單層廠房課程設計指導書

1、單層工業(yè)廠房課程設計指導書淮 陰 工 學 院 課程設計指導書課程名稱： 鋼筋混凝土結構 設計題目： 單層工業(yè)廠房課程設計 專業(yè)層次： 本 科 制定日期： 2013年11月 版 次： 1 歸口單位： 建筑工程學院 附：設計范例：單層廠房設計任務書一、設計任務某廠金工車間的等高排架。該金工車間平、立面布置如圖所示。柱距除端部為5.5m，其余均為6.0m，跨度(18m+18m)；每跨設有兩臺吊車，吊車工作制級別為A5級，軌頂標高為7.2m，吊車起重量左右跨相同，具體見表2。外墻無連系梁，墻厚240mm，每開間側窗面積24m2，鋼窗，無天窗。 二、設計參考資料1、 屋面做法： 二氈三油防水層20mm厚

2、水泥砂漿找平層80mm厚泡沫混凝土保溫層預應力混凝土大型屋面板2、荷載 表 1 荷載基本雪壓0.4kN/m2地區(qū)類型B基本風壓0.5kN/m2屋面活載0.5kN/m2吊車起重量20/5t3、吊車起重量及其數據，見表2。表2 吊車起重量及其數據起重量橋跨輪距吊車寬起重機總量小車重最大輪壓吊車頂至軌頂軌中至車外端最小輪壓20/5t16.54000520022368.6174209423037.54、地質資料，見表3。表3 地質資料層次地層描述狀態(tài)濕度厚度()層底深度()地基承載力標準值容重1回填土1.41.4162棕黃粘土硬塑稍濕3.54.9200173棕紅粘土可塑濕1.86.7250175、預應

3、力屋面板、嵌板及天溝板選用，見表4。表4 預應力屋面板、嵌板及天溝板名稱標準圖號選用型號允許荷載kN/m2自重kN/m2備注預應力面板G410(一)YWB-22.461.40自重包括灌縫重嵌 版G410(二)KWB-12.51.75同上天溝板G410(三)TGB68-13.051.91同上6、屋架選用圖集，見表5。表5 屋架選用圖集跨度(m)標準圖號選用型號允許荷載kN/m2自 重屋架邊緣高度（m）18G415(一)YWJA-18-2Aa3.560.5kN/榀屋蓋鋼支撐0.05 kN/m22.157、吊車梁選用圖集，見表6。表6 吊車梁選用圖集標準圖號選用型號起重量Lk(m)自 重(kN)梁高

4、(mm)G425YXDL6-620/5t10.522.544.2/根1200注:軌道連結件重: 0.8 kN/m8、基礎梁：選用標準圖號G320 JL-3,16.7 kN/根。9、鋼窗重：0.45 kN/m2。10、常用材料自重，見表7。表7 常用材料自重名稱單位自重(kN/m2) 二氈三油綠豆砂面層0.35水泥砂漿20泡沫混凝土8240厚磚墻4.75單層廠房結構課程設計計算書1.結構構件選型及柱截面尺寸確定因該廠房跨度在1536m之間，且柱頂標高大于8m，故采用鋼筋混凝土排架結構。為了使屋蓋具有較大剛度，選用預應力混凝土折線型屋架及預應力混凝土屋面板。選用鋼筋混凝土吊車梁及基礎梁。由圖1可知

5、柱頂標高為9.6m，牛腿頂面標高為6m；設室內地面至基礎頂面的距離為0.5m，則計算簡圖中柱的總高度H，下柱高度Hl，和上柱高度Hu分別為：根據柱的高度、吊車起重量及工作級別等條件，可確定柱的截面尺寸，見表1。 圖1 廠房剖面圖表1 柱截面尺寸及相應的計算參數 計算參數柱號截面尺寸/mm面積/mm2慣性矩/mm4自重/(kN/m)A，C上柱矩4004001.610521.31084.0下柱I 4009001001501.875105195.381084.69B上柱矩4006002.4105721086.0下柱I40010001001501.975105256.341084.94本設計僅取一榀排

6、架進行計算，計算單元和計算簡圖如圖2所示。圖2 計算單元和計算簡圖2.荷載計算1.恒載屋蓋恒載 綠豆砂漿保護層，二氈三油防水層 20厚水泥砂漿找平層 80厚泡沫混凝土保溫層 預應力混凝土大型屋面板（包括灌縫） 屋蓋鋼支撐 總計 屋架重力荷載為60.5kN/榀，則作用于柱頂的屋蓋結構的重力荷載設計值為： (2) 吊車梁及軌道重力荷載設計值： (3)柱自重重力荷載設計值 A、C柱: 上柱： 下柱: B柱: 上柱: 下柱: 各項恒載作用位置如圖3所示。圖3 荷載作用位置圖 （單位：kN）2.屋面活荷載 屋面活荷載標準值為，雪荷載標準值為，后者小于前者，故僅按前者計算。作用于柱頂的屋面活荷載設計值為：

