單層工業(yè)廠房設(shè)計說明書

1、南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院課 程 設(shè) 計 說 明 書課程名稱:設(shè)計題目:系 部:專 業(yè):學(xué)生姓名:學(xué) 號:指導(dǎo)老師: 2008 年 7 月 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 II 頁 共 頁一 設(shè)計資料1二 構(gòu)件選型2 2.1 屋面板2 2.2 屋架2 2.3 天溝板2 2.4 吊車梁3 2.5 吊車軌道聯(lián)結(jié)3 2.6 基礎(chǔ)梁4 2.7 過梁(GL）、圈梁（QL）、連系梁(LL)5 2.8 門窗5三 柱設(shè)計6 3.1 尺寸的確定6 3.2 材料的選用6四 荷載計算7 4.1 荷載作用位置7 4.2 屋蓋荷載7 4.3 上柱自重7 4.4 下柱自重7 4.5 吊車梁等自重8 4.6 吊車荷載標(biāo)準(zhǔn)值8 4

2、.7 圍護墻等永久荷載9 4.8 風(fēng)荷載9五 橫向排架內(nèi)力分析12 5.1 恒載作用下的內(nèi)力計算12 5.2 活載作用下的內(nèi)力計算15六 荷載組合及最不利內(nèi)力組合23 6.1 截面26 6.2 截面28 6.3 截面30七 柱配筋計算33八 柱在排架平面外承載力驗算36九 斜截面抗剪和裂縫寬度驗算37 9.1 斜截面抗剪驗算37 9.2 裂縫寬度計算37十 牛腿設(shè)計39 10.1 幾何尺寸確定39 10.2 牛腿配筋計算39 10.3 牛腿局部抗壓驗算40十一 柱的吊裝驗算41 11.1 荷載計算41 11.2 內(nèi)力計算42 11.3 正截面驗算42 11.4 裂縫寬度計算43十二 基礎(chǔ)設(shè)計4

3、4 12.1 確定基礎(chǔ)尺寸45 12.2 抗沖切驗算46 12.3 基礎(chǔ)底板配筋計算48 課程設(shè)計說明書（論文） 第 45 頁 共 49 頁一 設(shè)計資料1 工程名稱：三明市三元區(qū)宏大機械公司金工裝配車間2 單跨裝配車間，總長84m，柱距6m，車間平面布置圖和剖面圖如附圖所示?？缰性O(shè)有二臺20/5t吊車，A5級工作制，其軌頂標(biāo)高為10.2m，柱頂標(biāo)高為12.9m，基礎(chǔ)頂面標(biāo)高為-1.5m。3 建筑地點：三明市三元區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向：全年為偏北風(fēng)，夏季為偏南風(fēng)。雨雪量：年降雨量1450mm，最大積雪深度100 mm?；撅L(fēng)壓：，基本雪壓：。4 地質(zhì)條件：（1）填砂：遍布場地表層，厚度為0.5-1.25m，

4、平均1.0m；，褐灰，主要由中粗顆粒石英砂及貝殼碎片等組成，該層屬新近回填（回填時間小于3年），有經(jīng)專門振沖密處理，呈中密狀，局部稍密狀。密實度及均勻性較好，力學(xué)強度一般，工程性能一般。承載力標(biāo)準(zhǔn)值fak=120 kPa。重度。（2）粉質(zhì)粘土：全場地分布，厚度為2.20-2.50m，平均2.30m。褐紅、褐綠、灰綠、灰白等色，大多呈硬塑狀，局部可塑，成份主要由粘、粉粒及石英砂性組成，砂礫含量約20%，巖芯搖振無反應(yīng)，切面較光滑，干強度中等，韌性好。該層屬中等壓縮性土，強度較高，工程性能較好。fak=250 kPa。重度。（3）中砂：厚度為2.0014.50m，平均厚度6.8m。褐黃、灰白色，可

