某鍛工車(chē)間單層單跨鋼筋混凝土廠房設(shè)計(jì)書(shū)

1、某鍛工車(chē)間單層單跨鋼筋混凝土廠房設(shè)計(jì)書(shū)第一章設(shè)計(jì)資料一、設(shè)計(jì)題目某鍛工車(chē)間， 根據(jù)工藝要求為一單層單跨鋼筋混凝土廠房，設(shè)有兩臺(tái)中級(jí)工作制A5 的軟鉤吊車(chē)，建筑平、剖面圖如圖1、圖 2。圖1建筑平面圖柱頂標(biāo)高軌頂標(biāo)高圖2建筑剖面圖二、設(shè)計(jì)題號(hào)縱墻上窗洞高： 軌頂標(biāo)高 9.3m 以為 1800mm；12m以上為22表 1單層單跨工業(yè)廠房課程設(shè)計(jì)題號(hào)2400mm?；撅L(fēng)壓為0.3kN/m 2，跨度 L（ m）1518吊車(chē)噸位 Q（ t ）1016/3.220/51016/3.2軌頂標(biāo)高（ m）9.0123459.3678910三、設(shè)計(jì)資料1、荷載：不上人屋面活荷載為0.5kN/ m2。2、材料：混凝

2、土： C20， C25，C30。鋼筋：縱向受力鋼筋采用HRB400，箍筋采用HPB300。型鋼及預(yù)埋件采用HRB400， HPB300。3、建筑構(gòu)造：屋面：卷材防水屋面，其做法如下：兩氈三油防水層上鋪小石子：0.35kN/ m20mm厚水泥砂漿找平層：0.4kN/ m100mm厚水泥珍珠巖制品保溫層：0.5kN/ m一氈兩油隔氣層：0.05kN/ m20mm厚水泥砂漿找平層：0.4kN/ m預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板：墻體：用240mm厚清水磚墻，鋼門(mén)窗。地面：室混凝土地面，室外高差150mm。222224、工程地質(zhì)及水文條件：由勘察報(bào)告提供的資料，天然地面下0.8 為填土，填土下層 3.5 為粉

3、質(zhì)粘土，地基承載力設(shè)計(jì)值f=200 kN/ m2。地下水位很低，設(shè)計(jì)時(shí)不考慮地下水的影響。5、吊車(chē)數(shù)據(jù)，見(jiàn)表2表 2 吊起重量跨度最大輪小車(chē)QLk（ mm） 壓（ kN） 重g（ t ）（ t ）車(chē)數(shù)據(jù)吊車(chē)吊車(chē)寬大車(chē)輪軌頂至軌道中總重度B距K吊車(chē)頂心至吊（ t ）（ mm）（ mm）面距離車(chē)外緣H（mm）距 離B1（ mm）1013.51153.4611758404050187620016.51231919.512921598023016/3.213.51556.3262159554000209720016.51632319.51852760554100218720/513.51766.977

4、2259554000209916.51852419.520729605541002189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屋面做法兩氈二油防水層上鋪小石子：0.35kN/m220mm水泥沙漿找平層：0.4kN/m2100mm珍珠巖保溫層：0.5kN/m2一氈二油隔氣層：0.05kN/m220mm水泥沙漿找平層：0.4kN/m2合計(jì)：g1k= g =1.7kN / m2屋面活荷載：q1k= 0.5kN / m2屋面外荷載：g1k+ q1k=1.7+ 0.5 = 2.2kN / m2屋面板采用 G410（一）標(biāo)準(zhǔn)圖集： 1.5m6m預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板（卷材防水

5、）中間跨：YWB 2II邊 跨：YWB 2IIS允許外荷載：2.46kN / m 2板自重：g 2k=1.30kN / m2灌縫重：g 3k= 0.10kN / m22.1.2檐口板、嵌板檐口板、嵌板采用 G410（二）標(biāo)準(zhǔn)圖集體。中間跨：YWB 1邊 跨：YWB 1S允許外荷載：2.50kN/m2板自重：1.65kN/m2灌縫重：0.10kN/m22.1.3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 1Ba）2允許外荷載：4.00kN/m屋架自重：g4k60.5kN / m22.1.4 天溝板天溝板采用G410（三）標(biāo)準(zhǔn)圖集。中間跨：TGB68中間跨左開(kāi)洞：T

