单层工业厂房课程设计计算书(完整版)

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1、单层工业厂房课程设计计算书（完整版）单层工业厂房混凝土排架课程设计1.1 柱截面尺寸确定由图2可知柱顶标高为12.4m,牛腿顶面标高为8.6m,设室内地面至基础顶面的距离为0.5m,则计算简图中柱的总高度、下柱高度,、上柱高度分别为：/=12.4m+0.5m=12.9m,/,=8.6m+05m=9.lm/=12.9m9.lm=3.8m根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，可由表2.4.2并参考表2.4.4确定柱截面尺寸，见表1。表1柱截面尺寸及相应的计算参数截面尺寸/mm矩400 X400下柱1400 X 900X 100X150面 积/mm21.6 X1.875X105惯性 矩/mnr2

2、1.3 X IS自 重/( KN/ m)4 .0195.384X108 69本例仅取一根排架进行计算，计算单元和计算简图如图1所示。0.35KN/m 220X0.02=0.4 KN/m24X0.1=0.4 KN/m 20.05 KN/m 220X0.015=0.3 KN/m21.4 KN/m 22.900 KN/m 21.2 荷载计算1.2.1 恒载(1).屋盖恒载：两毡三油防水层20mm厚水泥砂浆找平层100mm厚水泥膨胀珍珠岩保温层一毡二油隔气层15mm厚水泥砂浆找平层；天窗架重力荷载为2X36KN/根i,大沟板2.02KN/m,天沟防水层、找平层、找坡层1.5KN/m,屋架重力荷载为10

3、6KN/根i,则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为：G1=1.2X(2.90KN/m2X6rriX24m/2+2X36KN/2+2.02KN/mX6m+1.5KN/m义6m106KN/2)=382.70KN(2)吊车梁及轨道重力荷载设计值：G3=1.2X(44.2kN+1.0KN/mX6rr)=50.20KN（3）柱自重重力荷载设计值:上柱下柱G4a= G4b =1.2X4kN/mX 3.8m =18.24 KNG5a= G5B=1.2X4.69kN/mX 9.1m =51.21 KN各项包载作用位置如图2所示。A Jr（Q 尸 500）!Gf382.70（。二 50. 10）Gi=382.

4、7075-3G产18.2450.20250H.21J；.Uir.）2浦载作用心图（单位tkN）1.2.2 屋面活荷载屋面活荷载标准值为0.5KN/m2,雪荷载标准值为0.35KN/m2,后者小于前者,故仅按前者计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：Q1=1.4X0.5KN/m2乂6mx24m/2=50.40KNQ1的作用位置与G1作用位置相同，如图2所示。1.2.3 风荷载风荷载标准值按式（2.5.2）计算，其中o=0.35KN/m2,z=1.0,5根据厂房各部分标高及B类地面粗糙度由附表5.1确定如下：柱顶（标高12.40m）uz=1.067檐口（标高14.30m）uz=1.120天窗架壁底

5、（标高16.99m）uz=1.184天窗架壁顶（标高19.86m）uz=1.247屋顶（标高20.31m）uz=1.256us如图3a所示，由式（2.5.2）可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为:1k=zus1uz0=1.0X0.8X1.067X0.35KN/m2=0.299KN/m2zsz2k=zus2uz0=1.0x0.8X1.067X0.35KN/m2=0.299KN/m2zsz则作用于排架计算简图（图3.b）上的风荷载设计值为:q1二1.4X0.299KN/mX6.0m=2.51KN/mq2=1.4X0.187KN/m2X6.0m=1.57KN/mFw=Q(Us1+Us2)Uzh

6、1+(Us3+Us4)Uzh2+(Us5+Us6)Uzh3zqB=1.4X(0.8+0.5)X1.120X1.9m+(-0.2+0.6)X1.184X2.69+(0.6+0.6)X1.247X2.87X1.0X0.35KN/m2X6.0m=24.51KNll1.1.2.4 吊车荷载由表2.5.1可得200/50KN吊车的参数为：B=5.55m,K=4.40m,g=75KN,Q=200KN,Fp,max=215KN,F的所=45KN。根据B及K,可算得吊车梁支座反力影响线中歌轮压对应点的竖向坐标值，如图4所示。(1)吊车竖向荷载由式(2.5.4)和式(2.5.5)可得吊车竖向荷载设计值为：Dma