5、塑硬塑狀，大多呈硬塑狀，局部可塑，成份主要由長石風(fēng)化的粘土礦物，石英顆粒及云母碎屑等組成，土中>2mm顆粒含量約15%，手捏易散，泡水易化，崩解，原巖結(jié)構(gòu)特證清楚，母巖為花風(fēng)巖。巖芯搖振無反應(yīng)，切面稍有光滑，干強度中等，韌性低。該層屬中等壓縮性土，強度較高，工程性能較好。fak=260 kPa。重度。（4）全風(fēng)化花崗巖：厚度為1.6012.30m，變化較大，其頂板埋深為17.80-30.90m，頂板高程為-21.92-8.84m。褐黃、灰白色，堅硬狀，成份主要由未完全風(fēng)化的長石、石英、云母碎屑等組成，巖芯量散體結(jié)構(gòu)，堅硬狀。該層屬低壓縮性土，強度較高，工程性能好。fak=500 kPa.

6、（地質(zhì)剖面圖見圖2）場區(qū)勘探深度內(nèi)地下水為空隙潛水，接受大氣降水入滲補給，勘察期間地下水埋深2.973.03米。根鄰近地下水質(zhì)資料，場區(qū)地下水質(zhì)對混凝土無腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性。5 材料供應(yīng)：砂石、磚、瓦該地區(qū)能保證供應(yīng)；水泥、鋼材、木材品種齊全。6 施工能力：承建公司技術(shù)力量較強，機械裝備水平較高。可進行各種類型的預(yù)制構(gòu)件的吊裝，專用預(yù)制構(gòu)件廠能生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件和各類鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件。7 依建筑材料供應(yīng)情況和施工能力，車間的主要承重構(gòu)件采用裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。二 構(gòu)件選型2.1 屋面板：采用全國通用工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件圖集04G410-11.5m×6.0m預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板

7、，根據(jù)屋面板上作用的荷載選用。防水層 保溫層 20厚水泥砂漿找平層 屋面活荷載 雪荷載 外荷載基本組合設(shè)計值：選 Y-WB-3x，自重（加灌縫），允許荷載，滿足要求。2.2 天溝板：選用04G410-2圖集1500×6000預(yù)應(yīng)力混凝土天溝板，天溝寬580mm,溝壁平均厚度為80mm。防水層 保溫層 65厚焦渣混凝土找平層 20厚砂漿抹面 積水荷載按200高計 卷材防水層考慮高低肋覆蓋部分，按天溝平均內(nèi)寬b的2.5倍計算（b=天溝寬-190=580-190=390），則選用TGB58(有落水洞口)允許荷載，滿足要求。注：積水荷載取為200mm高，比其他荷載大，故天溝板驗算取積水荷載，

8、當(dāng)排架分析時仍取屋面活荷載。2.3 屋架：按05G511梯形鋼屋架圖集選用防水層（屋面板） 保溫層（屋面板） 找平層（屋面板） 屋面板自重（加灌縫） 屋架支撐自重 雪荷載 屋面活荷載 荷載組合：、永久荷載效應(yīng)控制：、活荷載效應(yīng)控制： 選用GWJ30-3（無天窗），允許荷載4.5kN/m>,滿足要求，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖集查得屋架自重50.9kN。2.4 吊車梁：按04G323-2圖集選用廠房配有二臺Q相同、A5級工作制20/5t吊車， ，柱距6m，吊車起重量20t，根據(jù)圖集確定選用 DL10s吊車梁（梁重4.08t）。2.5 吊車軌道聯(lián)結(jié)：按04G325圖集選用1） 軌道聯(lián)結(jié)按A5級工作級別，Q=

9、200kN，根據(jù)吊車規(guī)格參數(shù)計算最大輪壓設(shè)計值：選用：軌道聯(lián)結(jié)DGL-11則405.72kN <510 kN，滿足要求。吊車梁上螺栓孔間距A=240mm，軌道面至梁頂面距離190mmDGL-11的參數(shù)鋼軌 0.380 kN/m聯(lián)結(jié)件 0.086 kN/m彈性墊層 0.004 kN/m混凝土找平層 （0.82×10/1000+0.023×25）=0.583 kN/m 1.060 kN/m2）. 車擋選用：車擋CD-32.6 基礎(chǔ)梁04G320墻厚度240mm，磚強度等級MU10，砂漿強度等級M5。墻體采取突出于柱外的方案。柱距為4.2m時窗寬3m，柱距為6m時窗寬4.2

