单层厂房课程设计.docx

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1、 贵州理工学院实习报告专用纸 院系： 土木工程学院 专业： 土木工程 姓名： 学号： 班级： 土木133 实习性质：实习地点： 贵州理工学院 指导教师：成绩： 已知条件（一）题目单层工业厂房排架结构设计（设计号：W 5 Z 4 D 1 H 1 ）。所取数据为基本风压W=0.55kN/m2，地面粗糙度为C类，A4级吊车：l台10t吊车和1台15/3t吊车，柱顶标高为12.2m；室内地坪设计标高为0.000，室外地坪设计标高为-0.300m；厂区无积灰荷载，屋面检修活荷载标准值为0.5kN/m2，雪荷载标准值为0.3kN/m2。（二）设计资料某单层工业厂房车间，根据工艺要求采用单跨布置（附属用房另

2、建，本设计不考虑）。车间总长66m、柱距6m、跨度24m。吊车设置见设计号。外围墙体为240mm砖墙，采用MU10烧结多孔砖、M5混合砂浆砌筑。纵向墙上每柱间设置上、下两层窗户：上层窗口尺寸（宽高）4000mm4800mm，窗洞顶标高取为柱顶以下250mm处；下层窗口尺寸（宽高）=4000mm4800mm，窗台标高为1.000m处。两山墙处设置6m柱距的钢筋混凝土抗风柱，每山墙处有两处钢木大门，洞口尺寸（宽高）=3600mm4200mm（集中设在中间抗风柱两侧对称设置）。该车间所在场地由地质勘察报告提供的资料为：厂区地势平坦，地面（标高为-0.300m）以下0.81.2m为填土层，再往下约为0

3、.4m厚的耕植土层，再往下为粉质粘土层，厚度超过6m，其地基承载力特征值fak=200kN/m2，可作为持力层；再往下为碎石层。地下水位约为-7.0m，无侵蚀性；该地区为非地震区。场区气象资料有关参数（如基本风压、地面粗糙度等）按附表设计号中数据取用；基本雪压SO0.3 kN/m2。 贵州理工学院实习报告专用纸 屋面防水做法：二毡三油防水层上铺绿豆沙（0.35kN/m2），水泥砂浆找平层15厚（0.3 kN/m2），加气混凝土保温层100厚（0.60 kN/m2），冷底子油一道、热沥青二道（0.05 kN/m2），水泥砂浆找平层15厚（0.3 kN/m2）。材料（建议）：柱，混凝土C30，纵向

4、钢筋HRB335/400，箍筋HRB335；基础，混凝土C30，钢筋HRB335。一、构件选型1屋架的选取 本设计采用梯形钢屋架，因其受力均匀，弦杆受力居中，屋架的上弦杆件坡度一致，屋面坡度一般为1/101/12，适用于跨度为18m、24m、27m,30m的中型厂房，便于屋面板的铺设。根据梯形钢屋架（05G511），屋面坡度1/10。屋架与柱的连接为铰接支承，选用屋架型号为：GWJ24- 5，屋架重量：2屋面板的选取 预应力混凝土屋面板是目前厂房屋盖结构中采用最广泛的一种无檩覆盖构件，它与屋架构成刚度较大和整体性较好的屋盖系统。根据预应力混凝土屋面板（04G410-2），屋面做法为找坡层，水泥

5、砂浆找平层20mm，防水层，天沟抹面层15mm。统一选取屋面板1.56m（灌缝后尺寸），板号为：WB-2（2代表荷载等级），重力荷载标准值为1.4/m2。本设计屋面做法为：屋面防水做法：二毡三油防水层上铺绿豆沙（0.35kN/m2），水泥砂浆找平层15厚（0.3 kN/m2），加气混凝土保温层100厚（0.60 kN/m2），冷底子油一道、热沥青二道（0.05 kN/m2），水泥砂浆找平层15厚（0.3 kN/m2），预应力混凝土屋面板（加灌缝）1.4 /。3结构构件选用及重力荷载标准值表 贵州理工学院实习报告专用纸 构件名称标准图集重力荷载标准值备注屋面板04G41021.5m6m预应力混凝

6、土屋面板1.4（包括灌缝重）梯形钢屋架GWJ24-6A1梯形钢屋架35.56钢筋混凝土吊车梁G425标准图集YXDL6-845轨道及零件重G425标准图集YXDL6-8基础梁04G320钢筋混凝土基础梁16.2连系梁04G321钢筋混凝土连系梁17.54预制钢筋混凝土柱由立面布置图知：取基础顶面标高-0.8m，柱顶高程+12.2m，取吊车梁高hb=1.2m，取轨道顶面至吊车梁顶面的距离ha=0.2 m。由电动桥式起重机基本参数5-50/5t一般用途电动桥式起重机基本参数和尺寸系列（ZQ1-62）查得，吊车轨顶至吊车顶部的高度为2.15 m，考虑屋架下弦至吊车顶部所需空隙高度为220 m。轨顶标