7、x=QFp,maxyi=1.4X215KNX(1+0.080+0.267+0.075)=647.15KNDmin=QFpminyi=1.4X45KNX2.15=135.45KNp,iiiinco吊车而载作用支座反力影响上（2）吊车横向水平荷载作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力按式（2.5.6）计算，即T=1（Q+g）=1X0.1X（200KN+75KN=6.875KN44作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值按式（2.5.7）计算，即Tmax=qTyi=1.4x6.875KNX2.15=20.69KN1.3排架内力分析该厂房为单跨等高排架，可用剪力分配法进行排架内力分析。其中柱的剪力分配系

8、数i按式（2.5.16）计算，结果见表2。表2柱剪力分配系数柱别n=Iu/IiHu/HCo=3/1+3(1/n-1)=H3/CoEIi_1/ii=1/iA,B柱n=0.1090.295C0=2.480a=b=0.2061010HlEA=B=0.51.3.1 恒载作用下排架内力分析包载作用下排架的计算简图如图5所示。图中白重力荷载G及力矩M是根据图2确定，即G尸G1=382.70KN;G2=G3+G4A=50.20KN+18.24KN=68.44KNG3=G5a=51.21KN;M1=G1e1=382.70KNX0.05m=19.14KNmm2=(G1+G4A)e(0G3e3二(382.70KN

9、+18.24KN)X0.25m-50.20KNX0.3m=85.18KNm囱5束祚除下排柒内力困由于图5a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28可按柱顶为不动钱支座计算内力。柱顶不动较支座反力R可根据表2.5.2所列的相应公式计算，则(1 -) =2.122 (11)nC3=l12=1.13213(1 1)nRA = M1C1M2 c 19.14KN m,2.122 85.18KN m 1.132 =10.62 KN12.9mRB =-10.62 KN求得Ri后，可用平衡条件求出柱各截面的弯矩和剪力。柱各截面的轴力为该 截面以上重力荷载之和，包载作用下排架结构的弯矩图和轴

10、力图分别见图 5.b,c o图5.d为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定。1.3.2屋面活荷载作用下排架内力分析排架计算简图如图6a所示。其中Q=50.4 KN,它在柱顶及变阶处引起的力矩 为乂人=50.4侬乂0.05m1=2.52 3 m ； M2A=50.4KNX 0.25m=12.60 KN m。对于Aft, C1 =2.122, C3=1.132,则M1AC1M 2A2.52KN m 2.122 12.6KN m 1.13212.9m=1.53 KN(RB =-1.53 KN( )M氏屋面活商载时4架内力图1.3.3风荷载作用下排架内力分析(1)左吹风时计算简图如图7a所示。对于A,

11、B柱，n=0.109,=0.295,则4131(1)C11=n=0.3293181(-1)nRA=-q1HC11=-2.51KN/mX12.9mX0.329=-10.65KN()RB=-q2HC11=-1.57KN/m义12.9mX0.329=-6.66KN()R=RA+RB+Fw=-10.65KN-6.66KN-24.51KN=-41.82KN()各柱顶剪力分别为：VA=RA-aR=-10.65KN+0.5X41.82KN=10.26KN()VB=RB-BR=-6.66KN+0.5X41.82KN=14.25KN()排架内力图如图7b所示。S711/651/则7力图(2)右吹风时计算简图如图

12、8a所示。将图7b所示A,B柱内力图对换且改变内力符号后可得，如图8b所示。1.3.4吊车荷载作用下排架内力分析(1)Dmax作用于A柱计算简图如图9a所示。其中吊车竖向荷载Dmax,Dmin在牛腿顶面处引起的力矩为：MA=Dmaxe3=647.15KNX0.3m=194.15KNmMB=Dmine3=135.45KNX0.3m=40.64KNm对于Aft,C3=1.132,贝URa =RbMA194.15KNm1.132aC3=-17.04KN(H12.9m=3.57 KN(Mb_40.64KNm1.132C3H12.9mR=RA+Rb=-17.04KN+3.57KN=-13.47KN()排

