混凝土结构单层厂房课程设计.docx
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混凝土结构单层厂房课程设计
钢筋混凝土结构-2
课程设计
题目：
钢筋混凝土单层厂房结构设计
姓名:
班级:
学号:
学部:
河北联合大学轻工学院
20年月曰
钢筋混凝土结构-2课程设计任务书
一、题目：
钢筋混凝土单层厂房结构设计
二、目的与要求：
了解单层厂房结构设计的全过程，培养单层厂房结构设计的工作
能力。
要求：
（1）、掌握单层厂房结构布置和结构选型的一般原则和方法；
（2）、综合运用以往所学的力学及钢筋混凝土结构的知识，掌握排架内力分析方法以
及构件截面设计方法；（3）、掌握单层厂房结构施工图的表达方法。
三、设计内容：
1、完成计算书一份，内容包括：
（1、设计资料；
（2）结构布置与选型；（3）排架内力分析及柱、基础的配筋计算。
2、绘制施工图：
（1、柱子模板图及配筋图；
（2）基础平面布置图及配筋图。
四、设计资料：
1、厂房跨度21米，总长102米，中间设伸缩缝一道，柱距6米。
2、车间内设有两台软钩10kN中级工作制吊车，轨顶设计标高9.3000米。
3、建筑场地地质情况：
地面下0.8米范围内为杂填土，杂填土下面3.5米内为均匀粉土，其承载力标准值fk=200kPa地下水位为地面下4.50米，无腐蚀性。
4、基本风压W°=0.4kN/m2;基本雪压S0=O.35kN/m2。
5、屋面是不上人的钢筋混凝土屋面，屋面均布可变荷载标准值为0.7/m2。
6、建议采用材料：
（1）、柱：
混凝土C35，纵向受力钢筋II级，箍筋I级。
（2）、基础：
混凝土C30，II级钢筋。
7、选用的标准图集：
（1）、屋面板：
G410
（一）标准图集，预应力混凝土大型屋面板，板重标准值（包括灌缝在内）1.4KN/m2。
（2）、天沟板：
G410（三）标准图集，JGB77-1天沟板，板重标准值2.02kN/m。
（3）、屋架：
G415（三）标准图集中预应力混凝土折线形屋架，屋架自重标准值106kN。
（4）、吊车梁：
G323-1~2标准图集DLZ-4，梁高1200毫米，翼缘宽600毫米，腹板宽300毫米，梁自重标准值44.2kN/根，轨道及零件重1kN/米，轨道及垫板高度200毫米。
9、
建议采用的柱截面尺寸：
上柱为矩形bxh=400x400mm,下柱为I形
bf=400mm,h=800mm,b=100mm,hf=150~170mm。
p-a440-
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
103獗
$500
平面布乍置图
6000
6000
6000
6000
6000
6000
3000
^40=
24000
15.990
±0.000
21000
剖面图
5500
4400
093000
i5-0.150
15.990
±0.000
21000
剖面图
5500
4400
093000
i5-0.150
单层厂房课程设计
计算书
1、计算简图的确定
（1）计算上柱高及柱全高
1
（2）初步确定柱截面尺寸
1
（3）上、下柱截面惯性与其比值
1
2、何载计算
3
（1）恒何载
3
（a）房屋结构自重
3
（b）柱自重
4
（c）吊车梁与轨道自重
4
（2）屋面活何载
4
（3）吊车何载
4
（4）风荷载
5
3、内力计算
7
（1）恒何载作用下
7
（a）在G1作用下
7
（b）在G2的作用下
8
（c）在G4的作用下
8
（2）屋面活何载作用下
8
（3）吊车何载
9
（a）吊车垂直何载作用下
9
（b）吊车水平荷载作用下
10
（4）风荷载
11
（a）风从左向右吹
11
（b）风从右向左吹
11
4、最不利内力组合
12
5、排架柱设计
13
（1）柱截面配筋计算
13
（a）最不利内力组合的选用
13
（b）确定柱在排架方向的初始偏心距
e、计算厂1°及偏心距增大系数一..1.4….
