畢業(yè)設(shè)計（論文）單層單跨工業(yè)廠房設(shè)計

1、 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計） 題 目：單層單跨工業(yè)廠房設(shè)計學(xué)習(xí)中心： 遼寧本溪奧鵬學(xué)習(xí)中心 層 次： ?？破瘘c本科 專 業(yè)： 土木工程 年 級： 09年 秋 季 學(xué) 號： 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2011年 9 月 21 日 內(nèi)容摘要單層工業(yè)廠房是形式簡單的建筑結(jié)構(gòu)物之一。單層工業(yè)廠房設(shè)計的主要任務(wù)是排架主的和基礎(chǔ)設(shè)計及配筋計算。首先要充分了解設(shè)計任務(wù)，并根據(jù)相關(guān)資料選擇合適的構(gòu)件和確定柱網(wǎng)、基礎(chǔ)的平面布置，然后對構(gòu)件進行內(nèi)力分析、內(nèi)力組合進而設(shè)計截面、選擇配筋并學(xué)出計算書，最后根據(jù)規(guī)范繪制施工圖和注寫圖紙說明。主要計算內(nèi)容是排架內(nèi)力的分析計算與組合。關(guān)鍵詞：排

2、架；柱；基礎(chǔ)目 錄內(nèi)容摘要i引 言31 設(shè)計資料41.1 基本要求41.2 計算簡圖62 荷載計算72.1 排架上的荷載72.2 吊車荷載計算73 內(nèi)力計算93.1 屋蓋自重作用下內(nèi)力計算（排架無側(cè)移）93.2 上、下柱荷載、吊車、吊車梁及軌道自重作用下的內(nèi)力計算93.3 屋面活荷載作用下的內(nèi)力計算103.4 吊車豎向荷載作用下的內(nèi)力計算113.5 吊車水平荷載作用下的內(nèi)力計算123.6 風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計算134 內(nèi)力組合表155 排架柱設(shè)計175.1 柱截面配筋計算175.2 柱牛腿設(shè)計186 柱吊裝驗算206.1 設(shè)計吊裝方案206.2 荷載計算206.3 內(nèi)力計算206.4 截面承載

3、力計算207 施工圖繪制22參考文獻23引 言單層工業(yè)廠房是我國面積最大、覆蓋資產(chǎn)最多的結(jié)構(gòu)形式之一，隨著時間的推移，現(xiàn)存的工業(yè)建筑由于自然老化、積累損傷，缺乏維護保養(yǎng)等原因，大批廠房需要鑒定、修復(fù)和加固。單層工業(yè)廠房作為一個多層次、多關(guān)聯(lián)的復(fù)雜系統(tǒng)，存在著大量的不確定因素，隨著我國工業(yè)水平的不斷提高,工業(yè)廠房的型式由單層單跨向著多層多跨發(fā)展,逐漸脫離剛性低矮建筑的范疇,不斷體現(xiàn)出跨度大、重量輕和體型復(fù)雜等特點。大型工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)廠房對風(fēng)荷載比較敏感,不利于結(jié)構(gòu)抗風(fēng),特別是一些大型的工業(yè)廠房。工藝不斷更新的要求，過去那種單一功能，單一建筑形式已經(jīng)不適應(yīng)生產(chǎn)方式改變的需要，聯(lián)合車間、靈活車間、工業(yè)大

4、廈等多功能廠房應(yīng)運而生。另外，建設(shè)用地的緊張以及工藝流程的需要，越來越多地多層廠房甚至高層廠房出現(xiàn)。多層廠房的特點是跨度大、荷載大 、開洞多 、有多層吊車，在設(shè)計過程中，有些問題值得總結(jié)和探討。1 設(shè)計資料1.1 基本要求 廠房柱網(wǎng)布置1.設(shè)計基本資料（1）工程名稱：大連理工大學(xué)結(jié)構(gòu)實驗室。（2）建筑地點：大連理工大學(xué)校區(qū)內(nèi)。（本設(shè)計不作基礎(chǔ)設(shè)計）（3）自然條件：基本風(fēng)壓；基本雪壓。（4）剖面、建筑平面圖如下所示：圖1.1 廠房剖面圖 圖1.2 建筑布置平面圖2.廠房中標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件的選用情況 （1）屋面荷載屋面恒荷載：屋面活荷載：（2）屋面板板自重：灌縫重：（3）檐口板板自重：灌縫重：（4）屋架屋

