畢業(yè)設計1層1540平米某廠房框架結構設計計算書

1、單層廠房設計武 漢 大 學畢業(yè)設計題目:單層廠房設計專 業(yè)：土木工程班 級：2011級完成日期：2013.042摘 要本工程為單層工業(yè)廠房設計，采用排架結構的結構形式，廠房跨度為24米，長度為120米的單層廠房，采用鋼屋架，用預應力屋面板和9米跨度的天窗架，位于6度抗震區(qū)，有兩輛中級制吊車。建筑地點地質條件良好，采用柱下獨立基礎，混凝土強度C25。設計嚴格遵守我國現(xiàn)行規(guī)范，計算中包括荷載計算，內力組合，基礎設計等。關鍵詞：排架結構；單層工業(yè)廠房；荷載第 31 頁 共 37 頁目 錄1 設計資料11.1 工程概況11.2 設計資料11.3 設計基本原始資料11.4 材料11.5 設計要求11.6

2、 構件選型及屋蓋布置21.7 排架的荷載取值32 荷載計算52.1 屋面荷載52.2 屋面活載52.3 柱自重重力荷載62.4 吊車軌道連接及吊車梁自重62.5 吊車荷載72.6風荷載82.7 載匯總表見下表93 內力計算103.1 恒載作用下的排架內力計算103.2 屋面活載作用下的排架內力計算113.3 吊車豎向荷載作用下的排架內力計算113.4吊車橫向水平荷載作用下的排架內力計算123.5 風荷載作用下的排架內力計算143.6 A柱的內力匯總154 排架的內力組合185 柱配筋計算185.1 柱的配筋計算185.2上柱配筋計算195.3下柱配筋計算206 牛腿設計計算216.1 荷載22

3、6.2 牛腿截面高度驗算226.3 牛腿縱向受拉鋼筋226.4 水平箍筋確定226.5 彎起鋼筋的確定226.6 牛腿頂面局部承壓驗算227 柱的吊裝驗算237.1 吊裝驗算簡圖237.2 荷載及內力計算238 基礎設計計算248.1 地基承載力特征值和基礎材料248.2 基礎杯口以上墻體荷載258.3 基礎地面內力及基礎底面積計算258.4 基底反力驗算268.5 基礎高度驗算268.6 基礎底面配筋計算279、排架柱裂縫寬度驗算29參考文獻31致 謝32畢業(yè)設計論文網(wǎng)1 設計資料1.1 工程概況加工車間為一單跨單層鋼筋混凝土廠房，廠房總長120m，跨度24m，柱距6m，跨內設有兩臺起重量為

4、Q=50KN的中級工作制電動橋式起重機，軌頂標高:7.10m。 1.2 設計資料屋面構造：二氈三油防水層(上鋪綠豆砂)；25mm厚水泥砂漿找平層；加氣混凝土保溫層100厚；冷底子油一道，熱瀝青二道；15mm厚水泥砂漿找平層；預應力混凝土大型屋面板。圍護結構：240mm厚普通磚墻，雙面清水墻；鋼框玻璃窗寬高：3600mm4800mm和3600mm1800mm。按（0.45KN/m2 ）計。地面:鋼筋混凝土地面,室內外高差150mm。 1.3 設計基本原始資料自然條件：基本風壓為0.35kN/m2，主導風向：東南風。風荷載，基本風壓取0.35kN/m，風振系數(shù)，風荷載體型系數(shù)根據(jù)附表確定，風壓高度

5、變化系數(shù)根據(jù)附表確定。地面按B類，基本雪壓為0.3KN/m2，屋面活荷載為0.5kN/m2。工程地質條件：由當?shù)亟ㄖ鼗u價試行標準，土層承載力特征值：粘土為230 kN/m2，礫石為230kN/m2，地質報告建設基礎砌置深度取96.0096.50。地下水情況：最高水位：94.80m地下水質對基礎混凝土無侵蝕影響。該工程抗震設防烈度為6度。1.4 材料柱 鋼筋：箍筋為HPB235級鋼筋、受力鋼筋HRB335級鋼筋?；炷罜30基礎： 鋼筋：HPB235，混凝土采用C25。1.5 設計要求1) 初步確定排架結構布置方案；2) 對結構上部的標準構件進行選型，并進行結構布置；3) 排架的荷載計算和內