（C柱在排架平面内的配筋计算
14
（d）柱在排架平面外承载力计算
15
（2）裂缝宽度验算
16
（3）柱牛腿设计
17
（a）牛腿几何尺寸的确定
17
（b）牛腿配筋
17
（c）牛腿局部挤压验算
18
（4）柱的吊装演算
18
（a）吊装方案：
18
（b）何载计算
18
（c）内力计算
18
（d）截面承载力计算
19
（e）裂缝宽度演算
19
6、基础设计
20
（1）荷载计算
20
（a）由柱传至基顶的何载
20
（b）由基础梁传至基顶的何载
21
（C）作用于基底的弯矩和相应基顶的轴向力设计值分别为21
（2）确定基底的高度
24
（a）在个组荷载设计值作用下的地基最大净反力
24
（b）在第一组荷载作用下的冲切力
24
（c）变阶处的抗冲切力
24
（3）基底配筋计算
25
（a）沿短边方向的计算
25
（b）沿长边方向的配筋计算
25
1计算简图的确定
（1）计算上柱高及柱全高
根据图2.107及有关设计资料:
上柱高日口=柱顶标高-轨顶标高+吊车梁高+轨道构造高=12.4-9.3+1.2+0.20=4.5m全柱高日=柱顶标高-基顶标高=12.4-（-0.5）=12.9m
故下柱高HI=H-Hu=12.9-4.5=8.4m
上柱与全柱高的比值
（2）初步确定柱截面尺
根据表2.9（A）的参考数据，上柱采用矩形截面，bxh=400mnX400mm下柱选用I形,bxhxhf=400mm
x800mnx150mm（其余尺寸见图2.108）,根据表2.8关于下柱截面宽度和高度的限值，验算初步确
定的截面尺寸，对于下柱截面宽度
HI8400
336mm:
:
b=400mm（可以）
2525
对于下柱截面高度，有吊车
无吊车时
（3）上、下柱截面惯性与其比值
排架平面内:
上柱
下柱
1
Iu:
400
4003
二2.133
109mm4
12
1
Ii
400
8003-
1
2
1505003=1.3941010mm4
12
12
n
2.13310
9
比值
排架平面
上柱
Iu
下柱
Ii
Ii
1.394
10
10
0.153
外:
二2.133
109mm4
2150400
500100
=1.642109mm
12
12
排架计算简图（几何尺寸及截面惯性矩）如图2.109所示
图2.1081形截面尺寸
图2.109排架计算简图
2、荷载计算
（1）恒荷载
1.21.4二1.68KNJm2
（a）房屋结构自重
20mm水泥沙浆找平层
1.2200.02二0.48KN,m2
预应力混凝土大型屋面板
防水层
1.20.4二0.48KN/m2
'g二3.18KN,m2
天沟板
1.2域2.02沃6=14.54KN
天窗端壁
屋架自重
1.2106二127.2KN
天窗架1.2
X40=48KN
则作用于横向水平面排架一端柱顶的屋盖结构自重
211272
G1=2.64614.547248=364.46KN
22
hu400
e1150150=50mm
（b）柱自重
上柱
G2=1.2250.40.44.5=21.60KN
下柱
G1.2258.410.150.420.50.1]1.1
=42.841.1
=47.12KN
（c）吊车梁与轨道自重
G^1.2（44.216）=60.24KN
（2）屋面活荷载
由《荷载规范》可知，屋面均匀活荷载标准值为0.7KN/m2,大于该厂房所在地区的基本雪压Sd=0.35
KN/ni，,故屋面活荷载在每侧柱顶产生的压力为，Q1=1.4X0.7X6X21/2=61.74KN
e1=50mm
（3）吊车荷载
由电动双钩桥式吊车数据查得
Pmax..K=120KN.Pmin.k=50.5KN,B=5550mm.k=4400mmQ2.k=38KN
根据B与K及反力影响线，可算得与各轮对应的反力影响线竖标（图2.110）,于是可求的作用与上
-325.08KN
柱的吊车垂直荷载
Dmax=0.9qPmax.k'yi=0.91.4120（1.00.2670.80.067）
■^^Dmax二50^325.08-136.8KN
Pmax120
e4二750
hi
二750
二350mm
1
图2.110
:
i
Br
/:
:
A
L：
.址卷
Q、计算简图
作用于每个轮子上的吊车水平制动设计值
T（G2.kG3.k）二0.9（3.810）10二3.726KN
44
则作用于排架上的吊车水平荷载，按比例关系由求得Dmax
T3.73
TmaxDmax352.8=10.1KN
Pmax.k120
其作用点到柱顶的垂直距离
y=Hu-he二4.5-1.2二3.3m
y3.3
0.73
Hu4.5
（4）风荷载
**地区的基本风压w0=0.4KNm2,对于大城市市郊，风压高度变化系数"z
按B类地区考虑，高度的取值，对q1,q2按柱顶标高12.4m考虑，查《荷载规范》得
幾=1.08;对Fw按天窗檐口标高19.86m考虑，查《荷载规范》得匚=1.26.风荷载体型系数的分布图2.111所示。
故集中风荷载Fw为
图2.111风荷载体型系数
Fw=%（1.3hi0.4h21.2h3）—•oB
=1.4（1.31.90.41.691.23.87）1.260.46
二32.98KN
q1=q.Ls1、z，ob=1.40.81.0800.46=2.90KN.m
q2=q's2Lz02=1.40.51.0800.46=1.82KN/m
排架受荷总图如图2.112所示。
FA=!
