混凝土課設單層工業(yè)廠房設計計算書模板

目錄TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK單層工業(yè)廠房設計任務書 3HYPERLINK1.1、設計條件 3HYPERLINK1.2、設計目的 41.3HYPERLINK、設計任務及要求 4HYPERLINK1.4、設計進度期限（兩周） 4HYPERLINK1.5、設計步驟 4HYPERLINK1.6、參考資料 5HYPERLINK1.7、指導書 6HYPERLINK單層工業(yè)廠房設計計算書 6HYPERLINK第一章、設計資料 6HYPERLINK1.1設計資料 6HYPERLINK第二章、標準構件及排架柱材料選用 6HYPERLINK2.1廠房中標準構件選用情況 6HYPERLINK2.2排架柱材料選用 6HYPERLINK第三章、排架柱高與截面計算 7HYPERLINK3.1排架柱高計算 7HYPERLINK3.2排架截面尺寸計算 7HYPERLINK第四章、排架柱上的荷載計算 8HYPERLINK4.1恒載計算 8HYPERLINK4.2屋面活荷載計算 9HYPERLINK第五章、內(nèi)力計算 12HYPERLINK5.1恒荷載作用下排架內(nèi)力分析 12HYPERLINK5.2屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析 14HYPERLINK第六章、內(nèi)力組合 22HYPERLINK6.1最不利荷載組合 22HYPERLINK第七章、柱的設計 24HYPERLINK7.1設計資料 24HYPERLINK7.1.1Ⅰ——Ⅰ截面配筋： 24HYPERLINK7.1.2Ⅲ——Ⅲ截面配筋： 26HYPERLINK7.2柱在排架平面外承載力驗算 29HYPERLINK7.3斜截面抗剪和裂縫寬度驗算 30HYPERLINK7.3.1斜截面抗剪驗算 30HYPERLINK7.3.2裂縫寬度計算 30HYPERLINK7.4柱牛腿設計 31HYPERLINK7.4.1牛腿幾何尺寸的確定： 31HYPERLINK7.4.2牛腿幾何尺寸的驗算： 32HYPERLINK第八章、基礎設計 33HYPERLINK8.1荷載計算： 33HYPERLINK8.2基礎尺寸及埋置深度 34HYPERLINK后語 37單層工業(yè)廠房設計任務書1.1、設計條件1.題目：××廠裝配車間。該車間為一鋼筋混凝土單層單跨廠房結構裝配車間跨度21m，總長60m，柱距6m。2.車間內(nèi)設有2臺200/50kN中級工作制吊車，其軌頂設計標高9m。吊車的參數(shù)為：，，，，，。3.建筑地點：信陽市郊區(qū)。屋面活荷載標準值為0.5KN/m2，基本風壓W=0.45KN/m2，基本雪壓S=0.40KN/m2。4.車間所在場地：地坪下0.8m內(nèi)為填土，填土下4m內(nèi)為均勻亞黏土，地基承載力設計值，地下水位-4.05m，無腐蝕。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(nèi)）標準值2,4KN/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TGB77—1，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YWJA—21，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YXDL6—8，吊車梁高1200mm，翼緣寬500mm，梁腹板寬200mm，自重標準值45KN/根，軌道及零件重，軌道及墊層構造要求200mm。（5）材料：A.柱：混凝土C30B.基礎.混凝土C30C.鋼筋.Ⅱ級。（6）屋面構造為（六層作法）：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（7）圍護結構采用240mm厚粘土磚墻（雙面粉刷）：5.24kN/m2；1.２、設計目的1．?進一步熟悉單層工業(yè)廠房的構件組成與結構布置；2．?熟悉有關標準圖集的選用；3．?熟悉有關計算圖表的應用；4．?掌握荷載和內(nèi)力的最不利組合方法；5．?掌握獨立基礎的設計方法；6．?提高繪制施工圖的能力。1.３、設計任務及要求1．選擇廠房結構方案,進行廠房平、剖面設計和結構構件選型；2．設計排架邊柱、柱下單獨基礎；3．計算正確，計算書采用打印形式，且必須統(tǒng)一格式，計算書裝訂內(nèi)容包含封面、任務書及計算書等內(nèi)容。4．