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单位工程施工组织设计综合实训作业

第一章设计资料

1.1设计资料

一、设计题目

单层工业厂房课程设计

二、主要内容

1．完成结构选型及结构布置；

2．编制荷载、内力计算说明书；

3．内力计算到基础顶面即可，基础设计不作要求；

4．柱（中柱或边柱）配筋计算；

5．柱（中柱或边柱）牛腿尺寸确定和配筋计算；

6．根据计算结果绘制排架柱（中柱或边柱）结构施工图（模板图、配筋图）。

三、使用的原始资料（数据）及设计技术要求：

1．建筑地点：

永川市郊区

2．某单层单跨钢筋混凝土装配车间跨度18米，长66米，柱距6米。

3．内设两台A5级桥式吊车，吊车吨位及轨顶标高见设计分组。

厂房室内地坪标高为±0.000m，室外地坪标高为－0.300m，基础顶面至室内地面距离自行确定。

4．自然条件：

基本风压、基本雪压取值等均根据工程地点查阅相关设计规范确定。

地面粗糙度类别为B类；无抗震设防要求。

5．屋面做法：

二毡三油坊水层上铺小豆石（0.35kN/m2）

20mm厚水泥砂浆找平层（0.4kN/m2）

100mm厚加气混凝土保温层（0.60kN/m2）

冷底子油一道、热沥青二道（0.05kN/m2）

预应力屋面板（自重查相关图集）

6．厂房中标准构件选用情况：

a．屋面板采用G410标准图集中的预应力大型混凝土屋面板，自重标准值为1.4kN/m2；

b．天沟板采用G410标准图集中的TGB68-1沟板，自重标准值为1.91kN/m2；

c．屋盖支撑自重0.05kN/m2；（沿水平方向）

d．吊车梁采用G323标准图集中钢筋混凝土吊车梁，梁高为1200mm，自重标准值39.5kN/根；轨道及零件自重0.8kN/m，轨道高度取0.2m；

e．屋架采用G415标准图集中预应力钢筋混凝土折线型屋架，自重69.0kN/榀，屋架底部至顶部高度为2950mm，屋架在檐口处高度为1650mm。

7．材料选用：

a．混凝土：

C30；

b．钢筋：

主要受力钢筋为HRB335钢筋，构造钢筋为HPB235

钢筋直径d<12mm时用HPB235钢筋；d12mm时用HRB335钢筋

8．设计分组

学号

（个位数）

设计条件

工程所在地

吊车吨位（均为两台,t）

轨顶标高（m）

北京

30/5

10.2

北京

30/5

9.60

北京

20/5

10.2

北京

20/5

9.60

北京

15/3

10.2

温州

15/3

9.60

温州

30/5

10.2

温州

30/5

9.60

温州

20/5

10.2

温州

20/5

9.60

第二章厂房标准构件及排架柱材料选用

2.1厂房中标准构件选用情况

2.1.1屋面做法

两毡二油防水层上铺小石子：

0.35kN/m

20mm水泥沙浆找平层：

0.4kN/m

100mm厚加气混凝土保温层：

0.6kN/m

冷底子油一道，热沥青两道：

0.05kN/m

20mm水泥沙浆找平层：

0.4kN/m

合计：

屋面活荷载：

屋面外荷载：

屋面板采用G410标准图集中的预应力大型混凝土屋面板，自重标准值为1.4kN/m2

板自重：

灌缝重：

2.1.2屋架

屋架采用G415

（一）标准图集的预应力混凝土折线型屋架（YWJ—21—1Ba）

允许外荷载：

4.00kN/m

屋架自重：

2.1.3天沟板

