钢筋混凝土单层厂房课程设计计算书和说明书.docx
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钢筋混凝土单层厂房课程设计计算书和说明书
钢筋混凝土单层厂房课程设计计算书和说明书
建筑平面示意图如下：
一.构件选型
m（Lk=16.5m），轨顶标志标高为7.5m，A4级工作级别，软钩桥式吊车Q1=150KN、Q2=200KN两台的工业厂房。
1.屋面板{04G410-1}
一冷二毡三油一砂 0.35=0.35kN/m2
20厚水泥砂浆找平 0.40=0.40kN/m2
屋面恒荷载=0.75kN/m2
屋面活荷载0.5kN/m2
荷载组合：
组合一：
1.2×0.75+1.4×0.5=1.6kN/m2
组合一：
1.35×0.75+1.4×0.5×0.7=1.5025kN/m2
选Y-WB-2Ⅲ（中间跨）；YWB-2ⅢS（端跨）。
允许荷载2.05kN/m2>1.6kN/m2，满足要求。
2.屋架{04G415
（一）}
屋面板的一冷二毡三油一砂 0.35kN/m2
屋面板的20厚水泥砂浆找平 0.40kN/m2
屋面板自重1.4kN/m2
灌缝重0.1kN/m2
屋架钢支撑自重0.05kN/m2
恒荷载2.3kN/m2
屋面活荷载 0.5kN/m2
荷载组合：
组合一：
1.2×2.3+1.4×0.5=3.46kN/m2
组合一：
1.35×2.3+1.4×0.5×0.7=3.595kN/m2
选YWJ24-1Ba
允许荷载4.0kN/m2>3.595kN/m2，满足要求。
屋架自重60.5KN（未包括挑出牛腿部分，挑牛腿部分根据标准图集另外计算自重）。
3.天沟板{04G410-3}
根据屋架24m确定外天沟宽为770mm，根据天沟荷载（天沟自重除外）选天沟型号。
沟壁平均厚度80mm。
设落水管水平间距24m，天沟流水坡长12m，焦渣找坡取5‰，最薄取20mm。
防水层0.40kN/m2
20厚水泥砂浆找平 0.40kN/m2
65厚焦渣混凝土找坡0.065×14=0.91kN/m2
20厚水泥砂浆抹面0.40kN/m2
积水按230mm高计2.3kN/m2
卷材防水层考虑高、低肋覆盖部分，按天沟平均内宽b的2.5倍计算。
（b=770-190=580mm）
q=1.35b（2.5×0.40+0.40+0.91+0.4+2.3）=6.7635b=3.923kN/m
选用：
中间跨：
TGB77（无落水洞口）TGB77a、TGB77b（有落水洞口）
边跨：
TGB77sa、TGB77sb
允许荷载4.26kN/m＞3.923kN/m，满足要求。
注：
积水荷载取230mm高，比其它活载大，故天沟板验算取积水荷载。
当排架分析时仍取屋面活载0.50kN/m2。
4.吊车梁{04G323-2}
当二台吊车Q相同时，选吊车梁时按Q选（100KN）。
按中级工作级别（按两台吊车考虑），Lk=16.5m，柱距6m，吊车起重量20t，吊车总重Q=t，小车重g=7.961t，最大轮压Pk=202.0KN，车宽B=5.5m，轮距W=4.4m，试选用吊车编号。
解：
假定吊车规格不符合附录一～四时，需进行内力验算后套用，按起重量和跨度，试选用DL——9或DL——10
计算长度取L=5.8m，a=（B-W）/2=（5.5-4.4）/2=0.55m
x=（L-a）/2=（5.8-0.55）/2=2.625m
1）.承载力计算（按两台吊车考虑）：
a.按移动荷载最不利位置
吊车竖向荷载作用下的最大弯矩标准值：
MQK=2PKX2/L=2×202.0×2.6252/5.8=479.968kN.m
基本组合（不包括梁体和轨道自重）：
M=1.4×1.05MQK=1.4×1.05×479.968=705.553kN.m
641.8kN.m 吊车竖向荷载作用下的最大剪力标准值：
