单层厂房毕业论文结构设计计算书.doc

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1、 密级： 学号：110206010355本科生毕业论文（设计）西昌市单层汽车厂房结构设计学 院： 土木工程学院 专 业： 土木工程 班 级： 10级土木本4班 学生姓名： 王 强 指导老师： 佟婧博 完成日期： 学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的论文（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权

2、书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保 密 ， 在 年解密后适用本授权书。不保密 。（请在以上相应方框内打“” ）学位论文作者签名（手写）： 指导老师签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月摘 要依据设计任务书要求，本次设西昌市一单层汽车厂房，本设计先对建筑部分做了详细介绍，再进行结构设计，包括荷载、内力计算、内力组合、柱子配筋设计、

3、基础设计、抗震设计等，按顺序全面阐述了单层汽车厂房设计全过程。单层汽车厂房结构服务于汽车生产，单层的、工程技术合理的空间结构骨架。该骨架能抵御汽车生产中遇到的各种作用，能满足工业产品生产工艺、工业厂房安全耐用及建筑环境协调优美等多方面需要。汽车生产过程中需要考虑对重量较重、体积较大的零部件、半成品运输起吊等问题，这些问题都会影响厂房跨度、柱的型式、墙的设置等；汽车厂房中经常有大型设备，它们的设计位置和使用，会影响厂房高度、跨度和基础埋置深度，还会引起厂房的振动；汽车厂房有采光、通风、保温等功能需要，它使得厂房屋盖上往往要架设天窗，屋面要有保温措施，厂房四周须有足够采光面积等；汽车生产工艺和技术

4、发展快、变化大、要求高，它要求厂房能形成大空间，室内布置灵活，为厂房扩建留有余地。它为空旷型结构，室内一般无隔墙，仅仅是在四周设置柱和墙，柱承受屋盖荷载、墙面风载、吊车荷载、地震作用。因此，单层汽车厂房当前及今后在我国社会主义经济建设中起到越来越重要的作用。关键词：荷载计算；排架内力计算；排架内力组合；柱、基础配筋计算AbstractAccording to design specification requirements, this single-storey auto building located in Xichang city, the design for the constru

5、ction is introduced in detail, structural design, including loading, calculation of internal force and internal force of composite, post design, seismic reinforcement design, Foundation design, elaborated the design of single-storey auto building in order process. Single-storey auto building structu

6、re services in automobile production, reasonable structure, construction of single-layer technology framework. The skeleton that can resist effects encountered in car production to meet industrial production processes, industrial plants safe, durable and beautiful coordination of architectural envir

7、onment, and many other needs. Car production process in the needs consider on weight more heavy, and volume larger of parts, and semi-finished products transport lifting, problem, these problem will effects plant span, and column of type type, and wall of set,; car plant in the often has large equip

8、ment, they of design location and using, will effects plant height, and span and based buried reset depth, also will caused plant of vibration; car plant has lighting, and ventilation, and insulation, features needs, it makes factory housing cover Shang often to erected skylights, roofing to has ins

9、ulation measures, Premises shall have adequate lighting around the area are auto production technology and the rapid development of technology, changing, demanding, it requires that the plant can form a large space, flexible interiors, leaving room for the plant expansion. For the more open structur

10、e, Interior have no walls, just around pillars and walls, pillars sustain the roof load, wall Crane loads, wind loads, earthquake. Therefore, single-storey auto building current and future China plays an increasingly important role in the Socialist economic construction.Keywords: load calculation; t

11、he calculation of internal forces bent; bent combination of internal forces and columns目 录摘 要1Abstract21 设计概况11.1 工程概况11.2 主要承重构件选取11.3 设计基本资料12 计算单元简图33 荷载计算43.1 恒荷载计算43.2 活荷载计算54 排架内力计算84.1 柱剪力分配系数计算84.2 恒荷载作用下排架内力计算84.3 活荷载作用下排架内力计算105 内力组合246 框架柱截面设计286.1 A配筋计算286.2 B柱配筋计算326.3 C柱配筋计算376.4 抗风柱配筋