5、架自重：榀（5）天溝板構(gòu)件自重：3.吊車梁及吊車軌道吊車選用：中級工作制，兩臺起重量為15t的吊車，吊車自重，吊車軌道：中級吊車自重：4.排架柱材料選用（1）混凝土：采用c30（2）鋼筋：縱向受力鋼筋采用hrb335級，（3）箍筋：采用hpb235級（4）型鋼及預(yù)埋件均采用級1.2 計算簡圖1.柱高已知：軌道頂面至吊車頂面的距離，軌頂墊塊高為。由圖可知軌頂標(biāo)高為9.3m，軌頂至柱頂?shù)母叨葹?.7m，牛腿頂面標(biāo)高為8.1m，室內(nèi)地面至基礎(chǔ)頂面的距離為0.5m，則計算簡圖中柱的總高度h、下柱高度h1和上柱高度hu分別為：h =9.3 m +2.7 m +0.5 m =12.5mh1=8.1 m +

6、0.5 m =8.6mhu=12.5m -8.6=3.9m2柱截面尺寸材料選用： 混凝土：c30 鋼筋：縱向受力鋼筋采用hrb335級，箍筋：采用hrb235級 型鋼及預(yù)埋件均采用級柱截面尺寸及相應(yīng)的參數(shù) 表1.2計算參數(shù)柱號截面尺寸/mm面積/mm2慣性矩/mm4自重/（kn/m）a上柱矩5005002.51055.21096.25下柱i 50010002001202.8151053.5810106.75圖1.2柱截面尺寸簡圖2 荷載計算2.1 排架上的荷載1.屋蓋自重二氈三油防水層：0.35kn/20mm水泥砂漿找平層：20kn/0.02m=0.4kn/預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板：1.4kn/

7、2030mm厚水泥珍珠巖保溫層：0.1kn/屋架鋼支撐：0.05n/g=2.3kn/屋架自重荷載為60.5kn/榀，則作用于柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)的重力荷載設(shè)計值為： g1=1.2（2.3kn/6m18m/2+60.5kn/2）=185.34kn2.柱自重上柱自重設(shè)計值：g4=1.26.25 kn/m3.9m=29.25kn下柱自重設(shè)計值：g5=1.26.75 kn/m8.6m=69.66kn 3.吊車、吊車梁及軌道自重 g3=1.2（40kn +0.8kn/m6m）=53.76kn4.屋面活荷載屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值是為0.5kn/，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.250.5kn/，后者小于前者，故按屋面活荷載計算作用

8、于柱頂?shù)奈菝婊詈奢d設(shè)計值： q1=1.40.5kn/6m18/2=37.8knq1的作用位置與g1作用位置相同。2.2 吊車荷載計算由已知條件可知吊車的參數(shù)為：b=5.66m，k=4.4m，gk=73kn，qk=150kn，pmax,k=155kn，pmin,k=42kn。根據(jù)b及k，可算得吊車梁支座反力影響線中各輪壓對應(yīng)點的豎向坐標(biāo)值，如圖所示。圖2.2吊車各輪壓布置圖（1）吊車的豎向荷載參照書上公式（2.5.4）和（2.5.5）可得吊車豎向荷載設(shè)計值為a） y1=1200/6000=0.2 y2=6000/6000=1 y3=380/6000=0.063 y4=4430/6000=0.74

9、 dmax=qpmax,kyi=1.4155kn(0.2+1+0.063+0.74)=434.651kndmin=qpmin,kyi=1.442kn(0.2+1+0.063+0.74)=117.78knb） y1=0 y2=4430/6000=0.74 y3=1950/6000=0.325 y4=6000/6000=1 dmax=qpmax,kyi=1.4155kn(0+0.74+0.325+1)=448.105kndmin=qpmin,kyi=1.442kn(0+0.74+0.325+1)=121.422kn設(shè)計時采用b中的荷載。吊車豎載作用位置同吊車梁自重作用位置，對下柱產(chǎn)生偏心距e2=3