13、架各柱顶剪力分别为：Va=Ra-aR=-17.04KN+0.5X13.47KN=-10.31KN(Vb=Rb-bR=3.57KN+0.5X13.47KN=10.31KN()排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图9b,c所示。困9作用在内力囱(2) Dmax作用于B柱同理，将“Dmax作用于A柱”的情况的A,B柱对换，并注意改变符号，可求得各柱的内力，如图10所示。810DmaIfcB-时一架内力图(3) Tmax作用下排架计算简图如图11a所示。对于A,Bfi,n=0.109,=0.295,由表2.5.3得a=(3.8m-1.4m)/3.8m=0.632,则23a3(2a)(1a)2(23a

14、)C5=n=0.629213(-1)nRa=-TmaxC5=-20.69KNX0.629=-13.01KN()Rb=-TmaxC5=-13.01KN(),R=FA+RB=-13.01KNX2=-26.02KN()各柱顶剪力为：VA=RA-nAR=-13.01KN+0.85X0.5X26.02KN=-1.95KN()VB=RB-BR=-13.01KN+0.85X0.5X26.02KN=-1.95KN()排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图11b所示。当Tmax方向相反时，弯矩图和剪力只改变符号，大小不变。i!L iB11 1刈作耳：时诽槊内力困1.4 内力组合以A柱内力组合为例。表3为各种荷载作用下

15、A柱内力设计值汇总表，表4为A柱内力组合表，这两表中的控制截面及正负号内力方向如表3中欧那个的例图所示。内力组合按式（2.5.19）式（2.5.21）进行。除Nmax及相应的Mf口丫一项外，其他三项均按式（2.5.19）和式（2.5.20）求得最不利内力值；对于Nmax及相应的Mf口吐-项，II-II和田-田截面均按（1.2SGK+1.4SQK）求得最不利内力值，而I-I截面则是按式（2.5.21）即（1.35SGK+SQK）求得最不利内力。对柱进行裂缝宽度验算时，内力田-田采用标准值，同时只需对e0/h00.55的柱进行验算。为此，表4中亦给出了叭和Nk的组合值，它们均满足e0/h00.55

16、的条件，对本例来说，这些值均取自Nmin及相应的MF口丫一项。表3A柱内力设计值汇总表柱号及正向内力荷载恒类别载序号IM21.22IN400.94屋面活载3.2950.40吊车竖向荷载Dmax作用于A柱Dmax作用于B柱吊车水平荷载风荷载-39.180-39.18021.52057.-6711.5100n-nM1-63.96-9.31154.971.4621.5257.11-67.51N451.1450.40647.15135.45000m-mM132.684.6261.15-92.36192.06341.21-314.42N502.3550.40647.15135.45000V10.621.

17、53-10.31-10.3118.7442.64-34.50表4A柱内力组合表截面+Mmax及相应N,VMVImax及相应N,VNmax及相应M,VNm.及相应MVM、Nk备注I-IM+0.9(+0.9+J93.01+0.90.9(+)+J-88.71+0.926.18+0.9+0.9+J93.0168.96Nmax项，取1.35Sgk+0.71.4SQKN446.3400.94486.34446.3366.52U-JJM+0.90.9(+)+130.40+0.9+0.9+J-150.3+0.975.51+0.90.9+J-142.15N975.33496.501033.58451.14J-M

18、+0.9+0.9(+)+J549.03+0.90.9(+)+-480.68+0.987.72+0.9+0.9(+)+J549.03N1071.90612.061084.791071.9V57.20-43.961.3457.20Mk396.05-339.4566.54396.05Nk825.45496.99834.65825.45Vk42.12-30.140.9642.121.5 柱截面设计仍以A柱为例。？M凝土：C30,fc14.3N/mm2,ftk2.01N/mm2;钢筋：受一力筋为HRB335,fyfy300N/mm2,b0.550。上下柱均采用对称配筋。1.5.1 上柱配筋计算由表4可见