12、计算426 基础设计476.1 A柱基础设计476.2 B柱基础设计506.3 C柱基础设计536.4 抗风柱基础设计57结 论61参考文献62致 谢631 设计概况1.1 工程概况厂房为单层钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积约20003000m2。厂房建筑平面图、剖面图、门窗表参见建筑设计图纸。跨度在15-30m之间，柱顶标高大于8m，平面尺寸自行设定。建筑设计使用年限50年。1.2 主要承重构件选取构件名称标准图集荷载标准值选用型号预应力钢筋混凝土屋面板G410（一）1.56m1.5包括灌缝座Y-WB-2（S）预应力钢筋混凝土折线型屋架G415（三）106kN/榀YWJ24-2-Aa钢筋混凝

13、土吊车梁G323（二）G42646kN/根28.2kN/根04G426YDL-3-()吊车轨道及轨道连接件G3250.8DGL-10钢筋混凝土基础梁G32016.7kN/根JL-1(整墙）JL-3（开墙）钢窗0.45240mm砖墙及粉刷5.241.3 设计基本资料（1）工程地质条件要求学生自行查阅相关地质勘察报告，确定场区范围内地下水位，地下水对一般建筑材料无侵蚀作用，因此不考虑土的液化。土质构成自地表向下依次列出：上层填土层：厚度约为 0.8 m，承载力特征值fak= 80 kPa，天然重度16.0 kN/m3。 粉质黏 土：厚度约为 2.1 m，承载力特征值fak= 180 kPa，天然重

14、度18.0 kN/m3，e及IL均小于 0.85 。 中沙 土：厚度约为 6.0 m，承载力特征值fak= 230 kPa，天然重度 20.0kN/m3。 卵石 层：厚度约为 5.2 m，承载力特征值fak= 280 kPa，天然重度 21.0kN/m3。（2）气象资料气温：年平均气温 20 C；最高气温 42.5 C，最低气温 -2.5 C。雨量：年降雨量 1096.6 mm，最大雨量 163 mm/d。基本风压：W0= 0.45 kN/m2，地面粗糙程度为 B 类。基本雪压： 0.30 kN/m2。（3）抗震设防烈度抗震设防烈度为 9 度，设计基本地震加速度值为 0.40 g，建筑场地土类

15、别为二类，场地特征周期为 0.35 s，框架抗震等级为 一 级，设计地震分组为第一组。（4）材料梁、板、柱的混凝土均选用C30，梁、柱主筋选用HRB400，箍筋选用HPB300，板受力钢筋选用HRB335。2 计算单元简图本厂房为汽车厂房，工艺无特殊要求，结构布置及荷载分布均匀，选取一榀排架进行计算，计算见图和计算单元如下图。 一榀框架计算简图已知上柱高Hu=12.6-9.8=2.8m，下柱高Hl=9.8+1.5=11.3m，室内地面至基础顶面距离为1.500m。3 荷载计算3.1 恒荷载计算（a）屋面结构及自重40mm厚混凝土找平层 0.0425=1.0kN/20mm厚挤塑板 0.1kN/2

16、0mm厚水泥砂浆找平层 0.0220=0.4kN/20mm厚SBS防水卷材 0.2kN/20mm厚找平层 0.0220=0.4kN/1.56m预应力混凝土屋面板 1.5 kN/屋面恒荷载（以上各项相加） 3.6 kN/屋架自重：AB跨：YWJ24-2-Aa 106kN/榀 BC跨：YWJ24-2-Aa 106kN/榀故作用于AB跨两端柱顶的屋盖结构自重为： G1A=G1BA=0.5106+3.660.524=312.2kN e1A=150+150-500/2=50mm e1BA=150mm作用于BC跨两端柱顶的屋盖结构自重为： G1C=G1BC=0.5106+0.56243.6=312.2kN

