单层工业厂房设计任务书.docx

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1、目录单层工业厂房设计任务书31.1、设计条件31.2、设计目的41.3、设计任务及要求41.4、设计进度期限（两周）41.5、设计步骤41.6、参考资料51.7、指导书6单层工业厂房设计计算书6第一章、设计资料61.1设计资料6第二章、标准构件及排架柱材料选用62.1 厂房中标准构件选用情况62.2排架柱材料选用6第三章、排架柱高与截面计算73.1排架柱高计算73.2排架截面尺寸计算7第四章、排架柱上的荷载计算84.1恒载计算84.2屋面活荷载计算9第五章、内力计算125.1恒荷载作用下排架内力分析125.2屋面活荷载作用下排架内力分析14第六章、内力组合226.1最不利荷载组合22第七章、柱

2、的设计247.1设计资料247.1.1 截面配筋：247.1.2 截面配筋：267.2柱在排架平面外承载力验算297.3斜截面抗剪和裂缝宽度验算307.3.1斜截面抗剪验算307.3.2裂缝宽度计算307.4柱牛腿设计317.4.1牛腿几何尺寸的确定：317.4.2牛腿几何尺寸的验算：32第八章、基础设计338.1荷载计算：338.2基础尺寸及埋置深度34后语37单层工业厂房设计任务书1.1、设计条件1.题目：厂装配车间。该车间为一钢筋混凝土单层单跨厂房结构装配车间跨度21m，总长60 m，柱距6 m。2.车间内设有2台200/50kN中级工作制吊车，其轨顶设计标高9 m。吊车的参数为：， ，

3、。3.建筑地点：信阳市郊区。屋面活荷载标准值为0.5KN/ m，基本风压W=0.45KN/ m，基本雪压S=0.40KN/m。4.车间所在场地：地坪下0.8 m内为填土，填土下4 m内为均匀亚黏土，地基承载力设计值，地下水位-4.05 m，无腐蚀。 5.厂房中标准构件选用情况：（1）.屋面板采用G410（一）标准图集中的预应力混凝土大型屋面板，板重（包括灌浆在内）标准值2,4KN/m，屋面板上做二毡三油，标准值为。（2）.天沟板采用G410（三）标准图集中的TGB771，板重标准值为。（3）.屋架采用G410（三）标准图集中的预应力混凝土折线型屋架YWJA21，屋架辎重标准值91KN每榀。（4

4、）.吊车梁采用G425标准图集中的先张发预应力混凝土吊车梁YXDL68，吊车梁高1200 m m，翼缘宽500 m m，梁腹板宽200 m m，自重标准值45KN/根，轨道及零件重，轨道及垫层构造要求200 m m。（5）材料：A.柱：混凝土C30B.基础.混凝土C30C.钢筋.级。（6）屋面构造为（六层作法）：两毡三油防水层： 20mm厚水泥砂浆找平层： 厚水泥砾石保温层： 一毡两油隔气层： 厚水泥砂浆找平层： 预应力混凝土屋面板（7）围护结构采用240mm厚粘土砖墙（双面粉刷）：5.24kN/m2；1.、设计目的1 进一步熟悉单层工业厂房的构件组成与结构布置；2 熟悉有关标准图集的选用；3

5、 熟悉有关计算图表的应用；4 掌握荷载和内力的最不利组合方法；5 掌握独立基础的设计方法；6 提高绘制施工图的能力。1.、设计任务及要求1选择厂房结构方案,进行厂房平、剖面设计和结构构件选型；2设计排架边柱、柱下单独基础；3计算正确，计算书采用打印形式，且必须统一格式，计算书装订内容包含封面、任务书及计算书等内容。4采用CAD绘制2#施工图2张，各图纸右下角要有图纸标签。内容包括：屋盖平面布置图，构件平面布置图及基础、基础梁布置图，排架柱模板、配筋图；柱下单独基础的模板、配筋图。5上交内容包括：计算书、2张2#施工图、计算书电子档。6在完成上述设计任务后方可参加设计成绩评定。1.、设计进度期限

