單層單跨工業(yè)廠房設(shè)計計算書修改

第一章設(shè)計資料1.1設(shè)計資料1工程名稱:焊接車間。2工程概況：某工廠擬建一個焊接車間，根據(jù)工藝布置的規(guī)定，車間為單跨單層廠房，跨度為24m，24設(shè)吊車30/5t.10t吊車各一臺，吊車均為中級工作制，軌頂標(biāo)高不低于10.8m，廠房設(shè)有天窗，建筑平，立，剖面有詳圖。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，室內(nèi)外高差為300mm；4結(jié)構(gòu)設(shè)計資料：自然條件:基本風(fēng)壓；基本雪壓。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。5地質(zhì)條件：場地平坦，地面以下0-1.5m為填土，1.5m以下為粉質(zhì)粘土層，該土層承載力特性值為,,場地地下水位較低，可不考慮對基礎(chǔ)的影響。6吊車資料：吊車資料查閱08G118單層工業(yè)廠房誰選用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)資料。建筑平面、剖面如圖1-1和圖1-2所示。圖1-1建筑平面布置圖圖1-2I-I剖面圖第二章廠房標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件及排架柱材料選用2.1廠房中標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件選用情況2.1.1屋面做法三氈四油防水層：0.35kN/m20mm水泥沙漿找平層：0.4kN/m合計：屋面活荷載：屋面外荷載：屋面板采用G410（一）標(biāo)準(zhǔn)圖集：1.5m×6m預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板（卷材防水）中間板：YWB—2II邊跨板：YWB—2IIS允許外荷載：板自重：灌縫重：2.1.2屋架屋架采用G415（一）標(biāo)準(zhǔn)圖集的預(yù)應(yīng)力混凝土折線型屋架（YWJ—24—2Bb）允許外荷載：4.00kN/m屋架自重：2.1.32.1.3天溝板天溝板采用G410（三）標(biāo)準(zhǔn)圖集。中間板：TGB77中間板左開洞：TGB77b中間板右開洞：TGB77a端跨左開洞：TGB77sb端跨右開洞：TGB77sa允許荷載：4.26kN/m構(gòu)件自重：2.24kN/m2.1.4吊車梁吊車梁選用04G426標(biāo)準(zhǔn)圖集,中級工作制備，一臺起重量為30/5t的吊車,,另一臺起重量為10t，，選用吊車梁：中間跨:YDL—4Z,邊跨YDL—4B,構(gòu)件自重：。吊車軌道聯(lián)接選用04G325標(biāo)準(zhǔn)圖集,中級吊車自重：。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。(4)型鋼及預(yù)埋鐵板均采用I級。第三章排架柱高與截面計算3.1排架柱高計算由吊車資料表可查得，Q=30/5t：H＝2047mm,軌頂墊塊高為200mm。牛腿頂面標(biāo)高＝軌頂標(biāo)高－吊車梁－軌頂墊塊高＝11.00－1.200－0.200＝9.600m柱頂標(biāo)高＝牛腿頂面標(biāo)高+吊車梁高+軌頂墊塊高+H＝9.600+1.200+0.200+2.6＝13.6m(取14.000m)上柱高＝柱頂標(biāo)高－牛腿頂面標(biāo)高＝14.000-9.600=4.400m全柱高＝柱頂標(biāo)高－基頂標(biāo)高＝14.000－(－0.500)＝14.500m下柱高＝全柱高－上柱高＝14.500－4.400＝10.100m實際軌頂標(biāo)高＝牛腿頂面標(biāo)高+吊車梁高+軌頂墊塊高＝11.000m3.2排架截面尺寸計算截面尺寸需要滿足的條件為：b≧H/25＝10100/25=404mm.h≥H/12＝842mm取柱截面尺寸為：上柱：（b×h）＝500×500下柱：I(b×h×b×h)＝500×1000×120×200（如圖3-1）圖3-1下柱截面圖計算參數(shù)=1\*GB3①上、下柱截面慣性矩I上柱Iu＝1/12×0.5×0.53＝0.0052m4下柱Il＝1/12×0.5×13－2×1/12×（0.2+0.025/3）×（0.55+1/3×0.025×2）3＝0.03535m4=2\*GB3②上、下柱截面面積A上柱Au＝0.5×0.5＝0.25m2下柱Al＝0.5×1-2×[（0.55+0.6）/2×0.19]＝0.2815m2=3\*GB3③上柱與全柱高比值λλ＝4.4/14.5＝0.303=4\*GB3④慣性矩比值nn＝Iu/Il=0.0052/0.03535=0.1471排架計算簡圖如圖3-2所示。