单层工业厂房计算书.docx
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单层工业厂房计算书
混凝土单层厂房结构课程设计
设计资料
一、工艺要求
本工程为一工业厂房，根据工艺要求，该车间为单跨，跨度为18米，柱距6米，长60
米，跨内设有20/5吨，中级工作制吊车（A4）一台，轨顶标高须不低于7.5米，可不设天
窗，采用纵墙开窗方案。
建筑平立剖面示意图分别如下：
房乎面图
t-lAI®
bl字
4环
4RB0
iGl
申
J4JOI
JiXO
广傷1T剖面国1：
100
iW
41沖1
g
m
R■<
m
□□
m
m
□
m
―AL
工
4nrp
}<4
>
、建筑资料
（1）屋面做法
序号
屋面做法
自重（KN/m2）
1
二毡三油防水层上铺小豆石
0.35
2
20厚水泥砂浆找平
20X0.02=0.40
3
80厚加气混凝土保温层
0.65
（2）围护墙：
240砖砌墙
（3）门窗：
钢门窗
三、气象和地质条件
基本风压0.6KN/怦，地面粗糙度B类；基本雪压0.6KN/怦；积灰荷载0.3KN/怦。
排架结构计算
一、构件选型
（一）屋面板（选用图集04G410—1）屋面荷载标准值为：
二毡三油防水层上铺小豆石
20mm水泥砂浆找平层
80mm厚加气混凝土保温层
屋面恒荷载总计
0.35kN/m2
20X0.02=0.4kN/m2
0.65kN/m2
1.4kN/m2
积灰荷载
雪荷载
0.3kN/m2
0.6kN/m2
屋面活载0.5kN/m2
屋面活何载总计（计算时取雪何载和屋面何载较大值）
0.9kN/m2
荷载组合1.35X1.4+1.4X（0.9X0.3+0.7X0.6）
=2.86kN/m2
选Y-WB-3H,允许荷载3.65kN/m2>2.86kN/m2满足要求。
（二）屋架（选用图集04G415—1）
屋架以上荷载标准值为
屋面恒荷载
1.4kN/m2
屋面板自重
1.4kN/m2
屋面板管缝重
0.1kN/m2
屋面支撑
0.07kN/m2
屋面恒何载总计
2.97kN/m2
屋架活何载
0.9kN/m2
荷载组合
一：
1.2X2.97+1.4X0.9=4.82kN/m2
二：
1.35X2.97+1.4X0.9X0.7=5.20kN/m2
选用YWJ18—2Aa（无天窗，两端内天沟，自重65.5kN）,允许荷载5.5kN/m2>5.20
kN/m2满足要求。
（三）吊车梁（选用图集04G326）
选用YDL—1,自重41.3kN
（四）吊车轨道联结（选用图集04G325）
选用轨道联结DGL—10,吊车梁上螺栓孔间距A=220mm,轨道面至梁顶面距离170mm,
Pd<510kN,满足要求。
自重1.060kN/m
（五）基础梁（选用图集04G320）
墙厚度240mm，选用JL—3，截面尺寸为bXh=240X450mm。
二、柱截面尺寸确定
牛腿顶面标高=轨顶标高-吊车梁高-轨道面吊车梁顶面距离
=7.5—1.2-0.2=6.1m（取6.3m）
轨道构造标高=6.3+1.2+0.2=7.7m
取室外地面标高为+0.000m，基础顶面至室外地坪的距离为0..6m。
由附录12查的，吊车轨顶至吊车顶部的高度为2.2m，考虑屋架下弦至吊车顶部所需
空隙高度为220mm,故
柱顶标高=7.7+2.2+0.22=10.12m，取10.20m。
柱全高H=11.60m
上柱高度Hu10.20-6.30=3.90m
下柱高度Hi11.603.907.70m
基础顶面柱全高H=11.60-0.8=10.80m
根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，确定柱截面尺寸：
上柱矩形截面bh400mm400mm,A1.6105mm2,I21.3108mm4,自重为4KN/m
下柱I型截面bfhbhf400mm800mm100mm150mm,A1.775105mm2,1
143.5108mm4.