VQK=PK[（L-0.97）+（L-0.97-（B-W））]/L=298.124kN
基本组合（不包括梁体和轨道自重）：
Va=1.4×1.05VQK=438.243kN
419.5kN Vz=1.4μPk[L/2+L/2-（B-W）]/L=240.624kN
216.9kN 吊车竖向荷载作用下的最大弯矩标准值：
MQK=PKL/4=292.9kN.m
μMQK=1.05MQK=307.545kN.m
μMQK 吊车竖向荷载作用下的最大剪力标准值：
VQK=PK[（L-0.97）+（L-0.97-W）]/L=183.193kN
μVQK=1.05VQK=192.353kN
199.3kN 选用：
车挡CD-3
Fi=86.8kN 9.柱的插入深度应满足：
柱纵筋的锚固长度。
b，吊装时柱的稳定性，不大于吊装时柱长的1/20。
0.9h且≥800
取为：
800mm。
2）.荷载计算
1.荷载位置
e1=hu/2-0.15=0.05；e2=hl/2-hu/2=0.4-0.2=0.2；e4=（L-Lk）/2-hl/2=0.75-0.4=0.35；e5=hl/2+0.12=0.52；
（0.12为墙厚一半）
注：
1）以上单位为m；2）hu为上柱截面高；
3）hl为下柱截面高.
2.屋盖荷载（永久荷载G，活荷载Q）
G1K=0.5×（跨度×柱距）×（屋面荷载+支撑荷载）+0.5×屋架重+柱距×（天沟自重+天沟构造层重）
=0.5×（24×6）×（2.25+0.05）+0.5×112.75+6×（2.02+1.829）=245.069kN设计值G1=1.2G1K=1.2×245.069=294.083kN
Q1K（挑牛腿边至轴线距为705mm，天沟边至牛腿端为20mm，故天沟外沿相互距离为24+2×0.725=25.45m）
Q1K=（跨度/2+天沟外边至轴线距离）×活载×柱距=25.45/2×0.5×6=38.175kN
3.上柱自重：
G2K=4.0×HU=4×4.2=16.8kN
4.下柱自重：
G3K=4.4•HL=4.4×8.1=35.64kN
5.吊车梁等自重G4K（G4K包括：
吊车梁重，轨道及联结重，吊车梁间灌缝，吊车梁与柱间灌缝。
）
G4K=40.8+1.060×6+0.46+3.32=50.94kN
6.吊车荷载标准值Dmax，Dmin，Tmax
吊车按两台考虑：
S=B-K=5.5-4.4=1.1m
两台吊车Q不相同（P1max>P2max）：
Dmax=[P1max（y1+y2）+P2max（y3+y4）]
=[202×（0.267+1）+173×（0.817+0.083）]=411.63kN；
Dmin=[P1min（y1+y2）+P2min（y3+y4）]
=[35×（0.267+1）+43×（0.817+0.083）]=83.045kN；
（T1=α（Q+g）/4=0.1×（365+79.61）/4=11.11kN、
T2=α（Q+g）/4=0.1×（350+71.86）/4=10.55kN）
Tmax=[T1（y1+y2）+T2（y3+y4）]
=[11.11×（0.267+1）+10.55×（0.817+0.083）]=23.57kN
7.围护墙等永久荷载G5k（G5k包括JL，QL，墙体，门窗等重量）。
240厚墙（双面抹灰）自重5.24kN/m3
钢窗自重0.45kN/m2
C1钢窗自重2.4×4.2×0.45=4.54kN
C2钢窗自重4.2×4.2×0.45=7.94kN
C3钢窗自重4.2×4.8×0.45=9.07kN
墙自重（6×13.53-4.2×4.2-4.2×4.8）×5.24=227.3kN
G5k=4.54+7.94+9.07+227.3=248.85kN
8.风荷载