6、（两周）1下达设计任务及结构布置1天2设计计算及整理计算书天3绘制施工图天1.、设计步骤（一）厂房平、剖面布置及结构构件选型1厂房平面布置（柱网布置、轴线与各构件的关系）2构件选型及布置（屋架、屋面板、天沟板、吊车梁、连系梁、基础梁、支撑、抗风柱）主要承重构件选型表构件名称标准图集选用型号重力荷载标准值屋面板G410（一）预应力混凝土屋面板YWB2（包括灌浆在内）天沟板G410（三）预应力混凝土屋面板（卷材防水天沟板）TGB681屋架G415（三）预应力混凝土折线形屋架（跨度）YWJA271Aa每榀。吊车梁G323（二）钢筋混凝土吊车梁（吊车工作等级中级）DL9Z（中间跨）DL9B（边跨）根轨

7、道连接G325（二）吊车轨道联结详图基础梁G320钢筋混凝土基础梁JL3根3厂房剖面设计（确定标高）（二）排架柱设计1计算简图；2.荷载计算；3.内力分析；4.内力组合；5.截面设计（上柱截面、下柱截面、牛腿）（三）基础设计1构造尺寸；2.地基计算（确定底板面积）；3.抗冲切和抗剪计算（确定基础高度）；4.底板配筋1.、参考资料1、混凝土结构设计规范GB50010-20022、建筑结构荷载规范GB50009-20013、建筑地基基础设计规范GB50007-20024、混凝土结构构造手册5、国家建筑标准设计图集08G118 G410（一）G415 G321 G320 G325 G425 CG41

8、5（一） CG415（三）CG415（五）1.7、指导书结构计算及计算书可按照如下目录进行具体过程参考书本例题单层工业厂房设计计算书第一章、设计资料1.1设计资料1.厂装配车间跨度21m，总长60 m，柱距6 m。2.车间内设有2台200/50kN中级工作制吊车，其轨顶设计标高9 m。3.建筑地点：信阳市郊区。4.车间所在场地：低坪下0.8 m内为填土，填土下4 m内为均匀亚黏土，地基承载力设计值，地下水位-4.05 m，无腐蚀。 基本风压W=0.45KN/ m，基本雪压S=0.40KN/m。第二章、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（1）.屋面板采用G410（一）标准图集

9、中的预应力混凝土大型屋面板，板重（包括灌浆在内）标准值1.4KN/m，屋面板上做二毡三油，标准值为。（2）.天沟板采用G410（三）标准图集中的TGB771，板重标准值为。（3）.屋架采用G410（三）标准图集中的预应力混凝土折线型屋架YWJA21，屋架辎重标准值91KN每榀。（4）.吊车梁采用G425标准图集中的先张发预应力混凝土吊车梁YXDL68，吊车梁高1200 m m，翼缘宽500 m m，梁腹板宽200 m m，自重标准值45KN/根，轨道及零件重，轨道及垫层构造要求200 m m。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)

10、箍筋：采用HPB235级。第三章、排架柱高与截面计算3.1排架柱高计算由设计资料可知柱顶标高，轨顶标高为9m，设室内地面至基础顶面的距离为，则计算简图和吊车梁的高度求总高度H、下柱高度和上柱高度分别为：H=12.0+0.5=12.5，3.2排架截面尺寸计算截面尺寸需要满足的条件为：bH/25344mm.hH/12717mm取柱截面尺寸为：上柱：（bh）400400下柱：I(bhbh)400600100150（如图3-1）表3-1柱截面尺寸及相应的计算参数 计算参数柱号截面尺寸面积惯性矩自重A B上柱 下柱3.3计算简图和计算单元：第四章、排架柱上的荷载计算4.1恒载计算（1）屋面恒载两毡三油防

11、水层： 20mm厚水泥砂浆找平层： 厚水泥砾石保温层：一毡两油隔气层：厚水泥砂浆找平层：预应力混凝土屋面板：屋盖钢支撑：合计：屋架重力荷载为每榀，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为：（2）吊车梁及轨道重力荷载设计值：（3）柱自重重力荷载设计值：A、B柱：上柱： 下柱：4.2屋面活荷载计算屋面活荷载标准值为，雪荷载标准值为，后者小于前者，所以仅按前者计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为： 的作用位置与作用位置相同。4.3风荷载垂直于建筑物表面上的风荷载标准值计算公式：式中 基本风压，是以当地比较空旷平坦地面上离地高统计所得的50年一遇平均最大风速为标准确定的风压值； 高度处的风振系数，对高度