7、 的作用位置與作用位置相同，如圖3所示。3.風荷載風荷載的標準值按計算，其中,根據廠房各部分標高(圖1)及B類地面粗糙度確定如下： 柱頂(標高) 檐口(標高) 屋頂(標高) 如圖4所示，則由上式可得排架迎風面及背風面的風荷載標準值分別為： 圖4 風荷載體型系數及計算簡圖則作用于排架計算簡圖(圖4)上的風荷載設計值為: 4.吊車荷載 由表2可得吊車的參數為：，,根據及可算得吊車梁支座反力影響線中各輪壓對應點的豎向坐標值如圖5所示。(1)吊車豎向荷載吊車豎向荷載設計值為： (2)吊車橫向水平荷載作用于每一個輪子上的吊車橫向水平制動力為：作用于排架柱上的吊車橫向水平荷載設計值為：圖5 吊車荷載作用下

8、支座反力影響線3.排架內力分析該廠房為兩跨等高排架，可用剪力分配法進行排架內力分析。其中柱的剪力分配系數計算，見表2。表2 柱剪力分配系數柱別A、C 柱B 柱; ; ; 由于圖6a所示排架為對稱結構且作用對稱荷載，排架結構無側移，故各柱可按柱頂為不動鉸支座計算內力。柱頂不動鉸支座反力可根據相應公式計算。對于A，C柱，則： 本例中RB=0。求得Ri后，可用平衡條件求出柱各截面的彎矩和剪力。柱各截面的軸力為該截面以上重力荷載之和，恒載作用下排架結構的彎矩圖和軸力圖分別見圖6b、c。 圖6 d為排架柱的彎矩、剪力和軸力的正負號規(guī)定，下同。圖6 恒載作用下排架內力圖2屋面活荷載作用下排架內力分析 (1

9、)AB跨作用屋面活荷載 排架計算簡圖如圖7所示，其中Q1=37.8kN，它在柱頂及變階處引引起的力矩為：對于A柱，,則 對于B柱,，則 將R反作用于柱頂，計算相應的柱頂剪力，并與相應的柱頂不動鉸支座反力疊加，可得屋面活荷載作用于AB跨時的柱頂剪力，即 排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力如圖7b，c所示。圖7 AB跨作用屋面活荷載時排架內力圖（2）BC跨作用屋面活荷載由于結構對稱，且BC跨與AB跨作用荷載相同，故只需將圖7中內力圖的位置及方向調整一下即可，如圖8所示。圖8 BC跨作用屋面活荷載時的排架內力圖3風荷載作用下排架內力分析(1）左吹風時計算簡圖如圖9a所示。對于A，C柱, ，得各柱頂的

10、剪力分別為排架內力如圖9b所示 (a) (b)圖9 左吹風時排架內力圖(2)右吹風時計算簡圖如圖10a所示。將圖9b所示A，C柱內力圖對換且改變內力符號后可得，如圖10b所示。圖10 右吹風時排架內力圖4.吊車荷載作用下排架內力分析(1) Dmax作用于A柱 計算簡圖如圖11a所示。其中吊車豎向荷載Dmax，Dmin。在牛腿頂面處引起的力矩為：對于A柱，則對于柱，得排架各柱頂的剪力分別為：排架各柱彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖11b,c所示。圖11 Dmax作用在A柱時排架內力圖(2) Dmax作用于B柱左計算簡圖如圖12a所示,計算如下：柱頂不動鉸支反力，及總反力分別為：各柱頂剪力分別為：排

11、架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖12b，c所示圖12 Dmax作用于B柱左時排架內力圖（3）Dmax作用于B柱右根據結構對稱性及吊車噸位相等的條件，內力計算與Dmax作用于B柱左的情況相同，只需將A，C柱內力對換并改變全部彎矩及剪力符號，如圖13所示。圖13 Dmax作用于B柱右時排架內力圖（4）Dmax作用于C柱 同理，將作用于A柱情況的A，C柱內力對換，并注意改變符號，可求得各柱的內力，如圖14所示。圖14 Dmax作用在C柱右時排架內力圖（5）Tmax作用于AB跨柱 當AB跨作用吊車橫向水平荷載時，排架計算簡圖如圖15a所示，對于A柱，得，則 同理，對于B柱，,，則：排架柱頂總反力

