单层厂房结构设计单厂课程计算书.doc

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1、课程设计说明书（论文） 姓 名： 院 （系）： 专 业： 班 号： 任务起至日期： 2014 年 12 月 31 日至 2015 年 1 月 8 日 课程设计题目：单层厂房结构设计 已知技术参数和设计要求：某铸工车间，建设地点为 齐齐哈尔 ，单跨无天窗厂房，柱距为6，车间总长度为150，中间设一道温度缝；厂房跨度为 18 m,车间内设有两台中级工作制吊车，吊车起重量为 200/50kN ，吊车轨顶标高为 10.5 m，车间所在场地地基土为均匀粘性土，地基承载力特征值为180，标准冻深查建筑地基基础设计规范 （GB50007-2011）；所用材料混凝土强度等级为；纵向钢筋采用HRB400级，箍筋

2、采用HRB335级；屋架采用折线型预应力钢砼屋架，其有关数据可到资料室查相关标准图集（G415(一)（三），厂房横剖面见附图。详见附件。 工作量：以下内容要求详细计算说明以及必要的绘图说明（包括计算简图、内力图和配筋图）： 1）柱的设计，包括上下柱的配筋计算，裂缝的宽度验算，牛腿的设计以及柱的吊装验算。2）柱基础的设计，包括基础的承载力验算，抗冲切验算以及配筋计算。同时要求绘制2号加长1/4铅笔图纸一张，内容包括：1）绘制厂房柱网布置图、柱间支撑布置图、屋盖支撑布置图；2）柱的模板图（要标出所设预埋件位置）及其配筋；3）基础配筋图（平面、纵横剖面）；4）图纸说明。工作计划安排：第一天：开始设计

3、，由指导教师布置设计内容； 第一天第六天：完成内力计算、配筋计算及计算书整理工作 第七天第九天：进行图纸绘制工作 第十天：课程设计答辩考核。 同组设计者及分工： 同组设计者需根据不同的设计条件，独立完成相关设计内容。 指导教师签字_ 20 年 月 日 教研室主任意见： 上述任务书编写符合大纲要求，同意。 教研室主任签字_ 20 年 月 日哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）附件一、设计资料1、 某金工车间，单跨无天窗采暖厂房，厂房跨度：a.L=24m，b.L=21m，c.L=18m；柱距为6；车间总长度为150；设一道温度缝；厂房的横剖面图如附图所示。2、 车间内设有两台中级工作制吊车，吊车起

4、重量分别为：d.两台200/50kN、e. 两台150/30kN。3、 吊车轨顶标高为：f.H=9.0m，g.H=10.5m。4、 建筑地点：h.哈尔滨，i.齐齐哈尔，j.牡丹江，K.佳木斯 的城市近郊。5、 地基：地基持力层为e及IL均小于0.85的粘性土(弱冻胀土)，地基承载力特征值fak=180， 标准冻深查建筑地基基础设计规范 （GB50007-2011）。6、 材料：混凝土强度等级用C；纵向钢筋采用HRB400级，箍筋采用HRB335级。7、 屋架采用折线型预应力钢筋混凝土屋架，标准图集编号：G415(一)(三)。其有关数据可到资料室查相关标准图集采用。表1 屋架重量表屋架型号G41

5、5(一) 18m跨G415(二) 21m跨G415(三) 24m跨自重60.5kN83.0kN103.0kN8、吊车梁高度为900mm，自重30.4kN；轨道与垫层垫板总高为184mm，自重0.8kN/m。9、屋面（不上人屋面）与墙体做法如下：（1）屋面做法（自上而下）：SBS防水层 0.1kN/m220mm厚水泥砂浆找平层 20kN/m3100mm厚水泥珍珠岩保温层 4kN/m3隔汽层 0.05kN/m220mm厚水泥砂浆找平层 20kN/m3大型预应力屋面板（包括灌缝重） 1.4kN/m2（2）墙体做法：围护墙体采用370mm厚烧结普通砖砌体 19kN/m3单层钢窗（窗宽4.8m） 0.4

6、5kN/m210、基础梁选用截面尺寸为370500mm。连系梁兼作过梁选用截面尺寸为250300mm。二、设计要求1）柱的设计：上、下柱配筋计算，裂缝宽度验算，牛腿设计，柱吊装阶段验算。2）柱基础设计：地基承载力计算，基础抗冲切验算及配筋计算。以上内容要形成详细的设计计算书，包括计算简图、计算、内力图和配筋图等。三、绘图要求绘制2号加长施工图纸一张，其中包括：（1）绘制厂房柱网布置图；（2）屋盖支撑、柱间支撑布置图；（3）柱的模板图（要标出所设预埋件位置）及其配筋图；（4）基础配筋图（平面、纵横剖面）；（5）设计说明。四、方案选择学 号方案组合 1 8adfhadfiadfjadghadgia