圖3-2排架計算簡圖第四章排架柱上的荷載計算4.1屋蓋自重計算（0.75+1.40）×6×+104.65×0.5=207.13KN(作用在柱頂)4.2柱自重計算上柱：（作用于上柱中心線）下柱：4.3吊車、吊車梁及軌道自重計算4.4屋面活荷載計算4.5吊車荷載計算豎向荷載：290kN,70kN,K=4800mm,B=6150mm,302kN,118kN（雙閘）。根據(jù)B與K，由影響線（見圖4-1）圖4—1吊車梁影響線可以求得＝0.058＝0.79＝1.00,＝0.2由上求得吊車水平荷載為則→←)其作用點到柱頂?shù)拇怪本嚯x4.6風(fēng)荷載計算基本風(fēng)壓:風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz按C類地區(qū)考慮，根據(jù)柱頂標(biāo)高12.0m，本工程帶有矩形天窗，按天窗檐口標(biāo)高取值，查看《荷載規(guī)范》用內(nèi)插法得,對Fw按檐口標(biāo)高1.42m,用內(nèi)插法得，風(fēng)載體型系數(shù)μs1＝+0.8,μs2＝-0.5,μs2＝-0.2，μs2＝0.6，μs2＝-0.6,μs2＝-0.7具體情況見下圖4-2圖4-2風(fēng)荷載體型系數(shù)則柱頂風(fēng)荷載集中力設(shè)計值：第五章內(nèi)力計算5.1作用內(nèi)力計算5.1.1作用(排架無側(cè)移)由,,則：故作用下不動鉸承的柱頂反力為(→)同時有故在作用下不動鉸承的柱頂反力為(→)故在共同作用下（即在G作用下）不動鉸支承的柱頂反力為(→)相應(yīng)的計算簡圖及內(nèi)力圖如圖5-1所示圖5-1恒荷載作用下的內(nèi)力(a)G的作用；(b)M圖(kN·m)；(c)N圖（kN）5.1.2作用計算簡圖及內(nèi)力圖,,,（←）（→）相應(yīng)的計算簡圖及內(nèi)力圖如圖5-2所示。圖5-2G、G、G作用計算簡圖及內(nèi)力圖(a)G、G、G作用；(b)M圖(kN·m)；(c)N圖(kN)5.2屋面活荷載內(nèi)力計算對于單跨排架，與同樣為對稱荷載，且作用位置相同，但數(shù)值大小不同。故由的內(nèi)力計算過程可得到的內(nèi)力計算數(shù)值；(→)相應(yīng)的計算簡圖及內(nèi)力圖如圖5-3所示。圖5-3Q作用計算簡圖及內(nèi)力圖(a)Q的作用；(b)M圖(kN·m)；(c)N圖(kN)5.3吊車豎向荷載作用內(nèi)力計算作用于A柱，作用于B柱，其內(nèi)力為廠房總長66.48m,跨度為24m，吊車其重量為30/5t和10t,則查得有檁條屋蓋的單跨廠房空間作用分派系數(shù)μ＝0.85。相應(yīng)的計算簡圖及內(nèi)力圖如圖5-4所示。圖5-4D作用計算簡圖及內(nèi)力計算(a)D的作用；(b)M圖(kN·m)；(c)N圖(kN)D作用于A柱時，由于結(jié)構(gòu)對稱，故只需A柱與B柱的內(nèi)力對換，并注意內(nèi)力變號即可。5.4吊車水平荷載作用內(nèi)力計算當(dāng)T向左時，A、B柱的柱頂剪力按推導(dǎo)公式計算：Y＝0.682H,運用內(nèi)插法求得C＝0.608另有T＝21.4kN,μ＝0.85,則V＝V＝－(1－μ)CT＝－1.952kN(←)相應(yīng)的計算簡圖及內(nèi)力圖如圖5-5所示。圖5-5T的作用計算簡圖及內(nèi)力圖（a）T的作用；(b)M圖(kN·m)；(c)V圖(kN)當(dāng)T向右時，僅荷載方向相反，故彎矩值仍可運用上述計算結(jié)果，但彎矩圖的方向與之相反。5.5風(fēng)荷載作用風(fēng)從左向右吹時，先求柱頂反力系數(shù)C為對于單跨排架，A、B柱頂剪力分別為＝0.5[F－CH(q－q)]＝0.5×[9.42－0.339×14.5×(1.392－0.87)]＝3.427kN(→)＝0.5[F+CH(q－q)]＝0.5×[9.42+0.339×14.5×(1.392－0.87)]＝5.993kN(→)相應(yīng)的計算簡圖及內(nèi)力圖如圖5-6所示。圖5-6風(fēng)荷載作用計算簡圖及內(nèi)力圖(a)風(fēng)荷載的作用；(b)M圖（kN·m）風(fēng)從右向左吹時，僅荷載方向相反，故彎矩值仍可運用上述計算結(jié)果，但彎矩圖的方向與之相反。5.6最不利荷載組合。由于本例結(jié)構(gòu)對稱，故只需對A柱（或B柱）進行最不利內(nèi)力組合，其環(huán)節(jié)如下：（1）擬定需要單獨考慮的荷載項目。