工厂管理单层厂房设计混凝土结构课程设计任务书DOCX40页.docx

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工厂管理单层厂房设计混凝土结构课程设计任务书DOCX40页

混凝土结构课程设计任务书

单层厂房设计

1、设计资料

（1）、平面图和剖面图：

某金工车间为两跨等高厂房，跨度均为18m,柱距均为6m，车间总长度为72m。

每跨设有

200/50kN吊车各两台，吊车工作级别为A5级，轨顶标高为7.8m，柱顶标高为10.5m。

车间平面图和剖面图分别见如下图示。

厂房剖面图

（2）、建筑构造：

屋面：

SBS卷材防水保温屋面维护结构：

240mm厚双面粉刷围护砖墙门窗：

纵墙窗3.6m*4.2m（低窗），3.6m*1.8m（高窗）

基础：

室内外高差－0.15m，基顶标高—1.0m，素混凝土地面

（3）、自然条件：

建筑地点：

衡阳，无抗震设防要求基本风压：

0.4kN/㎡地面粗糙度为B类基本雪压：

0.35kN/㎡地质条件：

修正后的地基承载力特征值为100kN/㎡~300kN/㎡

（4）、材料：

混凝土：

柱混凝土C25~C30，基础C25

钢筋：

钢筋等级为Ⅱ级或Ⅲ级

（5）、组合系数：

活荷载组合值系数Ψc=0.7；风荷载组合值系数取0.6。

厂房平面图

2、设计要求：

（1）、排架内力，设计柱子及基础，整理并打印计算书一份。

（2）、施工图一份（结构设计说明，屋盖柱网及基础布置图，柱及基础等配筋图。

）

3、设计期限：

两周

4、参考资料：

（1）、混凝土结构设计规范（GB50010-2002）

（2）、荷载规范（GB50009-2001）

（3）、基础设计规范（GB50007-2002）

（4）、混凝土结构设计原理

（5）、屋面板（G410）、屋架（G415）、吊车梁（G426）、基础梁（G320）、柱间支撑（G326）等。

摘要：

单层工业厂房是形式简单的建筑结构物之一。

单层工业厂房设计的

主要任务是排架柱和基础设计及配筋计算。

首先要充分了解设计任务，并根据相关资料选择合适的构件和确定柱网、基础的平面布置，然后对构件进行内力分析、内力组合进而设计截面、选择配筋并写出计算书，最后根据规范绘制施工图和注写图纸说明。

主要计算内容是排架内力的分析计算与组合。

关键词：

排架柱基础

计算书内容

一、结构方案及主要承重构件选型

根据厂房跨度，柱顶高度及吊车起吊量大小，本车间采用钢筋混凝土排架结构，结构平面图如图一所示：

图一、厂房结构布置图为了保证屋盖的整体性和空间刚度，屋盖采用无檩体系，根据厂房具体条件柱间支撑设置如图二

所示：

图二、厂房平面和柱间支撑布置图

厂房各主要构件选型见下表

构件名称

标准图集

选用型号

重力荷载

标准值

容许荷载

预应力混凝土屋面板

G410

（一）

1.5*6m

YWB-3Ⅱ（中间跨）

YWB-3Ⅱs（端跨）

1.5KN/㎡

（包含灌缝重）

3.65KN/㎡

预应力混凝土折线型

屋架

G415

（一）

YWJ18-2-Aa

69KN/榀

0.05KN/㎡

（屋盖钢支撑）

4.5KN/m

预应力卷材防水天沟

板

G410（三）

TGB68-1

1.91KN/㎡

钢筋混凝土吊车梁

04G323

（二）

DL-9Z（中间跨）

DL-9B（边跨）

39.5KN/根

40.8KN/根

吊车轨道及轨道连接

构件

04G325

DGL-10

0.8KN/m

钢筋混凝土基础梁

04G320

JL-1（5.5～14.5m整体）

JL-3（5.5～18.0m有窗）

16.1KN/根

预埋件

04G362

详见施工图

5.24KN/㎡

柱间支撑

05G336

详见施工图

由图一知柱顶标高10.5m，牛腿顶面标高6.6m，室内地面至基础顶面的距离为1.0m.，则计算简图

中柱的的总高度H、下柱高度Hl和上柱高度Hu分别为：

H=10.5+1.0=11.5mHl=6.6+1.0=7.6mHu=11.5-7.6=3.9m

根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，可由表2.4.2并参考表2.4.4确定柱截面尺寸见下表：