6、GB68 1b中間跨右開(kāi)洞：TGB68 1a端跨左開(kāi)洞：TGB68 1sb端跨右開(kāi)洞：TGB68 1sb允許荷載：3.55kN/m2構(gòu)件自重：1.90kN/m22.1.5 吊車(chē)梁吊車(chē)梁選用G323（二）標(biāo)準(zhǔn)圖集 , 中級(jí)工作制備， 兩臺(tái)起重量為16t 的吊車(chē) , Lk13.5m ,選用吊車(chē)梁：中間跨 :DL 9Z, 邊跨 DL9B：構(gòu)件自重：g5k50kN 。吊車(chē)軌道聯(lián)接選用G325標(biāo)準(zhǔn)圖集 , 中級(jí)吊車(chē)自重：g6k= 0.8kN / m 。2.2排架柱材料選用(1)混凝土：采用 C30( fc =14.3N / mm 2 , f tk = 2.01N / mm2 ) 。(2)鋼筋：縱向受力鋼

7、筋采用HRB400級(jí)( fy360N / mm2, 0.52, Es2 105 N / mm2 ) 。b(3)箍筋：采用 HPB300級(jí) ( f y270N / mm2 ) 。(4)型鋼及預(yù)埋鐵板均采用HRB400,HPB300。第三章排架柱高與截面計(jì)算3.1 排架柱高計(jì)算由吊車(chē)資料表可查得： H 2099mm,軌頂墊塊高為200mm,軌道高為200mm牛腿頂面標(biāo)高軌頂標(biāo)高吊車(chē)梁軌頂墊塊高9.000 1.200 0.200 7.600m( 取 7.800m)柱頂標(biāo)高牛腿頂面標(biāo)高+吊車(chē)梁高+軌頂墊塊高+H+0.2007.800+1.200+0.200+2.099+0.200 11.499m (

8、取 11.700m)上柱高H u 柱頂標(biāo)高牛腿頂面標(biāo)高11.700-7.800=3.900m全柱高H 柱頂標(biāo)高基頂標(biāo)高11.700( 0.500) 12.200m下柱高H l 全柱高上柱高12.2003.9008.300m實(shí)際軌頂標(biāo)高牛腿頂面標(biāo)高+吊車(chē)梁高+軌頂墊塊高9.200m則(9.2m 9.0m) 9.0m 0.022 0.2滿足要求。3.2 排架截面尺寸計(jì)算截面尺寸需要滿足的條件為：h Hk /11 0.95 820mm.b Hl /20 415mm取柱截面尺寸為：上柱：（ b h） 450 450mm下柱：（b h） 450 850mm（如圖 3-1 ）圖 3-1上下柱截面圖第四章排

9、架柱上的荷載計(jì)算4.1屋蓋自重計(jì)算G1 =1.2 ( g1k+ g2 k柱距廠房跨度+ g3k ) 2+1.2 g4 k 0.51.2 (1.701.300.10)615 1.260.5 0.5 203.7kN ( 作用在柱頂 )2e1h上 / 2 -150 450 / 2 - 15075mm （與上柱中心線的偏心距）4.2柱自重計(jì)算上柱： G2= 250.450.45 3.91.223.69kN （作用于上柱中心線）e2 = hl - hu850 - 450200mm2222下柱： G4250.450.858.31.295.24kN （作用于下柱中心線）e4= 0mm4.3 吊車(chē)、吊車(chē)梁及軌