采用CAD繪制2#施工圖2張，各圖紙右下角要有圖紙標簽。內(nèi)容包括：屋蓋平面布置圖，構件平面布置圖及基礎、基礎梁布置圖，排架柱模板、配筋圖；柱下單獨基礎的模板、配筋圖。5．上交內(nèi)容包括：計算書、2張2#施工圖、計算書電子檔。6．在完成上述設計任務后方可參加設計成績評定。1.４、設計進度期限（兩周）1．下達設計任務及結構布置 1天2．設計計算及整理計算書 ８天3．繪制施工圖 ５天1.５、設計步驟（一）廠房平、剖面布置及結構構件選型1．廠房平面布置（柱網(wǎng)布置、軸線與各構件的關系）2．構件選型及布置（屋架、屋面板、天溝板、吊車梁、連系梁、基礎梁、支撐、抗風柱）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YWB—2Ⅱ（包括灌漿在內(nèi)）天溝板G410（三）預應力混凝土屋面板（卷材防水天溝板）TGB68—1屋架G415（三）預應力混凝土折線形屋架（跨度）YWJA—27—1Aa每榀。吊車梁G323（二）鋼筋混凝土吊車梁（吊車工作等級中級）DL—9Z（中間跨）DL—9B（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JL—3根3．廠房剖面設計（確定標高）（二）排架柱設計1．計算簡圖；2.荷載計算；3.內(nèi)力分析；4.內(nèi)力組合；5.截面設計（上柱截面、下柱截面、牛腿）（三）基礎設計1．構造尺寸；2.地基計算（確定底板面積）；3.抗沖切和抗剪計算（確定基礎高度）；4.底板配筋1.６、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GB50007-20024、混凝土結構構造手冊5、國家建筑標準設計圖集08G118G410（一）G415G321G320G325G425CG415（一）CG415（三）CG415（五）1.7、指導書結構計算及計算書可按照如下目錄進行具體過程參考書本例題單層工業(yè)廠房設計計算書第一章、設計資料1.1設計資料1.廠裝配車間跨度21m，總長60m，柱距6m。2.車間內(nèi)設有2臺200/50kN中級工作制吊車，其軌頂設計標高9m。3.建筑地點：信陽市郊區(qū)。4.車間所在場地：低坪下0.8m內(nèi)為填土，填土下4m內(nèi)為均勻亞黏土，地基承載力設計值，地下水位-4.05m，無腐蝕?；撅L壓W=0.45KN/m2，基本雪壓S=0.40KN/m2。第二章、標準構件及排架柱材料選用2.1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(nèi)）標準值1.4KN/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TGB77—1，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YWJA—21，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YXDL6—8，吊車梁高1200mm，翼緣寬500mm，梁腹板寬200mm，自重標準值45KN/根，軌道及零件重，軌道及墊層構造要求200mm。2.2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。第三章、排架柱高與截面計算3.1排架柱高計算由設計資料可知柱頂標高，軌頂標高為9m，設室內(nèi)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：H=12.0+0.5=12.5，3.2排架截面尺寸計算截面尺寸需要滿足的條件為：b≧H/25＝344mm.h≥H/12＝717mm取柱截面尺寸為：上柱：（b×h）＝400×400下柱：I(b×h×b×h)＝400×600×100×150（如圖3-1）表3-1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AB上柱下柱Ⅰ3.3計算簡圖和計算單元：第四章、排架柱上的荷載計算4.1恒載計算（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：屋蓋鋼支撐：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：下柱：4.2屋面活荷載計算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。