6、力分析； 4) 排架柱的設計；5) 柱下獨立基礎的設計1.6 構件選型及屋蓋布置根據(jù)廠房的跨度、吊車起重量的大小、軌頂標高，吊車的運行空間等初步確定出排架結構的剖面如圖（1）所示。為了保證屋蓋的整體性，屋蓋采用無檁體系。圖（1）廠房剖面圖(高程 ，長度 （1） 屋面板采用1.5m6m預應力混凝土屋面板，根據(jù)屋面做法求得屋面荷載，采用標準圖集92G410（一）中的YWB2 IV，屋面板自重標準值為1.4KN/m2（包括灌縫自重）。（2） 天溝板(外天溝排水)天溝板（770mm寬外天溝）：TGB77-1；自重：2.02KN/。（3） 屋架采用(24m鋼屋架),自重(估計):55KN/支柱。屋架端部

7、支座中心距廠房定位軸線150mm。（4 ） 屋蓋支撐 在端部第二開間的屋架端部和跨中設三道垂直支撐、其他跨相應部位設下弦系桿，端頭第二開間設下弦橫向水平支撐。 （5） 吊車梁 吊車梁:選鋼筋混凝土吊車梁CG426(二), YMDL-6B、YMDL-6Z，自重45.5KN/根,梁端部截面尺寸: bh=3001000mm。 軌道聯(lián)結G325,自重:0.81KN/m 。（6） 基礎梁：選自G320，JL-1、JL-2、JL-17；自重：16.70KN/根:截面尺寸:bh=(200300)450 mm。（7） 排架柱 柱截面取:上柱矩形截面:400500;下柱工字型截面:400800150100。（8

8、） 支撐布置設計采用大型屋面板，可以不設屋架上弦支撐。根據(jù)構造要求，設置相應的屋架下弦支撐，并在跨度中點處布置一道垂直支撐。見圖（2） 。本設計跨度24m,大于18m，因此需要布置支撐。柱截面高度h600mm,下部柱間支撐做成雙片，其間距為柱截面高減去200mm，見圖（3）。圖3柱的支撐布置1.7 排架的荷載取值（1） 排架計算簡圖的確定l 確定柱高。l 柱:柱頂標高=軌頂標高H + (0.20-0.30)=9.00+2.58+0.3=11.88m, 取12.00m;l 牛腿頂標高=軌頂標高-吊車梁高(包括墊高)=9.00-1.00-0.2=7.8m, 取7.8m;l 上柱柱高=柱頂標高-牛腿

9、頂標高=12.00-7.8=4.2ml 下柱柱高=牛腿頂標高+基礎頂面至室內地坪距離=7.80+0.50(估計)=8.3m;（2） 柱尺寸 上柱bh=400mm500mm, 下柱工字型截面400800150100 ,截面尺寸如圖所示, 確定柱的截面尺寸、幾何特性、下部柱子高度和牛腿尺寸，及其有關參數(shù)。（如下圖（5） 表1-1A、B柱參數(shù)（H=12.5m, Hu=4.2m, H=8.3m）參數(shù)邊柱（A、B）Au (mm2)2.0105Iu (mm2)4.17109A (mm2)1.775105I (mm2)14.38109= Hu/H0.3360.3n = Iu / I0.2901/i (N/m

10、m)0.0193Ec圖4 牛腿的截面及參數(shù)2 荷載計算2.1 屋面荷載（均為標準值）15mm厚水泥砂漿找平層 200.015=0.30KN/m2冷底子油一道，熱瀝青二道 0.05 KN/m2屋蓋支撐 0.07KN/100mm厚加氣混凝土保溫層 0.60 KN/m2二氈三油防水層 0.35 KN/m2屋面板及灌縫 1.4 KN/m2 屋面恒載 2.77KN/m2天溝板 2.02 KN/m此外，屋架自重為55KN/支柱， 天窗架 23KN/支柱。 =2.776(12+0.77)+55+23=290.24KN (注:0.77為外檐天溝板寬度)=290.240.05 =14.51KN.m= =290.

11、240.15=43.54KN.m 屋面荷載圖 2.2 屋面活載屋面活載取 (0.5KN/m2 ，作用于一跨) =0.506(12+0.77)=38.31KN= =38.310.05=1.92KN.m= =38.310.15=5.75KN.m 屋面活載圖2.3 柱自重重力荷載查荷載規(guī)范：=0.40.54.225=21KN= =210.15=3.15KN.m=(6.75+0.7)0.1775+(1.050.80.4)+(0.40.350.5)+(0.3520.4)/225=43.81KN.m 柱重力荷載圖2.4 吊車軌道連接及吊車梁自重 =45.5+0.816=50.36KN= =50.360.5

