单厂课程设计计算书.doc

单厂课程设计
一、设计资料
（一）、设计题目：××厂××车间。
（二）、设计条件：
1、工艺要求：该车间为一单跨厂房，柱距6 m，长度60m，跨度24m，（布置图见图1－1）天窗按需设计（考虑采光），设有工作级别双台桥式吊车，吊车吨位20/t台，轨顶标高10.0m。吊车的有关参数见下表1-1。
吊车有关参数表1－1
吊车

吨位
起重量Q
（KN）
吊车宽
B
（mm）
轮 距
K
(mm)
最大轮压
（KN）
最小轮压
(KN)
起重机总重

（KN）
小车总重
（KN）
车高
H

(mm)
20
200
6050
5250
320
88
515
118
2600
2、 气象条件：基本风压＝0.45 KN/m2（组合系数0.6）。
3、 3、地质条件：修正后的地基承载能力特征值：＝200 KN/m2，基础埋深应大于－1.80m。
4、地震设防烈度：无要求，按构造设防。
5、建筑资料和荷载资料：
（1）防水卷材(二毡三油)：0.35 KN/m2。
（2）水泥珍珠岩制品，保温隔热（80mm）：0.4 KN/m2。
（3）20mm水泥砂浆找平层：0.4 KN/m2。
（4）围护墙（240mm厚清水墙）：19KN/m3。
(5) 门窗（钢门窗）：0.45 KN/m2。
（6）地面：混凝土地面，室内外高差150mm。
（7）屋面板采用1.5×6m的预应力混凝土屋面板及灌缝：标准值为2.0 KN/m2。
（8）屋架采用预应力折线型屋架，每榀屋架自重标准值100KN。
（9）维护墙直接支承于基础梁上，基础梁截面240450mm，基础梁自重2.7KN/m。
（10）采用先张法预应力混凝土吊车梁（截面高度1200mm），每根吊车梁得重力荷载50KN，吊车轨道连接重力荷载为1KN/m。
（三）、设计任务：
1、设计内容：
（1）、建筑学平面、立面、剖面图。
（2）、结构方案：构件选型和结构布置。
（3）、结构计算：计算简图、荷载计算、内力分析与组合、排架柱及牛腿设计、单独基础设计。
（4）、编写结构计算书。
2、施工图内容：
（1）、建筑平面、立面、剖面图。
（2）、结构布置图：基础及基础梁布置图，吊车梁及柱间支撑布置图，屋盖结构布置图。
（3）、柱的模板图和配筋图。
（4）、基础模板图和配筋图。
二、屋架选型：屋面荷载值，所以荷载等级为一等，选用单跨外天沟，9m钢天窗架，所以屋架型号为
屋面板选型：采用预应力屋架，屋面荷载在2.0左右，所以荷载等级为2，采用预应力冷拉HRB235级钢筋，所以物价型号为
吊车梁选型：根据吊车为20/5t，承载力等级为4，所以在边跨用，在中间用

基础梁选型：墙高为12.55m，大于5.5m,小于14.5m,抗震设防等级为6级，所以选用

三、结构计算简图（由于A、B柱的对称性，所以以下计算过程以A柱为例）
1、排架柱的高度
（1）、基础的埋置深度及基础高度：
设室内外地坪高差为150mm，基础梁高度为450mm，则基础顶面的标高为－0.700m（450+150+100＝700mm），同时要求满足任务书上要求的基础埋深大于1.8m。
（2）、排架柱高度的确定：
根据设计资料及图集得轨顶标高为9.3m，吊车梁高为1.2m，轨道及垫层高度为0.17m，车子的高度为2.19m，车子安全行驶的高度取为0.23m。

=1.2+0.17+2.6+0.22=4.19m 取4.2m

取8.8m
=4.2m,=8.8m
2、柱的截面尺寸及几何特征及自重
（1）、柱的截面尺寸：
由书上表17—2查得边柱可采用上柱b×h＝500mm×500mm的矩形截面，下柱采用＝500mm×1000mm×150mm×100mm的工字型截面。柱的尺寸和牛腿部位尺寸见下图

柱的尺寸和牛腿部位尺寸
（2）、柱的截面几何特征及柱的自重计算
对于排架列柱A、B：
上柱

下柱

根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，确定柱的截面尺寸，经计算得截面几何特征，汇总见表。
柱截面尺寸及相应的计算参数
计算参数