屋面坡度α=arctan（3100-1180）/12000]=9o ＜15º风载体型系数
μs查规范如下：
ωk=βz•μz•μs•ωo
基本风压ωo=0.55kN/m2
风振系数βz=1.0
风压高度变化系数按地面粗糙变化类别为B类，查规范如下：
离地面（或海面）高度5m10m15m20m
μz1.001.001.141.25
中间按线性插入：
柱顶 Z1=11.40+0.4=11.80m：
μz1=1.050
檐口 Z2=11.40+1.53+0.4=13.30m：
μz2=1.092
屋脊 Z3=15.05+0.40=15.45m：
μz3=1.150
排架迎风面和背风面的风荷载标准值分别为：
ω1k=βZ•μs1•μz1•ωo=1.0×0.8×1.050×0.55=0.462kN/m2
ω2k=βZ•μs2•μz2•ωo=1.0×-0.5×1.092×0.55=-0.300kN/m2
则作用于排架计算简图上的风荷载设计值为：
q1k=0.462×6=2.77kN/m
q2k=0.300×6=1.80kN/m
h1=2.3m；h2=1.4m
Fwk=[（μs1-μs2）•μz2•h1+（μs3-μs4）•μz3•h2]•ωo•柱距
=[（0.8+0.5）×1.092×2.3+（-0.6+0.5）×1.150×1.4]×0.55×6=10.24kN
四.横向排架内力分析
控制截面为：
Ⅰ-Ⅰ上柱底面；Ⅱ-Ⅱ下柱顶面（截面尺寸取牛腿下）；Ⅲ-Ⅲ基础顶面。
1．恒载作用下的内力计算
1）在G1K作用下内力计算
由于结构对称，荷载对称，故结构可取半边计算，上端为不动铰支座。
求支反力R的系数C1、C2：
M1K作用时，
M2K作用时，
内力正向：
以截面顺时针旋转为正。
M1K=-G1Ke1=-245.069×0.05=-12.25kN.m
M2K=-G1Ke2=-245.069×0.2=-49.01kN.m
R=（M1KC1+M2KC2）/h2=（-12.25×2.035+-49.01×1.256）/12.3=-7.03kN
V1k=-R=7.03kN（→）
求出未知反力R后，求解静定结构的内力：
由图一∑M=0得：
M=12.3V1k-M1K-M2K=12.3×7.03-12.25-49.01=25.21kN.m
由图二∑M=0得：
M=4.2V1k-M1K=4.2×7.03-12.25=17.28kN.m
由图三∑M=0得：
M=4.2V1k-M1K-M2K=4.2×7.03-12.25-49.01=-31.73kN.m
2）在G2k，G3k，G4k作用下的内力
在上述荷载作时柱底端固定上端自由的悬臂柱，属静定结构。
M4K=G4Ke4-G2Ke2=50.94×0.35-16.8×0.2=14.47kN.m
NK=G2k+G3k+G4k=16.8+35.64+50.94=103.38kN
2.活载Q1K作用下的内力计算
Q1K内力图与G1K内力图成比例，比例系数k=Q1K/G1K=38.175/245.069=0.156
3.吊车荷载Dmax作用在A柱上，Dmin作用于B柱上时内力（当Dmin作用于A柱，Dmax作用于B柱上时内力，利用对称性即可求出内力）：
MaK=Dmaxe4=411.63×0.35=144.07kN.m
MbK=Dmine4=83.045×0.35=-29.06kN.m
VaK=-C2（MaK-MbK）/2h2=-1.256×（144.07+29.06）/（2×12.3）=-8.84kN
VbK=-VaK=8.84kN
1）求A柱弯矩：
由图一∑M=0得：
M=MaK-12.3VAk=144.07-12.3×8.84=35.34kN.m
由图二∑M=0得：
M=-4.2VAk=-4.2×8.84=-37.13kN.m
由图三∑M=0得：
M=MaK-4.2VAk=144.07-4.2×8.84=106.94kN.m
