单层工业厂房课程设计.docx

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单层工业厂房课程设计

单层工业厂房课程设计

单层工业厂房课程设计目录混凝土结构课程设计单层厂房设计任务书1单层厂房混凝土结构课程设计计算书3一、结构方案及主要承重结构3二、计算简图4三、荷载计算（标准值）41、恒荷载计算42、活荷载计算4四、内力分析41、剪力分配系数的计算42、恒荷载作用下的内力分析3、屋面活荷载作用下的内力分析44、吊车竖向荷载作用下的内力分析（不考虑厂房整体空间作用）45、吊车水平荷载作用下的内力分析（考虑厂房整体空间作用）46、风荷载作用下的内力分析4五、内力组合4六、A柱截面设计41、柱的纵向钢筋计算42、柱的水平分布钢筋43、牛腿设计44、柱的吊装验算45、A柱基础设计4七、B柱截面设计41、柱的纵向钢筋计算42、柱的水平分布钢筋43、牛腿设计54、柱的吊装验算45、B柱基础设计4八、C柱截面设计（与A柱相同）4九、抗风柱设计41、抗风柱计算参数42、荷载计算43、内力分析44、配筋计算45、吊装阶段验算46、基础设计4混凝土结构课程设计单层厂房设计任务书一、设计资料1.平面与剖面某机修车间，根据工艺和建筑设计的要求，确定本车间为两跨等高厂房厂房，车间面积为3513.8㎡，车间长度72m。

AB跨跨度为24m，设有两台10t中级工作制软钩吊车，轨顶标高7.2m，柱顶标高为10.2m；

BC跨跨度为24m，设有两台10t中级工作制软钩吊车，轨顶标高7.2m，柱顶标高为10.2m，基顶标高-0.5m。

车间平面、剖面图分别如图1、图2。

2、建筑构造屋盖：

防水层：

SBS防水卷材层找平层：

20mm水泥砂浆保温层：

100mm水泥蛭石砂浆屋面板：

大型预制预应力混凝土屋面板围护结构：

240mm页岩砖墙门窗：

门：

5.6m×6m，两边各一个低窗：

4.2m×4.5m高窗：

4.2m×2.4m3、自然条件建设地点：

衡阳市郊，无抗震设防要求基本风压：

0.40基本雪压：

0.35建筑场地：

粉质粘土地下水位：

低于自然地面3m修正后地基承载力特征值：

2504、材料混凝土：

基础采用C25，柱采用C25。

钢筋：

HPB235级、HRB335级等各种直径钢筋二、设计要求1、分析厂房排架，设计柱、基础，整理计算书一份。

2、绘制结构施工图一套（结构说明、结构布置图、一根柱及预埋件详图、基础详图）。

三、设计期限两周四、参考资料1、混凝土结构设计规范xxxx-20212、建筑结构荷载规范xxxx-20213、建筑地基基础设计规范xxxx-20214、混凝土结构构造手册5、国家建筑标准设计图集08G1186、教材：

《混凝土结构设计原理》7、教材：

《混凝土结构设计》8、标准图集屋架G415

（一）、（三）柱CG335

（一）、

（二）、（三）屋面板G410柱间支撑G336吊车梁G323基础梁G320联系梁G320单层厂房混凝土结构课程设计计算书一、结构方案及主要承重构件根据厂房跨度、柱顶高度及吊车重量大小，本车间采用钢筋混凝土排架结构。

结构剖面图如图1所示。

厂房平面布置图见图2。

厂房主要构件选型表：

构件名称标准图集荷载标准值选用型号预应力钢筋混凝土屋面板G410

（一）1.5×6m1.5Y-WB-2Ⅱ（S）预应力钢筋混凝土折线型屋架G415（三）106kN/榀YWJ18-2-Aa钢筋混凝土预应力吊车梁04G425

（二）28.2kN/根DL-4-Z（B）吊车轨道及轨道连接件G3250.8DGL-10钢筋混凝土基础梁G32021.7kN/根JL-1（整墙）JL-3（开墙）钢窗0.45240mm厚砖墙及粉刷5.24二、计算单元本车间为机修车间，工艺无特殊要求，结构布置均匀，选取一榀排架进行计算，计算简图和计算单元如下图其中，上柱高=4.1m,下柱高=6.6m，柱总高H=10.7m。