L
-
1=.
1
Tr.=..J
Tr
i
£
l_II
1r■=■,1
I
=..1.
llri\-
1
-=i凸KN
1>
■1
L
-
-
II'
iJ
口
I
li
n
4
—
=.
1
—
图2.112作用于排架上的荷载
3、内力计算
（1）恒荷载作用下
如前所述，根据恒荷载的对称性和考虑施工过程中的实际受力情况，可将图2.112中的恒载
G"G2及G4的作用简化为图2.113a、b、c所示的计算简图。
（a）在G1作用下
M11二G馆1二364.460.05二18.22（KN•m）
M12二G馄2二364.460.2二72.89（KN•m）
已知n=0.153,入=0.349，由附图2.2中的公式
图2.113恒荷载作用下的内力
（）一的作用；1（）的作用；（）的作用；（I）图（•I）（）图（）
因此，在M11和M12共同作用下（即在G1作用下）不动铰支承的柱顶反力
Ri=R11R12二一2.87—4.46二-7.33kN>
相应的弯矩图如图2.113a所示
（b）在G2的作用下
M22二G2e2=21.600.2=4.32kN・M
相应的弯矩图如图2.113b所示。
（c）在G4的作用下
M44-_Ge=60.240.35=21.08kN«M
Rq1一°R=7.33^61^41.24kN、
G2364.46
G3和G共同作用
相应的弯矩图如图2.113c所示。
将图2.113a、b、c的弯矩图叠加，得在G1、G2
下的恒荷载弯矩图（2.113d）,相应的轴力N图如图2.113e所示。
（2）屋面活荷载作用下
G的内力图
对于单跨排架，Q与G一样为对称荷载，且作用位置相同，仅数值大小不同。
故由
按比例可求得Q的内力图。
如：
柱顶不动铰支承反力
相应的M图如图2.114a,b所示。
图2.114屋面活荷载作用下的内力图
（）_的作用；（）图（我、）
（3）吊车荷载（考虑厂房整体空间工作）
可查得无
厂房总长108m中间设一道伸缩缝，跨度为21m,吊车起重量为10t，由表2.13
檩屋盖的单跨厂房空间作用分配系数J=0.9
（a）吊车垂直荷载作用下
Dmax作用在A柱的情况
图2.122中吊车垂直荷载作用下的内力，可按如图2.115所示的简图进行计算。
因此,
柱顶剪力按图2.115a所示简图推导的下列公式进行计算:
VAmax=一0.5^2-''Mdmax—Mdmin
H2
=-0.52-0.9325.080.350.9136.80。
・35和需
=-5.15KN（绕杆端反时针转）
C
VBmax=0.5〔"Mdmax2~AMDmin~
H2
0.5||0.9325.080.352-0.9136.800.35需
=4.75KN
（绕杆端顺时针转为正）相应的弯矩如图2.115b所示。
图2.115吊车垂直荷载作用下的内力图
Dmin在A柱的情况：
由于结构对称，故只需将A柱与B柱的内力对换，并注意内力变号即可。
（b）吊车水平荷载作用下
Dmin从左向右作用在AB柱的情况（图2.112中吊车水平荷载作用下）的内力，可按如图
2.116a所示简图推导的下列公式计算：
Vta=Ttb=-（1-"）C5Tmax
由式中C5可按附录I的附图1.4~1.6的公式计算:
当y=0.7Hl时，由附图1.4中的公式
2-1.8・3°^-0.22-2.10.3490.34930.24^-0.1
=0.66
=10.153丿
2|1+&321+0.3493汉）-11
[5丿」:
10.15丿」
当y=0.8Hl时，由附图1.5中的公式
当y=0.73Hl时，用内插法求得
G5-0.66-。
/七49（°7377）7609
0.1
Vta=Ttb=-1-.4C5Tmax=_1-0.90.60910.1=—0.62kN：
—
相应的弯矩图如图2.116a所示。
o
II
Ur.