7、高=柱顶标高-2.15-0.22=+9.83 m牛腿顶面标高=轨顶标高-hb-ha=9.83-0.2-1.2=+8.43 m从基础顶面算起的柱高H=柱顶标高-基础顶面标高=12.2+0.8=13.0m上柱高HU=柱顶标高-牛腿顶面标高=12.2-8.43=3.77 m下柱高Hl=13.0-3.37=9.235选择住截面形式和尺寸取A,B柱的截面尺寸一样，由厂房剖面图可知：基础顶至吊车梁顶高度： HK=9.23+1.2=10.43m 10mHK12m 吊车为l台10t吊车和1台15/3t吊车 取Q=15t查表得截面高度 hHK/12=10430/12=869mm取h=900mm 截面宽度bHl/

8、20=9230/20=461mm 满足400mm取b=400mm 贵州理工学院实习报告专用纸 上柱采用矩形截面bh=400mm400mm下柱采用工字形截面bfhbhf=400mm900mm100mm150mm截面尺寸如下图所示参数计算：下柱：二、计算单元及计算简图1、定位轴线B1：由附表12可查得轨道中心线至吊车端部的距离B1=260mm。B2：吊车桥架至上柱内边缘的距离，一般取B280mm。B3：封闭的纵向定位轴线至上柱内边缘的距离B3=400mm。故取封闭的定位轴线、都分别与左、右外纵墙内皮重合。2、计算单元由于该厂房在工艺上没有特殊要求，结构布置均匀，除吊车荷载外，荷载在纵向的分布是均匀

9、，故可取一榀横向排架为计算单元，计算单元的宽度为纵向相邻柱间距中心线之间的距离，即B=6.0m。3、计算简图 贵州理工学院实习报告专用纸 计算单元 计算简图三、荷载计算1屋盖荷载（1）屋盖恒载二毡三油防水层上铺绿豆沙 0.35kN/m2水泥砂浆找平层15厚 0.3 kN/m2加气混凝土保温层100厚 0.60 kN/m2冷底子油一道、热沥青二道 0.05 kN/m2水泥砂浆找平层15厚 0.3 kN/m2 预应力混凝土屋面板（加灌缝） 1.4 kN/m2 屋架钢支撑 0.05 kN/m2 合计： 3.05 kN/m2屋架重力荷载 35.56 kN/每榀屋盖传给排架柱的集中恒荷载设计值：F1=1

10、.2(3.051/2624+1/235.56)=284.86 kN作用于上部中心线外侧e1=400/2-150=50mm（2）屋面活荷载荷载规范规定，屋面均布活荷载标准值为0.5 kN/m2 比屋面雪荷载标准值0.3 kN/m2大，故仅按屋面均布活荷载计算。于是由屋盖传给排架柱的集中活荷载设计值为：F6=1.41/22460.5=50.40 kN作用于上部中心线外侧e1=400/2-150=50mm 贵州理工学院实习报告专用纸 2柱和吊车梁等恒荷载恒荷载作用的位置（1）作用在牛腿顶截面处的上部柱恒荷载设计值（钢筋混凝土的容重取25 kN/m3）。F2=1.20.40.4253.77=18.10

11、 kN作用于下部中心线外侧e2=900/2-400/2=250mm（2）作用在基础顶截面处的下柱恒荷载设计值（钢筋混凝土的容重取25 kN/m3）下柱的面积:A=900400-550300-150251/24=187500mm2F3=1.20.1875259.23=51.95 kN作用于下部中心线e3=0（3）作用在牛腿顶截面处的吊车梁和轨道连接的恒荷载设计值:F4=1.2(45+1.56)=64.80 kN3吊车荷载吊车跨度LK=24-20.75=22.5m,查附录12得：起重量Q(t)宽度B(mm)轮距（mm）最大轮压力Pmax (KN)起重机总质量m1(t)小车总质量m2(t)10555

12、0440012522.43.815/35550440018532.16.9Q=15/3t 最大轮压力P1max，k=185 KN时P1min,k=(G1,k+ G2,k+ G3,k)/2-Pmax，k=(321+69+100)/2-185=60 KNQ=10t 最大轮压力P2max，k=125 KN时 P2min,k=(G1,k+ G2,k+ G3,k)/2-Pmax，k=(224+38+100)/2-125=56 KN吊车竖向荷载设计值Dmax Dmin 贵州理工学院实习报告专用纸 吊车梁支座竖向反力影响线 吊车横向水平荷载设计值Tmax对于10t的吊车取=0.12 T2K=1/4(g+Q)