三、荷载计算
（一）恒荷载
1、屋盖自重
F1k=2.97X6X182+65.52=193.13kN（e1=50mm）
2、柱自重
上柱：
F2k=3.9X4=15.6kN（e0=400-200=200mm）
下柱：
F3k=57.5—15.6=41.9kN
3、吊车梁和轨道联结自重
F4k=41.3+6X1.06=47.66kN（e4=750-400=350mm）
（二）活荷载
1、屋面活荷载：
F6k=（0.3+0.6）X6X182=48.6kN（e1=50mm）
2、吊车荷载
吊车的主要参数如下表
吊车吨
起重量
宽度B
轮距K
取大轮压
最小轮压
小车质量
位Q（t）
G3.k（kN）
（mm）
（mm）
Pmax.k（kN）
Pmin.k（kN）
G2.k（kN）
20/5t
200
5650
4400
195
30
78
（1）
入=Hu/H=3.9/10.80=0.344
n=lu/li=21.3/143.5=0.148
（2）吊车水平荷载Tmax.k
3、风荷载
wo=0.6kN/m2，地面粗糙类别为B类，B=6m
（1）求q1,k,q2,k
柱顶离室外天然地坪的高度10.20m
卩z=1+（1.14—1.0）/（15—10）x（10.20—10）=1.01
q1k=z®oB=0.8x1.01x0.6x6=2.91kN/m
q2k=s卩zwoB=0.5x1.01x0.6x6=1.82kN/m
（2）求Wk
h1=1.18m，檐口离室外地坪的高度为10.20+1.18=11.38m
卩z=1+（1.14—1.0）/（15—10）x（11.38—10）=1.04
Wk=[（0.8+0.5）h1+（0.5—0.6）h2]卩zwoB=（1.3x1.18—0.1x1.47）x1.04x0.6x
6=5.19kN
四、排架内力计算
参数计算如下:
计算简图
Ci=1.5Xi
311
=2.043
C3=1.071
C11=0.328
1、屋面恒荷载
M1=F1kXe1=193.13X0.05=9.66kN•m
M19.66
RA1=C1=X2.043=1.74kN
H10.80
M2=F1kXe0=193.13X0.20=38.63kN•m
M238.63、/...
RA2=C3=X1.071=3.65kN
H10.80
R=RA1+RA2=1.74+3.65=5.39kN
2、柱自重、吊车梁及轨道联结
AB
M=47.66X0.35-15.6X0.2=13.56kN•m
3、屋面活荷载
M1=F6kXe1=48.6X0.05=2.43kN•m
列]
'■1ir
t
B
M2=F6kXe0=48.6X0.2=9.72kN•m
Mi2.43、/cc—d
R1=C1=X2.043=0.44kN
H10.80
M29.72
R2=C3=X1.071=0.92kN
H10.80
R=R1+R2=1.36kN
4、吊车竖向荷载
①Dmax作用在A柱，Dmin作用在B柱
1
Mu」
>
1
1
B
屋面恒荷载
屋面活荷载
吊车竖向荷载
Mmax=dmaxxe4=247.07X0.35=86.47kN•m
Mmin=DminXe4=38.01X0.35=13.30kN•m
8647X1.071=8.16（J）
10.80
A
VA=RA+1/2（-RA—RB）=4.71（J）
Vb=Rb+1/2（-Ra—Rb）=-4.71一）
②Dmin作用在A柱，Dmax作用在B柱
5、吊车横向荷载
Tmax至牛腿顶面的距离为7.5—6.1=1.4m
Tmax至柱底的距离为7.5+0.6=8.10m
因A柱与B柱相同，受力也相同，故柱顶水平位移相同，没有柱顶水平剪力。
6、风荷载
左风时：
RA=q1kHC11=2.91x10.80x0.328=-10.83（J）
Rb=q2kHC11=1.82x10.80x0.328=-6.78（J）
Va=Ra+1/2（Wk—Ra—Rb）=0.57（t）
Vb=Rb+1/2（Wk—Ra—Rb）=4.62（t）
吊车横向荷载
+V+N
排架内力组合
荷载类型
序
号
I-I
n-n
川-川
MkNm
NkN
M
kNm
NkN
M
kNm
NkN
V
kN
屋面恒载
①
11.36
193.13
-27.27
193.13
12.89
193.13
5.39
忽略整体空间作用，按平面排架计算，弯矩、减力、轴力正方向按图所示：
A柱内力汇总表
柱自重、吊车梁及轨道联结
②
0
15.6
13.56
63.26
13.56
97.06
0
屋面活载
③
2.87
48.6
6.85
48.6
3.29
48.6
1.36
吊车竖向荷载
Dmax
在A
柱
④
-18.37
0
68.1
247.07
33.01
247.07
-4.71
Dmin
在A
柱
⑤
-18.37
0
-5.07
38.01
-40.16
38.01
-4.71
吊车横向水平荷载
向右
⑥
12.19
0
12.19
0
75.34