10、m。安全等級為二級，重要性系數(shù)1.0。1）縱墻（柱距為6m）磚墻窗洞寬度窗洞迭加高度窗上口至墻頂距離多層窗兩窗之間的距離根據(jù)以上資料選用：JL-3（有門、有窗）凈跨度基礎(chǔ)梁的支座中心線間的距離2）山墻磚墻窗洞寬度窗洞迭加高度窗上口至墻頂距離多層窗兩窗之間的距離柱距為4.5m根據(jù)以上資料選用：JL-24（有窗）凈跨度基礎(chǔ)梁的支座中心線間的距離柱距為6m根據(jù)以上資料選用：JL-3（有門、有窗）凈跨度基礎(chǔ)梁的支座中心線間的距離2.7 過梁(GL）G322-1、圈梁（QL）、連系梁(LL)4.5m柱距：窗戶寬3000mm，選用GL-4240。梁高180mm，混凝土C20，鋼筋HRB235。6m柱距：窗

11、戶寬4200mm，選用GL-4420。梁高300mm，混凝土C20，鋼筋HRB335。墻體材料選用機制普通磚，墻厚240mm，門窗洞口寬4200mm，荷載等級為0。由于考慮三梁合一統(tǒng)一取為GL-44202.8 門窗4.5m柱距：窗戶3000mm×4200mm、3000mm×4800mm。6m柱距：窗戶4200mm×4200mm、4200mm×4800mm。門：3000mm×3600mm三 柱的設(shè)計3.1 尺寸的確定1）軌頂標(biāo)高：根據(jù)廠房工藝需求（最大設(shè)備及吊物與跨越物間的安全距離、吊車相關(guān)尺寸等）確定軌頂標(biāo)高為；2）軌頂至柱頂高度：=吊車梁高+

12、軌道高+吊車頂端與柱頂?shù)膬艨粘叽?=0.19+2.136+0.3=2.626調(diào)整為=2.7m（吊車頂與柱頂凈空調(diào)為374mm）；3）柱頂標(biāo)高；4）牛腿標(biāo)高=10.2-1.2-0.19=9.81m（取為9000mm）；注：1.2為DL10s高度；0.19為DGL11高度。柱軌頂標(biāo)高實際為9.00+1.2+0.19=10.39m與10.2m相差范圍內(nèi)，滿足要求。5）上柱高度；6）下柱高度；（*-1.5為基頂標(biāo)高）7）柱的計算高度=；8）初定截面尺寸 b/20=10500/20=525mm h/12=10500/12=875mm由參考尺寸?。荷现ň匦危゜×h=400×500mm

13、 下柱（矩形）b×h=400×1000mm表3.1 柱截面計算參數(shù)截面尺寸(mm)面積(mm2)慣性矩(mm4)自重( kN/m)上柱400×5002.0×10521.3×1085.0下柱400×10004.0×105333.3×108109）柱的插入深度h應(yīng)滿足：預(yù)制柱插入基礎(chǔ)杯口應(yīng)有足夠的深度，使柱可靠地嵌固在基礎(chǔ)中，插入深度對于截面尺寸800h1000的應(yīng)滿足：插入深度為0.9h，且800mm，同時插入深度還應(yīng)滿足柱縱向受力鋼筋錨固長度的要求和柱吊裝時穩(wěn)定性的要求，即應(yīng)使h0.05倍柱長（吊裝時的柱長）。最終