12、R為：各柱頂剪力為： 排架各柱的彎矩圖及柱底剪力值如圖15b所示。當Tmax方向相反時，彎矩圖和剪力只改變符號，方向不變。圖15 Tmax作用于AB跨時排架內力圖(6) Tmax作用于BC跨柱 由于結構對稱及吊車噸位相等，故排架內力計算與Tmax作用AB跨情況相同，僅需將A柱與C柱的內力對換，如圖16所示。圖16 Tmax作用于BC跨時排架內力圖5.內力組合以A柱內力組合為例。表3為各種荷載作用下A柱內力標準值匯總表，表4表11、表12為柱內力組合表，這兩表中的控制截面及正號內力方向如表3中的例圖所示。對柱進行裂縫寬度驗算時，內力采用標準值，同時只需對e0/h0>0.55的柱進行驗算。為

13、此，表2-33中亦給出了Mk和Nk的組合值，它們均滿足e0/h0>0.55的條件，對設計來說，這些值均取自Nmin及相應的M和V一項。 20表3 柱內力設計值匯總表柱號及正向內力荷載類別恒載屋面活載吊車豎向荷載吊車水平荷載風荷載作用在AB跨作用在BC跨Dmax作用在A柱Dmax作用在B柱左Dmax作用在B柱右Dmax作用在C柱Tmax作用在AB跨Tmax作用在BC跨左風右風 序號123456789101111.980.522.30-51.19-56.7744.60-5.29±9.72±23.6510.5018.55237.6137.8000000000-29

14、.78-8.932.30114.41-21.0844.60-5.29±9.72±23.6510.50-18.55296.4137.80552118.9700000011.76-4.586.4621.98-123.59125.14-14.85±119.57±66.36139.76-107.20332.9937.80552118.970000006.390.670.64-14.22-15.7712.39-1.47±16.9±6.5730.8119.10彎矩圖注：M單位(kN/m)，N單位kN，V單位kN。表4 A柱內力組合表截面組合項+M

15、max及相應的N、V組合項-Mmax及相應的N、V組合項+Nmax及相應的M、V組合項Nmin及相應的M、VMR，NR備注M1+0.9*2+3+0.9*(6+9)+1079.2511+0.90.8(5+7)+0.9×9+11-68.5551,23,643.5501+0.93+0.9(6+9)+1078.78357.699Nmax一項取1.35SGK+0.7×1.4SQK標準值取自Nmin及相應的M、V項N271.63237.61293.771237.61198.008M1+0.9*3+0.8*(4+6)+0.9*9+10115.41+0.92+0.8(5+7)+0.9

16、15;9+11-92.6551,46,9表12118.7131+0.90.9(7+9)+11-69.916 N693.85416.088738.01296.41 M1+0.9*3+0.8*(4+6)+0.9*8+10346.1361+0.92+0.8(5+7)+0.9×8+11-285.8021,46,8表12237.0691+0.93+0.9(6+9)+10298.473214.595N730.43463.376774.59332.99277.49VMKNKVK 6. 柱截面設計以柱為例?；炷翉姸鹊燃墳?，；采用HRB400級鋼筋，。上、下柱均采用對

17、稱配筋。1上柱配筋計算。 上柱截面共有4組內力。取 而截面的內力均小于，則都屬于大偏心受壓，所以選取偏心距較大的一組內力作為最不利內力。即取 M=78.783kN·m，N= 237.61 kN；吊車廠房排架方向上柱的計算長度。附加偏心矩取（大于）， ， 取 且 選3 18，則 滿足要求。 而垂直于排架方向柱的計算長度，則，（內插） 滿足彎矩作用平面外的承載力要求。2.下柱配筋計算取與上柱分析方法類似。 而，截面的內力均小于，則都屬于大偏心受壓。所以選取偏心距最大的一組內力作為最不利內力。按，計算下柱計算長度取，附加偏心距（大于20）。， 即中和軸過翼緣 且 選用4 18 垂直于彎矩作

18、用面的承載力計算： ， 3柱箍筋配置由內力組合表，相應的，驗算截面尺寸是否滿足要求。 截面滿足要求。 計算是否需要配箍筋： 取 可按構造配箍筋，上下柱均選用箍筋。 滿足彎矩作用面的承載力要求。4柱的裂縫寬度驗算相應于控制上、下柱配筋的最不利內力組合的荷載效應標準組合為： 表13 柱的裂縫寬度驗算表柱截面上柱下柱內力標準值57.699214.595198.008277.49291.390.55h0=198773.340.00950.01取te=0.010.01131.11.0480.5291183.3400.523288.95722.2172.06174.0450.3410.4360.1240.3 滿足要求0.1470.3滿足要求上柱=763，下柱=1018；構件受力特征系數；混凝土保護層厚度取30mm。驗算過程見表13。5牛腿設計根據吊車梁支承位置、截面尺寸及構造要求，初步