4.3風荷載垂直于建筑物表面上的風荷載標準值計算公式：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，取；—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（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4.1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：4.4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4.2所示。圖4.2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：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；—折減系數(shù)—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：式中—第個大車輪子的橫向水平制動力；—吊車梁傳給柱的最大橫向反力的標準值；—影響線數(shù)值。第五章、內(nèi)力計算5.1恒荷載作用下排架內(nèi)力分析該廠房為一跨等高排架，可用剪力分配法進行內(nèi)力分析。其柱的剪力分配系數(shù)見表5.1：表5.1柱剪力分配系數(shù)柱號A、B柱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(nèi)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5.2和軸力圖分別見圖5.3。圖5.2荷載作用位置圖圖5.3恒載作用下排架內(nèi)力圖5.2屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析AB跨作用屋面活荷載排架計算簡圖如圖5.4所示。其中，它在柱頂及變階引起的力矩為：；；對于A柱，，，則圖5.4AB跨作用屋面活荷載時排架內(nèi)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5.5，剪力圖5.6。圖5.5AB跨作用屋面活荷載時的彎矩圖圖5.6AB跨作用屋面活荷載時的剪力圖5.3風荷載作用下排架內(nèi)力分析（1）左吹風時計算簡圖如圖5.7所示。對于A柱，，，由表得：各柱頂剪力分別為：排架內(nèi)力圖如圖5.8所示。圖5.8排架內(nèi)力圖如圖（2）右吹風時計算簡圖如圖所示。將圖所示A柱內(nèi)力圖對換且改變內(nèi)力符號后可得。5.4吊車荷載作用下排架內(nèi)力分析（1）作用在A柱計算簡圖如圖5.9所示。圖5.9作用在A柱時排架內(nèi)力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為：排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖5.10和5.11所示。圖5.10圖5.11作用在A柱時的排架內(nèi)力圖（2）作用在B柱計算簡圖如圖5.12所示。圖5.12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為：排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖5.13所示。圖5.13作用在B柱時的排架內(nèi)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5.14所示。圖5.14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5.15所示。當方向相反時，彎矩圖和剪力只改變符號，方向不變。圖5.15作用于AB跨時排架內(nèi)力圖第六章、內(nèi)力組合6.1最不利荷載組合以A柱為例。表6.1A柱內(nèi)力設計值匯總表柱號及正向內(nèi)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③④⑤⑥⑦Ⅰ—ⅠM16.922.826-33.306-33.4±22.25647.24-56.511N327.4644.100000Ⅱ—ⅡM-50.93-8.199133.3-4.96±22.25647.24-56.511N388.6644.1636.705176.175000Ⅲ—ⅢM26.043.92771.44-66.984±167.67248.913-255.06N435.3744.1636.705176.175000V8.221.3-7.93-7.93±18.6342.849-33.255注：M（單位為），N（單位為），V（單位為）。