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1、单层单跨工业厂房设计计算书目 录 第一章 设计资料1第二章 厂房标准构件及排架柱材料选用22.1厂房中标准构件选用情况22.2排架柱材料选用3第三章 排架柱高与截面计算43.1排架柱高计算43.2柱截面尺寸计算4第四章 排架柱上的荷载计算64.1屋盖自重计算64.2柱自重计算64.3吊车、吊车梁及轨道自重计算64.4屋面活荷载计算64.5吊车荷载计算64.6风荷载计算7第五章 内力计算85.1作用内力计算85.2 屋面活荷载内力计算95.3吊车竖向荷载作用内力计算105.4吊车水平荷载作用内力计算115.5风荷载作用115.6最不利荷载组合12第六章 排架柱设计146.1柱截面配筋计算146.
2、2柱在排架平面外承载力验算186.3斜截面抗剪和裂缝宽度验算196.4柱牛腿设计206.5柱的吊装验算21第七章 排架柱设计237.1荷载计算237.2基底尺寸计算237.3基底高度计算257.4基底配筋计算26参考文献30致谢第一章 设计资料1.1设计资料 1 工程名称: 焊接车间。 2 工程概况：某工厂拟建一个焊接车间，根据工艺布置的要求，车间为单跨单层厂房，跨度为24m，24设吊车30/5t.10t吊车各一台，吊车均为中级工作制，轨顶标高不低于10.8m，厂房设有天窗，建筑平，立，剖面有详图。 3建筑设计资料: 屋面：采用卷材防水屋面，不设保温层； 维护墙：采用240厚蒸压粉煤灰砖墙，外
3、墙面为水刷石，内墙为水泥石灰砂浆抹面； 门窗：钢门，钢窗，尺寸参见立面图； 地面：采用150厚C15素混凝土，室内外高差为300mm； 4结构设计资料： 自然条件: 基本风压 ；基本雪压 。 地震设防烈度：该工程位于非地震区，故不需抗震设防。 5地质条件：场地平坦，地面以下0-1.5m为填土，1.5m以下为粉质粘土层，该土层承载力特征值为,场地地下水位较低，可不考虑对基础的影响。 6吊车资料：吊车资料查阅08G118单层工业厂房谁选用相关标准资料。建筑平面、剖面如图1-1和图1-2所示。 图1-1 建筑平面布置图 图1-2 I-I剖面图第二章 厂房标准构件及排架柱材料选用2.1 厂房中标准构件
4、选用情况2.1.1 屋面做法三毡四油防水层： 0.35kN/m20mm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（一）标准图集：1.5m6m预应力混凝土屋面板（卷材防水）中间板： YWB2II边 跨 板： YWB2IIS允许外荷载： 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（YWJ242Bb）允许外荷载： 4.00kN/m屋架自重： 2.1.32.1.3天沟板 天沟板采用G410（三）标准图集。中间板： TGB77中间板左开洞： TGB77b中间板右开洞： TGB77a端跨左开洞： TGB77sb端跨
5、右开洞： TGB77sa允许荷载： 4.26kN/m构件自重： 2.24kN/m2.1.4吊车梁吊车梁选用04G426标准图集,中级工作制备，一台起重量为30/5t的吊车, ,另一台起重量为10t，选用吊车梁：中间跨:YDL4Z,边跨YDL4B,构件自重： 。 吊车轨道联接选用04G325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，Q=30/5t：H2047mm,轨顶垫块高为200mm。
6、牛腿顶面标高 轨顶标高吊车梁轨顶垫块高 11.001.2000.200 9.600m 柱顶标高 牛腿顶面标高+吊车梁高+轨顶垫块高+H 9.600+1.200+0.200+2.6 13.6m (取14.000m)上柱高 柱顶标高牛腿顶面标高14.000-9.600=4.400m全柱高柱顶标高基顶标高 14.000(0.500)14.500m下柱高全柱高上柱高 14.5004.40010.100m实际轨顶标高牛腿顶面标高+吊车梁高+轨顶垫块高 11.000m3.2排架截面尺寸计算截面尺寸需要满足的条件为：bH/2510100/25=404mm.hH/12842mm取柱截面尺寸为：上柱：（bh）5
7、00500下柱：I(bhbh)5001000120200（如图3-1）图3-1 下柱截面图计算参数上、下柱截面惯性矩I上柱Iu1/120.50.530.0052m4下柱Il1/120.51321/12（0.2+0.025/3）（0.55+1/30.0252）30.03535m4 上、下柱截面面积A上柱Au0.50.50.25m2下柱Al0.51-2（0.55+0.6）/20.190.2815m2上柱与全柱高比值4.4/14.50.303惯性矩比值nnIu/Il=0.0052/0.03535=0.1471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