7、dgjaefhaefi 916aefjaeghaegiaegjbdfhbdfibdfjbdgh1724bdgibdgjbefhbefibefjbeghbegibegj2532cdfhcdficdfjcdghcdgicdgjcefhcefi3340cefjceghcegicegjadfkadgkaefkaegk方案组合：厂房跨度、吊车起重量、吊车轨顶标高、建筑地点。五、参考书 1 混凝土结构设计规范 GB50010-20102 建筑结构荷载规范 GB50009-20123 建筑地基基础设计规范 GB50007-20114 混凝土及砌体结构（上、下册）5 预应力钢筋混凝土折线形屋架 G415（一）

8、（三）六、附图一 确定住的各部分尺寸及几何参数上柱： 3.4m 10.0m下柱： 所以: 二 荷载计算(1) 屋盖自重 屋盖自重SBS防水层： 20mm厚水泥砂浆找平层： 100mm厚水泥珍珠岩保温层： 隔气层： 20mm厚水泥砂浆找平层： 大型预应力混凝土屋面板： 屋架自重 则屋架一端作用于柱顶的自重 柱自重 上柱： 下柱： 吊车梁及轨道自重： （2）屋面活荷载：由荷载规范查得，屋面活荷载标准值为（因屋面活荷载大于雪荷载，故不考虑雪荷载） (3)风荷载：由荷载与结构设计方法查得，齐齐哈尔基本风压为：0.45 （按50年重现期考虑） 风压高度变化系数：（B类地面粗糙度）为：在柱顶： 檐口处：

9、屋顶处： 根据荷载规范中的风荷载体形系数规定有： 则作用于排架上的风荷载设计值为 (4)吊车荷载由附表16查得 根据支座反力影响线求出作用于柱上的吊车竖向荷载为 作用于每一轮子上的吊车横向水平刹车力（Q=20t ） 则两台吊车作用于排架柱顶端上的吊车横向水平荷载 三 内力计算(1)恒荷载屋盖自重作用：因为屋盖自重是对称荷载，排架无侧移，故按柱顶为不动铰支座计算。 得 弯矩与剪力符号规定：弯矩图绘于受拉一边；剪力对杆端顺时针为正。 （a）屋盖自重 （b）柱及吊车梁重 （c）屋面活荷载 柱及吊车梁自重作用：由于在安装柱子时尚未吊装屋架，此时柱顶之间无联系，没有形成排架，故不产生柱顶反力；因吊车梁自

10、重作用点距柱外边缘要求不少于，则得(2) 屋面活荷载作用：因屋面活荷载与屋盖自重对柱的作用点相同，故可将屋盖自重的内力乘以下列系数，即得屋面活荷载内力分布图及其轴向压力及剪力 (3)风荷载作用为了计算简便，可将风荷载分解为对称及反对称两组荷载。在对称荷载作用下，排架无侧移，则可按上端为不动铰支座进行计算；在反对称荷载作用下，横梁内力等于零，则可按单根悬臂柱进行计算。a）柱顶作用集中风荷载（a）当柱顶作用集中荷载时b）墙面作用均布风荷载时，查表：当正风荷载作用于A柱时，横梁反力为（b）当墙面作用均布荷载时则A柱的内力为： 当负风压作用于A柱时，则A柱内力为： A柱作用正风压 A柱作用负风压(4)

11、吊车荷载a)当 值作用于A柱根据 ，从附表图15-3查得吊车轮压与下柱中心线距离按构造取 ，则得排架柱上端为不动铰支座时的反力值为故 （a）当柱上端为不动铰支座时柱顶反力再将R值的反向作用于排架柱顶，按剪力分配进行计算，由于结构对称，故各柱剪力分配系数相等，即（b）柱顶作用R时，柱顶的分配剪力各柱的分配系数为最后各柱顶总剪力为则A柱的内力为； b）当 值作用于A柱时； c）当 自左向右作用时由于 值同向作用时在A.B柱上，因此排架的横梁内力为零，则得A柱的为，d）当 自右向左作用时其内力值与当值自左向右作用时相同，但方向相反四 内力组合表一：A柱在各种荷载作用下的内力汇总表表二：A柱承载力极限

12、状态、荷载效应基本组合表三：A柱荷载标准组合的效应设计值 内力组合名称 Mmaxk-MmaxkNmaxk-Nmink-1+3+0.7(2+5+7）1+4+0.7(6+8）1+5+0.63+0.7(2+7）1+4+0.7(6+8）Mk388.99-328.50300.30-328.50Nk535.25336.92638.93336.92Vk44.73-33.6429.52-33.64 内力组合名称 Mmaxk-MmaxkNmaxk-Nmink-1+3+0.7(2+5+7）1+4+0.7(6+8）1+5+0.63+0.7(2+7）1+4+0.7(6+8）Mk388.99-328.50300.30-