0
8.71
向左
⑦
-12.19
0
-12.19
0
-75.34
0
-8.71
风
荷
载
左风
⑧
24.35
0
24.35
0
193.91
0
33.60
右风
⑨
-31.86
0
-31.86
0
-169.67
0
-25.28
分别取A柱的上柱底部I-1截面、牛腿顶面n-n截面、下柱地面川-川
I-1
组合项目
M
N
V
+Mmax及相应N
1.2X（①+②）
+1.4X0.9X（③
+⑥+⑧）
63.29
311.71
-Mmax及相应N
1.2X（①+②）
+1.4X0.9X（④
+⑦+⑨）
-65.02
250.48
Nmax及相应M
1.2X（①+②）
+1.4X0.9X（③
+④+⑦+⑨）
-61.40
311.72
Nmin及相应M
1.2X（①+②）
+1.4X0.9X（④
+⑦+⑨）
-65.02
250.48
n-n
+Mmax及相应N
1.2X（①+②）
+1.4X0.9X（④
+⑥+⑧）
115.39
618.97
-Mmax及相应N
1.2X（①+②）
+1.4X0.9X（③
+⑤+⑦+⑨）
-86.97
416.80
Nmax及相应M
1.2X（①+②）
+1.4X0.9X（③
+④+⑥+⑧）
106.76
680.21
Nmin及相应M
1.2X（①+②）
+1.4X0.9X（⑦
+⑨）
-67.57
307.67
+Mmax及相应N、
V
1.2X（①+②）+1.4X0.9X（③
+④+⑥+⑧）
416.733
720.09
55.60
川-川
-Mmax及相应N、
V
1.2X（①+②）
+1.4X0.9X（⑤
+⑦+⑨）
-327.57
396.12
-42.29
Nmax及相应M、V
1.2X（①+②）
+1.4X0.9X（③
+④+⑥+⑧）
416.733
720.09
55.60
Nmin及相应M、V
1.2X（①+②）
+1.4X0.9X（⑥
+⑧）
371.00
348.23
59.78
恒荷载及任一种活荷载时,算得在Nmin及相应M、V情况下M=303.214KN.m,
N=348.23KN，V=53.51KN。
排架柱截面设计
、各材料及柱截面参数
1、材料及其参数:
混凝土采用C30
fc=14.3N/mm2，ftk=2.01N/mm2，ft=1.43N/mm2，Ec=3.0104N/mm2
钢筋采用HRB335
fy=fy=300N/mm2，Es=2.0105N/mm2
箍筋采用HPB235
fy=210N/mm2
2、柱截面参数：
上柱I—I截面：
b=400mm,h=400mm,A=1.6105mm2,
I
a=a=40mm,h0=400-40=360mm
下柱n—n、川一川截面：
bf=400mm,b=100mm,hf=150mm,h=800mm
h0=800-40=760mm
A=bh+2（bf-b）hf=1.775105mm2,a=a'=40mm,
截面界限受压区高度:
1
b==■
1—1
Escu
0.8
300
=0.550
5
2.0100.0033
、内力组合说明
I—I截面：
Nb=fcbbh0=14.30.550400360=1132.56kN
n—n、川一川截面：
Nb=fcbbh）+fc（bf-b）hf
=14.3[0.550100760+（400-100）150]
=1241.24kN
由内力组合结果看，各组轴力N均小于Nb，故各控制截面都为大偏心受压情况，均可
用N小、M大的内力组作为截面配筋计算的依据。
故I—I截面以M=-65.02kNm,N=250.48kN计算配筋；
m—m截面以M=416.733kNm,N=720.09kN计算配筋；
Nmin及相应M、V情况下M=303.214KN.m,N=348.23KN，偏心距较大，故也取为最不利组合。
n—n截面配筋同m—m截面。
三、柱截面设计
截面
I—I
m—m
内力
M（kNm）
-65.02
416.733
303.214
N（kN）
250.48
720.09
348.23
q=M/N（mm）
260
579
871
ea（mm）=max（h/30,20）
20
27
27
e=e°+ea（mm）
280
606
898
l0=2Hu;l0=H1（mm）
7800
7700
7700
1=0.5fcAc/Nw1.0
1.0
1.0
1.0
2
彳1l0
=1+c
1500eh0h
1.33
1.07
1.05
x=N/fcb或x=N/fcbf（mm）
43.79
126
60.88
当xw2a'时，
"“，N（e0.5ha）/2、
人=As='（mm2）
fy（hca）
554.187
/
940
当x>2a、xvhf时，
AAN（ei0.5h0.5x）/\ss11
fy（hoa）
（mm2）
/
1038
/
minAc（mm2）（一侧纵向钢筋）
320
/
/
一侧被选受拉钢筋及其面积（mm2）
3]20（942）
4]18（1018）