8、算 （0.75+1.40）6+104.650.5=207.13KN(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：290kN, 70kN, K=4800mm, B=6150mm, 302kN, 118kN（双闸）。根据B与K，由影响线（见图4-1）图41吊车梁影响线可以求得0.058 0.791.00, 0.2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z按C类地区考虑，根据柱顶标高12.0m，本工程带有矩形天窗，按天窗檐口标高取值，查看荷载
9、规范用内插法得, 对Fw按檐口标高1.42m, 用内插法得，风载体型系数s1+0.8, s2-0.5,s2-0.2，s20.6，s2-0.6,s2-0.7具体情况见下图4-2图4-2 风荷载体型系数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(kNm)；(c)N图（kN）5.1.2 作用计算简图及内力图, , , （
10、） （）相应的计算简图及内力图如图5-2所示。 图5-2 G、G、G作用计算简图及内力图(a) G、G、G作用；(b)M图(kNm)；(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5-3 Q作用计算简图及内力图(a)Q的作用；(b)M图(kNm)；(c)N图(kN)5.3 吊车竖向荷载作用内力计算作用于A柱，作用于B柱，其内力为 厂房总长66.48m,跨度为24m，吊车其重量为30/5t和10t,则查得有檩条屋盖的单跨厂房空间作用分配系数0.85
11、。 相应的计算简图及内力图如图 5-4 所示。图5-4 D作用计算简图及内力计算(a) D的作用；(b)M图(kNm)；(c)N图(kN)D作用于A柱时，由于结构对称，故只需A柱与B柱的内力对换，并注意内力变号即可。5.4 吊车水平荷载作用内力计算当T向左时，A、B柱的柱顶剪力按推导公式计算：Y0.682H,利用内插法求得C0.608另有T21.4kN,0.85,则 VV(1) C T1.952kN() 相应的计算简图及内力图如图5-5所示。图5-5 T的作用计算简图及内力图（a）T的作用；(b)M图(kNm)；(c)V图(kN)当T向右时，仅荷载方向相反，故弯矩值仍可利用上述计算结果，但弯矩
12、图的方向与之相反。5.5 风荷载作用风从左向右吹时，先求柱顶反力系数C为对于单跨排架，A、B柱顶剪力分别为0.5FCH(qq)0.59.420.33914.5(1.3920.87)3.427 kN()0.5F+CH(qq)0.59.42+0.33914.5(1.3920.87)5.993 kN()相应的计算简图及内力图如图5-6 所示。图5-6 风荷载作用计算简图及内力图(a)风荷载的作用； (b)M图（kNm）风从右向左吹时，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。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
13、）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（II、IIII、IIIIII）的内力M、N（IIIIII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
14、计算结果列入表5-2。表5-1 框架柱内力汇总表柱号截面荷载项内力恒荷载屋面活荷载吊车竖向荷载吊车水平荷载风荷载G1kG2kG3kG4kQ1kDmax,k在A柱Dmin,k在A柱Tmax,k向左Tmax,k向右左风右风 1 2345678A柱1-1M10.1571.764-35.812-29.797-21.3621.3628.55-34.791N234.63360000002-2M-35.723-7.236112.6686.043-21.3621.3628.55-34.791N285.7336593.92143.3500003-3M35.145.07616.95-62.354-217.7522
15、17.752196.02-93.32N396.1536593.92143.350000V7.0161.215-8.139-6.772-19.4419.443.427-5.993表5-2 框架柱内力组合表 内力截面 由可变荷载效应控制的组合 1.2恒载+1.4任一活载组合项Mmax相应N 、V组合项Mmin相应N 、V组合项Nmax相应M、V组合项Nmin相应M、V1-11752.1618-36.521214.661752.16281.56281.56331.96281.562-213118.4718-91.5813-200.6018-91.581174.36342.881174.36342.8