柱号
截面尺寸/
面积/
惯性矩/
自重/
A，B
上柱
矩500500
2.5105
5.21109
6.25
下柱
I5001000150100
2.3105
3.1411010
5.75

3、荷载计算
（1）、屋盖恒载标准值
6m预应力大型屋面板 1.5
20mm水泥砂浆找平层 0.4
80mm厚水泥珍珠岩制品保温隔热层 0.4
二毡三油防水层上铺小石子 0.35
屋盖钢支撑 0.07
合计 2.72
每榀天窗架每侧传至屋架的荷载 34
屋架自重 139.5 则作用于横向平面排架边柱柱顶屋盖结构自重为

（2）、柱的自重重力荷载

(3)、吊车梁及轨道连接重力荷载

4)吊车荷载
由表1-1可得A4工作级20/5t吊车的参数为：B=6.65m，K=4.8m，Q＝200KN,g＝118KN,＝320KN,＝88KN,可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的
吊车影响线作用图

①吊车竖向荷载
吊车竖向荷载设计值为：

==88（1+0.125）=99
在柱A时：

在边柱A时：

②吊车横向水平荷载
20/5t吊车一个轮子横向水平制动力

（6）风荷载
该地区的基本风压，对于城市地区，风压高度变化系数按B类地区考虑高度取值。对按柱顶标高12.45m考虑查得。风荷载体型系数的分布如图2－2所示。

风荷载体型系数图

1.07
1.07
1.21
1.21
1.21
1.21
1.21
1.21

0.8
0.5
0.8
0.2
0.6
0.6
0.6
0.5

2.57
1.61
2.90
0.73
2.18
2.18
2.18
1.82
作用长度

1.65
1.6
2.65
2.65
1.6
1.65
方向

(7) 荷载汇总表见下表
荷载汇总表
荷载类型
简图
A（B）柱
N(KN)
M(KN·m)
恒载

G1A=360.67KN
G2A＝26.65KN
G2A+ G4A=
=26.25+50.36
=76.61KN
G3A=51.24KN
M1A=18.03 KN·m
M2A+M4A
=90.17+6.56-20.14
=76.59KN·m
屋面活载

G1A=47.31KN
M1A=2.37KN·m
M2A=11.83KN·m
吊车竖向荷载

Dmax在A柱：
G4A=337.5KN
Dmin在A柱：
G4A=99KN

M4A=135 KN·m

M4A=39.6KN·m
吊车横向水平荷载

Tmax＝8.94KN（一台20/5）
风荷载

Fw＝19.79KN
q1＝2.57KN/m，q2＝1.61 KN/m

四、结构内力分析（由于A、B柱的对称性，所以以下计算过程以A柱为例）
该厂房为单跨等高排架，可用剪力分配法进行排架内力分析。其中柱的剪力分配系数计算，见表3-1，柱的计算简图见上表2－2。
表3－1柱剪力分配系数表
柱的类别

A、B柱
n=0.166
=0.323
=2.57
27.03

内力的正负号规定见下图

内力正负号定义图
1、恒载作用下的排架内力计算

分配给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、屋面活载作用下的排架内力计算

分配给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、吊车竖向荷载作用下的排架内力计算
（1）、当Dmax在A柱时：

分配给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：

分配给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
，，
，
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。a=13-9.3=3.7，a＝3.7/4.2＝0.71
当一台30/5t的吊车作用于该跨时：
＝0.582

分配给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
，

5、风荷载作用下的排架内力计算
（1）当风为右吹时：
对于作用，

剪力分配

对于作用，

剪力分配：
叠加后：
从而求得A柱的其它内力为：

（2）当风为左吹时
对于作用，

剪力分配

对于作用，

剪力分配：
叠加后：

从而求得A柱的其它内力为：

6、A柱的内力汇总
（1）A柱的内力值汇总表见下表
A柱的内力值汇总表
荷载类型
序号
Ⅰ－Ⅰ
Ⅱ－Ⅱ
Ⅲ－Ⅲ
M

( KN·m)
N
(KN)
M
( KN·m)
N
(KN)
M
( KN·m)
N
(KN)
V
(KN)
恒载
1
35.04
386.92
－41.55
437.28
－5.91
488.52
4.05
屋面活载
2a
5.26
47.31
－6.57
47.31
-0.51
47.31
0.689
吊车竖向荷载
Dmax在A柱
3a
-32.38
0
102.62
337.5
34.77
337.5
-7.71
Dmin在A柱
3b
－39.02
0
0.58
99
－81.17
99