12、=25.18KN.m2.5 吊車荷載Q=50KN的中級工作制電動橋式起重機2.5.1吊車主要參數(shù)(如下圖)吊車噸位Q (KN)吊車寬 B(m)輪距 K(m)Pmax(KN)Pmin(KN)B(mm)Q1(KN)300/50KN3005.554.41855026074300/50KN3006.154.8290703001182.5.2吊車豎向荷載Dmax=290(1+0.2)+185(0.058+0.792)=505.25KNDmin=70(1+0.2)+50(0.058+0.792)=126.50KNDmax在A(B)柱：=505.25KN = =505.250.5=252.63KN.m 圖6

13、= Dmin =126.50KN = =126.500.5=63.25KN.mD max在B柱:= Dmax =505.25KN = =505.250.5=252.63KN.m = Dmin =126.50KN= =126.500.5=63.25KN.m2.5.3 吊車橫向水平荷載 (a=0.1)的標準值15/3t吊車一個輪子橫向水平制動力 T15=0.1(150+74)/4=5.60KN30/5t吊車一個輪子橫向水平制動力T30=0.1(300+118)/4=10.45KN當一臺30/5t吊車作用時：Tmax=10.45(1+0.2)=12.54KN當一臺30/5t和15/3t吊車共同作用時

14、：Tmax=10.45(1+0.2)+5.60（0.792+0.058）=17.30KN2.6風荷載求 (插值法)柱頂處(按離地面高度12.15計), =1.06天窗檐口處(柱頂以上各部分風載均可近似以天窗檐口離地面高度18.31m計), =1.21求和各部分q， a=15000mm,h=3120mm,a4h,故取=0.8基本風壓Wo=0.35 KN/m2 qk = 6Wo=2.1 KN/m2風壓高度變化系數(shù)按B類地區(qū)考慮高度取值。風荷載體型系數(shù)的分布如圖7所示。 風荷載體型系數(shù)圖7表2-21.061.061.211.211.211.211.211.210.80.50.80.20.60.60.

15、60.51781.112.030.511.521.521.521.27作用長度231192.672.671.1923方向q=60.350.81.06=1.78KN/Mq=60.350.51.06=1.11KN/M=2.3(2.03+1.27)+1.19(-0.51+1.52)+2.67(1.52+1.52)= 16.91KN2.7 載匯總表見下表內力的正負號規(guī)定見下圖 內力正負號定義圖荷載匯總表荷載類型簡圖A（B）柱N(KN)M(KNm)恒載=290.24KN21KN+=21+50.36=71.36KN=43.81KN=14.51KN.m+=43.54+3.15-25.18=21.51 KNm

16、屋面活載 =38.31KN=1.92KN.m=5.75KN.m吊車豎向荷載Dmax在A柱：=505.25KNDmin在A柱：=126.50KN=252.63KNm=63.25KNm吊車橫向水平荷載Tmax17.30KN（一臺30/5,一臺15/3）Tmax12.54KN(一臺30/5)風荷載Fw16.91KNq11.78KN/m，q21.11KN/m3 內力計算3.1 恒載作用下的排架內力計算分配給A柱的剪力為A柱柱頂?shù)募袅閺亩蟮肁柱的其它內力為 ,.3.2 屋面活載作用下的排架內力計算分配給A柱的剪力為A柱柱頂?shù)募袅?從而求得A柱的其它內力為，3.3 吊車豎向荷載作用下的排架內力計算（

17、1）當Dmax在A柱時分配給A柱的剪力為,A柱柱頂?shù)募袅閺亩蟮肁柱的其它內力為， （2）當Dmin在A柱時：分配給A柱的剪力為A柱柱頂?shù)募袅?從而求得A柱的其它內力為， 3.4吊車橫向水平荷載作用下的排架內力計算吊車橫向水平荷載是作用于吊車梁頂面。=12-9.0=3.0，3.0/4.20.71(1) 當一臺30/5t、一臺15/3t的吊車作用于該跨時：假設向右作用，,考慮空間作用分配系數(shù)，由規(guī)范可以查得分配給A柱的剪力為A柱柱頂?shù)募袅閺亩蟮肁柱的其它內力為， (2).當一臺30/5t的吊車作用于該跨時：假設向右作用 分配給A柱的剪力為A柱柱頂?shù)募袅閺亩蟮肁柱的其它內力為， Tma