14、插入深度取值為900mm。3.2 材料的選用C30混凝土，,C25混凝土，,鋼筋：受力筋為HRB335，,箍筋為HRB235，四 荷載計算4.1 荷載作用位置 注：上柱截面高，下柱截面高，墻厚作用于上柱柱頂豎向偏心力對上柱計算軸線的偏心距；上柱豎向力對下柱計算軸線的偏心距；吊車梁支座鋼墊板的中心線對下柱計算軸線的偏心距；圍護墻自重對下柱計算軸線的偏心距；4.2 屋蓋荷載(永久荷載G，活荷載Q)則屋蓋結(jié)構(gòu)自重 屋面活荷載 4.3 柱自重1）上柱自重：2）下柱自重：4.4 吊車梁等自重G4K4.5 吊車荷載標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)設(shè)計資料，吊車按兩臺考慮。其中：，起重量Q=20t,大車質(zhì)量 ，小車質(zhì)量，吊車最大

15、輪壓標(biāo)準(zhǔn)值, 吊車梁支座反力影響線及兩臺吊車的布置如圖4.2示。4.6 圍護墻等永久荷載G5k(G5k包括QL，JL，墻體，門窗等重量)圈梁(QL)自重：基礎(chǔ)梁(JL)自重：C1（4.2m×4.2m）鋼窗自重C2（4.2m×4.8m）鋼窗自重 240厚墻（雙面抹灰）自重4.7 風(fēng)荷載風(fēng)荷載計算簡圖見圖4.3，其中； ，基本風(fēng)壓風(fēng)振系數(shù)（規(guī)范規(guī)定單層廠房取1.0）屋面坡度風(fēng)載體型系數(shù)查規(guī)范如下：，圖4.3風(fēng)壓高度變化系數(shù)按地面粗糙變化類別為B類，查規(guī)范如表4.1：表4.1 風(fēng)壓高度變化系數(shù)離地面（或海面）高度5m10m15m20m1.001.001.141.25中間按線性插入

16、：柱頂 檐口 屋脊 注：室內(nèi)外高差為0.45m。排架迎風(fēng)面和背風(fēng)面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值分別為：則作用于排架計算簡圖上的風(fēng)荷載設(shè)計值為：（B為計算單元寬度）=五 橫向排架內(nèi)力分析控制截面選擇為：1） 上柱：底部-截面；2） 下柱：牛腿頂面-和柱底-截面。由于結(jié)構(gòu)左右對稱，故剪力分配系數(shù)5.1 恒載作用下的內(nèi)力計算1） 在作用下內(nèi)力計算由于結(jié)構(gòu)對稱，荷載對稱，故結(jié)構(gòu)可取半邊計算，上端為不動鉸支座。求支反力R的系數(shù)C1、C3：作用時： 作用時： 內(nèi)力正向：以截面順時針旋轉(zhuǎn)為正。求出未知反力R后，求解靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力：由圖5.1(a)得M=0：由圖5.1(b)得M=0：由圖5.1(c)得M=0：2） 在,作用

17、下內(nèi)力計算在上述荷載作用時為柱底端固定上端自由的懸臂柱，屬靜定結(jié)構(gòu)。5.2 活荷載作用下的內(nèi)力計算5.2.1 在Q1k作用下內(nèi)力計算內(nèi)力圖與內(nèi)力圖成比例，比例系數(shù)5.2.2 在Dmax,k，Dmin,k作用下內(nèi)力計算分析吊車荷載作用在A柱上，作用于B柱上時內(nèi)力(當(dāng)作用于A柱，作用于B柱上時內(nèi)力，利用對稱性即可求出內(nèi)力)為了撤銷附加不動鉸支座，需要在排架柱頂施加水平集中力-和-，由于A、B柱相同，剪力分配系數(shù)，故在-和-作用下，各分配到柱頂剪力為總柱頂剪力為： 求A柱彎矩：由圖5.5(a) M=0得： 由圖5.5(b) M=0得：由圖5.5(c)得M=0： 求B柱彎矩：由圖5.6(a) M=0得