12、小于的单层厂房，取； 风荷载体型系数，是风吹到厂房表面引起的压力或吸力与理论风压比值，与厂房的外表体型和尺度有关，可根据建筑体型查得； 风压高度变化系数，根据所在地区的地面粗糙程度类别和所求风压处离地面的高度查得。根据厂房各部分标高及B类地面粗糙查表得：柱顶（标高）檐口（标高）屋顶（标高）可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：图4.1 风荷载体型系数则用于排架计算简图上的风荷载设计值为：4.4吊车荷载吊车的参数为：， ，。根据B及K，可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标值，如图4.2所示。图4.2 吊车荷载作用下支坐反力影响线（1）吊车竖向荷载（2）吊车横向水平荷载 作用于

13、每一个轮子上的吊车荷载水平制动力计算公式：式中 每一个轮子作用在轨道上的横向水平制动力；横向水平制动系数； 吊车的额定起重量的重力荷载；折减系数小车的重力荷载。作用于拍架上的吊车横向的水平荷载设计值计算公式：式中 第个大车轮子的横向水平制动力；吊车梁传给柱的最大横向反力的标准值； 影响线数值。第五章、内力计算5.1恒荷载作用下排架内力分析该厂房为一跨等高排架，可用剪力分配法进行内力分析。其柱的剪力分配系数见表5.1：表5.1柱剪力分配系数柱号A 、B柱恒荷载作用下排架的计算简图如图所示，图中的重力荷载及力矩M是根据下图确定： 由图所示排架为对称结构且作用对称荷载，排架结构无侧移，故各柱可按柱顶

14、为不动铰支座计算式内力。柱顶不动支座反力可根据表所列的相应公式计算。对于A柱，则柱各截面的轴力为该截面以上重力荷载之和，恒载作用下排架结构的弯矩图5.2和轴力图分别见图5.3。 图5.2 荷载作用位置图图5.3恒载作用下排架内力图5.2屋面活荷载作用下排架内力分析AB跨作用屋面活荷载排架计算简图如图5.4所示。其中，它在柱顶及变阶引起的力矩为：；对于A柱，则图5.4 AB跨作用屋面活荷载时排架内力图将R反向作用于排架柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与柱顶不动铰支座反力叠加，可得屋面活荷载作用与AB跨时的柱顶剪力： 弯矩见弯矩图5.5，剪力图5.6。图5.5 AB 跨作用屋面活荷载时的弯矩图 图5.

15、6 AB 跨作用屋面活荷载时的剪力图5.3风荷载作用下排架内力分析（1）左吹风时计算简图如图5.7所示。对于A柱，由表得：各柱顶剪力分别为：排架内力图如图5.8所示。 图5.8 排架内力图如图（2）右吹风时计算简图如图所示。将图所示A柱内力图对换且改变内力符号后可得。5.4吊车荷载作用下排架内力分析（1）作用在A柱计算简图如图5.9所示。图5.9 作用在A柱时排架内力图其中吊车竖向荷载，在牛腿顶面处引起的力矩为：对于A、B柱，则 排架各柱顶剪力分别为：排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图5.10和5.11所示。图5.10图5.11 作用在A柱时的排架内力图（2）作用在B柱计算简图如图5.1

16、2所示。图5.12其中吊车竖向荷载，在牛腿顶面处引起的力矩为： 对于A、B柱，则排架各柱顶剪力分别为：排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图5.13所示。 图5.13作用在B柱时的排架内力图（3）作用于AB跨柱当AB跨作用于吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图5.14所示。图5.14对于A、B柱，由表得，则排架柱顶总反力为：各柱顶剪力为：排架各柱的弯矩图柱底剪力值如图5.15所示。当方向相反时，弯矩图和剪力只改变符号，方向不变。图5.15 作用于AB跨时排架内力图第六章、内力组合6.1最不利荷载组合以A柱为例。表6.1A柱内力设计值汇总表柱号及正向内力荷载类别恒载屋面荷载吊车竖向荷载吊车水平

