混凝土及砌体结构课程设计—单层工业厂房设计-金属结构车间双跨等高厂房14号方案计算书【可提供完整设计图

混凝土及砌体结构课程设计—单层工业厂房设计-金属结构车间双跨等高厂房14号方案计算书【可提供完整设计图纸】混凝土及砌体结构课程设计学生姓名：学号：指导教师：所在学院：工程学院专业：土木工程中国·大庆2014年11月混凝土及砌体结构课程设计——单层工业厂房设计任务书(土木11（1）和11（2）)一、设计题目：金属结构车间双跨等高厂房。

二、设计内容：1．计算排架所受的各项荷载；2．计算各种荷载作用下的排架内力(对于吊车荷载不考虑厂房的空间作用)；3．柱及牛腿设计，柱下独立基础设计；4．绘施工图：柱模板图和配筋图；基础模板和配筋图。

三、设计资料1．金属结构车间为两跨厂房，安全等级为一级，厂房总长66m，柱距为6m，厂房剖面如图1所示；2．厂房每跨内设两台吊车；3．建设地点为东北某城市(基本风压0.4kN／m2，基本雪压0.6kN／m2，地面粗糙程度B类，冻结深度2.0m)；4．地基为均匀粘性土，地基承载力特征值180kpa；5．厂房标准构件选用及载荷标准值：(1)屋架采用梯形钢屋架，屋架自重标准值：18m跨69kN／每榀，21m跨93kN／每榀，24m跨106.8kN／每榀，27m跨123kN／每榀，30m跨142.4kN／每榀(均包括支撑自重)(2)吊车梁选用预应力混凝土吊车梁，参数见表3。

轨道及零件自重0.85kN／m，轨道及垫层构造高度187mm；(3)天窗采用矩形纵向天窗，每榀天窗架重：18m跨25kN／每榀，21m跨29kN／每榀，24m跨33kN／每榀，27m跨36.2kN／每榀，30m跨40.5kN／每榀(包括自重，侧板、窗扇支撑等自重)；(4)天沟板自重标准值为2.12kN／m；(5)围护墙采用240mm双面粉刷墙，自重5.24kN/m2。

塑钢窗：自重0.45kN／m2，窗宽4.5m，窗高见图1。

(6)基础梁截面为250 m m×600mm；基础梁自重4.4kN／m；6．材料：混凝土强度等级为C35，柱的受力钢筋采用HRB335级或HRB400级，箍筋采用HPB300级；7．屋面卷材防水做法（自上而下）及荷载标准值如下：改性沥青油毡防水层：0.4kN／m2；20mm厚水泥砂浆找平层：0.4kN／m2；100mm厚珍珠岩制品保温层：0.4kN／m2；一毡二油隔汽层：0.05kN／m2；20mm厚水泥砂浆找平层：0.4kN／m2；预应力大型屋板：1.4kN／m2。

8．屋面均布活荷载为0.5kN／m2。

图1 厂房剖面图土木11（1）序号1～55；土木11（2）序号56～113。

表1 各学号所对应桥式吊车和牛腿标高表2 吊车数据（工作级别A5）表3 吊车梁数据（工作级别A5）最后须提交的内容：1、设计计算书。

包括封页、任务书、目录、正文。

2、一号图纸一张。

包括柱模板图、柱配筋图、基础模板图、基础配筋图。

目录1设计资料 (1)2计算简图的确定 (1)2.1上柱及柱全高 (1)2.2柱的截面尺寸 (1)2.3 柱网布置 (2)2.4 计算参数 (3)3荷载计算 (4)3.1 恒载 (4)3.2 活荷载 (5)4排架内力分析 (8)4.1恒载作用下的排架内力分析 (9)4.2屋面活荷载作用下排架内力分析 (12)4.3风荷载作用下排架内力分析 (15)4.4吊车作用下排架内力分析 (17)5内力组合 (25)6柱的设计 (30)6.1柱纵向受力钢筋计算 (30)6.2柱的裂缝宽度验算 (33)6.3柱箍筋配置 (33)6.4柱牛腿设计 (34)6.5柱的吊装验算 (34)7基础设计 (36)7.1作用于基础顶面上的荷载计算 (36)7.3基础高度验算 (39)7.4基础底板配筋计算 (41)8.参考文献 (44)1设计资料本设计对应任务书第14号方案，左，右跨吊车为C2，起重量200kN 。