18、：由圖5.6(b) M=0得：由圖5.6(c) M=0得：利用對稱性當(dāng)作用于B柱時內(nèi)力圖：5.2.3 在吊車水平荷載Tmax,k作用下內(nèi)力計算當(dāng)不考慮廠房空間作用時，利用對稱性可簡化為靜定的下端固定上端自由的二階柱。吊車梁頂：吊車梁底：柱底： 5.2.4 在風(fēng)荷載Wk，q1k，q2k作用下內(nèi)力計算在風(fēng)荷載作用下，以左風(fēng)作用進行計算。（右風(fēng)作用時，利用對稱性A，B兩柱內(nèi)力值對換，符號相反即可，不必另算。）在的作用下，A柱虛加水平不動鉸支座，則A柱不動鉸支座反力在的作用下，B柱虛加水平不動鉸支座，則B柱不動鉸支座反力撤銷附加不動鉸支座，需在排架柱頂施加集中力-和-，并把他們與相加后進行剪力分配求內(nèi)

19、力圖如下：(當(dāng)左風(fēng)作用時A柱的內(nèi)力)由圖5.11 Mx=0得：左風(fēng)作用下的內(nèi)力圖如圖4.16所示。用同樣的方法可求出右風(fēng)的內(nèi)力圖，如圖4.17所示。六 荷載組合及最不利內(nèi)力組合考慮的是以下四種的內(nèi)力組合：（1）及相應(yīng)的N，V；（2）及相應(yīng)的N，V；（3）及相應(yīng)的M，V；（4）及相應(yīng)的M，V；以上四種內(nèi)力組合中的有是我們要尋求的最不利內(nèi)力（即在截面尺寸，材料強度相同條件下，使截面配筋量最大的內(nèi)力）。在尋求上述四種內(nèi)力時，考慮這些荷載同時出現(xiàn)以及同時出現(xiàn)且達到最大值的可能性。因此，我們在尋求最不利內(nèi)力組合時必須考慮荷載組合。按荷載規(guī)范中對于一般排架、框架結(jié)構(gòu)由可變荷載效應(yīng)控制的組合的表達式為：、“

20、恒荷載”+任一種“活荷載”、“恒荷載”+0.9（任意兩種或兩種以上“活荷載”）內(nèi)力組合要點：（1）每次組合以一種內(nèi)力為目標(biāo)來決定荷載項的取舍；（2）每次組合都必須包括恒荷載項；（3）當(dāng)取和為組合目標(biāo)時，應(yīng)使相應(yīng)的M絕對值盡可能的大，對于不產(chǎn)生軸向力而產(chǎn)生彎矩的荷載項中彎矩值也應(yīng)組合進去；（4）風(fēng)荷載項中有左風(fēng)和右風(fēng)兩種，每次組合只能取其中的一種；（5）吊車荷載組合時，要遵守“有T必有D，有D必有T”的原則；在“恒荷載任一種活荷載”的內(nèi)力組合中，只能在吊車豎向荷載D與吊車水平荷載T兩者中取一種；（6）由于柱底水平剪力對基礎(chǔ)底面將產(chǎn)生彎矩，其影響不能忽視，故在組合截面III-III的內(nèi)力時，要把相

21、應(yīng)水平力值求出；（7）當(dāng)柱截面采用對稱配筋及采用對稱基礎(chǔ)時，+Mmax，-Mmax兩種內(nèi)力組合合并為一種，即| M |max及相應(yīng)的N和V；（8）荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合用于裂縫控制和地基的承載力驗算。下面根據(jù)A柱內(nèi)力（標(biāo)準(zhǔn)值、組合值）匯總表(表6-1、表6-2)進行A柱的內(nèi)力最不利組合計算，組合結(jié)果見表6-3。A柱在各種荷載作用下內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值匯總表 表6-1荷載類別序號截面內(nèi)力值（、）I-III-IIIII-IIIMNMNMNV屋蓋自重15.62288.73-8.79288.7321.41288.732.88柱及吊車梁自重2018.726.1765.886.17191.880屋面活荷載31.2363