:
®g（J）
图2.116吊车水平荷载作用下的弯矩图
Tmax从右向左作用在A,B柱的情况：
在这种情况下，仅荷载方向相反，故弯矩值仍可利用上述计算结果，但弯矩图的方向与之相反
（图2.116b）。
（4）风荷载
（a）风从左向右吹（图2.117a）
先求柱顶反力系数C11,当风荷载沿柱高均匀分布时，由附图1.8中的公式
1-4丄-11-0.349411
Ch二3n30150.28
813丄-1810.3493丄-1
n0.15
对于单跨排架，A,B柱顶剪力
Vb=0.5_F^CnH2（q1—q2）］=0.5一32.98—0.28勺2.9汶（2.9—1.82）］=18.86kN（t）Va=0.5「Fw—SH2（q1—q2）］=0.5「32.98—0.28勺2.9*2.9—1.82）］=14.12kN（t）
（b）风从右向左吹（2.117b）
在这种情况下，荷载方向相反，弯矩图的方向与风从左向右吹的方向相反（图2.117b）
4、最不利内力组合
由于结构对称，只需对A（或B）柱进行最不利内力组合，其步骤如下：
1确定需要单独考虑的荷载项目。
本设计为不考虑地震作用的单跨排架，共有八种需单独考虑
的荷载项目，由于小轮无论向右或向左运行中刹车时，A，B柱在Tmax的作用下，其内力大小相等
而符号相反，在组合时可列为一项。
因此，单独考虑的荷载项目共七项。
2将各种荷载作用下设计控制截面（1-1，2-2，3-3）的内力MN（3-3截面还有剪力V）填入
组合表（表2.30）。
填表时要注意有关内力符号的规定。
3根据最不利又最可能的原则，确定每一内力组的组合项目，并算出相应的组合值。
计算中，
当风荷载与活荷载（包括吊车荷载）同时考虑时，除恒荷载外，其余荷载作用下的内力均乘以0.85
的组合系数。
图2.117
风荷载作用下的内力简图
表1。
排架柱内力组合表
吋1
恒荷载
囂载
载荷风
合组力内
柱号
截面
\\
12GG
m
D
□
□
\
X—
Q
A在
Xam
T
风
X
Am
N
.mm
N
VN及
X
Am
M
\
3
G
柱
柱
4G
\
力
内
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
项
组
项
组
项
组
目
值
目
值
目
值
①
①
M
O
5
2.
3
3
2
-
40
3
3
9
-
9
2
9
3g
1
.37
5.
-
S
+0.X
7
O
1
9
+0X
5O
1
\17
N
（K
1
O
O
0
8
5
8
②
z（\
z（\
-F
1
-
1
N
7
O
O
O
O
O
@1.⑤
\17
（K
6
4
⑦
6
⑦
①
.3
4
-
3
9+
9
2
9
3
03.
44.
9a+
M
5
8
9
-
06
9
8
0
72
48.
80
8
5
6
3
O
O
-®
（
66
X
A
z/（\
2
-
2
⑦
柱
N
1
6
6
2
3
3
1
O
O
O
⑤
3®）
74
8O
8
3
7.
4
94.
+
7
94.
-3
74.-3
M
1
2a
2
8
5a
4
4
3
1
8
3
44
3
①
73
o
1+X（®
9
①
7
61
5
2
3
3
®+
3
-
3
N
O
O
O
24
0
88
7+
十^③
2
4
8O
8
・
2
⑤
^
7
4
-
4
9+
6
5
•⑥
V
3
.3
7.
.24
5
5.
-
34
7.
-4
O
9
Z
O
5.
3
79od
5
5
8
1
5、排架柱设计
（1）柱截面配筋计算
（a）最不利内力组合的选用
由于截面3-3的弯矩和轴向力设计值均比截面2-2的大，故下柱配筋由截面3-3的最不利内力
组合确定，而上柱配筋由截面1-1的最不利内力组合确定。
经比较，用于上，下柱截面配筋计
算的最不利内力组合列入表2.31o
（b）确定柱在排架方向的初始偏心距e、计算厂I。
及偏心距增大系数（表2.31）
表2.31柱在排架方向ei、10、
截面
内力组
e。
（mm）
h。
（mm）
ei
（mm）
*
-1
10
（mm）
h
（mm）
=2（mm）
n
1-1
M（Kn・m）
-15.37
34
365
54
0.81
9000
400
0.960
0.925
N（Kn）
447.8
M
-107.5
8
277
365
297
1
9000
400
0.9
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