本工程為不考慮地震作用的單跨排架，共有8種需要單獨考慮的荷載項目，由于小車無論向右或向左運營中剎車時，A、B柱在T作用下，其內(nèi)力大小相等而符號相反，在組合時可列為一項。因此，單獨考慮的荷載項目共有7項。（2）將各種荷載作用下設(shè)計控制截面（I—I、II—II、III—III）的內(nèi)力M、N（III—III截面尚有剪力V）填入組合表5-1。填表時要注意有關(guān)內(nèi)力符號的規(guī)定。（3）根據(jù)最不利又最也許的原則，擬定每一內(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（涉及吊車荷載）同時考慮時，除恒荷載外，其余荷載作用下的內(nèi)力均應(yīng)乘以0.85的組合系數(shù)。排架柱所有內(nèi)力組合計算結(jié)果列入表5-2。表5-1框架柱內(nèi)力匯總表柱號截面荷載項內(nèi)力恒荷載屋面活荷載吊車豎向荷載吊車水平荷載風(fēng)荷載G1kG2kG3kG4kQ1kDmax,k在A柱Dmin,k在A柱Tmax,k向左Tmax,k向右左風(fēng)右風(fēng)12345678A柱1-1M10.1571.764-35.812-29.797-21.3621.3628.55-34.791N234.63360000002-2M-35.723-7.236112.6686.043-21.3621.3628.55-34.791N285.7336593.92143.3500003-3M35.145.07616.95-62.354-217.752217.752196.02-93.32N396.1536593.92143.350000V7.0161.215-8.139-6.772-19.4419.443.427-5.993表5-2框架柱內(nèi)力組合表內(nèi)力截面由可變荷載效應(yīng)控制的組合1.2恒載+1.4任一活載組合項Mmax相應(yīng)N、V組合項Mmin相應(yīng)N、V組合項Nmax相應(yīng)M、V組合項Nmin相應(yīng)M、V1--11752.1618-36.521214.661752.16281.56281.56331.96281.562--213118.4718-91.5813-200.6018-91.581174.36342.881174.36342.883--317316.6018-88.481365.9017316.6475.38475.381306.87475.3813.220.029-2.9813.22內(nèi)力截面由可變荷載效應(yīng)控制的組合1.2恒載+1.4×0.9(任意兩個或兩個以上活載)組合項Mmax相應(yīng)N、V組合項Mmin相應(yīng)N、V組合項Nmax相應(yīng)M、V組合項Nmin相應(yīng)M、V1--112750.381368-49.8612368-47.641368-49.86331.96281.56331,96281.562--21357108.16128-95.821237125.9518-91.581174.36393.281136.14342.883--312367591.271458591.2712367591.2617316.61236.681269.081269.08475.3828.5128.5128.5113.22內(nèi)力截面由永久荷載效應(yīng)控制的組合組合項Mmax相應(yīng)N、V組合項Mmin相應(yīng)N、V組合項Nmax相應(yīng)M、V組合項Nmin相應(yīng)M、V1--11215.44123-19.66124-13.7418-20.38352.03352.03352.03316.752--21362.1912-55.3212355.10967.78421.021003.163--312369.0214-13.671152.12675.292.692.84注第六章排架柱設(shè)計6.1柱截面配筋計算最不利內(nèi)力組的選用：由于截面3—3的彎矩和軸向力設(shè)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)力組擬定，而上柱配筋由截面1—1的最不利內(nèi)力組擬定。6.1.1Ⅰ——Ⅰ截面配筋：1.組合(與組合相同)M=52.16N=281.56h0=h-=500-40=460L0=2H0=2×4400=8800A=500500=250000mm2縱向受力鋼筋采用HRB335級ξbea=max(h/30,20)=20e0＝M/N=185.3ei=e0+ea=205.3ζ1=0.5fCA/N=0.5×14.3×250000/281560=6.35>1取ζ1=1.0ζ2=1.15-0.01×L0/h=e=ηei+h/2-=1.483×205.3+500/2-40=514.46ξ<ξb（大偏心受壓）X=h0ξ=460×0.155=71.3h0ξb=460×0.55=2532as=80經(jīng)比較：X<h0ξb且X<2as,則說明受壓筋不能達成屈服強度，此時應(yīng)按以下公式計算。