單層廠房計算書(完整版)

1、信陽師范學院 混凝土結構設計·單層工業(yè)廠房課程設計 第2章、單層工業(yè)廠房設計計算書2.1設計條件1.金加工車間跨度21m，總長60 m，柱距6 m。2.車間內設有2臺200/50kN中級工作制吊車，其軌頂設計標高9 m。3.建筑地點：信陽市郊區(qū)。4.車間所在場地：低坪下0.8 m內為填土，填土下4 m內為均勻亞黏土，地基承載力設計值，地下水位-4.05 m，無腐蝕。 基本風壓W=0.45KN/ m²，基本雪壓S=0.40KN/m²。5.廠房中標準構件選用情況：（1）.屋面板采用G410（一）標準圖集中的預應力混凝土大型屋面板，板重（包括灌漿在內）標準值1,4KN/

2、m²，屋面板上做二氈三油，標準值為。（2）.天溝板采用G410（三）標準圖集中的TGB771，板重標準值為。（3）.屋架采用G410（三）標準圖集中的預應力混凝土折線型屋架YWJA21，屋架輜重標準值91KN每榀。（4）.吊車梁采用G425標準圖集中的先張發(fā)預應力混凝土吊車梁YXDL68，吊車梁高1200 m m，翼緣寬500 m m，梁腹板寬200 m m，自重標準值45KN/根，軌道及零件重，軌道及墊層構造要求200 m m。（5）材料：A.柱：混凝土C30B.基礎.混凝土C30C.鋼筋.級。2.2結構構件選型及柱截面尺寸確定因該廠房跨度在之間，且柱頂標高大于，所以采用鋼筋混凝土

3、排架結構。為了是屋蓋具有較大剛度，選用預應力混凝土折線形屋架及預應力混凝土屋面板。選用鋼筋混凝土吊車梁及基礎梁。廠房各主要構件選型見下表：表2.1主要承重構件選型表構件名稱標準圖集選用型號重力荷載標準值屋面板G410（一）預應力混凝土屋面板YWB2（包括灌漿在內）天溝板G410（三）預應力混凝土屋面板（卷材防水天溝板）TGB681屋架G415（三）預應力混凝土折線形屋架（跨度）YWJA211Aa每榀。吊車梁G323（二）鋼筋混凝土吊車梁（吊車工作等級中級）DL9Z（中間跨）DL9B（邊跨）根軌道連接G325（二）吊車軌道聯(lián)結詳圖基礎梁G320鋼筋混凝土基礎梁JL3根由設計資料可知屋頂標高，軌頂

4、標高為，設室內地面至基礎頂面的距離為，則計算簡圖和吊車梁的高度求總高度H、下柱高度和上柱高度分別為： ，根據(jù)柱的高度、吊車起重量及工作級別等條件，可查表確定柱截面尺寸：表2.2柱截面尺寸及相應的計算參數(shù) 計算參數(shù)柱號截面尺寸面積慣性矩自重A B上柱 下柱結構平面布置圖如下 2.12.3荷載計算2.3.1恒載（1）屋面恒載兩氈三油防水層： 20mm厚水泥砂漿找平層： 厚水泥礫石保溫層： 一氈兩油隔氣層： 厚水泥砂漿找平層： 預應力混凝土屋面板： 合計： 屋架重力荷載為每榀，則作用于柱頂?shù)奈萆w結構重力荷載設計值為： （2）吊車梁及軌道重力荷載設計值：（3）柱自重重力荷載設計值：A、B柱：上柱： 下

5、柱：2.3.2屋面活荷載屋面活荷載標準值為，雪荷載標準值為，后者小于前者，所以僅按前者計算。作用于柱頂?shù)奈菝婊詈奢d設計值為： 的作用位置與作用位置相同。2.3.3風荷載垂直于建筑物表面上的風荷載標準值計算公式2.1：式中 基本風壓，是以當?shù)乇容^空曠平坦地面上離地高統(tǒng)計所得的50年一遇平均最大風速為標準確定的風壓值； 高度處的風振系數(shù)，對高度小于的單層廠房，??； 風荷載體型系數(shù)，是風吹到廠房表面引起的壓力或吸力與理論風壓比值，與廠房的外表體型和尺度有關，可根據(jù)建筑體型查得； 風壓高度變化系數(shù)，根據(jù)所在地區(qū)的地面粗糙程度類別和所求風壓處離地面的高度查得。根據(jù)廠房各部分標高及B類地面粗糙查表得：柱頂