三、荷载计算1、恒载（a）屋盖结构自重防水层：

40mm厚细石混凝土0.04×25=1.0保温层：

20mm厚挤塑板0.1找平层：

20mm水泥砂浆0.02×20=0.4防水层：

20mm厚SBS防水卷材层0.2找平层：

20mm水泥砂浆0.4屋面板：

大型预制预应力混凝土屋面板1.5屋面恒荷载3.62.85屋架自重：

AB、BC跨YWJ24-2-Aa106kN/榀则作用于AB跨两端柱顶的屋盖结构自重为：

㎜㎜作用于BC跨两端柱顶的屋盖结构自重为：

㎜㎜（b）吊车梁及轨道自重AB跨：

㎜㎜BC跨：

㎜㎜（c）柱截面尺寸及自重柱截面尺寸及相应的计算参数如下参数柱号截面尺寸/mm柱高/mm惯性矩/自重/kN面积/偏心距/mmA上柱400×40041002.1316.41.6100下柱I400×900×100×150660019.5430.951.8750B上柱400×40041007.224.62.40下柱I400×1000×100×150660025.6332.21.9750C上柱400×40041002.1316.41.6100下柱I400×900×100×150660019.5430.951.87502、活载（a）屋面活荷载屋面活荷载标准值为0.5，雪荷载标准值为0.35，故仅按屋面活荷载计算，则作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：