16、83-317316.6018-88.481365.9017316.6475.38475.381306.87475.3813.220.029-2.9813.22 内力截面 由可变荷载效应控制的组合 1.2恒载+1.40.9(任意两个或两个以上活载)组合项Mmax相应N 、V组合项Mmin相应N 、V组合项Nmax相应M、V组合项Nmin相应M、V1-112750.381368-49.8612368-47.641368-49.86331.96281.56331,96281.562-21357108.16128-95.821237125.9518-91.581174.36393.281136.143
17、42.883-312367591.271458591.2712367591.2617316.61236.681269.081269.08475.3828.5128.5128.5113.22 内力截面 由永久荷载效应控制的组合 组合项Mmax相应N 、V组合项Mmin相应N 、V组合项Nmax相应M、V组合项Nmin相应M、V1-11215.44123-19.66124-13.7418-20.38352.03352.03352.03316.752-21362.1912-55.3212355.10967.78421.021003.163-312369.0214-13.671152.12675.29
18、2.692.84注 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33的弯矩和轴向力设计值均比截面22的大，故下柱配筋由截面33的最不利内力组确定，而上柱配筋由截面11的最不利内力组确定。6.1.1 截面配筋：1. 组合(与组合相同)M=52.16 N=281.56h0=h-=500-40=460L0=2H0=24400=8800A=500500=250000mm2纵向受力钢筋采用HRB335级bea=max(h/30,20)=20e0M/N=185.3ei= e0+ ea =205.31=0.5fCA/N=0.514.3250000/281560=6.351取1=1.0
19、2=1.15-0.01L0/h= e=ei+h/2-=1.483205.3+500/2-40=514.46 b （大偏心受压）X= h0=4600.155=71.3h0b=4600.55=2532as=80经比较：X h0b且X1取1=12= =1.15-0.01L0/h=0.9742.31e=ei+h/2-=2.3175.8+500/2-40=385.1 b （大偏心受压）X= h0=4600.107=49.2h0b=4600.55=2532as=80经比较X h0b且X1取1=12= =1.15-0.01L01000/h=1.0491取2=11.14e=ei+h/2- as =1.1450
20、0+1000/2-40=1030 X= h0=9600.185=177.6h0b=9600.55=495 2as=80 =200经比较, ，=727.78Amin=0.2%A=0.2%281500=56.32. 组合M=591.27 N=1269.08h0=h-as=1000-40=960L0=1.0H0=10100A=5001000-2（550+600）/2190281500 mm2纵向受力钢筋采用HRB335级bea=max(h/30,20)=34 e0M/N=466 ei= e0+ ea =5001=0.5fc A /N =0.514.3281500/1269080=1.591取1=1,
21、2= =1.15-0.01L01000/h=1.0491取2=11.14e=ei+h/2- as =1.14500+1000/2-40=1030 X= h0=9600.185=177.6h0b=9600.55=495 2as=80 =200经比较, ，中和轴在翼缘内，且属于大偏心受压构件=727.78Amin=0.2%A=0.2%281500=56.33. 组合M=316.6 N=475.38h0=h-as=1000-40=960L0=1.0H0=10100A=5001000-2（550+600）/2190281500 mm2纵向受力钢筋采用HRB335级bea=max(h/30,20)=34
22、 e0M/N=666ei= e0+ ea =7001=0.5fc A /N =0.514.3281500/475380=4.231取1=12=1.15-0.01L0/h=1.0491取2=1 1.1e=ei+h/2-as=1.700+1000/2-40=1230 b （大偏心受压）X= h0=8600.069=66.24h0b=9600.55=5282as=80 =200经比较X h0b且X 满足要求2. 截面=1306.87L0/b=8080/500=16.2 查表得 =0.86 =0.90.86（14.3281500+23001256）= 3700 满足要求63斜截面抗剪和裂缝宽度验算6.