10、道自重計(jì)算G3=+g6 k柱距)1.2 ( g5k1.2(50.0 0.8 6)65.76kN (作用于牛腿頂 )e3750h下 / 2750850 / 2 325mm（與下柱中心線偏心距）4.4 屋面活荷載計(jì)算Q1=1.4 (0.5 + 0.5) 廠房跨度 / 2B 1.4 1 15 6 63kN (作用位置同 G1 )24.5吊車(chē)荷載計(jì)算豎 向 荷 載 ： pmax .k 176kN ,G1k G2kG3kpmax .k34kN ,pmin .k2K4000mm , B 5955mm, Qk150kN ,gk 69.77kN 。根據(jù) B 與 K，由影響線（見(jiàn)圖 4-1 ）圖 4-1 影響線

11、圖可以求得y10.008y20.647y31.000y40.333由上求得Dmax =0.9Q pmax .k yi0.91.41762.015446.85kN (作用同 G3 )Dmin =0.9Q pmin .k yi0.91.4342.01586.32kN (作用同 G3 )吊車(chē)水平荷載為T(mén)k(QQG gk )0.1 (1.42001.2 69.77) 9.09kN44則TmaxD maxTk23.08kN (作用于吊車(chē)梁頂面 )Pmax .k4.6風(fēng)荷載計(jì)算基本風(fēng)壓 : 00.3kN / m2風(fēng)壓高度變化系數(shù)z 按 B 類地區(qū)考慮，根據(jù)柱頂標(biāo)高11.85m ，查看荷載規(guī)用插法 得 z

12、1.05 ,對(duì) Fw按 檐 口 標(biāo) 高 14.25m , 用 插 法 得 z 1.115 ， 風(fēng) 載 體 型 系 數(shù)s10.8,0.5,s2則q11.4sz0 B 1.40.81.050.362.12kN / m1200q21.4sz0 B 1.40.51.050.361.32kN / m柱頂風(fēng)荷載集中力設(shè)計(jì)值：2100W1.40.80.5 z0Bh1 - (0.6 - 0.5)z0 Bh2 8.205kN第五章力計(jì)算5.1G x 作用力計(jì)算5.1.1G1 作用 ( 排架無(wú)側(cè)移 )M 11G1e1203.70.07515.278kN mM 12G1 e2203.70.2040.74kN m由

13、nI u0.34000.1476 , H u3.90.32 , 則：I l2.03030H12.221)31 - (1 -C1n2.012131( -1)n故 M 11 作用下不動(dòng)鉸承的柱頂反力為R11M 1115.278-C1-2.01-2.52kN ( )H12.2同時(shí)有32C31 - 1.1322311 (- 1)n故在 M 12 作用下不動(dòng)鉸承的柱頂反力為R-CM 12-1.132 40.74-3.8kN ( )123H12.2故在 M11和 M12共同作用下（即在 G作用下）不動(dòng)鉸支承的柱頂反力為1R1R11R12-6.32kN ( )相應(yīng)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及力圖如圖5-1 所示圖 5-1恒

14、荷載作用下的力(a)G 1 的作用； (b)M 圖 (kN m)； (c)N 圖（ kN）5.1.2G2、G 3、G 4 作用計(jì)算簡(jiǎn)圖及力圖G223.69kN , G365.76kN , G495.24kN , e3 325mmM 2-G2e2-19.750.20 -4.0kNm （）M 3G3e365.760.32521.372kN m （）相應(yīng)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及力圖如圖5-2所示。圖 5-2 G 2 、 G3 、 G4 作用計(jì)算簡(jiǎn)圖及力圖(a) G2 、 G3 、 G4 作用； (b)M 圖 (kN m)；(c)N 圖 (kN)5.2屋面活荷載力計(jì)算對(duì)于單跨排架， Q1 與 G1 一樣為對(duì)稱荷載