10、50mm mmax= dmax e2=448.1050.35=156.84knmmin= dmin e2=121.4220.35=42.50kn（2）吊車的橫向荷載作用于每一個輪子上的吊車橫向水平制動力參照式（2.5.6）計算（由于軟鉤吊車起重量在160500kn時，=0.10）：t=1/4（q+g）=1/40.1(150kn+73kn)=5.575kn作用于排架柱上的吊車橫向水平荷載設(shè)計值參照式（2.5.7）計算：tmaxqtyi=1.45.575kn2.069=16.15kn3 內(nèi)力計算3.1 屋蓋自重作用下內(nèi)力計算（排架無側(cè)移）由于恒載為對稱荷載，故結(jié)構(gòu)可取半邊計算，上端為不動鉸支座由n

11、=iu/i1=5.2109/3.491010=0.149 = hu /h=3.9/12.5=0.312 =2 = 1.15在柱頂及變階處引起的力矩為：m1k=q1e1=37.8kn0.1m=3.78 knmm2k=q1e0=37.8kn0.25m=9.45knm則r=(m1/h) c1+(m2/h) c3=（3.782+9.451.15）/12.5=1.4742（） 圖3.1 恒載g1作用下內(nèi)力圖3.2 上、下柱荷載、吊車、吊車梁及軌道自重作用下的內(nèi)力計算m4k=g4ke4- g4ke4=60.240.25-31.50.25=7.2 knmnk=g2+g3+g4=31.5+53.76+29.2

12、5=114.52 kn圖3.2上下柱荷載、吊車、吊車梁及軌道內(nèi)力圖3.3 屋面活荷載作用下的內(nèi)力計算q1內(nèi)力圖與g1內(nèi)力圖成比例，比例系數(shù)q1= q1/ g1=37.8/185.34=0.204軸力n=50.4 kn，剪力v=1.233 kn，彎矩如圖所示圖3.3活荷載作用下內(nèi)力圖3.4 吊車豎向荷載作用下的內(nèi)力計算dmax作用于a柱時，如圖所示圖3.4.1吊車豎向荷載作用下計算簡圖其中吊車豎向荷載dmax，dmax在牛腿頂面處引起的力矩為： ma=dmaxe3=448.105kn0.25m=112.03knmmb=dmine3=121.422kn0.25m=30.36knmc3=1.15，查

13、表得空間分配系數(shù)=0.8，則 ra=c3ma/h=1.15112.0312.5=10.31kn rb=c3mb/h=1.1530.3612.5=2.79kn r= ra- rb =7.52kna柱與b柱柱頂剪力為 va=ra+a（ra+rb）=-10.31+0.50.87.52=-7.302kn（）vb= rb+a（ra+rb）=2.79+0.50.87.52=5.798kn（）把排架轉(zhuǎn)化為各自獨立的懸臂柱a柱： m=-vahu=7.3023.9=28.48knmm= m- mmax=28.48-156.84=-128.36knmm=-vah- mmax=7.30212.5-156.84=-6

14、5.57knmn=0n= n=dmax=448.105knv= v= v= va=-7.302kn（）b柱： m=-vbhu=-5.7983.9=-22.61knm m= m+ mmin=-22.61+42.50=19.89knmm=-vbh+ mmin=-5.79812.5+42.50=-29.98knmn=0n= n=dmin=121.422knv= v= v= vb=5.798kn（）圖3.4.2 吊車豎向荷載作用下（dmax在a柱）m、n圖dmax作用于b柱時，計算方法同第一種情況，僅將a、b柱內(nèi)力互換并改變符號即得。3.5 吊車水平荷載作用下的內(nèi)力計算tmax作用于ab柱，方向向左：

15、n= 0.149，=0.312用插入法查得c5=0.596，得ra=tmaxc5=14.210.596=8.475kn（）rb= ra=8.475kn（）r= ra+rb =16.95kn柱頂剪力：va=ra+ar =8.475-0.50.816.95=1.695kn（）vb=rb+br =8.475-0.50.816.95=1.695kn（）a柱： m=-vahu+tmax（hu-y）=-1.6953.9+14.211.5=14.70knm m= m=14.70knm m=-vah+ tmax（h-y）=-1.69512.5+14.2110.1=122.33knmn= n= n=0v= v=