轨顶标高7.2m ，跨度21m 。

吊车梁左跨选用YDL-2型号，梁高1.2m ，梁重42.5kN ，梁高1.2m ，梁重42.5kN 。

2计算简图的确定2.1上柱及柱全高由于为对称结构，所以左、中、右标高相同。

轨顶标高=7.2+2.3+0.22=9.72m 取9.9m 牛腿顶面标高=轨顶标高-（吊车梁高度+轨道构造高） =7.2-（1.2+0.2）=5.8m 取5.7m全柱高H =柱顶标高-基础顶标高 柱总高m H 54.105.09.9=+= 下柱高m H l 2.65.07.5=+= 上柱高m H 2.42.64.10u =-=2.2柱的截面尺寸根据教材表2.4.3和2.4.4，由轨顶标高和吊车起重量初步选定柱的截面尺寸如下 边柱A,C ：上柱采用矩形截面 mm mm h b 400400⨯=⨯下柱采用工字形截面 mm mm mm mm h b h b f f 150100800400⨯⨯⨯=⨯⨯⨯ 中柱B ：上柱采用矩形截面 mm mm h b 600400⨯=⨯ 下柱采用工字形截面 mm mm mm mm h b h b f f 150100800400⨯⨯⨯=⨯⨯⨯如图1A、C柱B柱图1 柱的截面尺寸2.3 柱网布置对于纵向定位轴线，由吊车桥架外边缘至上柱内边缘的净空高度得321B B B e ++= 边柱A,C ：75074040080260<=++=e (满足) 中柱B ：75064030080260e <=++= (满足)所以边柱A,C 的定位轴线为柱中心线，中柱定位轴线为柱的中心线，如图2所示图2 柱网布置图及计算单元2.4 计算参数表1 柱截面计算参数取一品排架进行计算，计算单元如图3所示。

图3 排架计算简图3荷载计算3.1 恒载3.1.1 作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值防水层 0.4KN ／m 2 20mm 厚水泥沙浆找平层 0.4KN ／m 2 100mm 厚珍珠岩制品保温层 0.4KN ／m 2 一毡三油隔汽层 0.05KN ／m 2 20mm 厚水泥砂浆找平层 0.4KN ／m 2预应力大型屋面板21.4/kN m2/05.3mkN g ∑=天沟板 kN 72.12612.2=⨯ 天窗架重 kN 29 屋架自重 kN 93 则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为kN G G C A 15.253)29322972.12221605.3(2.111=+++⨯⨯⨯== kN G G B B 15.25311==右左mm e e C A 50150240011=-== 10B e =3.1.2 悬墙自重()[]kN G 35.1308.15.445.024.58.15.4638.52.12=⨯⨯+⨯⨯-⨯⨯=mm h h e 520280022402222=+=+=3.1.3 吊车梁及轨道重力荷载设计值()kN G G C A 12.57685.05.422.133=⨯+⨯== kN G G G A B B 12.573===右左mm h e C A 35028007502750e 233=-=-== 3.1.4 柱自重重力荷载设计值A 柱、C 柱上柱：kN 16.202.40.42.1G G C4A4=⨯⨯== 下柱：kN 74.322.64.42.1G G C5A5=⨯⨯==mm e C A 20024002800e 44=-== mm C A 0e e 55== B 柱上柱：kN 24.302.40.62.1G B4=⨯⨯= 下柱：kN 74.322.64.42.1G B5=⨯⨯=mm B B 0e e 54==3.2 活荷载3.2.1屋面活荷载屋面活荷载标准值为2m kN 0.5，雪荷载标准值为2m kN 0.7，后者大于前者，故仅按后者计算。