17、 同理：e1BC=150mm e1C=150+150-500/2=50mm（b）吊车梁及轨道自重AB跨： G3AB=46.0+60.8=50.8KN e3A=750+1501000/2=400mm e3BA=750mmBC跨： G3BC=46.0+60.8=50.8kN e3C=750+1501000/2=400mm e3BC=750mm（C）柱的截面尺寸及其自重Au=bh, Iu=；Al=bh(bbw)(h2hf)3，Il=柱截面尺寸及相应计算参数参数柱号截面尺寸/mm惯性矩（）自重/kN面积（）A、C上柱5005005.2126.252.50下柱500100012020035.649.96

18、2.815B上柱5006009.0031.503.00下柱500120012020052.757.413.055(d)吊车梁及轨道荷载设计值AB跨：KNBC跨：（e）柱自重荷载设计值:上柱 A、C柱： B柱：下柱 A、C柱： B柱：3.2 活荷载计算(a)屋面活荷载根据建筑结构荷载规范，屋面均布荷载标准值0.5，雪荷载标准值为0.30，因为后者小于前者，则仅按屋面活荷载计算，作用于柱顶的屋面活荷载设计值：，作用位置与相同(b)风荷载风荷载标准值根据，其中据厂房各部分标高及B类地面粗糙度表确定 (采用内插法)：柱顶：H=12.6m，檐口：H=14.90m，屋顶：H=16.20m，风荷载体型系数如

19、图所示风载体型系数图风载作用排架计算简图排架迎、背风面风荷载标准值则作用于排架计算简图上的风荷载设计值为(c)吊车荷载吊车主要参数如下:AB(BC)跨：30/5t吊车、中级工作制吊车，吊车梁高1200mm，B=6620mm,K=4700mm,G=398.4kN,g=108.77kN, ,吊车竖向荷载，AB(BC)跨：吊车两个支座反力影响线由于作用在每个轮子上的吊车横向水平荷载标准值为：对于30/5t的软钩吊车为0.10: 故作用在排架柱上的吊车水平荷载分别为：AB(BC)跨：4 排架内力计算该厂房为两跨等高厂房，可以用剪力分配法进行排架内力分析4.1 柱剪力分配系数计算，柱列惯性矩（109mm

20、4）nC0Doi(1010EC/H3)iA、C列上5.210.1460.3782.288.1170.275下35.6B列上9.000.1572.3313.3280.45下57.2下35.6，满足要求。4.2 恒荷载作用下排架内力计算根据实际恒荷载得恒荷载作用下排架计算简图如下图所示。其中：活载计算简图A列柱：G1A=G1BA=312.2KN，M1A=G1Ae1=312.20.050=15.61KNmM2A=(G1A+G4A)EA-G3Ae3=（312.2+26.25）0.2550.800.40=64.29KNmB列柱：由对称性得： M1B=0 M2B=0 G1B=G1BA+G1BC=312.2

21、2=624.4KN G2B=G3BA+G3BC+G4B=50.80+31.5+50.80=133.1KNC列柱：由对称性得（公式参照A列柱）： G1C=G1BC=312.2KN，M1C=15.61 KNm M2C=64.29 KNm各柱不动铰支座支承反力分别为：A柱列：B柱列：柱只存在轴力，C柱列：由于柱与柱对称，可求得（公式及相关信息参照A柱）：R1c=2.943 R2c=5.786Rc=2.843排架柱顶不动铰支座总反力为：各柱柱顶最后剪力分别为：弯矩和轴力图分别为为：恒载作用下弯矩图（KN.m）恒载作用下轴力图（KN）4.3 活荷载作用下排架内力计算(a)AB跨屋面活荷载:排架计算简图如

22、图所示，其中每侧柱顶产生的压应力为：其中A列柱、B列柱柱顶及变阶处引起的弯矩分别为：M1A=Q1Ae1=360.05=1.8KNmM2A=Q2Ae2=360.2=7.2 KNmM1B=Q1Be0=360.15=5.4 KNmM2B=Q2Be2=0 KNm计算简图如下图所示。AB跨屋面活载作用计算简图A柱列：B柱列：则排架柱顶不动铰支座总反力为：将R反向作用于排架柱顶，可得屋面活荷载作用于AB跨时的柱顶剪力AB跨作用有屋面活荷载时，排架柱的弯矩图和轴力图如下图所示。AB跨屋面活载作用弯矩图 AB跨屋面活载作用轴力图（b）BC跨作用屋面活荷载由屋面活荷载在每侧柱顶产生的压应力为：=36.0KN其中