－9.29
吊车横向水平荷载

一台20/15t的吊车
4a
±14.112
0
±14.112
0
±89.4
0
±8.94
风荷载
右吹
5a
55.35
0
55.35
0
318.31
0
41.39
左吹
5b
－64.64
0
－64.64
0
-292.18
0
-32.94

（2）A柱的内力图汇总表见下表
A柱的内力图汇总表
荷载类型
弯矩图( KN·m)
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20/5t的吊车

风荷载
右吹

左吹

五、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，见下表。表中所列组合方式栏意义如下：
A柱内力组合表
组合方式

Ⅰ－Ⅰ
Ⅱ－Ⅱ
Ⅲ－Ⅲ

M
( KN·m)
N
(KN)
M
( KN·m)
N
(KN)
M
( KN·m)
N
(KN)
V
(KN)

+Mmax，相应N
1.2×1+1.4×0.9(
2a4a+5a)
1.2×1+1.4×0.9[
3a+4a+5a]
1.2×1+1.4×0.9[3a+4a+5a]
136.2
523.91
166.97
949.52
585.96
1011.47
61.74
-Mmax，相应N
1.2×1+1.4×0.9[
3b+4a+5b]
1.2×1+1.4×0.9(
2a+4a+3b+5b)
1.2×1+1.4×0.9[2a+3b+4a+5b]
-106.34
464.3
-156.65
709.09
-626.33
770.57
-62.3
Nmax,相应±Mmax
1.2×1+1.4×0.9[
2a+3b+4a+5b]
1.2×1+1.4×0.9[
2a+3a+4a+5a]
1.2×1+1.4×0.9[2a+3a+4a+5b]
-99.72
523.91
158.69
1009.6
-480.25
1071.08
-60.17
Nmin，相应±Mmax
1.2×1+1.4×0.9[
3b+4a+5b]
1.2×1+1.4×0.9(
3b+4a+5b)
1.2×1+1.4×0.9(3b+4a+5b)
-106.34
464.30
-148.37
649.48
-625.69
710.96
-63.17

六、柱、基础的配筋计算（由于A、B柱的对称性，所以以下计算过程均以A柱为例）
1、柱的配筋计算
材料：混凝土C30，
钢筋（）
箍筋（）,

A柱的截面配筋计算见下表
A柱截面配筋计算表
截面
Ⅰ-Ⅰ
Ⅲ-Ⅲ
内力
M ( KN·m)
136.2
626.33
N (KN)
523.91
770.57

259.97
812.81

20
33.33

279.97
846.14

8400
8800

1.0
1.0

0.982
1.0

1.332
1.062

703.3

1277.5

536.25
493.25

A柱的上柱和下柱截面的配筋图见下图4－1:

具体钢筋的型号见施工图
3、牛腿设计计算（注：材料同柱。）

验算牛腿顶部局部承压：

具体的编号见施工图
4、柱的吊装验算

柱的吊装位置及内力图见下图

5、基础设计计算
（1）地基承载力特征值和基础材料
由《建筑地基基础规范》修正后的地基承载能力特征值：＝200。
基础材料采用C15混凝土，fc=7.2N/mm2,ft=0.91N/mm2;
钢筋采用HRB335，fy＝300 N/mm2（A12及A12以下），钢筋的混凝土保护层厚45mm。
（2）基础地面内力及基础底面积计算

（4）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（）

=
436.19

=
465.73

=
495.26

=
258.53

9
4

E

433.46
240.63
73.26
173.05

实配受拉钢筋
（）

6、排架柱裂缝宽度验算

柱截面
1-1截面
3-3截面
内力标准值
（KN·m）
35.04+55.35+0.7（14.112+5.26）=103.95
425.77
（KN）
386.92+47.31=434.23
770.57

103.95/434.23=0.239<
0.55h
425.77/610.74=0.679>0.55

不需验算
0.0071

1.026

1170.12

758.20

201.36

0.181

0.106〈0.3mm
满足要求

致谢
本毕业设计在完成过程中，得到了老师和同学的大力支持。谨向我的指导老师致以最诚挚的谢意。毕业设计从选题，构思到写作，自始至终得到成老师的指导。老师以严谨的治学态度，渊博的学识以及诲人不倦的谆谆教导将使我受益终生在此，笔者向所有帮助和指导本毕业论文的老师和同学表示衷心的感谢。
由于缺乏实践经验，加之时间仓促，本毕业论文中难免有疏漏和错误之处，敬请各位老师批评指正。