19、，上柱截面共有4组内力。取h0=400mm-40mm=360mrn判别，其中三组内力为大偏心受压；只有（M=26.18KNm,N=486.34KN一组为小偏心受压，且N5,故应考虑偏心距增大系数0.5fcA0.514.3N/mm24002mm2446300N1.151.15 0.01 (7600mm400mm0.96112=114001228mm7600mm400mm)21.0 0.961.391360mmN446300 N2as2 0.217 一1 fcbh01.0 14.3N /mm 400mm 360mmh080.mm360m m0.222取x=2as进行计算e = ei h /2 as

20、 1.391 228mm 400mm/2 40mm 157.1mmAs As选 318 (Nefy(h as )446300 N 157.1mm ,2 T300N /mm (360mm 40mm)rcc2730mmAs =763 mm2 ), 则As /(bh)763 mm2 /(400mm X产=2.5631.0,取1=1.0400mm)=0.48%0.2%g足要求。由附表11.1,得垂直于排架方向柱的计算长度1o=1.25X3.8m=4.75m,则Io/b=4750mm/400mm=11.88,=0.95。一_.2一_2Nu0.9(fcAfyAs)0.90.95(14.3N/mm400mm

21、400mm300N/mm2_763mm22)2347.66KNNmax486.34KN满足弯矩作用平面外的承载力要求。1.5.2 下柱配筋计算取h0=900mm-40mm=860mm与上柱分析方法类似，在表4的8组内力中，选取下面的一组不利内力：M=549.03KNm,N=1071.90KN下柱计算长度l0=1.0Hl=9.1m,附加偏心距ea=900mm/30=30mm(于20mm)b=100mm,bf=400mm,hf=150mm。6一549.0310Nmm1071900N由 l0/h=9100mm/900mm=10.120.5 fcA 0.5 14.3N /mmeo=M/N=512mme

22、=e+ea=512mm+30mm=542mm100mm 900mm 2 (400mm 100mm) 150mm1071900N1 一 N=1.201.0,取 1=1.0o11ho55,故应考虑偏心距增大系数，且取21.0。,1,9100mm、22=1()1.01.01.1161400542mm900mm860mmei1.116542mm6049mm0.3临0.3860mm258mm故为大偏心受压。先假定中和轴位于翼缘内，则Nx=i fcbf1071900N/ _，,一21.0 14.3N / mm 400mm187.4mmhf150mm说明中和轴位于腹板内，应重新计算受压区高度x:N1fc(b

23、fb)hfx1fcb21071900N1.014.3N/mm(400mm100mm)150mm.21.014.3N/mm100mm299.6mme =Aseh/2as604.9mm900mm/240mm1014.9mmx)1 fcbx(h。-),1Ne0b)hf(hhfAs2fy(has)21071900N1014.9mm1.014.3N/mm(400mm100mm)150mm2(860mm150mm/2)1.014.3N/mm100mm299.6mm(860mm299.6mm/2)2/300N/mm(860mm40mm)21132mm2选用420(A=1272mm2)。按此配筋，经验算柱弯矩

24、作用平面外的承载力亦满足要求。1.5.3柱的裂缝宽度验算规范规定，对比/临0.55的柱应进行裂缝宽度验算。本题的下柱出现/临0.55的内力，故应对下柱进行裂缝宽度验算。验算过程见表5,其中，下柱的As=1272mm2,Es=2.0105N/mm2;构件受力特征系数cr=2.1;混凝土保护层厚度c25mm。表5柱的裂缝宽度验算表柱截回下柱内力标准值Mk/(KNm)396.05Nk/KN825.45e=M/Nk/mm4800.55h0=473Aste0.5bh(bfb)hf0.0140s1-(l)21400包hhe1.0(l0/h14)e1e0kh/2as/mm890(bfb)hffbho0.52