15、， 且作用位置相同， 但數(shù)值大小不同。 故由 G1 的力計(jì)算過(guò)程可得到 Q1 的力計(jì)算數(shù)值；M 11Q1e1630.0754.725kNmM 12Q1e2630.2012.60kNmR11C1M 110.778kNHR12C1M 121.169kNHR1R11R121.947kN （）相應(yīng)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及力圖見(jiàn)圖5-3 所示。圖 5-3Q1 作用計(jì)算簡(jiǎn)圖及力圖(a)Q1 作用； (b)M 圖 (kN m)； (c)N 圖 (kN)5.3吊車(chē)荷載作用力計(jì)算（ 1） Dmax 作用于 A 柱， Dmin 作用于 B 柱，其力為：M maxDmax e446.85 (0.75 0.425)145.23k

16、NmM minD min e86.322 (0.75 0.425)28.05kNmC3121.510.3221.1321.53 ( 11 0.323 (111)1)n0.146A 柱頂不動(dòng)支點(diǎn)反力RAM max C145.23kN （）H31.13213.4812.2B 柱頂不動(dòng)支點(diǎn)反力RBM min C28.05kN （）H31.1322.60312.2A 柱頂水平剪力VARA1( RA12RB ) 13.84( 13.84 2.63) 8.04kN （）2B 柱頂水平剪力VBRB1 (RARB ) 2.063 1 ( 13.48 2.063) 7.77kN （）25-4 。2計(jì)算簡(jiǎn)圖及力圖

17、見(jiàn)圖.(a) Dmax 作用 A 柱時(shí) (b) Dmax 作用 B 柱時(shí) M ( kN m) 圖 N (kN ) 圖 V (kN )圖 5-4 計(jì)算簡(jiǎn)圖及力圖（ 2）在 Tmax 作用下的力分析：Tmax 至牛腿頂面距離為1.4m; Tmax 至柱底面距離為1.4+8.3=9.7m, 因 A 柱與 B 柱相同故柱頂水平位移也相同，沒(méi)有柱頂水平剪力故A 柱力圖如圖5-5 。圖 5-5Tmax 作用下的力圖M (kN m) V (kN )5.4 風(fēng)荷載作用風(fēng)從左向右吹時(shí)，先求柱頂反力系數(shù)C11 為3141 - 1310.32 41- 1n0 .150.335C 111 -1881310.32 31

18、-1n0 .15不動(dòng)鉸支座反力RAq1HC112.1212.20.3358.66kN （）RBq2 HC111.3212.20.3355.39kN （）A 柱頂水平剪力VARA1 WRAR8.6618.665.39)kN(B )(8.2052.4722（）VBR1 WRAR5.3918.665.39)kNB(B )(8.2055.7422（）故在左風(fēng)右風(fēng)時(shí)A 柱的力圖如圖5-6 。圖 5-6 （a) 左風(fēng)時(shí)（ b) 右風(fēng)時(shí)5.5 最不利荷載組合由于本例結(jié)構(gòu)對(duì)稱，故只需對(duì)A 柱（或B 柱）進(jìn)行最不利力組合，其步驟如下：（ 1）確定需要單獨(dú)考慮的荷載項(xiàng)目。本工程為不考慮地震作用的單跨排架，共有8

19、種需要單獨(dú)考慮的荷載項(xiàng)目，由于小車(chē)無(wú)論向右或向左運(yùn)行中剎車(chē)時(shí)，A、B 柱在T max作用下，其力大小相等而符號(hào)相反，在組合時(shí)可列為一項(xiàng)。因此，單獨(dú)考慮的荷載項(xiàng)目共有7 項(xiàng)。（ 2）將各種荷載作用下設(shè)計(jì)控制截面（ I I 、 II II 、 III III ）的力 M、 N（III III 截面還有剪力 V）填入組合表 5-1 。填表時(shí)要注意有關(guān)力符號(hào)的規(guī)定。（ 3）根據(jù)最不利又最可能的原則，確定每一力組的組合項(xiàng)目，并算出相應(yīng)的組合值。計(jì)算中，當(dāng)風(fēng)荷載與活荷載（包括吊車(chē)荷載）同時(shí)考慮時(shí)，除恒荷載外，其余荷載作用下的力均應(yīng)乘以0.9 的組合系數(shù)。排架柱全部力組合計(jì)算結(jié)果列入表中。排架柱力組合表5-