6、（標高）檐口（標高）屋頂（標高）可得排架迎風面及背風面的風荷載標準值分別為：圖2.2 風荷載體型系數(shù)則用于排架計算簡圖上的風荷載設計值為：2.3.4吊車荷載吊車的參數(shù)為：， ，。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點的豎向坐標值，如圖2.3所示。圖2.3吊車荷載作用下支坐反力影響線（1）吊車豎向荷載（2）吊車橫向水平荷載 作用于每一個輪子上的吊車荷載水平制動力計算公式2.2：式中 每一個輪子作用在軌道上的橫向水平制動力；橫向水平制動系數(shù)； 吊車的額定起重量的重力荷載；小車的重力荷載。作用于拍架上的吊車橫向的水平荷載設計值計算公式2.3：式中 第個大車輪子的橫向水平制動力；吊車梁傳

7、給柱的最大橫向反力的標準值； 影響線數(shù)值。2.4排架內力計算該廠房為一跨等高排架，可用剪力分配法進行內力分析。其柱的剪力分配系數(shù)見表2. 3：表2.3柱剪力分配系數(shù)柱號A 、B柱2.4.1恒荷載作用下排架內力分析恒荷載作用下排架的計算簡圖如圖所示，圖中的重力荷載及力矩M是根據(jù)下圖確定： 由圖所示排架為對稱結構且作用對稱荷載，排架結構無側移，故各柱可按柱頂為不動鉸支座計算式內力。柱頂不動支座反力可根據(jù)表所列的相應公式計算。對于A柱，則柱各截面的軸力為該截面以上重力荷載之和，恒載作用下排架結構的彎矩圖2.4和軸力圖分別見圖2. 5。圖2.4 荷載作用位置圖圖2. 5恒載作用下排架內力圖2.4.2屋

8、面活荷載作用下排架內力分析AB跨作用屋面活荷載排架計算簡圖如圖2.6所示。其中，它在柱頂及變階引起的力矩為：；對于A柱，則圖2.6 AB跨作用屋面活荷載時排架內力圖將R反向作用于排架柱頂，計算相應的柱頂剪力，并與柱頂不動鉸支座反力疊加，可得屋面活荷載作用與AB跨時的柱頂剪力： 彎矩見彎矩圖2.7，剪力圖2.8圖2.7 AB 跨作用屋面活荷載時的彎矩圖 圖2.8 AB 跨作用屋面活荷載時的剪力圖2.4.3風荷載作用下排架內力分析（1）左吹風時計算簡圖如圖2.9所示。對于A柱，由表得：圖2.9 排架內力圖如圖各柱頂剪力分別為：排架內力圖如圖2.10所示。圖2.10 左吹風時排架內力圖如圖（2）右吹

9、風時計算簡圖如圖所示。將圖所示A柱內力圖對換且改變內力符號后可得，如圖2.11所示。圖2.11右吹風時的排架內力圖2.4.4吊車荷載作用下排架內力分析（1）作用在A柱計算簡圖如圖2.12所示。其中吊車豎向荷載，在牛腿頂面處引起的力矩為：圖2.12 作用在A柱時排架內力圖對于A、B柱，則排架各柱頂剪力分別為：排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖2.13和2.14所示。圖2.13 作用在A柱時的排架內力圖 圖2.14 作用在A柱時的排架內力圖（2）作用在B柱計算簡圖如圖2.15所示。2.15 作用在B柱時的計算簡圖其中吊車豎向荷載，在牛腿頂面處引起的力矩為： 對于A、B柱，則排架各柱頂剪力分別