，作用位置与恒荷载相同各项恒活载作用位置如下图（b）风荷载风荷载标准值按计算，其中根据厂房各部分标高及B类地面粗糙度表确定如下柱顶：

H=10.2m，檐口：

H=12.85m，风荷载体型系数如图所示排架迎风面、背风面风荷载标准值为则作用于排架计算简图上的风荷载标准值为（c）吊车荷载吊车主要参数AB（BC）跨：

10t吊车、中级工作制吊车，吊车梁高900mm，B=5930mm,K=4050mm,=34.24kN,，吊车竖向荷载AB跨：

BC跨2.4.4.3、吊车横向水平荷载AB跨BC跨2.5、排架内力分析该厂房为两跨等高厂房，可以用剪力分配法进行排架内力分析柱剪力分配系数柱列n备注A0.1500.3412.50.2810.161B0.1570.3412.470.07080.638C0.1090.3412.270.2250.2021.5.1、恒载作用下排架内力分析A柱B柱C柱由于排架为对称结构，故各柱按柱顶为不动铰支座计算内力，柱顶不动铰支座反力分别为A柱B柱C柱排架柱顶不动铰支座总反力为各柱柱顶最后剪力分别为2.5.2、屋面活荷载作用下排架内力分析2.5.2.1、AB跨作用屋面活荷载排架计算简图如图所示，其中其在A、B柱柱顶及变阶处引起的力矩为A柱B柱则排架柱顶不动铰支座总反力为将R反向作用于排架柱顶，可得屋面活荷载作用于AB跨时的柱顶剪力排架柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图2-92.5.2.2、BC跨作用屋面活荷载排架计算简图如图所示，其中其在A、B柱柱顶及变阶处引起的力矩为B柱C柱则排架柱顶不动铰支座总反力为将R反向作用于排架柱顶，可得屋面活荷载作用于AB跨时的柱顶剪力排架柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图2-102.5.3、风荷载作用下排架内力分析2.5.3.1、左吹风时排架计算简图如图所示各柱不动铰支座反力分别为A柱C柱各柱顶剪力分别为排架内力图如图2-11所示2.5.3.2、右吹风时计算简图如图所示各柱不动铰支座反力分别为A柱C柱各柱顶剪力分别为排架内力图如图2-12所示2.5.4、吊车荷载作用下排架内力分析2.5.4.1、作用于A柱计算简图如图所示其中吊车竖向荷载，在牛腿顶面处引起的力矩为A柱B柱排架各柱顶剪力分别为排架柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图2-132.5.4.2、作用于B柱左计算简图如图所示其中吊车竖向荷载，在牛腿顶面处引起的力矩为柱顶不动铰支座反力及总反力分别为A柱B柱排架各柱顶剪力分别为排架柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图2-142.5.4.3、作用于B柱右计算简图如图所示其中吊车竖向荷载，在牛腿顶面处引起的力矩为B柱C柱排架各柱顶剪力分别为排架柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图2-152.5.4.4、作用于C柱计算简图如图所示其中吊车竖向荷载，在牛腿顶面处引起的力矩为柱顶不动铰支座反力及总反力分别为B柱C柱排架各柱顶剪力分别为排架柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图2-162.5.4.5、作用于AB跨柱当AB跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图所示A柱B柱排架柱顶总反力R为各柱顶剪力为排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图2-17所示，当方向相反时，弯矩图和剪力只改变符号，方向不变2.5.4.6、作用于BC跨柱当BC跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图所示B柱C柱排架柱顶总反力R为各柱顶剪力为排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图2-18所示，当方向相反时，弯矩图和剪力只改变符号，方向不变2.6、内力组合A柱内力组合截面内力永久荷载可变荷载内力组合屋面荷载吊车荷载风荷载与相应的N与相应的N与相应的M与相应的M作用于AB跨作用于BC跨作用于A柱作用于B柱左作用于B柱右作用于C柱作用于AB跨作用于BC跨左风右风项次ABCDEFGHIJK组合项内力合计组合项内力合计组合项内力合计组合项内力合计Ⅰ-ⅠM5.140.941.37-29.15-19.1126.25-4.074.9714.87-7.17-4.25A+0.9（B+C+F+I）44.23A+0.9[0.8（D+G）+I+J]-38.61（1.35/1.2）A+0.7（B+C+F）25.77A+0.9（C+F+I）43.38N245.7637.8000000000279.78245.76302.94245.76Ⅱ-ⅡM-30.15-6.621.3753.518.1526.25-4.074.9714.87-7.17-4.25A+0.9[C+0.8（D+F）+I]41.89A+0.9（B+G+I+J）-59.61A+0.9（B+D+I）25.43A+0.9（G+I+J）-53.65N285.3637.80236.1777.89000000455.40319.38531.93285.36Ⅲ-ⅢM1.52-1.164.01-2.7-28.7176.88-11.9340.8843.54181.27-82.67A+0.9（C+F+I+J）276.55（197.79）A+0.9[B+0.8（E+G）+I+K]-142.37（-101.51）A+0.9（B+D+I+J）200.37（143.31）A+0.9（C+F+J）276.65（197.79）N328.5637.80236.1777.89000000328.56（273.8）418.66（338.16）575.13（449.92）328.56（273.8）V3.910.6740.326-6.94-4.556.25-0.975.663.5427.05-15.3937.36（27.15）-16.49（-11.29）25.80（18.89）37.36（27.15）B柱内力组合截面内力永久荷载可变荷载内力组合屋面荷载吊车荷载风荷载与相应的N与相应的N与相应的M与相应的M作用于AB跨作用于BC跨作用于A柱作用于B柱左作用于B柱右作用于C柱作用于AB跨作用于BC跨左风右风项次ABCDEFGHIJK组合项内力合计组合项内力合计组合项内力合计组合项内力合计Ⅰ-ⅠM3.78-6.97.2427.3830.37-73.5-55.829.8233.9663.55-62.87A+0.9（C+E+I+J）125.39A+0.9（B+F+I+K）-155.72（1.35/1.2）A+0.7（B+C+F）-46.96A+0.9（F+I+K）-149.51N48937.837.800000000523.02523.02603.05489Ⅱ-ⅡM19.8-6.97.24-31.03-146.76402.1250.389.8233.9663.55-62.87A+0.9（C+F+I+J）475.98A+0.9（B+E+I+K）-205.64A+0.9[B+C+0.8（E+F）+I+J291.72A+0.9（I+J）107.56N589.5637.837.877.89236.17634.16141.600001194.32836.131284.23589.56Ⅲ-ⅢM27.09-9.2610.2721.78-89.2260.37-57.2784.18233.06186.1-184.1A+0.9（C+F+I+J）647.91（466.03）A+0.9[B+0.8（E+G）+I+K]-426.17（-326.88）A+0.9[B+C+0.8（E+F）+I+J]528.48（380.73）A+0.9（I+J）404.33（292.04）N663.9637.837.877.89236.17634.16141.600001268.72（960.97）969.97（771.88）1358.64（1030.05）663.96（553.3）V0.9-0.290.3746.257.23-17.5-13.299.1824.5815.13-14.9721.22（15.27）-39.32（-27.98）29.32（21.05）36.64（26.28）C柱内力组合截面内力永久荷载可变荷载内力组合屋面荷载吊车荷载风荷载与相应的N与相应的N与相应的M与相应的M作用于AB跨作用于BC跨作用于A柱作用于B柱左作用于B柱右作用于C柱作用于AB跨作用于BC跨左风右风项次ABCDEFGHIJK组合项内力合计组合项内力合计组合项内力合计组合项内力合计Ⅰ-ⅠM-8.92-1.6-1.051.76-11.2647.2559.896.939.789.544.03A+0.9（G+I+J）62.36A+0.9（B+C+E+I]-30.24（1.35/1.2）A+0.7（C+E）-18.65A+0.9（G+I+J）62.36N245.76037.800000000245.76279.78302.94245.76Ⅱ-ⅡM34.23-1.68.41.76-11.264.77-130.366.939.789.544.03A+0.9[C+0.8（D+F）+I+J]63.88A+0.9（B+G+I）-93.34A+0.9（B+C+G+I）-85.78A+0.9（D+I+J）53.20N306.72021.800141.6634.160000442.69763.32911.48306.72Ⅲ-ⅢM-4.73-4.72.735.17-32.9695.9-14.8520.3125.8198.17-127.73A+0.9（C+F+I+J）285.62（203.45）A+0.9[B+0.8（E+G）+I+K]-271.57（-194.54）A+0.9（B+C+G+I+J）-248.05（-177.75）A+0.9（B+E+I+K）-266.81（-191.14）N352.32021.800141.6634.160000513.78（408.93）808.92（619.74）957.08（725.57）352.32（293.6）V-4.81-0.382-0.70.42-2.6811.2514.261.6515.8616.65-24.5433.9（23.68）-33.18（-24.26）-29.31（-21.51）-43.93（-31.94）2.7、柱截面设计混凝土强度等级为C30，，；