20、1截面I-III IIIII-III恒荷載屋面活吊車(chē)荷載風(fēng)荷載荷載.G2DDminG1Q1maxTmax左風(fēng)右風(fēng)G.G在 A 柱在 A 柱34力荷載項(xiàng)12345678目M9.2902.87-31.36-30.303 33.0725.75-32.42(kN m)N203.719.756300000(kN)M-31.4523.69-9.73113.86-2.253-33.0725.75-32.42(kN m)N203.789.4563446.8886.32000(kN)M20.8416.6726.42847.13-66.744 229.11 187.91-168.26(kN m)N203.7184

21、.6963446.8886.32000(kN)V-6.30-1.94-8.04-7.7723.6228.33-21.84(kN)截面I-III IIIII-III力組合項(xiàng)目組合值MN,V組合值MN,VM max 及相應(yīng) N1+2+0.9(M=37.528N=280.151+2+735.04222.753+5+6+7)M max 及相應(yīng) N1+2+0.9(-M=-87.56N=222.754+6+8)N max 及相應(yīng) M1+2+0.9(M=-15.766N=280.151+2+312.16286.463+4+6+8)N min 及相應(yīng) M1+2+0.9(M=-18.349N=223.451+2

22、+8-23.13223.454+6+8)1+2+0.9(M max 及相應(yīng) N3+4+6+7)M=79.369N=758.341+2+4106.10740.03M max 及相應(yīng) N1+2+0.9(-M=-77.49N=427.541+2+8-40.18293.153+5+6+8)N max 及相應(yīng) M1+2+0.9(M=109.28N=757.511+2+4106.10740.033+4+6+7)N min 及相應(yīng) M1+2+8-40.18293.151+2+0.9(M max 及相應(yīng)3+4+6+7)N=847.28388.391+2+6266.62M=48.63V=31.4617.30N,

23、VM m ax 及相應(yīng)1+2+0.9(5+6+8)N=-465.74-191.6388.391+2+6-M=-380.19V=-6.83017.30N,VN max 及相應(yīng)1+2+0.9(3+4+6+7)N=847.282835.271+2+482.41M=461.032V=31.47-14.34M ,VN min 及相應(yīng) M ,V1+2+7225.42388.3922.03第六章柱的配筋計(jì)算取混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，縱向受力鋼筋采用HRB400，箍筋采用HPB300，查表得f c14.3N / mm2ft1.43N / mm2b0.5211.010.65設(shè)f yf y6.1 上柱配筋計(jì)算 ：

24、b h 450450mmM max 37.53kN mN 286.46kN計(jì)算長(zhǎng)度 l 02H u2 3.9 7.8m取 as40mm則 h0 h as 410mm6.1.1 求彎矩設(shè)計(jì)值 （考慮二階效應(yīng)后）M 110.9考慮附加彎矩影響，c0.5 f c A5.01.0取 c 1.0M 2NC m0.7 0.3 M 11.0eah45015mm取 ea20mmM 2303012M 11l 01.63Cm0.71s1300( M 2ea ) hc0.3M 2Nh0h0C ms1.631，故考慮縱向撓曲后的彎矩設(shè)計(jì)值為MCmsM 11 1.63 37.5361.17kNm6.1.2 求 ei ，

25、 N b 判別大小偏心受壓M61.17106213mme0=103N286.46ei e0ea233mm 0.3h00.3410 123mm由于對(duì)稱配筋A(yù)sAsf yf y所以 N b1 f cb b h0 =1371.9 kN N=286.46 kN因 ei 0.3h0 ， NNb，滿足對(duì)稱配筋大偏心受壓的條件.6.1.3 求 As 及AsN=286.461034100.108 2as = 800.1951 f cbh0 1.0 14.3 4500410h近似取 x2as=80mmN eihas286.461032334504022103.23mm2As As =360410f yh0as4