23、A列柱、B列柱柱顶及变阶处引起的弯矩分别为：M1C=Q1Ce1=36.00.05=1.8KNmM2C=Q2Ce2=36.00.25=9.0KNmM1B=Q1Be0=36.00.15=5.4 KNmM2B=Q2Be2=0 KNm计算简图如下图所示。BC跨屋面活载作用计算简图B列柱：n=0.517，=0.378，C1=2.093 C列柱（由于A柱与C柱对称，相关公式及数据参见A柱，此处省略）： n=0.146, =0.378, C1=2.093, C3=0.999 R1C= = R2C= = RC=R1C+R2C=0.81-0.339=0.471排架柱柱端不动铰支座的总反力为：R=RC+RB=1.

24、489排架柱柱顶分配后的剪力分别为： VA=AR=-0.2751.489=-0.41 VB=RBBR=1.018-0.451.489=0.348 VC=RCCR=0.471-0.2751.489=0.062 =-0.41+0.348+0.062=0KNBC跨作用有屋面活荷载时，排架柱的弯矩图和轴力图如下图所示。BC跨屋面活载作用弯矩图BC跨屋面活载作用轴力图（c）吊车竖向荷载作用下的内力分析（考虑厂房空间整体作用）（1）AB跨Dmax作用于A列柱时由于吊车竖向荷载Dmax和Dmin的偏心作用而在柱中引起弯矩。 M1=Dmaxe3=548.20.4=219.28KNm M2=Dmine3BA=1

25、44.00.75=108KNm其计算简图如下图所示。吊车荷载作用在A柱计算简图各柱不动铰支座反力分别为:A列柱：n=0.146，=0.378，C3=0.999 RA= =B列柱：n=0.157，=0.378, C3=0.996 排架柱柱顶不动铰支座的总反力为： R=RA+RB+RC=19.3-9.69+0=9.61KN排架柱柱顶分配后的剪力分别为： VA=RAAR=19.3-0.2759.61=16.66KN VB=RBBR=9.69+0.459.61=14.01 VC= RcCR=0-0.2759.61=-2.65 =0KN当AB跨Dmax作用于A列柱时，排架各柱的弯矩图和轴力图如下图所示。

26、吊车荷载作用下A柱弯矩图（KN.m）吊车荷载作用下A柱轴力图（KN）（2）AB跨Dmax作用于B列柱左侧时由于吊车竖向荷载和Dmin的偏心作用而在柱中引起弯矩。 M1=Dmine3=144.00.40=57.60KNm M2=Dmaxe3BA=548.20.75=411.2KNm其计算简图如下图所示。吊车荷载作用于B柱左侧计算简图A列柱：n=0.146，=0.378，C3=0.977 RA= = B列柱：n=0.157，=0.378, C3=0.996 排架柱柱顶不动铰支座的总反力为： R=RA+RB=-5.07+36.90=31.83KN故排架柱柱顶分配后的剪力分别为： VA=RAAR=5.

27、07+0.27531.83=13.83KN VB=RBBR=36.9-0.4531.83=22.58 VC= RcCR=0-0.27531.83=-8.75 =22.58-13.83-8.75=0KN当AB跨Dmax作用于B列柱左侧时，排架各柱的弯矩图和轴力图如下图所示。吊车荷载作用下B柱弯矩图（KN.m）吊车荷载作用下B柱轴力图（KN）(3)BC跨Dmax作用于B列柱右侧时由于吊车竖向荷载Dmax和Dmin的偏心作用而在柱中引起弯矩。 M1=Dmaxe3=548.20.75=411.2KNm M2=Dmine3CB=144.00.40=57.60KNm其计算简图如下图所示。吊车荷载作用在B柱