天沟板采用G410（三）标准图集。

中间跨：

TGB68—1

中间跨左开洞：

TGB68—1b

中间跨右开洞：

TGB68—1a

端跨左开洞：

TGB68—1sb

端跨右开洞：

TGB68—1sb

构件自重：

1.91kN/m

2.1.4吊车梁

吊车梁选用G323

（二）标准图集,中级工作制备，两台起重量为10t的吊车,,选用吊车梁：

边跨DL—11B：

构件自重：

。

吊车轨道联接选用G325标准图集,中级吊车自重：

。

2.2排架柱材料选用

（1）混凝土：

采用C30。

（2）钢筋：

纵向受力钢筋采用HRB335级。

（3）箍筋：

采用HPB235级。

（4）型钢及预埋铁板均采用I级。

第三章排架柱高与截面计算

3.1排架柱高计算

由吊车资料表可查得：

H＝2600mm,轨顶垫块高为200mm。

牛腿顶面标高＝轨顶标高－吊车梁－轨顶垫块高

＝10.2－1.200－0.200

＝8.800m（取8.80m）

柱顶标高＝牛腿顶面标高+吊车梁高+轨顶垫块高+H+0.220

＝9.00+1.200+0.200+2.6+0.220

＝13.22m（取13.3m）

上柱高＝柱顶标高－牛腿顶面标高

＝13.3-8.800=4.500m

全柱高＝柱顶标高－基顶标高

＝13.300－（－0.300）＝10.600m

下柱高＝全柱高－上柱高

＝13.600－4.500＝9.100m

实际轨顶标高＝牛腿顶面标高+吊车梁高+轨顶垫块高

＝10.2m

则（10.2m－10m）÷10m＝0.02＜0.220满足要求。

3.2排架截面尺寸计算

截面尺寸需要满足的条件为：

b≧H/22＝205mm.h≥H/12＝375mm

取柱截面尺寸为：

上柱：

（b×h）＝400×400

下柱：

I（b×h×b×h）＝400×1000×100×150（如图3-1）

图3-1下柱截面图

计算参数

①上、下柱截面惯性矩I

上柱Iu＝1/12×0.4×0.53＝0.0042m4

下柱Il＝1/12×0.4×1.03+2×1/12×（0.15+0.025/3）×（0.95+1/3×0.025×2）3＝0.0256m4

②上、下柱截面面积A

上柱Au＝0.4×0.5＝0.2m2

下柱Al＝0.4×1.0-2×[（0.95+1.0）/2×0.15]＝0.1975m2

③上柱与全柱高比值λ

λ＝4.5/13.6＝0.331

④惯性矩比值n

n＝Iu/Il=0.0042/0.0256=0.164

排架计算简图如图3-2所示。

图3-2排架计算简图

第四章排架柱上的荷载计算

4.1屋盖自重计算

1.2×（1.80+1.30+0.10）×6×+1.2×69.0×0.5=248.76KN（作用在柱顶）

4.2柱自重计算

上柱：

（作用于上柱中心线）

下柱：

4.3吊车、吊车梁及轨道自重计算

4.4屋面活荷载计算

4.5吊车荷载计算

竖向荷载：

275kN,57.5kN,K=4700mm,B=6100mm,347.5kN,117kN。

（图4-1）影响线

根据B与K，由影响线（见图4-1）

可以求得

＝0＝0.767

＝1.00,＝0.217

由上求得

吊车水平荷载为

则

→←）

其作用点到柱顶的垂直距离

4.6风荷载计算

基本风压:

风压高度变化系数μz按B类地区考虑，根据柱顶标高13.3m，查看《荷载规范》用内插法得,对Fw按檐口标高14.42m,得，风载体型系数μs1＝+0.8,μs2＝-0.5,