13、=1/4O.12(38+100)=4.14 KN对于15/3t的吊车取=0.10 T1K=1/4(g+Q)=1/4O.10(69+150)=5.48 KNTmax,K=T1K+T2K=0.95.48(1.0+0.267)+ 0.94.14(0.075+0.808)=9.54 KN4风荷载沿排架柱高度作用的均布风荷载设计值q1 q2基本风压W=0.55kN/m2，地面粗糙度为C类，风压高度变化系数Z按柱顶离室外地坪的高度0.3+12.2=12.5m来计算。查表10-4得：离地面10m时z=0.74, 离地面15m时z=0.74,所以取z=0.74。 贵州理工学院实习报告专用纸 作用在柱顶处的集中

14、风荷载设计值W基本风压W=0.55kN/m2，地面粗糙度为C类，风压高度变化系数Z按檐口离室外地坪的高度0.3+12.2+1.99=14.49m来计算。查表10-4得：离地面10m时z=0.74, 离地面15m时z=0.74,所以取z=0.74。四 内力分析内力分析时所取的荷载值都是设计值，故得到的内力值都是内力的设计值。1屋盖荷载作用下的内力分析（1）屋盖集中荷载F1作用下的内力分析柱顶不动支点反力R=M1HC1 M1=F1e1=284.860.05=14.24kNm按 查附表9-2得柱顶弯矩作用下的系数C1=2.12。按公式计算： 可见计算值与查附图9-2所得的接近，取C1=2.11（2）

15、屋盖集中活荷载F6作用下的内力分析M6=F6e1=50.400.05=2.52kNm 贵州理工学院实习报告专用纸 在F1 ，F6分别作用下的排架柱弯矩图，轴向力和柱底剪力图，如下图所示，图中标注出的的内力值是指-和 -截面的内力设计值。弯矩以使排架柱外侧受拉的为正，反之为负；柱底剪力以向左为正，向右为负。M图(单位：kNm) N图(单位：kN) V图(单位：kN)屋盖恒荷载作用下的内力图M图(单位：kNm) N图(单位：kN) V图(单位：kN)屋盖活荷载作用下的内力图 贵州理工学院实习报告专用纸 2柱自重、吊车梁及轨道连接等自重作用下的内力分析不作排架分析，其对排架柱产生的弯矩和轴力如下图所

16、示M图(单位：kNm) N图(单位：kN)3吊车荷载作用下的内力分析Dmax作用在A柱，Dmin作用在B柱时，A柱的内力分析这里的偏心距e是指吊车轨道中心线至下部柱截面形心得水平距离。A柱顶的不动支点反力，查附表9-3，得C3=1.14。按公式计算：取C3=1.15A柱顶不动支点反力： B柱顶不动支点反力： 贵州理工学院实习报告专用纸 A柱顶水平剪力B柱顶水平剪力内力图如下图所示M图(单位：kNm) N图(单位：kN) V图(单位：kN)Dmax作用在A柱时Dmin作用在A柱时，Dmax作用在B柱时的内力分析B柱顶不动支点反力A柱顶不动支点反力B柱顶水平剪力A柱顶水平剪力内力图如下图所示 贵州

17、理工学院实习报告专用纸 M图(单位：kNm) N图(单位：kN) V图(单位：kN)Dmin作用在A柱时4在Tmax作用下的内力分析Tmax至牛腿顶面的距离为9.83-8.43=1.4mTmax至柱底的距离为9.83+0.8=10.63m因为A柱与B柱相同，受力也相同，故柱顶水平位移相同，没有柱顶水平剪力，故A柱的内力图如下图所示M图(单位：kNm) V图(单位：kN) 贵州理工学院实习报告专用纸 5在风荷载作用下，A柱的内力分析左风时，在q1、q2作用下的柱顶不动铰支座反力，由附表9-8查得C11=0.331；按计算：取C11=0.331不动铰支座反力：A柱顶水平剪力：故左风和右风时，A柱的