26、0按最小配筋率計(jì)算min bh0.2 450450405mm2故按構(gòu)造配筋， 316（實(shí)配 ,AsAs603mm2）所需全部縱筋最少為：minbh0.55%4504501113.8 mm2 ，一側(cè)最少配筋A(yù)smin405 mm2 As4504020163間距 d171mm300mm，符合要求。如圖：圖 6-1 上柱配筋圖6.2下柱配筋計(jì)算：bh 450 850mmh0 85040 810mml0 H l 8.3mM max461.032kN mN 847.282kNV 31.47 kN6.2.1 求彎矩設(shè)計(jì)值 （考慮二級(jí)效應(yīng)后）M 110.9應(yīng)考慮附加彎矩影響M 20.5 f c A0.514

27、.34508501取 c 1.0C m =1.0c=847.2821033.23Neah85028.3mm20mm 取 ea28.3mm303011(l 0)21.1041取s1s1300( M 2cea )hNh0h0Cms1.104MCmsM 11.104461.032508.98kNm6.2.2 求 ei ， N b 判別大小偏心受壓e0M508.98106600.72mmeie0ea 600.72 28.3 629.02mm=847.282103NN b1 fcb b h0114.34500.528102710.422 kN N847.282kN因 ei0.3h0， NNb ，滿足對(duì)稱

28、配筋大偏心受壓的條件6.2.3求 As 及 AsxN847.282103mm amm2 s801 f cb114.3450131.66故N (eihas)847.828365.8340)2AsAs210 (810f y ( h0as )360(81040)2396mme eihas511.570035826.5mm22選取 4 28實(shí)配 AsAs2463mm2最小全部配筋：minbh 0.55% 4508502103.75 mm2一側(cè)最小配筋：min bh765mm2 As24504020428d392.7mm 300mm 滿足要求。如圖：圖 6-2 下柱配筋圖6.2.4 驗(yàn)算垂直于彎矩作用平

29、面的軸心受壓承載力由于上柱l01.25H u1.253.94.875ml04.87510.83查表0.97b0.45Nu0.9( fc Af y As ) 0.90.97(14.3 450 450 360 763)2777.78286.46, 滿足kNkN由于下柱l00.8H l0.88.36.64ml06.6414.760.901b0.45Nu 0.9( fc Af y As)0.9 0.901(14.3 450 850 360 2463)5154.43847.282,滿足kNkN6.3 斜截面受剪承載力驗(yàn)算M取3.0h08103b1.8 4Vh04500.25 c fcbh00.251 1

30、4.3450810 1303.087kN V1.75f t bh00.07N1.751.43 450 810 0.07 847.282 287.340kN V3 1.03 1.031.47kN滿足需求6.4 柱牛腿設(shè)計(jì)6.4.1 牛腿幾何尺寸的確定：牛腿截面尺寸與柱寬相等，為450mm，牛腿頂面的長(zhǎng)度為700mm，相應(yīng)牛腿水平截面長(zhǎng)度為 1150mm。取牛腿外邊緣高度為h 1 300mm，傾角45 , 于是牛腿的幾何尺寸如圖所示。圖 6-3 牛腿幾何尺寸及配筋圖6.4.2 牛腿幾何尺寸的驗(yàn)算：由于吊車(chē)垂直荷載作用下柱截面，750850100mm ，即取0 ，則FvkD maxG3 k446.85 65.76512.61 kNFhkTmax23.08 /1.416.48 kN110.5 Fhk )ftk bh0 0.65(10.516.48 ) 2.01450 560Fvka512.610.50.5h0 Fvk512.61 kN所以截面尺寸滿足要求。6.4.3 牛腿配筋：由于吊車(chē)垂直荷載作用下柱截面，故該牛腿可按構(gòu)造要求配筋：選 414As615mm2min bh540mm2箍筋要求 : 取10 1006.5 柱的吊裝驗(yàn)算6.5.1吊裝方案：