表6.2A柱內(nèi)力組合表截及相應的N，V及相應的N，V及相應M、N及相應M、NⅠ—ⅠM49.765-63.91519.74639.406N327.46327.46371.56327.46Ⅱ—ⅡM131.568-109.16961.661-75.424N961.965428.351001.385547.218Ⅲ—ⅢM465.261-263.893.87-185.149N1008.405593.9281048.095593.928V56.414-288.8472.253-15.684注：M（單位為），N（單位為），V（單位為）。第七章、柱的設計7.1設計資料截面尺寸：上柱正方形截面最不利內(nèi)力組的選用：由于截面3—3的彎矩和軸向力設計值均比截面2—2的大，故下柱配筋由截面3—3的最不利內(nèi)力組確定，而上柱配筋由截面1—1的最不利內(nèi)力組確定。7.1.1Ⅰ——Ⅰ截面配筋：1.組合(與組合相同)M=63.915N=327.56h0=h-=400-40=360L0=2H0=2×4200=8400A=400400=160000mm2縱向受力鋼筋采用HRB335級ξbea=max(h/30,20)=20e0＝M/N=195.1ei=e0+ea=215.1ζ1=0.5fCA/N=0.5×14.3×160000/327560=3.492>1取ζ1=1.0ζ2=1.15-0.01×L0/h=0.941.546e=ηei+h/2-=1.546×195.1+400/2-40=461.62ξ<ξb（大偏心受壓）X=h0ξ=360×0.159=57h0ξb=360×0.55=1982as=80經(jīng)比較：X<h0ξb且X<2as,則說明受壓筋不能達到屈服強度，此時應按以下公式計算。=ηei-h/2+as=1.546×195.1-400/2+40=141.62As=Nes/[fy(h-2as)=327560×141.62/[300×（400-80）]=483.22Amin=0.2%×160000=3202.組合M=19.746N=371.56h0=h-as=400-40=360L0=2H0=2×4200=8400A=400400=160000縱向受力鋼筋采用HRB335級ξbea=max(h/30,20)=20e0＝M/N=53.1ei=e0+ea=73.1ζ1=0.5fcA/N=0.5×14.3×160000/371560=3.08>1取ζ1=1ζ2==1.15-0.01×L0/h=0.942.46e=ηei+h/2-=2.46×73.1+400/2-40=339.8ξ<ξb（大偏心受壓）X=h0ξ=360×0.180=65h0ξb=360×0.55=1982as=80經(jīng)比較X<h0ξb且X<2as,則說明受壓筋不能達到屈服強度，此時應按以下公式計算。es`=ηei-h/2+as=2.46×73.1-400/2+40=19.8As=Nes`/[fy(h-2as)=371560×19.8/[300×（400-80）]=76.6Amin=0.2%×160000=320截面配筋：1.組合M=465.261N=1008.405h0=h-as=900-40=860L0=1.0H0==8300A=400×900-2×[（550+900）/2×150]＝187500mm2縱向受力鋼筋采用HRB335級ξbea=max(h/30,20)=30e0＝M/N=461.38ei=e0+ea=491.38ζ1=0.5fcA/N=0.5×14.3×187500/1008405=1.329>1取ζ1=1ζ2==1.15-0.01×L0×1000/h=1.058>1取ζ2=11.106e=ηei+h/2-as=1.106×491.38+900/2-40=953.47ξ<ξb（大偏心受壓）X=h0ξ=860×0.205=176.3h0ξb=860×0.55=4732as=80=150經(jīng)比較,ξb，應重新計算?X=768.6Amin=0.2%×A=0.2%×187500=3752.