18、内力图如下图所示M图(单位：kNm) V图(单位：kN)左风时 贵州理工学院实习报告专用纸 M图(单位：kNm) V图(单位：kN)右风时 贵州理工学院实习报告专用纸 五内力组合及其说明恒载的编号荷载类型恒荷载荷载编号屋面恒荷载内力设计值MNV荷载类型恒荷载荷载编号柱、吊车梁自重内力设计值MN 贵州理工学院实习报告专用纸 荷载类型活荷载荷载编号屋面均布活荷载内力设计值MNV荷载类型活荷载荷载编号Dmax在A柱内力设计在MNV 贵州理工学院实习报告专用纸 荷载类型活荷载荷载编号 Dmin在A在柱内力设计值MNV荷载类型活荷载荷载编号TmaxMV内力设计值 贵州理工学院实习报告专用纸 荷载类型活荷

19、载荷载编号左风右风MVMV内力设计值A柱控制截面-和 -的内力组合列于下表中截面荷载组合内力组合恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）组合项目MN-+Mmax及相应的N+0.9X+-5.53+0+0.9X-29.63+18.7+27.01=+8.94284.86+0+0.9X0+0+0=284.86荷载组合恒荷载+任一种活荷载MN+-5.53+0+27.01=+21.48284.86+18.10+0=302.96荷载组合内力组合恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）组合项目MN-Mmax及相应的N+0.9X+-5.53+0+0.9X-0.97-29.63-18.70-36.39=-82.6

20、5284.86+18.10+0.9X50.40+0+0+0=348.32恒荷载+任一种活荷载组合项目MN+-5.53+0-36.39=-41.92284.86+18.10+0=302.96 贵州理工学院实习报告专用纸 截面荷载组合内力组合恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）组合项目MN-+Nmax及相应的M+0.9X+-5.53+0+0.9X-0.97-29.63+18.70-36.39=-82.65284.86+18.10+0.9X50.4+0+0+0=348.32荷载组合恒荷载+任一种活荷载MN+-5.53+0+-0.97=-6.50284.86+18.10+50.4=353.36荷载

21、组合内力组合恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）组合项目MNNmin及相应的M+0.9X+-5.53+0+0.9X-29.63-18.70-36.39=-81.78284.86+18.10+0.9X+0+0+0=302.96恒荷载+任一种活荷载组合项目MN+-5.53+0-36.39=-41.92284.86+18.10+0=302.96 贵州理工学院实习报告专用纸 截面荷载组合内力组合恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）组合项目MN-+Mmax及相应的N+0.9X+-5.53+14.92+0.9X100.69+18.70+27.01=+141.15284.86+64.80+0.9X3

22、43.1+0+0=740.35荷载组合恒荷载+任一种活荷载MN+-5.53+14.92+100.69=+110.08284.86+64.8+434.1=783.76荷载组合内力组合恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）组合项目MN-Mmin及相应的N+0.9X+-5.53+14.92+0.9X-0.97+17.8-18.70-36.39=-25.04284.86+64.8+0.9X50.4+158.09+0+0=537.30恒荷载+任一种活荷载组合项目MN+-5.53+14.92-36.39=-27.00284.86+64.80+0=349.66 贵州理工学院实习报告专用纸 截面荷载组合内力

23、组合恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）组合项目MN-+Nmax及相应的M+0.9X+-5.53+14.92+0.9X-0.97+100.69+18.70-27.01=140.28284.86+64.8+0.9X50.4+434.1+0+0=785.71荷载组合恒荷载+任一种活荷载MN+-5.53+14.92+100.69=110.08284.86+64.80+434.1=783.76荷载组合内力组合恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）组合项目MNNmin及相应的M+0.9X+-5.53+14.92+0.9X-0.97+27.01=-32.91284.86+64.80+0.9X50.4

24、0+0=395.02恒荷载+任一种活荷载组合项目MN+-5.53+14.92+27.01=+36.40284.86+64.80+0=349.66 贵州理工学院实习报告专用纸 截面荷载组合内力组合恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）组合项目MN V-+Mmax及应的N V+0.9X+15.66+14.92+0.9X2.81+28.14+142.01+257.53=418.02N=284.86+134.85+0.9X50.40+434.1+0+0=855.76V=2.31+0+0.9X0.43-7.86+13.36+37.62=+41.51荷载组合恒荷载+任一种活荷载MN V+15.66+14

25、.92+257.53=288.11N=284.86+134.85+0=419.71V=2.31+0+37.62=+39.93 贵州理工学院实习报告专用纸 截面荷载组合内力组合恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）组合项目MN V-Mmax及应的N V+0.9X+15.66+14.92+0.9X-54.75+-142.01-228.09=351.79N=284.86+134.85+0.9X158.09+0+0=561.99V=2.31+0+0.9X-7.86-13.36-+28.66=-42.58荷载组合恒荷载+任一种活荷载MN V+15.66+14.92+-228.09=-197.51N=2