17、荷载风荷载作用在A柱作用在B柱左风右风序号 M16.922.826-33.306-33.422.25647.24-56.511N327.4644.10 0 0 0 0M-50.93-8.199133.3-4.9622.25647.24-56.511N388.6644.1636.705176.175 0 0 0M26.043.92771.44-66.984167.67248.913-255.06N435.3744.1636.705176.175 0 0 0 V8.221.3-7.93-7.9318.6342.849-33.255注：M（单位为），N（单位为），V（单位为）。表6.2A柱内力组合表

18、截面及相应的N，V及相应的N，V及相应M、N及相应M、NM49.765-63.91519.74639.406N327.46327.46371.56327.46M131.568-109.16961.661-75.424N961.965428.351001.385547.218M465.261-263.893.87-185.149N1008.405593.9281048.095593.928V56.414-288.8472.253-15.684注：M（单位为），N（单位为），V（单位为）。第七章、柱的设计7.1设计资料截面尺寸：上柱正方形截面 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

19、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。7.1.1 截面配筋：1. 组合(与组合相同)M=63.915 N=327.56h0=h-=400-40=360L0=2H0=24200=8400A=400400=160000mm2纵向受力钢筋采用HRB335级bea=max(h/30,20)=20e0M/N=195.1ei= e0+ ea =215.11=0.5fCA/N=0.514.3160000/327560=3.4921取1=1.02=1.15-0.01L0/h=0.94 1.546e=ei+h/2-=1.546195.1+400/2-40

20、=461.62 b （大偏心受压）X= h0=3600.159=57h0b=3600.55=1982as=80经比较：X h0b且X1取1=12= =1.15-0.01L0/h=0.94 2.46e=ei+h/2-=2.4673.1+400/2-40=339.8 b （大偏心受压）X= h0=3600.180=65h0b=3600.55=1982as=80经比较X h0b且X1取1=12= =1.15-0.01L01000/h=1.0581取2=11.106e=ei+h/2- as =1.106491.38+900/2-40=953.47 1取1=12=1.15-0.01L0/h=1.0581

21、取2=1 1.437e=ei+h/2-as=1.437119.6+900/2-40=581.91取1=12=1.15-0.01L0/h=1.0581取2=1 1.153e=ei+h/2-as=1.153341.7+900/2-40=804 b （大偏心受压）X= h0=8600.121=104.1h0b=8600.55=4732as=80 =150经比较X 2as且 ,则：=比较以上计算结果，排架柱配筋为：（单侧）上柱：（509） 配筋率:0.32% 下柱：（2034） 配筋率:1.084% 7.2柱在排架平面外承载力验算取、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

22、算高度：上柱:L0=1.25Hu=1.254200=5250下柱:L0=0.8HL=0.88300=66401. 截面：=371.56L0/b=6640/400=16.6 查表得 =0.85 =0.90.85（14.3160000+2300509）= 1984 满足要求2. 截面=1048.095L0/b=6640/400=16.6 查表得 =0.85 =0.90.85（14.3187500+23002356）= 3132.6 满足要求73斜截面抗剪和裂缝宽度验算7.3.1斜截面抗剪验算按Nmin、Vmax组合计算V=1.2+0.91.4（+）=1.28.22+0.91.4（-7.93+16.

23、34）=33.58 N=1.2+0.91.4（+）=1.2304.14+0.91.4（50.40+0）=428.47 由于风荷载（均布荷载）在水平力中的比例为39.47/（39.47+9.21+1.54）=78.59%因此可以简化认为该柱承受均布荷载，则根据取=a/h0；当1.5时，取=1.5。为了防止箍筋充分发挥作用之前产生由混凝土的斜向压碎引起的斜压型剪切破坏，框架柱截面还必须满足下列条件：当满足 条件时，框架柱就可不进行斜截面抗剪强度计算，按构造要求配置箍筋。满足要求.可以按构造配箍筋 。7.3.2裂缝宽度计算(1)11截面： (2)下柱33截面 验算裂缝宽度的荷载标准组合值，按GB50