18、x向左作用與上述情況相反。如下圖所示：吊車橫向荷載作用下內力圖3.5 風荷載作用下的排架內力計算（1）當風為從左向右吹時：在的作用下，A柱虛加水平不動鉸支座，有公式 ,故A柱不動鉸支座反力，在作用下，B柱虛加水平不動鉸支座反力，其值為 撤消附加的不動鉸支座，在排架頂施加集中力和，并把它們與相加后進行剪力分配：疊加上述兩個狀態(tài)，恢復結構原有受力狀況，即把各柱分配到的柱頂剪力與柱頂不動鉸支座反力相加，即得該柱的柱頂剪力： 從而求得A柱的其它內力為：,， （2）當風為從右向左吹時在的作用下，A柱虛加水平不動鉸支座，有公式 故A柱不動鉸支座反力，在作用下，B柱虛加水平不動鉸支座反力，其值為撤消附加的不

19、動鉸支座，在排架頂施加集中力和，并把它們與相加后進行剪力分配：疊加上述兩個狀態(tài)，恢復結構原有受力狀況，即把各柱分配到的柱頂剪力與柱頂不動鉸支座反力相加，即得該柱的柱頂剪力：從而求得A柱的其它內力為：,，風荷載作用下的M、N圖如下圖,當風從右向左吹時，其M、V圖與上述情況相反。風荷載作用下的內力圖3.6 A柱的內力匯總 A柱的內力值匯總表（4-4）荷載類型序號M( KNm)N(KN)M( KNm)N(KN)M( KNm)N(KN)V(KN)恒載114.61290.24-6.9361.60-5.99405.410.11屋面活載23.1438.312.1638.31-1.4238.310.29吊車豎

20、向荷載 Dmax在A柱3a-68.500184.13505.2548.59505.25-16.31Dmin在A柱3b60.7702.48126.50117.62126.50-14.47吊車橫向水平荷載一臺30/5t一臺15/3t4a16.35016.350151.23016.25一臺30/5t的吊車4b 15.05015.050121.64012.54風荷載右吹5a45.06045.060226.44029.24左吹5b51.62051.620211.220-23.84（1）A柱的內力值匯總表見表（4-4），（2）A柱的內力圖匯總表見下表A柱的內力圖匯總表（5-5）荷載類型彎矩圖( KNm)軸

21、力圖（KN）恒載屋面活載吊車豎向荷載Dmax在A柱Dmin在A柱吊車橫向水平荷載一臺30/5t的吊車一臺30/5t,一臺15/3t 風荷載右吹左吹4 排架的內力組合（由于A、B柱的對稱性，所以以下組合過程以A柱為例）以A柱內力組合為例，列表進行內力組合，見表6-6。表中所列組合方式欄意義如下。組合方式M(KN.mN(KN)M(KN.mN(KN)M(KN.mN(KN)V(KN)由可變荷載效應控制組合+Mmax，相應N1.21+1.40.85(2+（5a）)1.21+1.40.850.9（3a+4a）+5a1.21+1.40.850.9（3a+4a）+5a74.89393.88267.86975.

22、04476.281027.6134.86-Mmax，相應N1.21+1.40.850.9（3b+4a）+5b1.21+1.40.85(2+0.9（4a+3b）+5b)1.21+1.40.852+0.9（3b+4a）+5b-134.77348.29-86.70614.99-482.99667.56-62.76Nmax,相應Mmax1.21+1.4 2a+0.9（3b+4a）+5b1.21+1.42+0.9（3a+4a）1.21+1.4 2+0.9（3a+4a）-160.60401.92244.321124.17240.601176.740.46Nmin，相應Mmax1.21+1.40.850.9

23、（3b+4a）+5b1.21+1.40.85（2+5b）1.21+1.40.85(2+5b)-134.77348.29-72.81479.51-260.23532.08-27.89表6-65 柱配筋計算（由于A、B柱的對稱性，所以以下計算過程均以A柱為例）5.1 柱的配筋計算截面以 ;截面以截面配筋同截面。材料：混凝土C30， 鋼筋（） 箍筋（）,(級鋼)。柱截面參數(shù)：上柱截面：b=400mm,h=500mm , h=460mm , =40mm , =;下柱截面、截面，截面界限受壓區(qū)高度截面 ，截面、截面 從內力組合結果看，各組軸力N均小于，故各控制截面都為大偏心受壓情況，均可以用N小、M大的

24、內力組合作為截面配筋計算的依據(jù)。5.2上柱配筋計算吊車廠房排架方向上柱的計算長度。附加偏心矩?。ù笥冢?應考慮偏心距增大系數(shù)。，取mm且mmmm2 選2F25(As=982mm2)，驗算最小配筋率：， 滿足要求。 垂直于彎矩作用下平面承載力計算，由附表知在垂直排架方向設有柱間支撐設時，垂直于排架方向柱的計算長度，則，軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)=0.855，則：=Nmax=401.92kN，滿足彎矩作用平面外的承載力要求。5.3下柱配筋計算下柱計算長度取，附加偏心距（大于20）。， 463.5+26.67=490.17mm,應考慮偏心距增大系數(shù)且取 , 取 ，先假定中和軸位于翼緣內，則，即中和軸在腹板，應