26、84.86+134.85+0=419.71V=2.31+0+-28.66=-26.35 贵州理工学院实习报告专用纸 截面荷载组合内力组合恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）组合项目MN V-Nmax及应的M N +0.9X+15.66+14.92+0.9X2.81+28.14+142.01+257.53=418.02N=284.86+134.85+0.9X50.40+434.10+0+0=855.76V=2.31+0+0.9X0.43-7.86+13.36+37.62=+41.51荷载组合恒荷载+任一种活荷载MN V+15.66+14.92+28.14=+58.72N=284.86+134

27、.85+434.1=853.81V=2.31+0-7.86=-5.55 贵州理工学院实习报告专用纸 截面荷载组合内力组合恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）组合项目MN V-Nmin及应的M v荷载组合恒荷载+任一种活荷载MN V+15.66+14.92+257.53=+288.11N=284.86+134.85+0=419.91V=2.31+0-37.62=+39.932.内力组合的说明（1）控制截面-在以及相应为目标进行恒荷载+0.9X（任意两种或两种以上活荷载）的内力组合时，应在得到的同时，使得尽可能的大，因此采用+0.9X+。（2）、和风荷载对截面-都不产生轴向力,因此对-截面进行

28、及相应的恒荷载+任一活荷载内力组合时，取+。 贵州理工学院实习报告专用纸 。 但考虑到二阶效应后弯矩会增大，估计是大偏心，因此取它为最不利内力 , （5）控制截面-的及相应、的组合，是为基础设计用。六 排架柱截面设计采用就地预制柱，混凝土强度等级为C30，纵向钢筋HRB400,箍筋HRB335,采用对称配筋。1.上部柱配筋计算（1）由内力组合表知，控制截面-的内力设计值为 考虑P-二阶效应 贵州理工学院实习报告专用纸 查表12-3知， （2）截面设计假设为大偏心受压，则选用316， （3）垂直于排架方向截面承载力验算在吊车厂房有柱间支撑时，柱在垂直排架方向的计算长度： 贵州理工学院实习报告专用

29、纸 2.下部柱配筋计算 按控制截面进行计算。由内力组合表知，有二组不利内力： （1）按（a）组内力进行截面设计 假设为大偏心受压，且中和轴在翼缘内： 说明中和轴确实在翼缘内。 贵州理工学院实习报告专用纸 采用416 （2）按（b）组内力组合进行截面设计 （3）垂直于排架方向的承载力验算 由表12-4知，有柱间支撑时，垂直排架方向的下柱计算长度为 贵州理工学院实习报告专用纸 3.排架柱的裂缝宽度验算 裂缝宽度应按内力的准永久组合值进行验算。内力组合表中给出的内力的设计值，因此要将其改为内力的永久组合值，即把内力设计值乘以准永久组合值系数，再除以活荷载分项系数。风荷载的，故不考虑风荷载；不上人屋面

30、的屋面活荷载，故把它改为雪荷载，即乘以系数30/50。 （1）上部柱裂缝宽度验算 按式（10-35）的荷载准永久组合，可得控制截面1-1的准永久组合内力值： 由上册式（8-38）知最大裂缝宽度 贵州理工学院实习报告专用纸 保护层的厚度为20mm,箍筋为直径为8mm,纵向受力钢筋外边缘至受拉边的距离为28mm, （3）下部柱裂缝宽度验算 对-截面内力组合及相应的相应情况进行裂缝宽度验算。 贵州理工学院实习报告专用纸 4.箍筋配置 非地震区的单层厂房排架柱箍筋一般按结构构造要求设置。上、下均采用8200，在牛腿处箍筋加密为8100。5.牛腿设计根据吊车梁支撑位置，吊车梁尺寸及构造要求，确定牛腿尺寸

31、如图所示。牛腿截面宽度b=400mm,截面有效高度h=600mm（1）按裂缝控制要求验算牛腿截面高度作用在牛腿顶面的竖向力标准值 （2）牛腿配筋 贵州理工学院实习报告专用纸 ， 采用514，AS=769mm2,214是弯起钢筋。以如前述，牛腿处水平钢筋为81006.排架柱的吊装验算（1）计算简图 3.77+9.23+0.81=13.81m 采用就地翻身起吊，吊点设在牛腿下部处，因此起吊时的支点有两个：柱底和牛腿底，上柱和牛腿是悬臂的，计算简图如图所示。 贵州理工学院实习报告专用纸 设计中预制柱的翻身起吊验算 （2）荷载计算 （3）弯矩计算 ， 贵州理工学院实习报告专用纸 （4）截面受弯承载力及裂缝宽度验算 裂缝宽度验算： 裂缝宽度验算 贵州理工学院实习报告专用纸 38键入文字