單層工業(yè)廠房課程設(shè)計方案

HuazhongUniversityofScienceandTechnology單層工業(yè)廠房課程設(shè)計班級：土木工程1202班姓名：學(xué)號：U2012154指導(dǎo)老師：周方圓2015年7月25日目錄設(shè)計資料1、概況某工廠擬建一個焊接車間，根據(jù)工藝布置的要求，車間為單跨單層廠房，廠房總長66.00m，跨車間內(nèi)分別設(shè)有一臺Q=20/5t和一臺10t的中級工作制吊車，吊車軌頂標(biāo)高為8.40m?？缍?8m，柱距6m（端部為5.5m）2、結(jié)構(gòu)設(shè)計資料(1)自然條件：基本雪壓0.7kN/m2基本風(fēng)壓0.7kN/m2地震設(shè)防烈度該工程位于非地震區(qū)，故不需抗震設(shè)防。(2)地質(zhì)條件：場地平坦，地面以下0～1.4m為回填土，1.4m以下為棕黃亞粘土層，該土層fak=200kN/m2，γm=17kN/m2，Es=8.9Mpa，4.9m以下為棕紅粘土層，該土層fak=250kN/m2，γm=17.8kN/m2，Es=8.9Mpa，場地地下水位較低，可不考慮其對基礎(chǔ)的影響。3、建筑設(shè)計資料屋面：采用卷材防水屋面，不設(shè)保溫層；維護墻：采用240厚蒸壓粉煤灰磚墻，外墻面為水刷石，內(nèi)墻面為水泥石灰砂漿抹面；門窗：鋼門、鋼窗，尺寸參見立面圖；地面：采用150厚C15素混凝土地面，室內(nèi)外高差為300mm。4、吊車資料結(jié)構(gòu)選型1.屋面板選型活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.50kN/m2，基本雪壓為0.70kN/m屋面荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：防水層0.35kN/20mm厚水泥砂漿找平層0.20kN/積灰荷載0.50×2=1.0kN/活荷載0.70kN/外加荷載基本組合設(shè)計值：q=1.2×0.35+0.2+1.4×0.5×2+0.7=3.04kN/m2。查詢圖集04G410-1選用Y－WB－３Ⅲ，其允許外加均布荷載基本組合設(shè)計值為3.24kN/m屋架選型屋面荷載標(biāo)準(zhǔn)值：防水層0.35kN/20mm厚水泥砂漿找平層0.20kN/預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板及灌縫1.50kN/屋面支撐及吊管自重0.15kN/永久荷載總計2.20kN/積灰荷載0.50×2kN/活荷載0.70kN/可變荷載總計1.70kN/屋面荷載設(shè)計值為：q=1.2×2.2+1.4×1.7=5.02kN/q=1.35×2.2+1.4×1.7×0.7=4.64kN/6m鋼天窗架帶擋風(fēng)板代號為d；單跨兩端外天溝代號為B；根據(jù)實際屋面荷載設(shè)計值在表中屋面荷載設(shè)計值為q=5.0kN/m2一欄，選取屋架承載能力序號為根據(jù)圖集041415-1選用屋架型號為YWJA-18-2Λa。其自重為每榀60.5kN。吊車梁選型根據(jù)吊車梁支座豎向反力影響線及吊車參數(shù)，計算出最大剪力為332.87kN，查詢04G323－2選用DL－9吊車梁。每根自重為39.50kN。軌道連接確定軌道及墊層構(gòu)造高度200mm，軌道及連接桿自重取1.0kN/m。初選柱截面形式與尺寸根據(jù)設(shè)計資料，中級工作制吊車起重量20t，軌頂標(biāo)高為8.40m，查詢下表選用柱型號為：上柱矩500×500，下柱工500×1000×200。