作用于柱顶的屋面活荷载设计值为kN Q Q Q B B C 74.6122165.04.1Q A =⨯⨯⨯====右左 Q 作用位置与G 作用位置相同。

3.2.2风荷载风荷载的标准值按0k w w s z z μμβ=计算，其中基本风压20/4.0m kN w =，高度小于30m 单层厂房取0.1=z β，对于城市郊区风压高度变化系数Z μ按B 类地区考虑高度的取值，确定如下：柱顶（标高m 4.10） 01.1=z μ； 檐口（标高m 58.11） 04.1=z μ； 屋顶（标高m 68.12） 07.1=z μ； 天窗檐口（标高m 08.16） 15.1=z μ； 天窗顶（标高m 63.16） 16.1=z μ； 风荷载体形系数S μ的分布如图4所示。

风向图4 风荷载体形系数排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为20113232.04.0101.18.00.1m kN z s z k =⨯⨯⨯==ωμμβω20221616.04.001.14.00.1m kN z s z k =⨯⨯⨯==ωμμβω则作用于排架计算简图上的风荷载设计值为m kN q 72.20.63232.04.11=⨯⨯= m kN q 36.10.61616.04.12=⨯⨯=()()()kN F W 36.234.215.15.02.06.06.01.107.15.05.04.02.018.104.14.08.064.00.14.1=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯++++⨯⨯-++-+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=3.2.3吊车荷载左、右跨吊车为C2，由任务书中表2得到吊车参数为，最大轮压kN P k p 205max .=，kN F P 35min =，大车宽m B 55.5=，，最大轮距，m K 4.4=，小车重kN g 75=，设kN Q 200=。

根据B 、K 及反力影响线，可算得与各轮对应的反力影响线竖标如图5。

0.0750.8081.00.267图5 跨maxD 计算简图于是可求得作用于柱上的吊车垂直荷载()kN y P D i P Q 05.617075.0267.0808.012054.1max max =+++⨯⨯==∑γkNy F D i p Q 35.105)075.0267.0808.01(354.1min min =+++⨯⨯==∑γ作用于每个轮子上的吊车横向水平制动力()()kN g Q T 875.6752001.04141=+⨯⨯=+=α作用于排架柱上的吊车水平荷载设计值()kN y T T i Q 69.20075.0267.088.01875.64.1max =+++⨯⨯==∑γ4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，其中柱的剪力分配系数i η按式11/1/ii nii δηδ==∑计算，结果见表2。

表2 柱的截面尺寸及相应的计算参数4.1 恒载作用下的排架内力分析恒荷载作用下排架的计算简图如图6所示。

图中的重力荷载G 及力矩M 是根据图7确定的，即G G G C2M图6 恒荷载作用下排架计算简kN G G G A C A 15.253111=== kN G G G A C A 736.32533===kN G G G G G A A A C A 63.20716.2012.5735.13024322=++=++==m kN e G M A A ⋅=⨯=⨯=65.1205.015.253111()m kN M A ⋅=⨯+⨯-⨯+=45.10252.035.3035.012.572.016.2015.2532kN G G G B B B 3.50615.25315.253111=+=+=右左kN G G G G B B B B 48.14412.5712.572.304332=++=++=右左 kNG G B B 74.3253== m kN MB ⋅=01混凝土及砌体结构课程设计5K N4K N )12K N73K N3B=57.12K N73K N.15K N .74K N )G 1=253.(Q 1=61.G 3B =57.12K G 1=2(Q 1=G 3A=5G 5A=32图7 作用于排架上的荷载由于如图所示排架为对称结构且作用对称荷载，排架结构无侧移，故各排架可按柱顶为不动铰支座计算内力，柱顶不动铰支座反力R 可根据表2.5.2所列的相应公式计算。