=ηei-h/2+as=1.483×205.3-500/2+40=94.46As=Nes`/[fy(h-2as)=281560×94.46/[300×（500-80）]=211.08Amin=0.2%×250000=5002.組合M=19.66N=352.03h0=h-as=500-40=460L0=2H0=2×4400=8800A=500500=250000縱向受力鋼筋采用HRB335級ξbea=max(h/30,20)=20e0＝M/N=55.8ei=e0+ea=75.8ζ1=0.5fcA/N=0.5×14.3×250000/352030=5.08>1取ζ1=1ζ2==1.15-0.01×L0/h=0.9742.31e=ηei+h/2-=2.31×75.8+500/2-40=385.1ξ<ξb（大偏心受壓）X=h0ξ=460×0.107=49.2h0ξb=460×0.55=2532as=80經(jīng)比較X<h0ξb且X<2as,則說明受壓筋不能達成屈服強度，此時應(yīng)按以下公式計算。es`=ηei-h/2+as=2.31×75.8-500/2+40=-34.9,則面積最小值為：Amin=0.2%×250000=5006.1.2Ⅲ——Ⅲ截面配筋：1.組合M=591.27N=1269.08h0=h-as=1000-40=960L0=1.0H0==10100A=500×1000-2×[（550+600）/2×190]＝281500mm2縱向受力鋼筋采用HRB335級ξbea=max(h/30,20)=34e0＝M/N=466ei=e0+ea=500ζ1=0.5fcA/N=0.5×14.3×281500/1269080=1.59>1取ζ1=1ζ2==1.15-0.01×L0×1000/h=1.049>1取ζ2=11.14e=ηei+h/2-as=1.14×500+1000/2-40=1030ξX=h0ξ=960×0.185=177.6h0ξb=960×0.55=4952as=80=200經(jīng)比較,，=727.78Amin=0.2%×A=0.2%×281500=56.3組合M=591.27N=1269.08h0=h-as=1000-40=960L0=1.0H0==10100A=500×1000-2×[（550+600）/2×190]＝281500mm2縱向受力鋼筋采用HRB335級ξbea=max(h/30,20)=34e0＝M/N=466ei=e0+ea=500ζ1=0.5fcA/N=0.5×14.3×281500/1269080=1.59>1取ζ1=1,ζ2==1.15-0.01×L0×1000/h=1.049>1取ζ2=11.14e=ηei+h/2-as=1.14×500+1000/2-40=1030ξX=h0ξ=960×0.185=177.6h0ξb=960×0.55=4952as=80=200經(jīng)比較,，中和軸在翼緣內(nèi)，且屬于大偏心受壓構(gòu)件=727.78Amin=0.2%×A=0.2%×281500=56.33.組合M=316.6N=475.38h0=h-as=1000-40=960L0=1.0H0==10100A=500×1000-2×[（550+600）/2×190]＝281500mm2縱向受力鋼筋采用HRB335級ξbea=max(h/30,20)=34e0＝M/N=666ei=e0+ea=700ζ1=0.5fcA/N=0.5×14.3×281500/475380=4.23>1取ζ1=1ζ2=1.15-0.01×L0×/h=1.049>1取ζ2=11.1e=ηei+h/2-as=1.×700+1000/2-40=1230ξ<ξb（大偏心受壓）X=h0ξ=860×0.069=66.24h0ξb=960×0.55=5282as=80=200經(jīng)比較X<h0ξb且X<2as,則說明受壓筋不能達成屈服強度，此時應(yīng)按以下公式計算。=ηei-h/2+as=1.1×700-500/2+40=560As=Nes`/[fy(h-2as)=475380×560/[300×（1000-80）]=964.54Amin=0.2%×A=0.2%×281500=563比較以上計算結(jié)果，排架柱配筋為：（單側(cè)）上柱：（763.02）配筋率:0.305%下柱：（1256）配筋率:0.46%6.2柱在排架平面外承載力驗算?、瘛瘛ⅱ蟆蠼孛嬷械倪M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=1.25×4400=5500下柱:L0=0.8HL=0.8×10100=80801.