2）求B柱弯矩：
由图一∑M=0得：
M=12.3Vbk-MbK=12.3×8.84-29.06=79.67kN.m
由图二∑M=0得：
M=4.2Vbk=4.2×8.84=37.13kN.m
由图三∑M=0得：
M=4.2VAk–MbK=4.2×8.84-29.06=8.07kN.m
利用对称性当Dmin作用于A柱时内力图：
4.在吊车水平荷载Tmax作用下：
当不考虑厂房空间作用时，利用对称性可简化为静定的下端固定上端自由的二阶柱。
吊车梁顶：
M=0
吊车梁底：
M=1.2×Tmax=1.2×23.57=28.28kN.m
柱底：
M=（8.1+1.2）×Tmax=（8.1+1.2）×23.57=219.20kN.m
5.在风荷载（Fwk，q1k，q2k）作用下，以左风→作用进行计算。
（右风←作用时，利用对称性A，B两柱内力值对换，符号相反即可，不必另算。
）
在风荷载作用下柱底端固定上端不动铰支座，超一次静定结构。
Vak=-R=0.5Fwk-0.5（q1k-q2k）h2C3
=0.5×10.24-0.5×（2.772-1.801）×12.3×0.329=3.16kN（→）
Vbk=0.5Fwk+0.5（q1k-q2k）h2C3
=0.5×10.24+0.5×（2.772-1.801）×12.3×0.329=7.08kN（→）
求内力图如下：
（当左风→作用时A柱的内力）
由上图∑Mx=0得：
Vx=0=Vak=3.16kNVx=0=Vbk=7.08kN
Vx=4.2=3.16+2.772×4.2=14.80kNVx=4.2=7.08+1.801×4.2=14.64kN
Vx=12.3=3.16+2.772×12.3=37.26kNVx=12.3=7.08+1.801×12.3=29.23kN
内力图见下图：
用同样的方法可求出右风的内力图。
五.荷载组合及最不利内力组合
考虑的是以下四种的内力组合：
（1）+Mmax及相应的N，V；
（2）-Mmax及相应的N，V；
（3）Nmax及相应的M，V；
（4）Nmin及相应的M，V；
以上四种内力组合中的某一种就是我们要寻求的最不利内力（即在截面尺寸，材料强度相同条件下，使截面配筋量最大的内力）。
在寻求上述四种内力时，考虑这些荷载同时出现以及同时出现且达到最大值的可能性。
为此，我们在寻求最不利内力组合时还要考虑荷载组合。
按《荷载规范》中对于一般排架、框架结构由可变荷载效应控制的组合的表达式为：
S=γG•SGK+γQ1•SQ1K及S=γG•SGK+0.9∑γQi•SQiK
据此，对一般排架结构的荷载组合有下列两类：
（1）永久荷载+一个可变荷载;
（2）永久荷载+0.9（两个或两个以上可变荷载）。
内力组合下要点：
（1）内力组合目标是寻找各控制截面的+Mmax，-Mmax，Nmax和Nmin四组内力，内力组合中要注意几种荷载同时出现的可能性以及荷载的折减；
（2）组合原则：
恒载恒在，有T必有D，有D可无T；
（3）对Ⅲ-Ⅲ截面无D的荷载效应组合（通常为永久荷载+风荷载），往往起控制作用，因无D时柱计算长度Lo为1.5H2，有D时Lo为H1；
（4）由于R.C受压构件在大偏心受压破坏时，当M接近时，随N↑而As↓。
组合中应注意次要因素起控制的组合；
（5）荷载效应的标准组合用于裂缝控制和地基的承载力验算。
A柱内力汇总表
下面根据内力汇总表进行A柱的内力最不利组合计算。
计算以下三个截面：
Ⅰ——Ⅰ截面：
上柱下端处；Ⅱ——Ⅱ截面：
下柱上端处；Ⅲ——Ⅲ截面：
下柱下端处。
（一）Ⅰ——Ⅰ截面：
1.+Mmax及相应的N，V组合
荷载组合项目：
SM=1.2×（①+②）+1.4×⑦
SN=1.2×（①+②）+1.4×⑦
荷载效应组合设计值：
M=1.2×（17.28+0）+1.4×37.72=73.544kN.m
