2 选用 0 18100(As=2545nlm2)基础底板配筋图见图9.6,由于为=400/450=0.889 0.75,所以杯壁不需要配筋。4000图9.6基础底板配筋图