22、-1.92634.67630.63Dmax在A柱4-21.37083.03417.625.49417.6-5.48Dmin在A柱5-21.41023.18178.35-34.47178.355.49Tmax在A柱614.36014.360140.05011.97左風(fēng)721.64021.640218.25028.33右風(fēng)8-26.130-26.130-200.340-23.81A柱在各種荷載作用下內(nèi)力設(shè)計值匯總表 表6-2荷載類別序號截面內(nèi)力值（、）I-III-IIIII-IIIMNMNMNV屋蓋自重16.74346.48-10.55346.4825.69346.483.46柱及吊車梁自重202

23、2.467.4079.067.40230.260屋面活荷載31.7288.2-2.6988.26.5488.20.882Dmax在A柱4-29.920116.24584.6435.69584.64-7.67Dmin在A柱5-29.97032.45249.69-48.26249.697.69Tmax在A柱6-20.100-20.100196.070-16.76左風(fēng)730.30030.300305.55039.66右風(fēng)8-36.580-36.580-280.480-33.33七 排架柱的配筋計算實際工程中，偏心受壓構(gòu)件在不同的荷載組合中，同一截面分別承受正負(fù)彎矩；再者也考慮施工方便，不易發(fā)生錯誤，

24、一般可采用對稱配筋，此處即取?；炷翉姸鹊燃売肅30；縱筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。計算公式取混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB 50010-2002規(guī)定的公式計算。基本公式：對稱配筋時，截面兩側(cè)的配筋相同，即，對于大偏心受壓構(gòu)件的計算，若x滿足和，則若，則若，按小偏心受壓構(gòu)件計算。7.1 上柱配筋計算自表6-3中選取兩組最不利內(nèi)力，M1=-69.65kN.m， N1=448.32kNM2=-71.20kN.m， N2=368.94kN上柱計算長度 截面面積 、按M1、N1計算 受壓鋼筋不能達到屈服強度，則： 則 、按M2、N2計算受壓鋼筋不能達到屈服強度，則： 則 綜合以上二種計算結(jié)果，最

25、后上柱配筋為每側(cè)實際配置7.2 下柱的配筋計算自表6-3中選取三組最不利內(nèi)力，M1=146.83kN.m， N1=895.12kNM2=522.52kN.m， N2=1182.3kN， V2=48.13 kNM2=338.64kN.m， N2=425.54Kn， V3=43.12 kN下柱計算長度 截面面積、按M1、N1計算 又 則： 則 八 柱在排架平面外承載力驗算取、截面中的Nmax進行驗算由設(shè)計條件（有柱間支撐，垂直房屋排架柱，有吊車房屋柱）得計算高度：上柱下柱 截面，查表得滿足要求。 截面，查表得滿足要求。九 斜截面抗剪和裂縫寬度驗算9.1 斜截面抗剪驗算取截面分析：按Nmin、Vma

26、x組合計算由于風(fēng)荷載（均布荷載）在水平力中的比例為因此可以簡化認(rèn)為該柱承受均布荷載，則。滿足要求，按構(gòu)造配箍筋8200。9.2 裂縫寬度計算根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB 50010-20028.1.2條注2：e0/h00.55的偏心構(gòu)件可不驗算裂縫寬度，比較后， 截面的-Nmin組合的e0/h0=1150/760=1.51最大，故按此組合來驗算。取滿足要求。十 牛腿設(shè)計10.1 幾何尺寸確定裂縫控制系數(shù)：對支承吊車梁的牛腿，取0.65；豎向力的作用點至下柱邊緣的水平距離，此時應(yīng)考慮安裝偏差20mm；當(dāng)考慮20mm安裝偏差后的豎向力作用點位于下柱截面以內(nèi)時，取a=0；作用在牛腿上的荷載有Dmax、G4k、Tmax，則：初定尺寸為豎向力作用點位于下柱截面以內(nèi)（50mm）截面尺寸符合要求。10.2 牛腿配筋計算作用在牛腿上的荷載有Dmax、G4k、Tmax縱筋實配 滿足要求。10.3