N=1.2×（245.069+16.8）+1.4×0=314.24kN
荷载效应组合标准值：
M=17.28+0+37.72=55kN.m
N=245.069+16.8+0=261.87kN
2.-Mmax及相应的N，V组合
荷载组合项目：
SM=1.2×（①+②）+0.9×1.4×（0.9×（④+⑥）+⑧）
SN=1.2×（①+②）+0.9×1.4×（0.9×（④+⑥）+⑧）
荷载效应组合设计值：
M=1.2×（17.28+0）+0.9×1.4×（0.9×（-37.13-28.28）-45.62）
=-110.92kN.m
N=1.2×（245.069+16.8）+0=314.24kN
荷载效应组合标准值：
M=17.28+0-45.62+0.7×（-37.13-28.28）=-74.13kN.m
N=245.069+16.8+0=261.87kN
3.Nmax及相应的M，V组合
荷载组合项目：
SM=1.2×（①+②）+1.4×③
SN=1.2×（①+②）+1.4×③
荷载效应组合设计值：
M=1.2×（17.28+0）+1.4×2.91=24.81kN.m
N=1.2×（245.069+16.8）+1.4×38.175=367.69kN
荷载效应组合标准值：
M=17.28+0+2.91=20.19kN.m
N=245.069+16.8+38.175=300.04kN
4.Nmin及相应的M，V组合
荷载组合项目：
SM=1.2×（①+②）+1.4×⑦
SN=1.2×（①+②）+1.4×⑦
荷载效应组合设计值：
M=1.2×（17.28+0）+1.4×37.72=73.544kN.m
N=1.2×（245.069+16.8）+0=314.24kN
荷载效应组合标准值：
M=17.28+37.72=55kN.m
N=245.069+16.8=261.87kN
（二）Ⅱ——Ⅱ截面：
1.+Mmax及相应的N，V组合
荷载组合项目：
SM=1.2×（①+②）+1.4×0.9×（0.9×（④+⑥）+⑦）
SN=1.2×（①+②）+1.4×0.9×（0.9×（④+⑥）+⑦）
荷载效应组合设计值：
M=1.2×（-31.73+14.47）+1.4×0.9×（0.9×（106.94+28.28）+37.72）
=180.15kN.m
N=1.2×（245.069+50.94）+1.4×0.9×（0.9×（411.63+0）+0）
=822.0kN
荷载效应组合标准值：
M=-31.73+14.47+0.9×106.94+0.7×（0.9×28.28+37.72）
=123.20kN.m
N=245.069+50.94+411.63=707.64kN
2.-Mmax及相应的N，V组合
荷载组合项目：
SM=1.2×（①+②）+1.4×⑧
SN=1.2×（①+②）+1.4×⑧
荷载效应组合设计值：
M=1.2×（-31.73+14.47）+1.4×-45.62
=-84.58kN.m
N=1.2×（245.069+50.94）+0=355.21kN
荷载效应组合标准值：
M=-31.73+14.47-45.62=-62.88kN.m
N=245.069+50.94+0=296.0kN
3.Nmax及相应的M，V组合
荷载组合项目：
SM=1.2×（①+②）+1.4×0.9×（③+0.9×④）
SN=1.2×（①+②）+1.4×0.9×（③+0.9×④）
荷载效应组合设计值：
M=1.2×（-31.73+14.47）+1.4×0.9×（-4.73+0.9×106.94）=94.60kN.m
N=1.2×（245.069+50.94）+1.4×0.9×（38.175+0.9×411.63）
=870.10kN
荷载效应组合标准值：
M=-31.73+14.47+106.94-0.7×4.73=86.37kN.m