組合M=93.87N=1048.095h0=h-as=900-40=860L0=1.0H0==8300A=400×900-2×[（550+900）/2×150]＝187500mm2縱向受力鋼筋采用HRB335級ξbea=max(h/30,20)=30e0＝M/N=89.6ei=e0+ea=119.6ζ1=0.5fcA/N=0.5×14.3×187500/1048095=1.28>1取ζ1=1ζ2=1.15-0.01×L0×/h=1.058>1取ζ2=11.437e=ηei+h/2-as=1.437×119.6+900/2-40=581.9ξ<ξb（大偏心受壓）X=h0ξ=860×0.213=183.2h0ξb=860×0.55=4732as=80=150經(jīng)比較,ξb，應重新計算?X=609.9Amin=0.2%×A=0.2%×187500=3753.組合M=185.149N=593.928h0=h-as=900-40=860L0=1.0H0==8300A=400×900-2×[（550+900）/2×150]＝187500mm2縱向受力鋼筋采用HRB335級ξbea=max(h/30,20)=30e0＝M/N=311.7ei=e0+ea=341.7ζ1=0.5fcA/N=0.5×14.3×187500/593928=4.51>1取ζ1=1ζ2=1.15-0.01×L0×/h=1.058>1取ζ2=11.153e=ηei+h/2-as=1.153×341.7+900/2-40=804ξ<ξb（大偏心受壓）X=h0ξ=860×0.121=104.1h0ξb=860×0.55=4732as=80=150經(jīng)比較X<h0ξb且X>2as且,則：=比較以上計算結果，排架柱配筋為：（單側）上柱：（509）配筋率:0.32%下柱：（2034）配筋率:1.084%7.2柱在排架平面外承載力驗算?、瘛?、Ⅲ——Ⅲ截面中的進行驗算查表（有柱間支撐，垂直房屋排架柱，有吊車房屋柱）得計算高度：上柱:L0=1.25Hu=1.25×4200=5250下柱:L0=0.8HL=0.8×8300=66401.Ⅰ——Ⅰ截面：=371.56L0/b=6640/400=16.6查表得φ=0.85φ=0.9×0.85×（14.3×160000+2×300×509）=1984>滿足要求2.Ⅲ——Ⅲ截面=1048.095L0/b=6640/400=16.6查表得φ=0.85φ=0.9×0.85×（14.3×187500+2×300×2356）=3132.6>滿足要求7．3斜截面抗剪和裂縫寬度驗算按Nmin、Vmax組合計算V=1.2×①+0.9×1.4×（③+⑦）=1.2×8.22+0.9×1.4×（-7.93+16.34）=33.58N=1.2×①+0.9×1.4×（③+⑦）=1.2×304.14+0.9×1.4×（50.40+0）=428.47由于風荷載（均布荷載）在水平力中的比例為39.47/（39.47+9.21+1.54）=78.59%因此可以簡化認為該柱承受均布荷載，則根據(jù)取λ=a/h0；當λ<1.5時，取λ=1.5。為了防止箍筋充分發(fā)揮作用之前產(chǎn)生由混凝土的斜向壓碎引起的斜壓型剪切破壞，框架柱截面還必須滿足下列條件：當滿足條件時，框架柱就可不進行斜截面抗剪強度計算，按構造要求配置箍筋。滿足要求.可以按構造配箍筋。(1)1—1截面：(2)下柱3—3截面驗算裂縫寬度的荷載標準組合值，按GB50009—2001《荷載規(guī)范》有=3.38+260.96+（3.91×0.7+29.5×0.7+97.12×0.7）=288.46裂縫間縱向鋼筋應變不均勻系數(shù)ψ=7.4柱牛腿設計牛腿截面尺寸與柱寬相等，為400，牛腿頂面的長度為800，相應牛腿水平截面長度為1200。取牛腿外邊緣高度為h＝300，傾角ɑ＝45°,于是牛腿的幾何尺寸如圖7-1所示。由于吊車垂直荷載作用下柱截面內(nèi)，a＝750－900+20＝-130<0，即取ɑ＝0，則F＝D＋G＝555.345＋61.2＝616.545F＝T＝18.63/1.4＝13.31＝0.8×(1－0.5×)×＝1118.4＞F＝616.545所以截面尺寸滿足要求。由于吊車垂直荷載作用下柱截面內(nèi)，故該牛腿可按構造要求配筋：作用在牛腿上的荷載有Dmax、G3、TmaxF＝D＋G＝555.345＋61.2＝616.545＝T＝18.63kNF＝T＝18.63/1.4＝13.31h0=300+300-40=560mm豎向力作用點位于下柱截面以內(nèi)（150）a=-150mm<0.3h0=0.3×860=258mm取a=258800mm2ρ=As/bh0=800/=0.234%；0.234%<0.6%選416（804mm2）因為a=-150mm<0.3h0=0.3×860=256mm，可不設彎起鋼筋箍筋要求:在上部2/3范圍內(nèi)的水平箍筋總截面面積不應少于承受豎向力的受拉鋼筋截面面積的1/2。取ф10@100，有×h×A×2/100＝586.1mm＞A/2＝804/2