中級工作制吊車吊車起重量（t）軌頂標(biāo)高（m）6m柱距（邊柱）6m柱距（中柱）上柱（mm）下柱（mm）上柱（mm）下柱（mm）≤56～8矩400×400工400×600×100矩400×400工400×600×100108矩400×400工400×700×100矩400×600工400×800×15010〃工400×800×150矩400×600工400×800×15015～208矩400×400工400×800×150矩400×600工400×800×15010〃工400×900×150矩400×600工400×1000×15012矩400×500工400×1000×200矩500×600工500×1200×200308矩400×400工400×1000×150矩400×600工400×1000×15010矩400×500工400×1000×150矩500×600工500×1200×20012矩500×500工500×1000×200矩500×600工500×1200×20014矩600×500工600×1200×200矩600×600工600×1200×2005010矩500×500工500×1200×200矩500×700雙500×1600×30012矩500×600工500×1400×200矩500×700雙500×1600×30014矩600×600工600×1400×200矩600×700雙600×1800×300確定定位軸線橫向定位軸線中柱定為軸線通過柱截面幾何中心。在廠房縱向盡端處，定為軸線位于山墻內(nèi)邊緣，并把端柱中心線內(nèi)移600mm?？v向定位軸線上柱截面尺寸B3=500mm，由表一知B1+B2≥334mm查詢吊車參數(shù)得B1取B排架內(nèi)力計算計算參數(shù)柱頂標(biāo)高H=H式中H1為軌頂標(biāo)高，h1為吊車軌頂以上高度，h2為安全凈空尺寸。其中H1=8.40mH=H設(shè)室內(nèi)地面到基礎(chǔ)頂面的距離為600mm，則柱總高：HZ=11.0+0.6=11.6m上柱高度：H式中h3為軌道構(gòu)造高度，hH下柱高度：H柱截面尺寸如圖。AQUOTE荷載作用的示意圖如圖。e荷載計算屋面恒載防水層0.35kN/20mm厚水泥砂漿找平層0.40kN/預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板及灌縫1.50kN/屋面支撐及吊管自重0.15kN/永久荷載總計2.40kN/屋架自重為67.62kN/榀，鋼天窗架自重為14.58kN/榀。則柱頂屋面恒載設(shè)計值：P屋面活荷載屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.5kN/m2；基本雪壓為Q柱自重上柱：P下柱：P吊車梁及軌道連接自重P吊車荷載：a吊車豎向荷載吊車計算簡圖如圖。DDb.吊車水平向荷載T風(fēng)荷載風(fēng)荷載體形系數(shù)如圖。按地面粗糙度為B類計算風(fēng)壓高度變化系數(shù)。柱頂：μ屋架檐口：μqqW=排架內(nèi)力計算n=(1).P1作用PMCRCRRN(2).柱自重作用產(chǎn)生的彎矩和軸力PRNPN(3).吊車梁及軌道連接自重作用產(chǎn)生的彎矩和軸力PR綜上恒載作用下柱頂反力：R=恒載作用下內(nèi)力圖如圖。(4).屋面活荷載作用下的彎矩和軸力屋面活荷載作用與屋面恒載相同，即內(nèi)力成比例。QMR內(nèi)力圖如圖。(5).吊車豎向荷載產(chǎn)生的內(nèi)力1).最大輪壓作用在A柱MMRR因為A、B兩柱相同，故ηA=VV內(nèi)力圖如圖。2).最大輪壓作用在B柱最大輪壓作用在B柱時，其受力情況與最大輪壓作用在A柱正好相反，內(nèi)力圖可參考圖。(6).吊車水平制動力產(chǎn)生的內(nèi)力TC1).水平力向右作用時R柱頂剪力：

V內(nèi)力圖如圖。2).水平力向左時吊車水平制動力向左作用時，其內(nèi)力情況與吊車水平制動力向右作用時相反，其內(nèi)力圖可參考圖。(7).風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力1).左風(fēng)作用時qCRRVV內(nèi)力圖如圖。2).右風(fēng)作用時右風(fēng)作用時產(chǎn)生的內(nèi)力與左風(fēng)作用產(chǎn)生的內(nèi)力相反。其內(nèi)力圖可參考左風(fēng)內(nèi)力圖。荷載組合與內(nèi)力組合柱配筋計算由于A柱與B柱對稱，所以兩柱采用完全相同的設(shè)計；邊跨柱按中間跨柱的計算結(jié)果設(shè)計，不單獨計算。