则

柱顶风荷载集中力设计值：

第五章内力计算

5.1作用内力计算

5.1.1作用（排架无侧移）

由,,则：

故作用下不动铰承的柱顶反力为

（→）

同时有

故在作用下不动铰承的柱顶反力为

（→）

故在共同作用下（即在G作用下）不动铰支承的柱顶反力为

（→）

相应的计算简图及内力图如图5-1所示

图5-1恒荷载作用下的内力

（a）G的作用；（b）M图（kN·m）；（c）N图（kN）

5.2屋面活荷载内力计算

对于单跨排架，与一样为对称荷载，且作用位置相同，但数值大小不同。

故由的内力计算过程可得到的内力计算数值；

（→）

相应的计算简图及内力图如图5-3所示。

图5-3Q作用计算简图及内力图

（a）Q的作用；（b）M图（kN·m）；（c）N图（kN）

5.3吊车竖向荷载作用内力计算

当Dmax,k作用在A柱时

A柱

B柱

与恒载计算方法相同，可得C3=1.127

A柱

B柱

A柱与B柱相同，剪力分配系数

内力图如图（11）

图（11）吊车竖向荷载作用下内力图

吊车竖向荷载作用，Dmin，k在A柱，Dmax,k在B柱。

A柱内力相当于Dmax,k在A柱时B柱的内力，但弯矩、剪力符号相反；B柱内力相当于Dmax,k在A柱是A柱的内力，但弯矩、剪力符号相反,在此不再做计算。

吊车水平荷载作用下：

当Tmax向左作用时

由规范公式可得

Tmax向左作用的M图、N图如图（12）所示。

图（12）吊车水平荷载作用下内力图

Tmax向右作用的M图、N图于上述情况相反。

5.4风荷载作用下：

风从左向右作用，在q1和q2作用下，由规范公式：

风荷载作用下的M、N图如图（13）

当风从右向左吹时，其M、N图与上述情况相反。

图（13）风荷载作用下内力图

5.6最不利荷载组合。

由于本例结构对称，故只需对A柱（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。

本工程为不考虑地震作用的单跨排架，共有8种需要单独考虑的荷载项目，由于小车无论向右或向左运行中刹车时，A、B柱在T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有7项。

（2）将各种荷载作用下设计控制截面（I—I、II—II、III—III）的内力M、N（III—III截面还有剪力V）填入组合表5-1。

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应乘以0.85的组合系数。

排架柱全部内力组合计算结果列入表5-1。

表5-1排架柱内力组合表

柱

号

截

面

荷

载

项

目

内

力

恒荷载

屋面活荷载

吊车荷载

风荷载

内力组合

G1.G2

G3.G4

Dmax

在A柱

Dmin

在A柱

Tmax

左风

右风

Nmax

及

M、V

Nmin

及

M、V

|M|max

及

N、V

项目

组合值

项目

组合值

项目

组合值

A柱

I-I

（kN·m）

28.35

2.22

-50.67

±26.17

60.02

-77.12

①+②+③+⑤

-46.27

①+

0.85（③+⑤+⑦）

-102.52

①+

0.85（③+⑤+⑦）

-102.52

（kN）

271.26

37.8

309.06

271.26

II－II

（kN·m）

-25.812

-7.23

121.194

14.735

±26.17

60.02

-77.12

①

②

③

⑤

87.79

①

⑦

-102.93

①+

0.85

（③

⑤

⑥）

150.46

（kN）

325.86

37.8

687.456

143.74

1051.12

325.86

910.20

III-III

（kN·m）

47.898

4.9

18.728

-117.11

±196.25

453.04

-403.24

①

②

③

⑤

267.78

①

⑥

500.94

①+

0.85

（②

③

⑤

⑥）

619.26

（kN）

370.79

37.8

687.456

143.74

1096.05

370.79

987.26

（kN）

8.1

1.333

-11.26

±1869

63.164

-48.35

16.86

71.26

69.24

第六章排架柱设计

6.1柱截面配筋计算

最不利内力组的选用：

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的最不利内力组确定，而上柱配筋由截面1—1的最不利内力组确定。