N=245.069+50.945+411.63+0.7×38.175=734.37kN
4.Nmin及相应的M，V组合
荷载组合项目：
SM=1.2×（①+②）+1.4×⑦
SN=1.2×（①+②）+1.4×⑦
荷载效应组合设计值：
M=1.2×（-31.73+14.47）+1.4×37.72=32.10kN.m
N=1.2×（245.069+50.94）+0=355.21kN
荷载效应组合标准值：
M=-37.13+14.47+37.72=15.06kN.m
N=245.069+50.94=296.00kN
三：
Ⅲ——Ⅲ截面
1.+Mmax及相应的N，V组合
荷载组合项目：
SM=1.2×（①+②）+1.4×⑦
SN=1.2×（①+②）+1.4×⑦
SV=1.2×（①+②）+1.4×⑦
荷载效应组合设计值：
M=1.2×（25.21+14.47）+1.4×248.56
=395.60kN.m
N=1.2×（245.069+103.38）+0=418.14kN
V=1.2×（7.03+0）+1.4×37.72=61.24kN
荷载效应组合标准值：
M=25.21+14.47+248.56=288.24kN.m
N=245.069+103.38=348.449kN
V=7.03+37.72=44.75kN
2.-Mmax及相应的N，V组合
荷载组合项目：
SM=1.2×（①+②）+0.9×1.4×（0.9×（⑤+⑥）+⑧）
SN=1.2×（①+②）+0.9×1.4×（0.9×（⑤+⑥）+⑧）
SV=1.2×（①+②）+0.9×1.4×（0.9×（⑤+⑥）+⑧）
荷载效应组合设计值：
M=1.2×（25.21+14.47）+0.9×1.4×（0.9×（-79.67-219.20）-223.3）
=-572.66kN.m
N=1.2×（245.069+103.38）+0.9×1.4×（0.9×83.045）=512.31kN
V=1.2×（7.03+0）+0.9×1.4×（0.9×（-8.84-23.57）-29.23）
=-65.15kN
荷载效应组合标准值：
M=25.21+14.47-223.3+0.7×（-79.67-219.20）=-392.829kN.m
N=245.069+103.38+83.045=431.49kN
V=7.03+0-28.95+0.7×（-8.84-29.23）=-48.57kN
3.Nmax及相应的M，V组合
荷载组合项目：
SM=1.2×（①+②）+1.4×0.9×（③+0.9×④）
SN=1.2×（①+②）+1.4×0.9×（③+0.9×④）
SV=1.2×（①+②）+1.4×0.9×（③+0.9×④）
荷载效应组合设计值：
M=1.2×（25.21+14.47）+1.4×0.9×（4.56+0.9×35.34）=93.44kN.m
N=1.2×（245.069+103.38）+1.4×0.9×（38.175+0.9×411.63）
=933.03kN
V=1.2×（7.03+0）+1.4×0.9×（1.146+0.9×-8.84）=-0.14kN
荷载效应组合标准值：
M=25.21+14.47+35.34+0.7×4.56=78.21kN.m
N=245.069+103.38+411.63+0.7×38.175=786.80kN
V=7.03+0-8.84+0.7×1.146=-1.01kN
4.Nmin及相应的M，V组合
荷载组合项目：
SM=1.2×（①+②）+1.4×⑦
SN=1.2×（①+②）+1.4×⑦
SV=1.2×（①+②）+1.4×⑦
荷载效应组合设计值：
M=1.2×（25.21+14.47）+1.4×248.5
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