10、為：排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖2.16，2.17所示。圖2.16 作用在B柱時的排架內力圖 圖2.17作用在B柱時的排架內力圖（3）作用于AB跨柱當AB跨作用于吊車橫向水平荷載時，排架計算簡圖如圖2.18所示。圖2.18 作用于AB跨時計算簡圖對于A、B柱，由表得，則排架柱頂總反力為：各柱頂剪力為：排架各柱的彎矩圖柱底剪力值如圖2.19所示。當方向相反時，彎矩圖和剪力只改變符號，方向不變。圖2.19 作用于AB跨時排架內力圖 2.5內力組合以A柱為例。表2.4A柱內力設計值匯總表柱號及正向內力荷載類別恒載屋面荷載吊車豎向荷載吊車水平荷載風荷載 作用在A柱作用在B柱左風右風序號 M

11、16.0232.846-35.230-21.810±21.8150.16-46.37N312.744.10 0 0 0 0M-49.0478.179139.5001.340±21.81 50.16-46.37N382.944.1582.440121.910 0 0 0M25.663.955.150-83.010±181.06309.9-276N434.1144.1582.440121.91 0 0 0 V8.211.33-9.270-9.270±17.541.667-26.06注：M（單位為），N（單位為），V（單位為）。表2.5A柱內力組合表截面及相應

12、的N，V及相應的N，V及相應M、N及相應M、NM43.47-77.05 18.5816.023 N352 312 352 312M 67.22 -67.47 167.22 -64.47N 946.8 492.6946.8 492.6M 520.7-460.4 520.7 - 460.4N998 543.83 998 543.8V 54.31-39.3 54.31 -39.3 344.27 -289.74 828.83 36.73 注：M（單位為），N（單位為），V（單位為）。2.6柱的設計2.6.1設計資料截面尺寸：上柱正方形截面 2.6.2 柱截面配筋計算 表2.6柱在排架方向的截面內力組（

13、KN）（KN.m）1-1M43.47123 20 1433651.076004000.961.537N352M-77.05247 20 2673651.076004000.96 1.288N312M18.5853 20 733650.7476004000.96 1.779N3523-3M520.7522 30 5528651.091009001.0 1.097N998M-460.4847 30 8778651.091009001.0 1.061N543.8M520.7522 30 5528651.091009001.0 1.097N998M-460.4847 30 8778651.091009

14、001.0 1.061N543.8 表2.7 柱在排架內的截面配筋計算截面內力組（KN.m） （KN）偏心情況計算值實配值1-1M43.47 1431.53738461201大184414(=)N352M-77.05 267 1.28850855201大530N312M18.58 73 1.77929461201大-135N3523-3M520.7 552 1.0971020174476大1112422(=)N998M-460.4 877 1.061134592476大1371N543.8M520.7 552 1.0971020174476大1112N998M-460.4 877 1.0611

15、34592476大1371N543.8表中：見表2.6；.上柱，下柱，當時，當時，；：上柱，；下柱，當時，；當時，；上柱或下柱，當時， 。2.6.3、柱的裂縫寬度驗算規(guī)范規(guī)定，對的柱應進行裂縫寬度驗算上柱：，需進行裂縫寬度驗算下柱：，需進行裂縫寬度驗算表2.8 柱的裂縫寬度驗算表柱截面上柱下柱內力標準值43.47520.73529981235220.00663<0.01取0.010.0076<0.01取0.011.5371.097384102000.5 278715.2253310.30.580.670.11<0.3滿足要求0.13<0.3滿足要求2.6.4、柱箍筋配置