25、3ho2z0.870.12(1f)(-0)2ho/mme702.2sk:)/(N/mm)AsZ173.60.65口1.1tesk0.57sk,一deq、，maxcr(1.9c0.08)/mmEste0.163（满足要求）1.5.4柱箍筋配置非地震区的单层厂房柱，具箍筋数量一般由构造要求控制。根据构造要求，上下柱均选用8200t筋。1.5.5牛腿设计根据吊车梁支承位置、截面尺寸及构造要求，初步拟定牛腿尺寸，如图12所示。其中牛腿截面宽度b=400慢慢，牛腿截面高度h=600mm,h0=565mm。（1）牛腿截面高度验算按式（2.6.1）验算，其中=0.65,ftk=2.01N/mm2,Fhk=0

26、（牛腿顶面无水平荷载），a=-150mm+20mm=-130mm0a=0,Fvk按下式确定：D maxG3Fvk= -QG647.15KN50.20KN504.08KN由式（2.6.1 ）得：（11.41.20.5 巳)ftkbho0.65Fvk 0.5 ho2.01 400 565590.54KN Fvk0.5故牛腿截面高度满足要求。因,？I艮尺寸(2)牛腿配筋计算由于a=-150mm+20mm=-130mm0.958.48=52.63312.910.984.20=75.782、skmk/(0.87h0As)/(N/mm)181.2865.530.65八1.1tesk0.38-0.310.2

27、，取0.2sk_deqmaxcr1观0.08TEste/mm0.140.2（满足要求）0.02300mm取325mm基础边缘高度a2取350mm台阶高度取400mm见图14b。(2)拟定基础底面尺寸由式(2.7.2)得：AN k ,macxNwkmd834.65KN 298.20KN240KN/m2 20KN/m3 1.65m5.47m2适当放大，取A=bl=3.6mx2.4m=8.64m2(3)计算基底压力及验算地基承载力GkmdA20KN/m31.65m8.64m2285.12KN121223W-lb22.4m3.62m25.184m366基底压力按式(2.7.3)计算，结果见表8;按式(

28、2.7.8)验算地基承载力，其中1.2fa1.2240KN/m2288KN/m2,验算结果见表8。可见，基础底面尺寸满足要求表8基础底面压力计算及地基承载力验算表类别第1组第2组第3组Mk/(KNm)Nk/KNVk/KN396.05825.45一339.45496.9966.54834.650.9642.12一30.14Nbk(NkGkNwk)/KN1408.771080.311417.97Mbk(MkVkNwkew)/(KNm)274.51一544.09一102.33Pk,max(弧M)/(KN/m2)Pk,minaw216.01110.10229.9920.08183.86144.38P(

29、Pk,maxPk,min)/2/KNfa/KNPkmax/KN1.2fa/KNLk,maxa163.06240216.01288125.04240229.99288164.12240183.862881.6.3基础高度验算这时应采用基底净反力设计值Pj,Pj,max和Pj,min可按式（2.7.3）计算，结Pj,min0,故对该组内力应按果见表9。对于第2组内力，按式（2.7.3）计算时,式（2.7.7）计算基底净反力，即:e0Mb735.20KN m969.90KN0.758mabe3.6m0.758m1.042m22由式(2.7.7)得:p j, max2Nbla2 969.90KN3 2

30、.4m 1.042m258.56KN /m2因台阶高度与台阶宽度相等（均为400mm）,所以只需验算变阶处的受冲切承载力。变阶处受冲切承载力计算截面如图15所示。变阶处截面有效高度h0=750mm-(40mm+5mm)=705mm。因为at2h01200mm2705mm2610ml2600mm,所以应按式(2.7.13)计算Al,即:A,bbt3.6m1.7m2Al(h0)l(0.705m)2.4m0.588m2222由式(2.7.10)得：2_2FlpjA258.56KN/m20.588m2152.03KNat1.2m；因at2h02.61ml2.6m,M：ab=l=2.4m,由式(2.7.11)得:am(1.2m2.4m)/21.8mh=750mm0.75,所以杯壁不需要配筋。