混凝土单层厂房课程设计.docx

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混凝土单层厂房课程设计

单层钢结构加工厂课程设计

课设作者:

学科:

土木工程

研究方向:

指导教师:

所在单位:

建筑工程学院

答辩日期:

一.工程概况、设计条件及资料...............................................................................................-3

二．构建选型................................................................................................................................-4

2.1屋面板和屋架选择......................................................................................................-4

2.2柱的选择………....................................................................................................................-5

2.3吊车梁................................................................................................................................-6

2.4吊车联结和车挡.............................................................................................................-6-

2.5基础梁..............................................................................................................................-6

2.6走道板...............................................................................................................................-6

2.7过梁.....................................................................................................................................-6

三.计算单元、计算简图和结构布置.................................................................................…-6

3.1定位轴线...........................................................................................................................-6-

3.2计算单元............................................................................................................................-7

3.3计算简图...........................................................................................................................-8

四．荷载计算.................................................................................................................................-9

五．内力分析.............................................................................................................................-11

5.1各柱截面参数..................................................................................................................-11-

5.2屋盖等恒荷载作用下的内力分析..............................................................................-12-

5.3屋面活荷载的内力分析................................................................................................-13

5.4风荷载.............................................................................................................................-14-

5.5吊车竖向荷载的内力分析............................................................................................-15-

5.6吊车水平荷载内力分析................................................................................................-19-

5.7排架柱内力组合.............................................................................................................-20-

六．排架柱截面计算..................................................................................................................-25-

6.1边柱计算..........................................................................................................................-25

6.1.1配筋计算.....................................................................................................................-25-

6.1.2排架柱的裂缝宽度验算...........................................................................................-27-

6.1.3箍筋配置........................................................................................................................-28-

6.1.4牛腿设计....................................................................................................................-28-

6.1.5排架柱的吊装验算....................................................................................................-28-

6.2中柱计算.........................................................................................................................-30-

6.2.2排架柱的裂缝宽度验算............................................................................................-32-

6.2.3箍筋配置......................................................................................................................-33-

6.2.4牛腿设计.....................................................................................................................-33

6.2.5排架柱的吊装验算.....................................................................................................-33

七．锥形杯口基础设计...............................................................................................................-35

7.1作用于基础上的内力.....................................................................................................-35-

7.2初步确定基础尺寸.........................................................................................................-36-

7.3地基承载力验算.............................................................................................................-37

7.4基础抗冲切验算.............................................................................................................-37-

7.5基础底面配筋计算.........................................................................................................-38八．施工图绘制：

详见施工图...................................................................................................-39九．参考文献...............................................................................................................................-39-

摘要:

本次课设的目的是设计单层混凝土柱厂房，主要练习柱的截面配筋计算，及基础的配筋计算。

根据图集选取了屋架，吊车梁，基础梁等一系列构件，通过荷载计算，内力分析及内力组合选出最不利的情况进行配筋计算。

本次设计我学习并初步掌握按照标准图集选用构件的方式，厂房荷载的计算，柱内力计算和分析，柱配筋等等。

一.工程概况、设计条件及资料

1.该车间双跨等高厂房，无天窗，长66米，柱距6m，跨度为18m，无伸缩缝，厂房两侧设有山墙。

2.根据工艺要求车间每跨设有软钩桥式起重机一台，中级工作制（A5）。

吊车起重量20/5，轨顶标高8.4m。

3.风荷载：

基本风压0.65kN/m2；雪荷载：

基本雪压0.2kN/m2；无抗震设防要求。

4.根据勘察报告，场地地形平整，自地表向下为：

①杂填土，厚0.30m；②粘土，红黄褐色，厚度2.50m，地基承载力特征值180kPa；③粉质粘土，厚度2.50m，地基承载力特征值210kPa；④卵石层，较厚。

未发现不良地质现象，地下水位较低，无腐蚀性。

5.建筑构造

（1）屋面（不上人）卷材防水，其做法如下：

三毡四油防水层铺上小石子

20厚1：

3水泥砂浆找平层

120厚泡沫混凝土保温层一毡二油隔气层

20厚1：

3水泥砂浆找平层

（2）墙体：

240厚硅酸盐砖清水砖墙，钢门窗，门窗洞口宽4m，女儿墙高300~500mm。

（3）地面：

室内地坪为混凝土地面，室内外高差150mm。

6.选用材料：

柱混凝土可选C25~C40，纵筋HRB400或HRB500，箍筋HPB300。

二．构件选型

2.1屋面板和屋架选择.