28、右侧计算简图各柱不动铰支座反力分别为：B列柱：n=0.157，=0.378, C3=0.996 C列柱：n=0.146，=0.378，C3=0.977 RC= = 排架柱柱顶不动铰支座的总反力为： R= RB+RC=36.9-5.07=31.83KN排架柱柱顶分配后的剪力分别为： VA=AR=0-0.27531.83=-8.75KN VB=RBBR=36.9-0.4531.83=22.58 VC=Rc+CR=5.07+0.27531.83=13.83 =22.58-13.83-8.75=0KN当BC跨Dmax作用于B列柱时，排架各柱的弯矩图和轴力图如下图所示。吊车荷载作用下B柱右侧内力图(4)

29、BC跨Dmax作用于C列柱右侧时由于吊车竖向荷载Dmax和Dmin的偏心作用而在柱中引起弯矩。 M1=Dmine3=144.00.75=108KNm M2=Dmaxe3CB=548.20.40=219.28KNm其计算简图如下图所示。吊车荷载作用在C柱计算简图各柱不动铰支座反力分别为：B列柱：n=0.157，=0.378, C3=0.996 C列柱：n=0.146, =0.378, C3=0.977 RC= = 排架柱柱顶不动铰支座的总反力为： R= RB+RC=19.3-9.69=9.61KN排架柱柱顶分配后的剪力分别为： VA=AR=-0.2759.61=-2.65 VB=RB+BR=9.

30、69+0.459.61=14.01 VC= Rc-CR=19.3-0.2759.61=16.66KN =16.66-14.01-2.65=0KN排架各柱的弯矩图和轴力图如下图所示。吊车荷载作用在C柱内力图(d)吊车水平荷载作用内力分析（考虑厂房空间整体）（1）当AB跨作用有吊车横向水平荷载Tmax时。计算简图如下图所示。AB跨作用有吊车横向水平荷载计算简图Tmax=19.39KN各不动铰支座反力分别为：A列柱：n=0.146, =0.378, C5=0.487 RA=TmaxC5=19.390.487=9.44B列柱：n=0.157，=0.378，C5=0.494 RB= TmaxC5=19.

31、390.494=9.58排架柱柱顶不动铰支座的总反力为：R=RA+RB=9.44+9.58=19.02排架柱柱顶分配后的剪力分别为： VA=RA-AR=9.44-0.27519.02=4.21 VB=RB-BR=9.58-0.4519.02=1.02 VB=-cR =-0.27519.02=-5.23 Vi=4.21+1.02-5.23=0排架各柱的弯矩图如下图所示。吊车横向水平荷载作用于AB跨时内力图（2）当BC跨作用有吊车横向水平荷载Tmax时计算简图如下图所示。BC跨作用有吊车横向水平荷载计算简图Tmax=19.39KN各柱不动铰支座反力分别为：B列柱：n=0.157，=0.378，C5

32、=0.494 RB=TmaxC5=19.390.494=9.58KN（）C列柱：n=0.146，=0.378，C5=0.487 RC= TmaxC5=19.390.0.487=9.44KN（）排架柱柱顶不动铰支座的总反力为：R=RC+RB=9.44+9.58=19.02KN（）排架柱柱顶分配后的剪力分别为： VA= -AR=-0.27519.02=-5.23 KN（） VB=RB-BR=9.58-0.4519.02=1.02KN（） VC= RC-cR =9.44-0.27519.02=4.21 KN（） Vi=5.23+1.02+4.21=0各排架柱的弯矩图如下图所示。吊车横向水平荷载作用于

33、BC跨时内力图吊车横向水平荷载可左右两向作用，则弯矩图反向。（e）风荷载作用下的内力分析本次设计中只考虑左吹风排架各柱在左风荷载作用下的计算简图如下图所示。左风荷载作用下排架计算简图各柱不动铰支座反力分别为：A列柱：n=0.146，=0.378 , RA=q1HC11=0.3191.9211.1=6.8KN（）C列柱:n=0.146，=0.378， RC=q2HC11=0.3190.9611.1=3.4 KN（）排架柱柱顶不动铰支座的总反力为： R=+RA+RC=7.54+6.8+3.4=17.74 KN（）排架柱柱顶分配后的剪力分别为： VA=RAAR=6.8-0.27517.74=1.92