16、 v= va- tmax =1.695-14.21=-12.515kn（）b柱內(nèi)力同a柱。tmax方向向右時，計算方法同第一種情況，內(nèi)力只需改變正負號即可。圖3.5吊車水平荷載作用下的內(nèi)力3.6 風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計算（1）左風(fēng)由n, 查表得c6=0.335，則 ra=q1hc6=1.7512.50.335=7.33knrb=q2hc6=1.112.50.335=4.61kn r= ra+ rb+p =7.33+4.61+6.61=18.55 kn柱頂剪力： va=-ra+ar =-7.33+0.518.55=1.945kn（）vb=-rb+b r =-4.61+0.518.55=4.665k

17、n（）a柱：m=-vahu-0.5q1hu2=-1.9453.9-0.51.753.92=-20.89 knmm= m=-20.89 knmm=-vah-0.5q1h2=-1.94512.5-0.51.7512.52=-161.03 knmn= n= n=0v= v= va+ q1hu =1.945+1.753.9=8.77kn（）v= va+ q1h =1.945+1.7512.5=23.82 kn（）b柱：m= m=-vbhu-0.5q2hu2=-4.6653.9-0.51.13.92=-26.56knmm=-vbh-0.5q1h2=-4.66512.5-0.51.112.52=-144.

18、25knmn= n= n=0v= v= vb+ q2hu =4.665+1.13.9=8.955kn（）v= vb+ q2h =4.665+1.112.5=18.415kn（）（2）右風(fēng)內(nèi)力計算同左風(fēng)，只需將a、b柱內(nèi)力互換，并改變正負號，如圖所示。圖3.6風(fēng)荷載作用下的計算簡圖4 內(nèi)力組合表考慮的是以下四種內(nèi)力組合（1）+mmax及相應(yīng)的n，v；（2）- mmax及相應(yīng)的n，v；（3）mmax及相應(yīng)的n，v；（4）mmin及相應(yīng)的n，v；由于本廠房結(jié)構(gòu)對稱，故只需對a柱或者b柱其中之一進行最不利內(nèi)力組合即可?；静襟E如下：1）確定需要單獨考慮的荷載項目。共有八種需要單獨考慮的荷載項目。由于小

19、車無論向右或向左運行剎車時，a，b柱在tmax作用下，其內(nèi)力的大小相等，符號相反。可列為一項。因此單獨考慮的荷載項目共7項。2）將各種荷載作用下設(shè)計的內(nèi)力m、n、v填入組合表，見下表。填表時要注意有關(guān)內(nèi)力符號的規(guī)定。3）根據(jù)最不利又最可能的原則，確定每一內(nèi)力組的組合項目，并算出相應(yīng)的組合值。計算中，當(dāng)風(fēng)荷載與活荷載（包括吊車荷載）同時考慮時，除恒荷載外，其余荷載作用下的內(nèi)力均應(yīng)乘0.9的組合系數(shù)。排架柱內(nèi)力表 表4.1.1柱號截面內(nèi)力組恒荷載屋面活載吊車荷載風(fēng)荷載g1,g2,g3,g4q1dmax在a柱dmin在a柱tmax左風(fēng)右風(fēng)a柱1-1m/knm17.482.15-21.8-21.817

20、.7262.26-73.57n/kn440.850.40.00.00.00.00.02-2m/knm-57.18-7.9378.723.6217.7262.26-73.57n/kn529.550.4402.1101.70.00.00.03-3m/knm47.935.0224.28-50.82172.76505.0-401.03n/kn589.7450.4402.1101.70.00.00.0v/kn+10.01+1.233-5.185-5.18514.77+61.7-40.95排架柱內(nèi)力組合表 表4.1.2截面內(nèi)力組合nmax及m，vnmin及m，vmmax及n，v項目組合值項目組合值項目組合