（1）荷载计算

屋面：

三毡四油防水层（0.35~0.4）0.4N/m2

20厚1:

3水泥砂浆找平层（20）20×0.02=0.4kN/m2

120厚泡沫混凝土保温层（5）5×0.12=0.60kN/m2

一毡二油隔气层（0.05）0.05N/m2

20厚1:

3水泥砂浆找平层（20）20×0.02=0.4kN/m2

预应力大型屋面板

合计：

gk=1.85kN/m2

活载：

（不上人屋面）0.5kN/m2

雪荷载：

0.5kN/m2

积灰荷载：

0.3kN/m2

荷载组合：

恒载控制

s=1.35×1.85+1.4×（0.7×0.5+0.9×0.3）=3.37kN/m2

活载控制

s=1.2×1.85+1.4×（0.5+0.3）=3.34kN/m2

选用图集G410-1~2,1.5×6预应力混凝土屋面板Y-WB-3Ⅱ，允许外加均布荷载基本组合设计值3.65kN/m2>3.37kN/m2，满足要求。

Y-WB-3Ⅱ可由规范查（C30，HRB335钢筋直径16）板自重标准值1.4kN/m2，灌封自重标准值0.1kN/m2，屋面板总自重标准值为1.5kN/m2。

（2）选取屋架和其他构件

屋架永久荷荷载1.5kN/m2

屋面板总自重：

3.35kN/m2

合计：

3.35kN/m2

屋面可变荷载（经由上面步骤以求出）：

取0.5kN/m2与0.3kN/m2荷载组合：

恒载控制：

S=1.35×3.35+1.4×（0.7×0.5+0.9×0.3）=5.38kN/m2

活载控制：

S=1.2×3.35+1.4×（0.5=0.3）=5.14kN/m2

选取屋架：

钢筋混凝土折线形屋架（04G415）,无天窗型（代号为a）；檐口形状为A，两端内天沟；根据跨度18m和跨中一台桥式吊车屋面荷载设计值取5.5kN/m2等条件，选择屋架承载能力等级为2。

选用屋架的编号为：

YWJ18-2Aa，自重6.55t，C35。

天沟：

天沟板外荷载为：

屋面做法恒载1.85kN/m2

积水荷载（按210mm高计算）2.1kN/m2

活载0.5kN/m2

积灰荷载0.3kN/m2

根据屋面排版，选择编号为TGB-99的天沟板，

防水卷材考虑高低肋覆盖部分，按天沟内宽b的2.5倍计算。

（b=天沟宽度-190）

恒载控制

q=1.35×0.8×（2.5×0.4+（1.85-0.4）+0.21×10）+1.4×（0.7×0.5+0.9×0.3）=5.73kN/m2

活载控制

q=1.35×0.8×（2.5×0.4+（1.85-0.4）+0.21×10）+1.4×（0.5+0.3）=5.58kN/m2

允许外加均布荷载基本组合设计值[q]=5.76kN/m2>q=5.73kN/m2，满足要求。

自重标准值2.54kN/m。

说明：

中间跨为TGB58，中间跨左右两个边分别开洞的为TGB58a、TGB58b，边跨分别为TGB58sa、TGB58sb，出山墙天沟板为TGB58Ｄa、TGB58Ｄb。

2.2柱的选择

取轨道顶面至吊车梁顶面的距离ha=0.2m，所以牛腿顶面标高：

h=轨顶标高-hb-ha=8.4-1.2-0.2=+7.000m

--由技术规格表查得：

吊车轨顶至吊车顶部的高度为2200mm，考虑屋架下弦至吊车顶部所需的空隙高度为220mm，故柱顶标高为h=8.4+2.2+0.22=+10.82m，基础顶面至室外地坪的距离定为1m，基础顶面至室内地坪的距离定为1.15m，从基础顶面算得柱高H=10.82+1.15=10.97m

上部柱高Hu=10.82-7=3.82m

下部柱高Hl=11.97-3.82=8.15m

参考图集05G335（23-9），选取A、C两轴的柱截面为上柱截面（口型400×400）下柱截面（工型400×800×100×150mm）B轴上柱截面为上柱截面（口型400×600）下柱截面（工型400×1000×100×150mm）柱下基础选用锥形杯口。