16、非抗震區(qū)的單層廠房柱，其箍筋數(shù)量一般由構造要求控制，根據(jù)構造要求，上、下柱均采用A8200箍筋2.6.5、牛腿設計根據(jù)吊車梁支承位置、截面尺寸及構造要求，初步擬定牛腿尺寸，如下圖所示。其中牛腿截面寬度,牛腿截面高度, 2.20 A柱牛腿尺寸簡圖牛腿截面高度驗算取故牛腿截面高度滿足要求牛腿配筋計算，所以牛腿按構造配筋選用4B16（），水平箍筋選用B81002.6.6、柱的吊裝驗算采用翻身起吊，吊點設在牛腿下部，混凝土達到設計強度后起吊柱插入杯口深度，取850mm則柱吊裝時總長度為3.8+9.1+0.85=13.75m,計算簡圖如圖 2.21 A柱吊裝計算簡圖柱吊裝階段的荷載為柱自重，考慮動力系數(shù)

17、，則在上述荷載作用下，柱各控制截面的彎矩為由得令得，則柱截面受彎承載力及裂縫寬度驗算經初步驗算，上柱裂縫寬度不滿足要求，采用吊點處局部加強，加2B16，實際配筋 表2.9 柱截面受彎承載力及裂縫寬度驗算柱截面上柱下柱71.44（52.92）90.98（67.39）57.88<96.4890.18<151.29168.1161.30.4780.290.126<0.20.07<0.2滿足要求2.7、抗風柱設計2.7.1、尺寸確定截面尺寸上柱，下柱2.7.2、荷載計算（1）柱自重及截面參數(shù)表2.10柱別截面尺寸/mm自重/kN面積/（）慣性矩/()上柱300×300

18、5.880.90.675下柱300×60054.91.85.4（2）風荷載，迎風面、背風面風荷載標準值為則作用于抗抗風柱計算簡圖上的風荷載設計值為風荷載作用下彎矩圖如下 2.22 抗風柱內力圖2.7.3、抗風柱截面設計（1）正截面承載力計算上柱：因為構件軸力較小，故按純彎構件雙筋矩形截面計算， 故按最小配筋率配筋，取4B14，下柱：因為構件軸力較小，故按純彎構件雙筋矩形截面計算， 選用4B25+2B22，驗算：，符合要求。（2）斜截面承載力計算上柱屬厚腹構件故按構造配置箍筋，取箍筋為A8150，可以下柱屬厚腹構件故按構造配置箍筋，取箍筋為A10250，可以2.8基礎設計2.8.1.荷

19、載計算：（1） 由柱傳至基頂?shù)暮奢d由內力組合表可得荷載設計值如下：（2） 由基礎梁傳至基礎頂?shù)暮奢d墻重：窗重：基礎梁： 距基礎形心的偏心距為： 2.8.2.基礎尺寸及埋置深度 （1） 假定基礎高度為 則作用于基底的彎矩和相應基頂?shù)妮S向力設計值為： （2）基底尺寸的確定 由第二組荷載確定和，即： 取， 計算基底壓力及驗算地基承載力： ，符合要求。 驗算其它兩組荷載設計值作用下的基底壓力：第一組：，符合要求。 ， ，符合要求。 第三組：，符合要求。 ， ，符合要求。 第四組： ，符合要求。，符合要求。2.8.3.確定基底的高度 前面已初步假定基礎的高度為1150mm,如果采用杯形基礎，按構造要求，

20、（1）在各組荷載設計值作用下的地基最大凈反力 第一組：， 第二組：， 第三組：， 第四組：。 抗沖切計算按第一組荷載設計值作用下的地基凈反力進行計算。（2）驗算基礎高度 ，滿足要求。2.8.4.基底配筋計算包括沿長邊和短邊兩個方向的配筋計算。沿長邊方向的配筋計算，由前述四組荷設計值作用下最大地基凈反力的分析可知，應按第一組荷載設計值作用下的地基凈反力進行計算。而沿短邊，由于為軸心受壓，其鋼筋用量應按第四組荷載設計值作用下的平均地基凈反力進行計算。（1）沿長邊方向的配筋計算： 選用B14110() （2）沿短邊方向的配筋計算 在第三組載荷設計值作用下，均勻分布的地基上凈反力。 選用B12150()35參考資料1、混凝土結構設計規(guī)范GB50010-20022、建筑結構荷載規(guī)范GB50009-20013、建筑地基基礎設計規(guī)范GB50007-