13、328.50Nk535.25336.92638.93336.92Vk44.73-33.6429.52-33.64 表三：A柱荷载准永久组合的效应设计值五 柱子设计1. 上柱配筋计算（对称配筋）从表中选取两组最不利的内力 选用C30混凝土，（1）按，计算 故为大偏心受压由，取 取 则M=1.2171.58=91.42 取上柱钢筋截面面积为每侧，且，故配筋满足要求。（2）轴心受压承载力验算 l0=1.25Hu=1.253.4=4.25m l0/b=4250/400=10.63 230kN上柱裂缝宽度验算从表中查得，截面偏心距 因此根据规范可不进行裂缝验算2.下柱配筋计算从表中选取两组最不利的内力

14、选用C30混凝土，（1） 按，计算（计二阶效应） 取由，取 则M=1.06492.07=523.34 取先按照大偏心受压情况计算受压区高度，假定中和轴通过翼缘，说明中性轴位于受压翼缘内，故属于大偏心受压情况，则（2）按，计算， ，由 取M=1.094551.01=602.8 取先按照大偏心受压情况计算受压区高度，假定中和轴通过翼缘，则说明中和轴位于受压翼缘内，则（3）按，计算， ，由 取M=1.062367.36=390.14 取先按照大偏心受压情况计算受压区高度，假定中和轴通过翼缘，则，说明中和轴位于受压翼缘内，则综合以上三种计算结果，最后下柱钢筋截面面积为每侧4，且（4）l0=0.8Hl=

15、0.810=8m l0/i=8000/323.1=24.76 764.77kN下柱裂缝宽度验算从表中查得，截面偏心距 因此根据规范可不进行裂缝验算3.柱的吊装验算（1）上柱截面面积： 下柱工字形截面面积： 下柱矩形截面面积： 上柱平均线荷载：下柱平均线荷载：牛腿部分线荷载：（2）弯矩计算： 牛腿斜面与下柱交线处： 求牛腿以下下柱跨中最大弯矩: 柱脚处反力： 令，得 则 故最不利截面为截面。（3）配筋计算:,重要性系数0.9，弯矩设计值： 柱吊装承载力验算表如表可知，3-3截面不满足要求。因此须采用翻身吊吊装4.柱的牛腿设计(1)荷载计算两台吊车竖向荷载 吊车梁加轨道重共计(2) 截面尺寸验算取

16、牛腿外形尺寸为 满足要求；（3）配筋计算纵筋截面面积选用箍筋选用，则在上部处实配箍筋截面面积为：满足要求弯起钢筋因,故无需设置弯起钢筋。六 基础设计1.荷载：（1） 按地基规范规定，对地基承载力特征值为、单跨厂房的跨度、吊车起重量不超过的丙级建筑物，设计时可不作地基变形验算。（2） 确定基础面积应选用荷载标准组合值，故选取以下两组控制内力进行计算。 （3） 初步估算基础面积为 取基础高度，为满足吊装时柱的稳定性及纵筋的锚固长度取H1=900。柱与杯底2间距取50mm，查表有杯底厚度取250mm。可得基础高度h=0.9+0.05+0.25=1.2m，基础埋深为则基础自重和土重（取基础与土平均自重

17、为）（4） 由基础梁传至基础顶面的外墙重2.地基承载力验算修正后的地基承载力特征值：。对于e和Il均小于0.85层土质（1） 按第一组荷载验算，其基础底面荷载效应标准值为：（2） 按第二组荷载验算，其基础底面荷载效应标准值为：此时基础最大应力值应按下式计算：，3.基础抗冲切验算：（1） 从表中取如下荷载作抗冲切验算：，（2） 基础底面相应荷载设计值为：（不考虑基础自重及其上土重）外墙传至基础顶面重（3） 基础底面土净反力：最小净反力为负值，故底面净反力按下式计算：，故1） 柱根冲切面验算：因，取其冲切荷载计算值为：冲切承载力按下式计算：则冲切承载力为：满足要求。2） 变阶处冲切面冲切验算，取冲切荷载为：冲切承载力： 满足要求 (4)柱与基础交接处截面受剪承载力验算 以规范l=2.4mbt+2h0=0.4+1.0552=2.51m应进行柱与基础交接处截面受剪承载力验算。 1）柱根受剪验算 则柱根处于变阶处净反力为柱根土净反力：变阶处土净反力： 满足要求。 2）基础变阶处验算 如上所述，均满足要求。4、础配筋计算（1）基础长边方向配筋：按最不利荷载计算得基础底边土净反力：柱根土净反力：变阶处土净反力：相应弯矩：相应于和截面的配筋：又选用（2）基础短边方向计算按第一组荷载进行计算（最不利荷载）：基础底边土净反力：选取，则得其截面相应弯矩：相应于和截面配筋为：又选用.忽略此处.