4」18（1018）
垂直于排架方向的截面承载力验算
lo
1.253.9=4.875
0.87.7=6.16
lo/b（bf）
12.19
14.90
0.95
0.90
Nu0.9（fcAf'yA；）
2439.49>311.71,
满足
2550.73>720.09,
满足
柱箍筋配置：
非地震区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求控制。
上下柱均
采用8@200箍筋。
四、柱裂缝宽度验算
风荷载的q0,故不考虑风荷载。
截面
I-I
m-m
内力
Mq（kNm）
-5.14
93.10
Nq（kN）
208.73
462.73
0）'巾0
0.72>0.55,
需进行验算
0.76>0.55,
需进行验算
qMq/Nq（mm）
24.6
201.20
teAs/[0.5bh（bfb）h,f]
0.012
0.011
2
d1l0
s=1+
4000e0h0h
2.39
1.0
ese00.5has
218.79
561.2
r,f（b,fb）h,f2、
「f=（mm2）
bh°
0
0.641
2
Z[0.870.12（1r'f）（h0/e）]h0
196.24
600.22
Nq（ez）
sq
Asz
25
70
1.10.65ftk/（tesq）
负值，取0.2
0.259
Wmaxcrsq/Es（1.9Cs0.08deq/te）
0.02<0.3,满足
0.076<0.3,满足
五、牛腿设计
（1）牛腿截面高度验算
FvkDmax,kF4,k247.0747.66294.73KN
由于牛腿顶面没有水平荷载，即Fhk0
设裂缝控制系数=0.65，a（800750）20300,故a0
Fhkftkbhb2.01400560_
由10.5:
—=0.65=585.31kN>Fvk，满足。
Fvk0.5ah°0.50
（2）
As
2
615
2
307.5mm
满足要求。
2
牛腿配筋计算
minbh0.002400600
480mm2，选用4丄14,As=615mm2。
由于a/h。
0.3，则
可以不设置弯起钢筋。
箍筋按构造要求配置，
箍筋选用8@100,50.322/35601/100=376mm2>
由于a=-30mm<0,故可按构造要求进行配筋。
水平纵向受拉钢筋截面面积As>
（3）牛腿顶面局部挤压验算
A=400300=1.2105mm2,0.75fcA=0.7514.31.2105=1287kN>Fvk=294.73kN，满足要求。
六、柱的吊装验算（A柱）
由表12-4知，柱插入杯口深度为h10.9800720mm,取h1=800mm，故柱的总长为
10.80+0.8=11.60m。
计算简图如右图所示。
■h
（1）荷载计算
动力系数1.5，柱自重的重力荷载分项系数取1.35。
qi2qik1.5
1.35
4=8.10kN/m
q2rGq2k=1.5
1.35
（0.41.025）=20.25kN/m
q3rGq3k=1.5
1.35
4.4=8.91kN/m
（2）弯矩计算
Mi
12
=qHu=-1/2
2
8.10
3.92=-61.60kNm，
M2:
=q1Hu（Hu/2
0.6）
2
0.5q20.6=-84.20kNm
M3
29.88KNm
（3）进行裂缝宽度验算:
柱截面
上柱
下柱
M（KN.m）
61.60
88.67
Muf,yA,s（h0a,s）
（KN.m）
90.43>
r0M10.961.6055.44
219.89>
r0M279.80
M2
sq（N/mm）
0.87h0As
208.79
131.73
1.10.65ftk/（tesq）
0.47
0.20
Wmaxcrsq/Es（1.9Cs0.08deq/te）
（mm）
0.198<0.2,满足
0.046<0.2,满足
基础设计（A柱）
1.地基承载力特征值和基础材料
该地区工程地质条件良好，地面下1.5m左右为中密粗砂层，层厚6m，则地基承载力特
征值fa=200KPa。
2作用在基础底面的内力
（1）基础梁和围护墙的重力荷载计算：
基础梁bh=240mm450mm，围护墙240mm砖砌墙，墙上开上下两层钢窗
上窗：
1.8m3.6m;下窗3.6m3.6m。
梁自重0.240.45625=16.20kN
钢窗重（3.6+1.8）3.60.45=8.75kN
墙自重[（10.20+1.18+0.6-0.45）6-（3.6+1.8）3.6]0.2419=241.86kN
总计：
Nwk=266.68kN
Nw=1.2Nwk=1.2266.68=320.02kN
Nwk基础形心的偏心矩ew=h/2+240/2=800/2+240/2=520mm
对基础底面的偏心弯矩
MwkNwkew266.680.52138.67KN.m（[）
MwNwew320.020.52166.41KN.m（[）
（2）柱传来的第①组内力
控制截面
升级会员 