采用HRB335级钢筋，2.7.1、A柱配筋计算2.7.1.1、上柱配筋计算上柱截面共有四组内力，取，经判别，其中三组内力为大偏心受压，只有一组为小偏心受压，且，故按此组内力计算时为构造配筋，对三组大偏心受压内力，在M值较大且轴力比较接近的两组内力中取轴力较小的一组，即取上柱计算长度，附加偏心距为由，故应考虑偏心距增大系数，取取计算选3B18（），则，满足要求垂直于排架方向柱的计算长度满足弯矩作用平面外的承载力要求2.7.1.2、下柱配筋计算取，与上柱分析方法类似，在下柱八组内力中选取最不利内力下柱计算长度，附加偏心距为由，故应考虑偏心距增大系数，取为大偏心受压，先假定中和轴在翼缘内，则，说明中和轴在翼缘内选4B18（），则，满足要求垂直于排架方向柱的计算长度满足弯矩作用平面外的承载力要求2.7.1.3、柱的裂缝宽度验算《规范》规定，对的柱应进行裂缝宽度验算上柱：

，可不进行裂缝宽度验算下柱：

，需要进行裂缝宽度验算柱的裂缝宽度验算表柱截面上柱下柱内力标准值197.79273.87220.0121.011320.592644.4203.50.5650.2<0.3满足要求2.7.1.4、柱箍筋配置非抗震区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求控制，根据构造要求，上、下柱均采用A8@200箍筋2.7.1.5、牛腿设计根据吊车梁支承位置、截面尺寸及构造要求，初步拟定牛腿尺寸，如下图所示。