Ⅰ——Ⅰ截面：=331.96L0/b=5500/500=11查表得φ=0.96φ=0.9×0.96×（14.3×250000+2×300×763.02）=3484.3>滿足規(guī)定2.Ⅲ——Ⅲ截面=1306.87L0/b=8080/500=16.2查表得φ=0.86φ=0.9×0.86×（14.3×281500+2×300×1256）=3700>滿足規(guī)定6．3斜截面抗剪和裂縫寬度驗算6.3.1垂直于彎矩作用平面承載力驗算柱內(nèi)箍筋的配置：由于沒有考慮地震作用，柱內(nèi)箍筋一般按構(gòu)造規(guī)定控制上下柱均可以按構(gòu)造配箍筋。6.3.2柱的裂縫寬度驗算按e0/h0≤0.55的偏心構(gòu)件可不驗算裂縫寬度，比較后，Ⅲ——Ⅲ截面的組合的最大，故按此組合來驗算。由內(nèi)力組合表可知，驗算裂縫寬度的最不利內(nèi)力的標(biāo)準(zhǔn)值上柱：Mk=10.157+21.36=31.157Nk=234.63ek=Mk/Nk=31.157/234.63=132.8mm<0.55=0.55*460=253mm可以不進行裂縫寬度驗算。下柱：Mk=35.14+217.752=252.892Nk=396.15ek=Mk/Nk=252.892/396.15=638.4mm>0.55=0.55*960=528mm須做裂縫寬度驗算。/h=8080/500=16.16>14,=1.0=40=960mmek=ηkek+h/2-as=1.0×638.4+1000/2-40=1098.4ρct=As/Act=1256/[0.5×120×1000+(500-120)×200]=0.009則縱向受力鋼筋A(yù)s合力至受壓區(qū)合力作用點間的距離為Z＝[0.87-0.12(1-γ’)(ho/ek)2]ho={0.87-0.12×[1-(500-120)×200/(120×960)]×(960/1098.4)2}×960=805.26縱向受拉鋼筋A(yù)s的應(yīng)力σs=Nk(ek-Z)/(AsZ)=396150×(1098.4-805.26)/(1256×805.26)=114.82N/mm2裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)ψ＝1.1-0.65ftk/(ρctσs)=1.1-0.65×2.01/(0.009×114.82)=0.16故最大裂縫開展寬度Wmax=αctψ(2.7c+0.11α/ρct)γ=2.1×0.16××(2.7×40+0.11×20/0.009)×0.7=0.03<0.3滿足規(guī)定。6.4柱牛腿設(shè)計6.4.1牛腿幾何尺寸的擬定：牛腿截面尺寸與柱寬相等，為500，牛腿頂面的長度為800，相應(yīng)牛腿水平截面長度為1300。取牛腿外邊沿高度為h＝300，傾角ɑ＝45°,于是牛腿的幾何尺寸如圖6-1所示。圖6-1牛腿幾何尺寸及配筋圖6.4.2牛腿幾何尺寸的驗算：由于吊車垂直荷載作用下柱截面內(nèi)，a＝750－1000＝－250，即取ɑ＝0，則F＝D＋G＝593.92＋51.1＝645.02F＝T＝19.44＝0.8×(1－0.5×)×＝886.9＞F＝555.89所以截面尺寸滿足規(guī)定。6.4.3牛腿配筋：由于吊車垂直作用于下柱截面內(nèi)，即a=750-1000=-250<0。故該牛腿可以按構(gòu)造規(guī)定配筋，縱向鋼筋取416（804mm2），箍筋取ф10@100。6.4.4局部承壓強度驗算：0.75fA＝0.75×14.3×500×500＝3575kN＞F=555.89所以滿足規(guī)定。6.5柱的吊裝驗算6.5.1吊裝方案：采用一點翻身起吊，吊點設(shè)在牛腿與下柱交接處，動力系數(shù)取1.5。6.5.2荷載計算：上柱自重:g＝1.5×25×0.25＝9.375牛腿自重:g＝1.5×25×（0.5×1）＝18.75下柱自重:g＝1.5×25×0.281500＝10.566.5.3內(nèi)力計算:M＝×9.375×4.4＝90.75M＝×9.375×5＋×(18.75－9.375)×0.6＝118.875M＝×10.56×9.5－＝59.69柱的吊裝驗算簡圖如圖6-2所示圖6-2柱吊裝驗算簡圖6.5.4截面承載力計算:截面1-1：故截面承載力為截面2-2：故截面承載力為故滿足規(guī)定。第七章基礎(chǔ)設(shè)計7.1荷載計算由柱子傳至基頂?shù)暮奢d。由排架柱內(nèi)力組合表可得設(shè)計值如下：第一組：第二組：第三組：由基礎(chǔ)梁傳至基頂?shù)暮奢d：墻重（含外墻面的水刷石和內(nèi)墻面的水泥石灰砂漿抹面）：窗重（鋼框玻璃窗）：基礎(chǔ)梁：