23、3.1垂直于弯矩作用平面承载力验算柱内箍筋的配置：由于没有考虑地震作用，柱内箍筋一般按构造要求控制上下柱均可以按构造配箍筋。6.3.2柱的裂缝宽度验算按e0/h00.55的偏心构件可不验算裂缝宽度，比较后， 截面的组合的最大，故按此组合来验算。由内力组合表可知，验算裂缝宽度的最不利内力的标准值上柱： Mk=10.157+21.36=31.157 Nk=234.63 ek=Mk/Nk=31.157/234.63=132.8mm0.55=0.55*960=528mm须做裂缝宽度验算。 /h=8080/500=16.1614,=1.0 =40 =960mmek=kek+h/2-as=1.0638.4
24、+1000/2-40=1098.4ct=As/Act=1256/0.51201000+(500-120)200=0.009则纵向受力钢筋As合力至受压区合力作用点间的距离为Z0.87-0.12(1-)(ho/ek)2ho=0.87-0.121-(500-120)200/(120960)(960/1098.4)2960=805.26纵向受拉钢筋As的应力s=Nk(ek-Z)/(AsZ)=396150(1098.4-805.26)/(1256805.26)=114.82N/mm2 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数1.1-0.65ftk/(cts)=1.1-0.652.01/(0.009114.82
25、)=0.16故最大裂缝开展宽度Wmax=ct (2.7c+0.11/ct)=2.10.16(2.740+0.1120/0.009)0.7=0.030.3满足要求。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500，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h300，倾角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，a7501000250，即取0，则FDG593.9251.1645.02FT19.440.8(10.5) 886.9F555.89所以截面
26、尺寸满足要求。6.4.3牛腿配筋： 由于吊车垂直作用于下柱截面内，即a=750-1000=-2500。 故该牛腿可以按构造要求配筋，纵向钢筋取416（804mm2），箍筋取10100。6.4.4局部承压强度验算：0.75fA0.7514.35005003575 kNF=555.89所以满足要求。6.5柱的吊装验算6.5.1吊装方案：采用一点翻身起吊，吊点设在牛腿与下柱交接处，动力系数取1.5。6.5.2荷载计算：上柱自重:g1.5250.259.375牛腿自重:g1.525（0.51）18.75下柱自重:g1.5250.28150010.566.5.3内力计算:M9.3754.490.75M9
27、.3755(18.759.375)0.6118.875M10.569.559.69柱的吊装验算简图如图6-2所示图6-2 柱吊装验算简图6.5.4截面承载力计算:截面1-1：故截面承载力为截面2-2：故截面承载力为故满足要求。第七章 基础设计7.1 荷载计算由柱子传至基顶的荷载。由排架柱内力组合表可得设计值如下：第一组： 第二组： 第三组： 由基础梁传至基顶的荷载： 墙重（含外墙面的水刷石和内墙面的水泥石灰砂浆抹面）： 窗重（钢框玻璃窗）： 基础梁： 由基础梁传至基础顶面的荷载设计值： 对基础底面中心的偏心距： 相应偏心弯矩设计值： 作用于基底的弯矩和响应基顶的轴向设计值。假定基础高度为，基础
28、顶面标高为-0.500m,基础埋深：d=h+500=1600mm，则作用于基底的弯矩和相应基顶的轴向力设计值为:第一组： 第二组： 第三组： 7.2基底尺寸的确定由第二组荷载确定和：取，则取 验算的条件： 验算其他两组荷载设计值作用下的基底应力： W=1/6lb第一组： )第二组： ）所以最后确定基底尺寸为，如图7-1所示。图7-1 基础底面尺寸图7.3确定基底高度前面已初步假定基础的高度为1.1m，若采用锥形杯口基础，根据构造要求，初步确定的基础剖面尺寸如图7.2 所示。由于上阶底面落在柱边破坏锥面之内，故该基础只需进行变阶处的抗切验算。在各组荷载设计值作用下的地基最大净反力：第一组： 第二
29、组： 第三组： 抗冲切计算按第二组荷载设计值作用下的地基净反力进行计算。在第二荷载作用下的冲切力。冲切力近似按最大低级净反力计算，即取,由于基础宽度，小于冲切锥体底边宽。故 变阶处的抗冲切力。由于基础宽度小于冲切锥体底边宽，故 （满足要求）因此，基础的高度及分阶可按图7-2所示的尺寸采用。图7-2 基础抗冲切验算简图7.4 基底配筋计算沿长边方向的配筋计算。由前述三组荷载设计值作用下最大地基净反力的分析可知，应按第二组荷载设计值作用下的地基净反力进行计算，：则 选用1414(14200),则沿短边方向的配筋计算。由于沿短边方向为轴心受压，其钢筋用量应按第三组荷载设计值作用下的平均地基净反力进行
30、计算。选用2010（10200），则） 基础底面沿两个方向的配筋如图7-3所示，由于长边大于3，其钢筋长度可切断10，若钢筋交错布置，则可选用同一编号。图7-3 基础配筋计算图参考文献主要参考文献：1混凝结构设计规范(GB 500102002)，中国建筑工业出版社，2002。2简明混凝土结构设计手册，涂鸣主编，中国建筑工业出版社，2000。3混凝土结构(上册)(第二版)，吴培明主编，武汉理工大学出版社，2003。4混凝土结构(下册)(第二版)，彭少民主编，武汉理工大学出版社，2004。5单层工业厂房结构设计(第二版)，罗福午主编，清华大学出版社，1990。6建筑结构荷载规范(GB 500092001)，中国建筑工业出版事业，2002。7建筑地基基础设计规范(GB 500002002)，中国建筑工业出版事业，2002。8全国通用工业厂房结构构件标准图集，中国建筑标准设计研究院，2000。