2.3吊车梁

根据跨度18m和起重量20/5，选用标准图集G323-1~2中间跨：

DL-8Z，边跨：

DL-8B，高度1.2m（1200×500×180mm）自重：

DL-8Z为38.16kN，DL-8B为38.16kN，C40混凝土。

2.4吊车联结和车挡

根据图集04G325，假设吊车梁上螺栓孔距为240mm，A5级，钢轨38kg/m，跨度18m等信息选择编号为DGL-11的吊车轨道联结，吊车梁轨道联结高度：

170~190mm。

根据吊车型号选择车挡型号为CD-3，重128.26kg。

2.5基础梁

240厚硅酸盐砖清水砖墙，钢门窗，门窗洞口宽4m，女儿墙高300~500mm。

柱距为6m，查标准图集钢筋混凝土基础梁04G320整体上选择JL-1（墙高为5.5m~14.5m）；有窗户的基础梁选择JL-3（墙高为5.5m~18m）；对于有门的基础梁选择JL-3（墙高为5.5m~18m）；对于6m柱距的山墙也选择JL-1（墙高为5.5m~14.5m）。

JL-1（5.95m×0.45m×0.24m）自重为17KN，JL-3（5.95m×0.45m×0.24m）基础梁重17kN，支承长度为500mm，计算跨度l0=5445，净跨4950mm。

2.6走道板

选用标准图集04G337，中间跨：

（左右柱宽度均为400mm，且柱距为6000mm。

选DB60-1自重7.6KN；端跨（左右柱宽度均为400mm，且柱距为6000mm）选择DB60-1s自重7.1KN。

2.7过梁

选用标准图集03G322，根据窗尺寸4000mm，选择GL-4420，净跨4200mm，梁高300mm，宽240mm，自重846kg。

三．计算单元、计算简图和结构布置

3.1定位轴线

B1：

由附表12可查得轨道中心线至吊车端部的距离，取230mm；

B2：

吊车桥架至上柱内边缘的距离，一般取B2>80mm；B3:

封闭的纵向定位轴线至上柱内边缘的距离，取400mm。

B1+B2+B3=240+80+400=730mm<750mm，取750mm故封闭的定位轴线A，C都分别与左右外纵墙墙皮重和。

对于中柱（B）：

B=B1+B2+B3=300+80+240=620mm<750mm取750mm。

故吊车跨度为18-1.5=16.5m

3.2计算单元

取一榀横向排架计算单元，计算单元的宽度为纵向相邻柱间距中心线之间的距离，即B=6.000m。

图1计算单元平面图

3.3计算简图

排架的计算简图

图2计算单元剖面图

图3荷载作用位置图

四．荷载计算

各种荷载以及作用位置，如上图

恒载

屋盖结构自重

上部做法1.85kN/m2

屋面梁自重65.5kN

天沟板自重2.54kN/m

则作用于A柱柱顶的屋盖结构自重为[0.5×65.5+2.54×6+1.85×6×9+1.5×6×（4×1.5+2.1）]×1.2=264.9kN

柱自重

A（C）柱上柱自重：

1.2×3.82×25×0.16=18.34kN

下柱自重：

1.2×8.15×25×0.17=41.3kN

B柱上柱自重：

1.2×3.82×25×0.24=27.5kN

下柱自重：

1.2×8.15×25×0.19=46.2kN

吊车梁及轨道联接自重：

1.2×（40.8+0.38×6+1.28）=53.3kN

屋面活载:

不上人屋面,其均布活荷载标准值为0.5kN/

1.4×6×9×（0.5+0.3）=60.5kN

吊车荷载

吊车竖向荷载及影响线

图4吊车荷载影响线图

吊车荷载不利位置如图所示，由于每跨只有一台吊车，故吊车荷载不予折减。

跨度16.5m，Q=20/5最大轮压标准值Pmax=195kN。

小车自重标准值G2,k=75KN,吊车额定起重量相对应的重力标准值G3,k=20kN

吊车轮距=4650mm

吊车竖向荷载的计算

边柱吊车竖向荷载DMAx，K、DMIN，K的计算

DMAx，K=PMAx

=195×（1+0.267）=323.4kN

DMAx=1.4×247.07=345.9kN

DMIN，K=DMA×Pmin/Pma×=53.22kN

吊车横向水平荷载

作用在每一个轮上的吊车横向水平荷载标准值为（对于20/5t软钩吊车，α=0.1）

Tk=0.25×α（m2+Q）g=0.25×0.1×（75+200）=6.88kN

Tmax=Dmax×Tk/Pmax.k=345.9×6.88/195=12.20kN

风荷载：

该地区基本风压。

①风荷载体型系数，屋面坡度α=11.3

查GB50009-2001《建筑结构荷载规范》可得风荷载体型系数如图所示。

图5风荷载体形系数图

②风压高度变化系数，该地区地面粗糙度类别为B类