25、重新計算。滿足要求?？捎么笃氖軌汗接嬎沅摻睿?選用2F25和2F20，垂直于彎矩作用下平面承載力計算：， ，取= =3153.82kNNmax=1027.61kN所以滿足彎矩作用平面外的承載力要求。 A柱的上柱和下柱截面的配筋圖見下圖41上柱下柱6 牛腿設計計算（注：材料同柱。）6.1 荷載6.2 牛腿截面高度驗算按下式驗算：6.3 牛腿縱向受拉鋼筋：選用另選2F12F12作為錨筋焊在牛腿頂面與吊車梁連接的鋼板下。驗算頂面局部承壓，近似取6.4 水平箍筋確定由9.2的驗算符合要求知，按構造要求布置箍筋，取100，上部即500mm范圍內能滿足大于的要求。6.5 彎起鋼筋的確定由于，故可不設置

26、彎起鋼筋6.6 牛腿頂面局部承壓驗算若忽略經(jīng)墊板擴散后承壓面的擴大，承壓面積近似按柱寬乘以梁端寬計算。 按公式驗算： ，滿足要求。 具體的編號見施工圖7 柱的吊裝驗算 （以A柱為例）7.1 吊裝驗算簡圖如圖所示，按承受均布自身重力荷載的簡之外伸梁計算。7.2 荷載及內力計算 按伸臂梁算得計算過程見表7-7截面下柱截面上柱截面65.9944.100.870.87鋼筋控制拉應力170170760460880.621610972.31982柱的吊裝位置及內力圖見下圖起吊點吊裝位置及內力圖8 基礎設計計算 (以A柱基礎為例)8.1 地基承載力特征值和基礎材料地基承載力標準值：230，地表以下0.8 m

27、為雜填土，其下為粘性土，土質均勻，地下水位在地表下2.8 m ，且無侵蝕性（），基礎埋置深度處標高設為-1.700。假定基礎寬度小于3m,由建筑地基基礎設計規(guī)范（GBJ7-89），修正地基承載力基礎材料采用C25混凝土，=11.9N/mm2,=1.27 N/mm2，鋼筋采用HPB235，210 N/mm2，鋼筋的混凝土保護層厚45mm。墊層采用C10混凝土，厚100mm。8.2 基礎杯口以上墻體荷載基礎頂面標高-0.500m;基礎梁頂標高-0.050m；梁上砌筑雙面清水240mm厚磚圍護墻，自重19KN/;墻上設置鋼窗，按0.45 KN/計，則每個基礎承受的由墻體傳來的重力荷載設計值為： 基礎

28、梁自重 16.701.2=20.54 墻體自重 190.246(13.40+0.25)-(4.80+1.80) 3.6 1.2=318.14 鋼窗自重 0.45(4.80+1.80)3.6 1.2=12.83 , 8.3 基礎地面內力及基礎底面積計算按表取柱底截面的兩組內力設計值及相應的N、V與及相應的、V進行基礎設計：A組, B組假設基礎高度H=1.2m，基礎底面尺寸按以下步驟估計：（1）基礎頂面軸力最大設計值為基礎底面至地面高度為1.7m , 則基礎底面積以上的總軸力估計為1378.62+1.716.0 (為基礎底面積)。（2）按軸心受壓狀態(tài)求出基礎底面積 （3）按（1.11.4）估計偏心

29、受壓基礎底面積A,并求出基底截面抵抗矩W及基底以上基礎自重設計值和土重標準值G：（1.11.4）=6.498.26，取,故按以上兩組截面內力求得的兩組基底內力為：A組B組8.4 基底反力驗算A組 B組：A組，B組所以上述假設合理。8.5 基礎高度驗算按構造要求，假定基礎尺寸如下：柱底厚度：故杯壁內可不配筋；柱截面。以A組基底反力情況求出基底凈反力為：，以B組基底反力情況求出基底凈反力為：顯然以B組基底凈反力驗算基礎高度：（1）基礎總高度驗算 屬于情況，用下式驗算，滿足要求（2）截面驗算屬于的情況，按下式計算：滿足要求。8.6 基礎底面配筋計算基礎底面的配筋根據(jù)第二組基底凈土反力進行計算截面 P（）464.84 499.6531.8E 394.8209.0851.05249.01 實配受拉鋼筋（