其中牛腿截面宽度,牛腿截面高度,牛腿截面高度验算取故牛腿截面高度满足要求牛腿配筋计算，所以牛腿按构造配筋选用4B14（），水平箍筋选用A8@1002.7.1.6、柱的吊装验算采用翻身起吊，吊点设在牛腿下部，混凝土达到设计强度后起吊柱插入杯口深度，取800mm则柱吊装时总长度为4.2+8.1+0.8=13.1m,计算简图如图柱吊装阶段的荷载为柱自重，考虑动力系数，则在上述荷载作用下，柱各控制截面的弯矩为由得令得，则柱截面受弯承载力及裂缝宽度验算经初步验算，上柱裂缝宽度不满足要求，采用吊点处局部加强，加2B18，实际配筋3B14+2B18，柱截面上柱下柱71.44（52.92）90.98（67.39）64.3<73.2481.88<219.88174.19105.680.0120.0120.470.069<0.2取0.20.14<0.20.037<0.2满足要求2.7.2、B柱配筋计算2.7.2.1、上柱配筋计算上柱截面共有四组内力，取取最不利内力计算上柱计算长度，附加偏心距为由，故应考虑偏心距增大系数，取取计算选3B18（），则，满足要求垂直于排架方向柱的计算长度满足弯矩作用平面外的承载力要求2.7.2.2、下柱配筋计算取，与上柱分析方法类似，在下柱八组内力中选取最不利内力下柱计算长度，附加偏心距为由，故应考虑偏心距增大系数，取为大偏心受压，先假定中和轴在翼缘内，则，说明中和轴在翼缘内按最小配筋率配筋选4B16（），则，满足要求垂直于排架方向柱的计算长度满足弯矩作用平面外的承载力要求2.7.2.3、柱的裂缝宽度验算《规范》规定，对的柱应进行裂缝宽度验算上柱：

，可不进行裂缝宽度验算下柱：

，可不进行裂缝宽度验算2.7.2.4、柱箍筋配置非抗震区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求控制，根据构造要求，上、下柱均采用A8@200箍筋2.7.2.5、牛腿设计根据吊车梁支承位置、截面尺寸及构造要求，初步拟定牛腿尺寸，如下图所示。

其中牛腿截面宽度,牛腿截面高度,牛腿截面高度验算取左牛腿右牛腿故牛腿截面高度满足要求牛腿配筋计算，所以牛腿按计算配筋左牛腿右牛腿选用4B16（），水平箍筋选用A8@1002.7.2.6、柱的吊装验算采用翻身起吊，吊点设在牛腿下部，混凝土达到设计强度后起吊柱插入杯口深度，取则柱吊装时总长度为4.2+8.1+1=13.3m,计算简图如图柱吊装阶段的荷载为柱自重，考虑动力系数，则在上述荷载作用下，柱各控制截面的弯矩为由得令得，则柱截面受弯承载力及裂缝宽度验算经初步验算，上柱裂缝宽度不满足要求，采用吊点处局部加强，加2B18，实际配筋柱截面上柱下柱133.98（99.24）191.04（141.51）119.03<198.4171.93<270160.14174.40.00850.00850.138<0.2取0.2-0.27<0.2取0.20.07<0.20.11<0.2满足要求2.7.3、C柱配筋计算2.7.3.1、上柱配筋计算上柱截面共有四组内力，取上柱计算长度，附加偏心距为由，故应考虑偏心距增大系数，取取计算选3B16（），则，满足要求垂直于排架方向柱的计算长度满足弯矩作用平面外的承载力要求2.7.3.2、下柱配筋计算取，与上柱分析方法类似，在下柱八组内力中选取最不利内力下柱计算长度，附加偏心距为由，故应考虑偏心距增大系数，取为大偏心受压，先假定中和轴在翼缘内，则，说明中和轴在翼缘内选4B14（），则，满足要求垂直于排架方向柱的计算长度满足弯矩作用平面外的承载力要求2.7.3.3、柱的裂缝宽度验算《规范》规定，对的柱应进行裂缝宽度验算上柱：