21、值1-1+-19.4+0.9（+）-84.3+0.9（+）-84.3491.2440.8440.82-2+31.3+-130.8+0.9（+）85.7982529.5891.43-3+250+552.9+0.9（+）684.31042.2589.799720.871.775.35 排架柱設(shè)計5.1 柱截面配筋計算1）最不利內(nèi)力組合的選用根據(jù)內(nèi)力組合表可知，截面3-3的彎矩和軸力的設(shè)計值比截面2-2的大，故下柱的配筋由截面3-3的最不利組合控制，而上柱的配筋由截面1-1的最不利組合控制。經(jīng)比較，用于上下柱截面配筋計算的最不利組合列入下表：上下柱截面配筋最不利組合表 表5.1.1截面內(nèi)力組合e0/

22、mmh0/mmei/mm1l0/mmh21-1m/ knm-19.439.546059.51.084005000.9822.53n/ kn491.2m/ knm-84.31914602111.084005000.9821.43n/ kn440.83-3m/ knm552.99839609711.01050010001.01.08n/ kn589.7m/ knm684.36869607191.01050010001.01.11n/ kn991注：（1）e0=m/n，ei= e0+ ea，ea=（200mm，h/90）較大者。（2）1=0.5fca/n，11時，取1=1.0（3）2=1.15-0.

23、01l0/h，l0/h15時，取2=1.0，考慮吊車荷載l0=2.0hu（上柱），l0=1.0h1（下柱），不考慮吊車荷載時取l0=1.5hu（4） 2）初始偏心距確定柱排架方向的初始偏心距e1、計算長度l0及偏心距增大系數(shù)，其計算公式參見書本。計算結(jié)果見下表。3）柱在排架平面內(nèi)的截面配筋計算柱在排架平面內(nèi)的截面配筋計算結(jié)果見下表：柱在排架平面內(nèi)的截面配筋表 表5.1.2截面內(nèi)力組e0/mmx/mmbh0/mme/mm偏心情況as=as計算實配1-1m/ knm-19.459.52.5368.7253360.54大偏心853.8942.6(320)n/ kn491.2m/ knm-84.321

24、11.4361.7253511.73大偏心287.7n/ kn440.83-3m/ knm552.99711.0882.55281508.68大偏心1259.91388(220+22)n/ kn589.7m/ knm684.37191.11139.45281258.09大偏心1329.5n/ kn997注：表中公式應(yīng)用：，=0.55，,按構(gòu)造要求上下柱箍筋均選用82004）柱在排架平面外承載力驗算上柱：nmax=491.2kn當(dāng)不考慮吊車荷載時，l0=1.2h=1.214700=17640mm，l0/ b=17640/500=35.28，查上冊書表6-1，得=0.4144，as=as=339.

25、3(mmmm)下柱：nu=997kn，當(dāng)考慮吊車荷載時，查規(guī)范相關(guān)表，l0=1.0 h1=10500mm，i=i2=4.56 ，a=5001000-2（550+600）190/2=281500（mmmm），查表6-1得：=0.6536，=1388（mmmm），故故承載力滿足要求。5.2 柱牛腿設(shè)計1確定牛腿尺寸如圖所示，吊車梁中線距廠房軸線為500mm，取吊車梁外側(cè)到牛腿外邊緣距離為130mm，吊車梁端寬度340mm，吊車梁軸線到柱外側(cè)的距離為900mm，則牛腿頂面的長度為900-500+340/2+130=700mm，相應(yīng)的牛腿水平截面高偉700+500=1200mm，牛腿外邊緣高度h1=400mm，傾角=45，如圖所示。2牛腿縱筋配置因a=900-1000=-1000，故按構(gòu)造配筋，取縱向筋416，不配彎筋，水平箍筋選雙肢8100。圖5.2 牛腿幾何尺寸及配筋示意圖6 柱吊裝驗算6.1 設(shè)計吊裝方案材料選擇混凝土：采用c30 鋼筋：縱向受力鋼筋采用hrb335級 箍筋：采用hpb235級吊裝方案：排架柱平放制作就地翻身起吊，吊點設(shè)在牛腿與下柱交接處，簡圖如圖6.2 荷載計算荷載計算：（動力系數(shù)為1.5）g1=1.21.5250.50.5=11.25kn/mg2=1.21.52