24、0092001荷载规范有 =3.38+260.96+（3.910.7+29.50.7+97.120.7）=288.46 裂缝间纵向钢筋应变不均匀系数 = 7.4柱牛腿设计7.4.1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1200。取牛腿外边缘高度为h300，倾角45,于是牛腿的几何尺寸如图7-1所示。7.4.2牛腿几何尺寸的验算：由于吊车垂直荷载作用下柱截面内，a750900+20-1300，即取0，则FDG555.34561.2616.545FT18.63/1.413.310.8(10.5)1118.4F616.545所以截面尺寸满

25、足要求。7.4.3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、TmaxFDG555.34561.2616.545 T18.63kNFT18.63/1.413.31h0=300+300-40=560mm 竖向力作用点位于下柱截面以内（150）a=-150mm0.3h0=0.3860=258mm 取a=258800 mm2=As/bh0=800/=0.234% ；0.234%0.6%选416 （804mm2） 因为a=-150mm0.3h0=0.3860=256mm，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

26、受竖向力的受拉钢筋截面面积的1/2。取10100，有hA2/100586.1mmA/2804/2 402 mm（符合要求）7.4.4局部承压强度验算：0.75fA0.7514.34004001716 kNF=616.545 ；所以满足要求。第八章、基础设计8.1荷载计算：（1） 由柱传至基顶的荷载由内力组合表可得荷载设计值如下：（2） 由基础梁传至基础顶的荷载墙重：窗重：基础梁： 距基础形心的偏心距为： 8.2基础尺寸及埋置深度 （1）假定基础高度为；基础埋深杯壁厚度，取，基础边缘高度，台阶高度取375mm则作用于基底的弯矩和相应基顶的轴向力设计值为： （2）基底尺寸的确定 由第四组荷载确定和

27、，即： 取， 计算基底压力及验算地基承载力： ，符合要求。 验算其它两组荷载设计值作用下的基底压力：第一组：，符合要求。 ， ，符合要求。 第三组:，符合要求。， ，符合要求。 第二组： ，符合要求。，符合要求。8.3确定基底的高度 前面已初步假定基础的高度为1100mm,如果采用杯形基础，按构造要求，（1）在各组荷载设计值作用下的地基最大净反力 第一组：， 第二组：， 第三组：， 第四组：。 抗冲切计算按第三组荷载设计值作用下的地基净反力进行计算。（2）验算基础高度 ，满足要求。8.4基底配筋计算包括沿长边和短边两个方向的配筋计算。沿长边方向的配筋计算，由前述四组荷设计值作用下最大地基净反力

28、的分析可知，应按第三组荷载设计值作用下的地基净反力进行计算。而沿短边，由于为轴心受压，其钢筋用量应按第四组荷载设计值作用下的平均地基净反力进行计算。（1）沿长边方向的配筋计算： ;选用10150() （2）沿短边方向的配筋计算 在第四组载荷设计值作用下，均匀分布的地基上净反力。 ;选10130()基础尺寸及板底配筋图：后语（1）本设计按单层工业厂房结构的设计步骤及其有关标准或通用、定型构件的选择方法进行设计与取件，选择出最合理基标注构件与平面尺寸，并对牛腿柱的尺寸、配筋进行计算和合理设计。经计算设计，符合要求。（2）本设计对屋面恒载 、活载、风荷载、吊车荷载、柱自重作用的选择合理的取值方法及各种荷载在单厂结构上的可能组合方式进行组合；对平面排架进行内力分析，对排架柱的最不利内力的进行组合，求解排架柱控制截面的最不利内力，得出截面配筋。经计算设计，符合要求。（3）本设计对杯口基础的受力特点和基础底面尺寸的进行计算确定以及对杯口基础底板配筋进行计算和对基础的抗冲切验算及底板受力筋计算。经计算设计，符合要求。（4）鉴于本人实践不足水平有限，加之时间仓促，在理论计算和图形设计过程中，难免会会出现一些错误；望阅读者仔细订正，指出错误所在，不断完善，共同进步。谢谢！43