计算参数

柱号

截面尺寸/mm

面积/mm2

惯性矩

/mm4

自重/（KN/m）

A，C

上柱

矩400*400

1.6*105

21.3*108

4.0

下柱

Ⅰ400*800*100*150

1.775*105

143.8*108

4.44

B

上柱

矩400*600

2.4*105

72*108

6.0

下柱

Ⅰ400*800*100*150

1.775*105

143.8*108

4.44

本例仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如下图三所示：

图三、排架计算简图

二、荷载计算

1.恒载

（1）、屋盖恒载

SBS防水卷材0.25KN/㎡

20mm厚水泥砂浆找平层20KN/㎡*0.02m=0.40KN/㎡

20～30mm厚挤塑板保温层0.10KN/㎡

20mm厚水泥砂浆找平层20KN/㎡*0.02m=0.40KN/㎡预应力混凝土屋面板屋面板（包含灌缝重）1.50KN/㎡屋盖钢支撑0.05KN/㎡

共计：

2.70KN/㎡

屋架重力荷载为69KN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为：

G1=1.2*（2.70KN/㎡*6m*18/2＋69/2）=216.36KN

（2）、吊车梁及轨道重力荷载设计值

G3=1.2*（39.5KN＋0.8KN/m*6m）=53.16KN（3）、柱自重重力荷载设计值

A，C柱：

上柱：

G4A=G4C=1.2*4KN/m*3.9m=18.72KN

下柱：

G5A=G5C=1.2*4.44KN/m*7.6m=40.49KNB柱：

上柱：

G4B=1.2*6KN/m*3.9m=28.08KN

下柱：

G5B=1.2*4.44KN/m*7.6m=40.49KN

各项恒载作用位置如图四所示

图四、荷载作用位置图（单位：

KN）

2.屋面活荷载

屋面活荷载标准值为0.5KN/㎡，雪荷载标准值为0.35KN/㎡，后者小于前者，故按屋面活荷载计算。

作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：

Q1=1.4*0.5KN/㎡*6m*18/2=37.8KNQ1的作用位置与G1作用位置相同，如图四所示

3.风荷载

风荷载标准值按式（2.5.2）计算，其中w0=0.4KN/m2，βz﹦1.0,μz根据厂房各部分标高（图一）及B

类地面粗糙度由附表5.1确定如下：

柱顶（标高10.500m）μz=1.014檐口（标高12.150m）μz=1.062屋顶（标高13.445m）μz=1.096风荷载体型系数如下图五（a）所示

（a）（b）

图五、风荷载体型系数及排架计算简图

μs如图所示，由式（2.5.2）可得作用于排架简图（b）上迎风面和背风面的风荷载设计值为：

q1＝1.4*w1k*6.0＝1.4βzμs1μzw0*6.0＝1.4*1.0*0.8*1.014*0.4*6.0＝2.726KN/㎡q2＝1.4*w2k*6.0＝1.4βzμs2μzw0*6.0＝1.4*1.0*0.4*1.014*0.4*6.0＝1.363KN/㎡

FW＝γQ[（μs1＋μs2﹚μzh1＋（μs3＋μs4﹚μzh2]βzw0B

＝1.4*[（0.8＋0.4）*1.062*1.65m＋（﹣0.6＋0.5）*1.096*1.295m]*1.0*0.40*6

＝6.59KN

4.吊车荷载

由表2.5.1可得200/50KN吊车的参数为：

B＝5.65m，K＝4.40m，g＝75KN，Q＝200KN，Fp,max＝195KN，Fp,min＝30KN。

根据B及K，可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标值，如图六所示。

（1）吊车竖向荷载

参照书上公式（2.5.4）和（2.5.5）可得吊车竖向荷载设计值为：

Dmax=γQFp,maxΣyi=1.4*195KN*（1＋0.792＋0.267＋0.058）=577.94KNDmin=γQFp,minΣyi=1.4*30KN*（1＋0.792＋0.267＋0.058）=88.91KN

（2）吊车横向水平荷载

图六、吊车荷载作用下支座反力影响线

作用于每一个轮子的吊车横向水平制动力参照式（2.5.6）计算，即

T=1×α×（Q+g）=1/4*0.1*（200KN＋75KN）=6.875KN

4

作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值参照式（2.5.7）计算，即

Tmax=γQTΣyi=1.4*6.875*2.117=20.38KN

三、排架内力分析

该厂房为两跨等高排架，可用剪力分配法进行排架内力分析。

柱的分配系数参照书上公式（2.6.16）计算，计算结果见下表。

柱别

n=Iu/Il

λ=Hu/H

C0=3/[1+λ3（1/n﹣1）]

δ=H3/C0EIl

εi=（1/δi）/（Σ1/δi）

A,C柱

n=0.148

λ=0.340

C0=2.446

δ=δ=0.284*10﹣10H3/E

AC

εA=εC=0.315

B柱

n=0.501

λ=0.340

C0=2.887

δ=0.241*10﹣10H3/E

B

εB=0.370

1.恒载作用下排架内力分析

－

恒载作用下排架的计算简图如图七所示。

图中的重力荷载G及力矩M是根据图四确定的，即：

－－

G1=G1=216.36KN；G2=G3＋G4A=53.16KN＋18.72KN=71.88KN

－－

G3=G5A=40.49KN；G4=2G1=2*216.36KN=432.72KN

－－

G6=G5B=40.49KN；G5=G4B＋2G3=28.08KN＋2*53.16KN=134.40KN

－

M1=G1e1=216.36KN*0.05m=10.82KN·m

－

M2=（G1＋G4A）e0－G3e3

=（216.36KN＋18.72KN）*0.2m－53.16KN*0.35m=28.41KN·m

由于图七所示排架为对称结构且作用对称荷载，排架结构无侧移，故各柱按柱顶不动铰支座计算内

力。

柱顶不动铰支座范例Ri可根据教材表2.5.2所列公式计算。

对于A、C柱，n=0.148，λ=0.340，则

3

1;λ2×（1;1）

n

31;λ2

C1=2×1:

λ3×（1;1）=2.037C3=2×1:

λ3×（1;1）=1.082

nn

13

M1M2

RA=

×C+×C=（10.82KN·m*2.037+28.41KN·m*1.082）/11.5m=4.59KN

HH

RC=﹣4.59KN

本题中RB=0。

求得Ri后，可用平衡条件求出柱各截面的弯矩和剪力。

柱各截面的轴力为该截面以上重力荷载之和，恒载作用下排架结构的弯矩图和轴力图分别见下图。

图七、恒载作用下排架内力图

2.屋面活荷载作用下排架内力分析

（1）AB跨作用屋面活荷载

排架计算简图如图八所示。

其中Q1=50.4KN，它在柱顶及变阶处引起的力矩为：

MIA=37.8*0.05=1.89KN·mM2A=37.8*0.25=9.45KN