設(shè)計資料截面尺寸：上柱500mm×500mm矩形截面下柱500mm×1000mm×500mm工字形截面b材料等級：混凝土C30fc=14.3N/mm鋼筋受力筋為HRB335級鋼筋fξ箍筋、預(yù)埋件和吊鉤為HRB235級鋼筋f計算長度：由于柱高在8m以上，所以設(shè)置柱間支撐，故柱的計算長度。排架平面內(nèi)：上柱2×4=8m下柱1×13=13m排架平面外：上柱1.5×4=6m下柱1×13=13m內(nèi)力上柱N內(nèi)力組合表中Ⅰ－Ⅰ截面的控制內(nèi)力N均小于NbM=-100.9kN?m；下柱N=14.3×內(nèi)力表中Ⅱ－Ⅱ、Ⅲ－Ⅲ截面的控制力N均小于Nb，則都屬于大偏心受壓，所以取彎矩較大而軸力較小的情況，選出內(nèi)力組合：M=-786.7kN?mM=789.0kN?m配筋計算上柱按對稱配筋M=-100.9kN?mx=屬于大偏心受壓，取x=70mm。eeeζlζη=1+e=ηeA選用2B20（As=628mm2）；箍筋選用A6@200，加密區(qū)選用A6@100。受彎平面外承載力驗算：lN滿足要求。下柱N內(nèi)力組合：①M=-786.7kN?mNx=eeeζlζη=1+e=ηAeq\o\ac(○,2)M=789.0kN?m；N=879.5kN；N=879.5kNx=eeeζlζη=1+e=ηeA對比兩組，選用5B25(As=2454mm2)，箍筋選用A6@200，加密區(qū)A6@100。受彎平面外承載力驗算：A=2.815×ilN滿足要求。牛腿計算作用于牛腿頂面的荷載：FFF牛腿高度驗算ftk=2.01N/mm2hβ滿足要求?？v向受拉鋼筋的配置，因為豎向力作用點在下柱截面邊緣內(nèi)，則可以按構(gòu)造配筋，As≥βminbh=0.002×500×600=600mm2，且As≥0.45f由于ah00.3，則可以不設(shè)置彎起鋼筋，箍筋按構(gòu)造配置，牛腿上部h0/3范圍內(nèi)水平箍筋的總截面面積不應(yīng)小于承受FV局部承壓面積近似按柱寬乘以吊車梁端承壓板寬度取用：A=500×420=2.1×F滿足要求。排架柱吊裝驗算采用翻身起吊，對圖中三截面進(jìn)行承載力驗算和裂縫寬度驗算。荷載考慮結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0.9，荷載系數(shù)1.2，動力系數(shù)1.5上柱：q牛腿：q下柱：q內(nèi)力通過計算可得：RM驗算截面按雙筋截面計算，裂縫允許寬度[ωmax]=0.3mm對于B20鋼筋，σ對于B25鋼筋，σⅠ-Ⅰ截面MA已配5B25，滿足要求。裂縫驗算：σ滿足要求。Ⅱ-Ⅱ截面MA已配5B25，滿足要求。裂縫驗算：σ滿足要求。Ⅲ-Ⅲ截面MA已配2B20，滿足要求。裂縫驗算：σ滿足要求?？癸L(fēng)柱設(shè)計設(shè)計資料截面尺寸：上柱正方形截面；下柱矩形截面 材料等級：混凝土鋼筋受力筋為HRB335級鋼筋箍筋、預(yù)埋件和吊鉤為HRB235級鋼筋設(shè)計說明抗風(fēng)柱主要承受山墻風(fēng)荷載，豎向荷載只有柱的自重，設(shè)計時近似按受彎構(gòu)件計算?？癸L(fēng)柱頂應(yīng)低于屋架上弦中心線50mm，抗風(fēng)柱上、下柱交界處應(yīng)低于邊柱頂100mm或屋架下弦底200mm，可以由剖面圖得抗風(fēng)柱的上柱，下柱，總高?？癸L(fēng)柱頂和屋架上弦連接，連接一般采用豎向可移動、水平向又有較大剛度的彈簧板連接山墻重量由基礎(chǔ)梁傳至基礎(chǔ)。柱截面寬度，下柱截面高度。荷載計算（1）、風(fēng)荷載標(biāo)高/m101520301.01.141.251.42由上面的數(shù)據(jù)通過插值可以求得標(biāo)高處的；體型系數(shù)0.8基本風(fēng)壓，每柱的受風(fēng)寬度6m。（2）、柱自重 上柱：下柱：內(nèi)力分析計算簡圖如圖十五所示。上柱截面：，下柱截面：，；；內(nèi)力圖見圖。配筋計算采用對稱配筋。（1）、上柱截面（按近似受彎計算） 選用2B20（），箍筋選用A6@200。配筋示意圖見圖十六。