34、2KN（） VB=-BR=0-0.4517.74=-7.983KN（） VC= Rc-CR=3.4-0.27517.74=-1.479KN（） Vi=RA+RB+RC=1.922-7.983-1.479=-7.54=Fw排架各柱的弯矩图如下图所示。左风荷载时排架弯矩图（KN.m）（h）横向水平地震：（1）横向基本周期（+）+0.5+0.25（+）=1.0x（38.31x2+0.5x32.40x2）+0.5x45.5+0.25x(561.68x2+21+43.82)=428.61KN H3/(3)= 12.13/(6*1.84* 107*12.49* 10-3)=1.3*10-3=2*1.0=1

35、.49S(2)横向水平地震：，（+）+0.75+0.5（+）=1.0*（38.31x2+0.5x32.40x2）+0.75x45.5+0.5x(561.68x2+21+43.82)=737.24 KN/）0.90.31x0.32x737.24x1.0=73.13KN（3）横向水平地震荷载作用下内力计算因为Fw73.13KN对于单层对称排架结构 Vi=Fw，Vb=Va=Fw=0.573.13=36.57KN从而求得A柱内力为：,，5 内力组合A柱内力组合截面内力永久荷载可变荷载内力组合屋面荷载吊车荷载风荷载与相应的N与相应的N与相应的M与相应的M作用于AB跨作用于BC跨作用于A柱作用于B柱左作用

36、于B柱右作用于C柱作用于AB跨作用于BC跨风地震项次ABCDEFGHIJK组合项内力合计组合项内力合计组合项内力合计组合项内力合计-M5.140.941.37-29.15-19.1126.25-4.074.9714.87-7.17-4.25A+0.9(B+C+F+I)44.23A+0.90.8(D+G)+I+J-38.61(1.35/1.2)A+0.7(B+C+F)25.77A+0.9(C+F+I)43.38N245.7637.8000000000279.78245.76302.94245.76-M-30.15-6.621.3753.518.1526.25-4.074.9714.87-7.17

37、-4.25A+0.9C+0.8(D+F)+I41.89A+0.9(B+G+I+J)-59.61A+0.9(B+D+I)25.43A+0.9(G+I+J)-53.65N285.3637.80236.1777.89000000455.40319.38531.93285.36-M1.52-1.164.01-2.7-28.7176.88-11.9340.8843.54181.27-82.67A+0.9(C+F+I+J)276.55(197.79)A+0.9B+0.8(E+G)+I+K-142.37(-101.51)A+0.9(B+D+I+J)200.37(143.31)A+0.9(C+F+J)276.

38、65(197.79)N328.5637.80236.1777.89000000328.56(273.8)418.66(338.16)575.13(449.92)328.56(273.8)V3.910.6740.326-6.94-4.556.25-0.975.663.5427.05-15.3937.36(27.15)-16.49(-11.29)25.80(18.89)37.36(27.15)B柱内力组合截面内力永久荷载可变荷载内力组合屋面荷载吊车荷载风荷载与相应的N与相应的N与相应的M与相应的M作用于AB跨作用于BC跨作用于A柱作用于B柱左作用于B柱右作用于C柱作用于AB跨作用于BC跨风地震项次

39、ABCDEFGHIJK组合项内力合计组合项内力合计组合项内力合计组合项内力合计-M3.78-6.97.2427.3830.37-73.5-55.829.8233.9663.55-62.87A+0.9(C+E+I+J)125.39A+0.9(B+F+I+K)-155.72(1.35/1.2)A+0.7(B+C+F)-46.96A+0.9(F+I+K)-149.51N48937.837.800000000523.02523.02603.05489-M19.8-6.97.24-31.03-146.76402.1250.389.8233.9663.55-62.87A+0.9(C+F+I+J)475.98A+0.9(B+E+I+K)-205.64A+0.9B+C+0.8(E+F)+I+J291.72A+0.9(I+J)107.56N589.5637.837.877.89236.17634.16141.600001194.32836.131284.23589.56-M27.09-9.2610.2721.78-89.2260.37-57.2