6.1.1Ⅰ——Ⅰ截面配筋：

1.组合（与组合相同）

M=102.52N=271.26

h0=h-=500-45=455

L0=2H0=2×4500=9000

A=400500=200000mm2

纵向受力钢筋采用HRB335级ξb

ea=max（h/30,20）=20

e0＝M/N=378

ei=e0+ea=398

ζc=0.5fCA/N=0.5×14.3×200000/271260=5.272>1取ζc=1.0

1.247

e=ηei+h/2-=1.247×398+500/2-45=701.31

ξ<ξb=（大偏心受压）

故取X=进行计算

=ei-h/2+as=398-500/2+45=193

As=Nes`/[fy（h-as）=271260/[300×（455-40）]=420.5

Amin=0.2%×200000=400

2.组合

M=46.27N=309.06

纵向受力钢筋采用HRB335级ξb

ea=max（h/30,20）=20

e0＝M/N=149.71

ei=e0+ea=169.71

ζc=0.5fcA/N=0.5×14.3×200000/309060=4.63>1取ζ1=1

1.58

e=ηei+h/2-=1.580×169.71+500/2-45=473.14

ξ<ξb（大偏心受压）

故取X=进行计算

es`=ei-h/2+as=169.71-500/2+45=-35.29<0

As=Nes`/[fy（h-as）=309060×（-35.29）/[300×（455-40）]=-87.6

Amin=0.2%×200000=400

6.1.2Ⅲ——Ⅲ截面配筋：

1.组合

M=619.88N=987.26

h0=h-as=1000-45=955

L0=10H0==9550

A=197500

纵向受力钢筋采用HRB335级ξb

ea=max（h/30,20）=33

e0＝M/N=627.9

ei=e0+ea=660.9

ζc=0.5fcA/N=0.5×14.3×197500/987260=1.43>1取ζc=1

1.09

e=ηei+h/2-as=1.09×660.9+1000/2-45=1175.4

ξ<ξb（大偏心受压）

X=h0ξ=955×0.181=172.9

h0ξb=955×0.55=525.25

2as=90=150

经比较,ξb，应重新计算 X

Amin=0.2%×A=0.2%×197500=395

2.组合

M=267.78N=1096.05

ea=max（h/30,20）=33

e0＝M/N=244.3

ei=e0+ea=277.3

ζc=0.5fcA/N=0.5×14.3×197500/10960500=1.288>1取ζc=1

1.21

e=ηei+h/2-as=1.21×277.3+1000/2-45=790.53

ξ<ξb（大偏心受压）

经比较,ξb，应重新计算 X

Amin=0.2%×A=0.2%×197500=395

3.组合

M=500.94N=370.79

ea=max（h/30,20）=33

e0＝M/N=1351.1

ei=e0+ea=1384.1

ζc=0.5fcA/N=0.5×14.3×197500/370790=3.81>1取ζc=1

1.042

e=ηei+h/2-as=1.042×1384.1+1000/2-45=1351.92

ξ<ξb（大偏心受压）

经比较X

=ei-h/2+as=1384.1-1000/2+45=929.1

As=Nes`/[fy（h-as）=370790×929.1/[300×（1000-40）]=1248.19

Amin=0.2%×A=0.2%×197500=395

比较以上计算结果，排架柱配筋为：

（单侧）

上柱：

（763）配筋率:

0.38%

下柱：

（1256）配筋率:

0.64%

6.2柱在排架平面外承载力验算

取Ⅰ——Ⅰ、Ⅲ——Ⅲ截面中的进行验算

查表（有柱间支撑，垂直房屋排架柱，有吊车房屋柱）得计算高度：

上柱:

L0=1.25Hu=1.25×4500=5625

下柱:

L0=0.8HL=0.8×9100=7280

1.Ⅰ——Ⅰ截面：

=309.06

L0/b=5625/400=14.06查表得φ=0.9185

φ=0.9×0.9185×（14.3×200000+2×300×763）

=2742.7.0>满足要求

2.Ⅲ——Ⅲ截面

=1096.05

L0/b=7280/400=18.2查表得φ=0.804

φ=0.9×0.804×（14.3×197500+2×300×1256）

=2588.9>满足要求

6．3裂缝宽度验算

11—1截面：

2下柱3—3截面

6.4柱牛腿设计

6.4.1牛腿几何尺寸的确定：

牛腿截面尺寸与柱宽相等，为400，牛腿顶面的长度为800，相应牛腿水平截面长度为1300。

取牛腿外边缘高度为h＝400，倾角ɑ＝45°,于是牛腿的几何尺寸如图6-1所示。

图6-1牛腿几何尺寸及配筋图

6.4.2牛腿几何尺寸的验算：

由于吊车垂直荷载作用下柱截面内，取ɑ＝0，

则

F＝D＋G＝687.456＋54.6＝742.056

F＝T＝32.22/1.4＝23.01

＝0.8×（1－0.5×）×

＝829.53＞F＝742.056

所以截面尺寸满足要求。

6.4.3牛腿配筋：

由于吊车垂直荷载作用下柱截面内，故该牛腿可按构造要求配筋：

作用在牛腿上的荷载有Dmax、G3、Tmax

F＝D＋G＝687.456＋54.6＝742.06

=T=32.22kN

F＝T＝32.22/1.4＝23.01

h0=400+300-45=655mm

竖向力作用点位于下柱截面以内（150）

a=-150mm<0.3h0=0.3×655=196.5mm取a=196.5

1001.9

ρ=As/bh0=722/（400×560）=0.32%0.2%<0.32%<0.6%

选418（1017mm2）

因为a=-150mm<0.3h0=0.3×655=196.5mm，可不设弯起钢筋

箍筋要求:

在上部2/3范围内的水平箍筋总截面面积不应少于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的1/2。

取ф10@100，有

×h×A×2/100＝886.2mm＞A/2＝1887/2＝508.5mm（符合要求）

6.4.4局部承压强度验算：

0.75fA＝0.75×14.3×400×500＝1887kN＞F=742.06

所以满足要求。

第七章柱子配筋图

配筋图

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