（2）、下柱截面（按近似受彎計算） 由于采用對稱的通長配筋，則只需要驗算彎矩絕對值最大的截面。 考慮到有軸力作用且及吊裝的需要，選用3B25（），箍筋選用A6@200，另加配2B12鋼筋作為腰筋。配筋示意圖見圖?；A(chǔ)設(shè)計計算（一）、中間柱基礎(chǔ)設(shè)計設(shè)計資料材料等級：混凝土鋼筋HRB235級鋼筋基底設(shè)置100厚素混凝土墊層。荷載計算（1）、柱底傳遞的荷載 從A柱內(nèi)力表中選出3-3截面的絕對值最大的兩組內(nèi)力（包括）。選出的內(nèi)力組合列于下表中。柱底傳至基礎(chǔ)的荷載組別荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合1509.5753.740.32-528.3505.9-41.8（2）、基礎(chǔ)梁傳遞的荷載 每個基礎(chǔ)承受的外墻總寬度為6.0m，總高度為13.8m，墻體為240mm蒸壓粉煤灰磚墻（含雙面粉刷），鋼框玻璃窗（），基礎(chǔ)梁重。每個基礎(chǔ)承受的由基礎(chǔ)梁傳來的荷載標(biāo)準(zhǔn)值：240墻鋼框玻璃窗基礎(chǔ)梁重距離基礎(chǔ)形心的偏心距基底尺寸（1）、按構(gòu)造要求擬定高度 下柱截面高度，查表可以知道： 柱底插入杯口深度，取。杯底厚度，取，所以?；A(chǔ)頂面標(biāo)高，基礎(chǔ)埋深：杯壁厚度，??；基礎(chǔ)邊緣高度取，臺階高度取，尺寸如圖所示。（2）、擬定基礎(chǔ)底面尺寸 試?。?。設(shè)取，（3）、基底壓力計算及地基承載力驗算 基底壓力計算及地基承載力驗算過程和結(jié)果列于下表：基底壓力計算及地基承載力驗算表類別第一組第二組509.5753.740.3-528.3505.9-41.81503.41255.6364.8-775.6242.6617.7172.183.5201.012.6滿足要求?；A(chǔ)高度驗算此時應(yīng)采用基底凈反力設(shè)計值，基底凈反力設(shè)計值的計算過程及結(jié)果列于下表中。基底凈反力設(shè)計值計算表類別第一組第二組509.5753.740.3-528.3505.9-41.81068.3820.5364.8-775.6341.5945.3135.246.5----上表中第二組荷載按計算時，故對該組內(nèi)力應(yīng)如下計算： 由于臺階高度與臺階寬度相等（均為450mm），所以只需要驗算變階處的受沖切承載力。計算截面如圖所示； 變階處截面有效高度 由于?。?；基礎(chǔ)高度滿足要求。底板配筋基礎(chǔ)底板配筋計算時長邊和短邊方向的計算截面見下圖。（1）、柱邊及基礎(chǔ)變階處基底反力計算 兩組不利內(nèi)力設(shè)計值在柱邊和變階處的基底凈反力計算見下表?；變舴戳τ嬎惚眍悇e第一組第二組101.487.1109.9107.6118.3128.1122.6138.490.984.6上表在計算第二組荷載下基底凈反力時相應(yīng)的換成即可，有。（2）、柱邊及基礎(chǔ)變階處彎矩計算 （3）、配筋計算 長邊方向鋼筋面積： 選用A12@180（）。 短邊方向鋼筋面積： 選用A8@200（）。（二）、抗風(fēng)柱基礎(chǔ)設(shè)計設(shè)計資料材料等級：混凝土鋼筋HRB235級鋼筋基底設(shè)置100厚素混凝土墊層。荷載計算（1）、柱底傳遞的荷載 按前面抗風(fēng)柱的設(shè)計計算結(jié)果將的內(nèi)力組合列于下表中。柱底傳至基礎(chǔ)的荷載荷載效應(yīng)基本組合荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合157.3184.340.5125.8147.232.4（2）、基礎(chǔ)梁傳遞的荷載 每個基礎(chǔ)承受的外墻總寬度為6.0m，總高度為19.5m，墻體為240mm蒸壓粉煤灰磚墻（含雙面粉刷），基礎(chǔ)梁重。每個基礎(chǔ)承受的由基礎(chǔ)梁傳來的荷載標(biāo)準(zhǔn)值：240墻基礎(chǔ)梁重距離基礎(chǔ)形心的偏心距基底尺寸（1）、按構(gòu)造要求擬定高度 下柱截面高度，查