，需进行裂缝宽度验算下柱：

，需进行裂缝宽度验算柱的裂缝宽度验算表柱截面上柱下柱内力标准值43.49191.14204.8293.6212.36510.00726<0.01取0.010.0027<0.01取0.011.1871.027411.641078.5800.523280.1716.9159.5240.80.280.550.08<0.3满足要求0.11<0.3满足要求2.7.3.4、柱箍筋配置非抗震区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求控制，根据构造要求，上、下柱均采用A8@200箍筋2.7.3.5、牛腿设计根据吊车梁支承位置、截面尺寸及构造要求，初步拟定牛腿尺寸，如下图所示。

其中牛腿截面宽度,牛腿截面高度,牛腿截面高度验算取故牛腿截面高度满足要求牛腿配筋计算，所以牛腿按构造配筋选用4B14（），水平箍筋选用A8@1002.7.3.6、柱的吊装验算采用翻身起吊，吊点设在牛腿下部，混凝土达到设计强度后起吊柱插入杯口深度，取850mm则柱吊装时总长度为4.2+8.1+0.85=13.15m,计算简图如图柱吊装阶段的荷载为柱自重，考虑动力系数，则在上述荷载作用下，柱各控制截面的弯矩为由得令得，则柱截面受弯承载力及裂缝宽度验算经初步验算，上柱裂缝宽度不满足要求，采用吊点处局部加强，加2B16，实际配筋柱截面上柱下柱71.44（52.92）90.98（67.39）57.88<96.4890.18<151.29168.1161.30.4780.290.126<0.20.07<0.2满足要求2.7.4、抗风柱设计2.7.4.1、尺寸确定截面尺寸上柱，下柱2.7.4.2、荷载计算

（1）柱自重及截面参数柱别截面尺寸/mm自重/kN面积/（）惯性矩/（）上柱300×3005.880.90.675下柱300×60054.91.85.4

（2）风荷载，迎风面、背风面风荷载标准值为则作用于抗抗风柱计算简图上的风荷载设计值为风荷载作用下弯矩图如下2.7.4.3、抗风柱截面设计

（1）正截面承载力计算上柱因为构件轴力较小，故按纯弯构件双筋矩形截面计算故按最小配筋率配筋，取3B12，下柱因为构件轴力较小，故按纯弯构件双筋矩形截面计算故按最小配筋率配筋，取4B14，

（2）斜截面承载力计算上柱属厚腹构件故按构造配置箍筋，取箍筋为A8@150，可以下柱属厚腹构件故按构造配置箍筋，取箍筋为A10@250，可以（3）抗风柱裂缝宽度验算上柱下柱2.7.4.4、抗风柱吊装验算采用翻身起吊，吊点设在下柱，距下柱上边缘2.5m，混凝土达到设计强度后起吊柱插入杯口深度，则柱吊装时总长度为15.413m计算简图如图柱吊装阶段的荷载为柱自重，考虑动力系数，则在上述荷载作用下，柱各控制截面的弯矩为由得令得，则柱截面受弯承载力及裂缝宽度验算柱截面上柱下柱15.57（11.53）86.72（64.24）14.01<16.2878.05<97.78211.9212.50.480.480.13<0.20.17<0.2满足要求2.8、基础设计2.8.1、A柱基础设计2.8.1.1、作用于基础顶面上的荷载计算作用于基础顶面上的荷载包括柱底传给基础的M、N、V以及外墙的自重基础设计的不利内力如下组别荷载效应基本组合荷载效应标准组合第一组276.65328.5637.36197.79273.827.15第二组-142.37418.66-16.49-101.51338.16-11.29第三组200.37575.1325.8143.31449.9218.89每个基础承受的外墙总宽度为6m，总高度为1.65+12.3=13.95m，墙体为240mm砖墙（5.