1、河南工程學院鋼筋混凝土結構課程設計某單層工業(yè)廠房設計 學生姓名： 學 院： 專業(yè)班級： 專業(yè)課程： 指導教師： 2016年1月8日某單層工業(yè)廠房設計一、設計題目某單層工業(yè)廠房設計。二、設計資料(一)車間條件某機械加工車間為單層單跨等高廠房，車間總長為60m，跨度24m,柱距6m；車間內設有兩臺相同的軟鉤吊車,吊車重量15/3t，吊車工作級別為A5級，軌頂標高10.8m。采用鋼屋蓋、預制鋼筋混凝土柱、預制鋼筋混凝土吊車梁和柱下獨立基礎。屋面不上人,室內外高差為0.15m?？v向圍護墻為支承在基礎梁上的自承重空心磚砌體墻，厚240mm，雙面采用20mm厚水泥砂漿粉刷，墻上有上、下鋼框玻璃窗，窗寬為3

2、.6m，上、下窗高為1.8m和4.8m，鋼窗自重0.45KN/m2，排架柱外側伸出拉結筋與其相連。（二）自然條件基本風壓0.35kN/、基本雪壓0.30kN/；地面粗糙類別為B類；地基承載力特征值165kN/。不考慮抗震設防。（三）材料箍筋采用HRB335，縱向鋼筋采用HRB400，混凝土采用C30。三、設計內容和要求（一）構件選型1.鋼屋蓋采用如圖1所示的24m鋼桁架，桁架端部高度為1.2m，中央高度為2.4m，屋面坡度為1/12，鋼檁條長6m，屋面板采用彩色鋼板，厚4mm。2.預制鋼筋混凝土吊車梁和軌道連接采用標準圖G323（二），中間跨DL-9Z，邊跨DL-9B。梁高=1.2m。軌道連接

3、采用標準圖集G325（二）。3.預制鋼筋混凝土柱取軌道頂面至吊車梁頂面的距離=0.2m，故：牛腿頂面標高=軌頂標高-=；由附錄12查得，吊車軌頂至吊車頂部的高度為2.15m，考慮屋架下弦至吊車頂部所需空隙高度為220mm，故：柱頂標高基礎頂面至室外地坪的距離為1.0m，則基礎頂面至室內地坪的高度為，故：從基礎頂面算起的柱高；上部柱高；下部柱高。參考表12-3，選擇柱截面形式和尺寸：上部柱采用矩形截面；下部柱采用I形截面。圖1 24m鋼桁架4.柱下獨立基礎采用錐形杯口基礎（二）計算單元及計算簡圖1.定位軸線：由附表12可查的軌道中心線至吊車端部的距離=260mm；：吊車橋架至上柱內邊緣的距離，一

4、般取80mm；：封閉的縱向定位軸線至上柱內邊緣的距離， =400mm。+=260+80+400=740mm750mm,可以。故封閉的定位軸線A,B都分別與左右縱墻內皮重合。2.計算單元由于該機械加工車間廠房在工藝上沒有特殊要求，結構布置均勻，除吊車荷載外，荷載在縱向的分布是均勻地，故取一榀橫向排架為計算單元，計算單元的寬度為縱向相鄰柱間距中心線之間的距離，即B=6.0m，如圖2所示。3.計算簡圖排架的就是簡圖如圖3所示。 圖2 計算單元 圖3 計算簡圖（三）荷載計算1.屋蓋荷載（1）屋蓋恒荷載近似取屋蓋恒荷載標準值為1.2kN/,故由屋蓋傳給排架柱的集中恒荷載設計值：，作用于上部柱中心線外側=

5、50mm外。2.屋面活荷載荷載規(guī)范規(guī)定，屋面均布活荷載標準值為0.5kN/，比屋面雪荷載標準值0.3kN/大。故僅按屋面均布活荷載計算。于是由屋蓋傳給排架柱的集中活荷載設計值：，作用于上部柱中心線外側=50mm外。2.柱和吊車梁等恒荷載上部柱自重標準值為5.06kN/，故作用在牛腿頂截面處的上部柱恒荷載設計值：；下部柱自重標準值為5.1kN/m，故作用在基礎頂截面處的下部柱恒荷載設計值：；吊車梁自重標準值為39.5kN/根，軌道連接自重標準值為0.8kN/m，故作用在牛腿頂截面處的吊車梁和軌道連接的恒荷載設計值：；如圖4所示F1、F2、F3、F4和F6的作用位置。圖4 各恒荷載作用位置 3.吊

6、車荷載吊車跨度=24-20.75=22.5m；查附錄12.得Q=15/3t, =22.5m時的吊車最大輪壓標準值、最下輪壓值、小車自重標準值以及與吊車額定起重量相對應的重力標準值：=185kN，=50kN, =69kN, =150kN；并查得吊車寬度B和輪距K：B=6.4m，K=5.25m。（1）吊車豎向荷載設計值、由圖5所示的吊車梁支座反力影響線知：；。圖5吊車梁支座反力影響線（2)吊車橫向水平荷載設計值；4.風荷載（1)作用在柱頂處的集中風荷載設計值這時風荷載的高度變化系數(shù)按檐口離室外地坪的高度0.15+13.32+1.2（屋架端部高度）=14.67m計算，查表10-4，得離地面10m時，

7、=1.0；離地面15m時，=1.14，用插入法，知：=1+。由圖1知=1.2m， ；。（2)沿排架柱高度作用的均布風荷載設計值、這時風壓高度變化系數(shù)按柱頂離室外地坪的高度0.15+13.32=13.47m來計算：=1+； ； 。（四）內力分析內力分析時取得荷載值都是設計值，故得到的內力值都是內力的設計值。1.屋蓋荷載作用下的內力分析（1)屋蓋集中恒荷載作用下的內力分析柱頂不動支點反力：，；按=0.109，=0.271。查附圖9-2，得柱頂彎矩作用下的系數(shù)=2.16，按公式計算：=2.17；可見計算值與查附圖9-2所得的接近，取=2.17，=。（2)屋蓋集中活荷載作用下的內力分析，；在、分別作用

8、下的排架柱彎矩圖、軸力圖和柱底剪力圖，分別如圖6（a）、(b)所示，圖中標注出的內力值是指控制截面-、-、-截面的內力設計值。彎矩以排架柱外側受拉上的為正，反之為負；柱底剪力以向左為正，向右為負。2.柱自重、吊車梁及軌道連接等的自重作用下的內力分析不作排架分析，其對排架柱產生的彎矩和軸力如圖7所示。圖6屋蓋荷載作用下的內力圖（a）屋蓋恒荷載作用下的內力圖 （b）屋蓋活荷載下的內力作用用圖圖7 柱自重及吊車梁等作用下的內力圖3.吊車荷載作用下的內力分析1）作用在A柱，作用在B柱時，A柱的內力分析；這里的偏心距e是指吊車軌道中心線至下部柱截面形心上網(wǎng)水平距離。A柱頂?shù)牟粍又c反力，查附圖9-3，得

9、=1.1，=1.09，取=1.09。 A柱頂不動支點反力kN() B柱頂不動支點反力（） A柱頂水平剪力 B柱頂水平剪 內力如圖8（a）所示。 （2）作用在A柱、作用在B柱時的內力分析此時，A柱頂剪力與作用在A柱時的相同，也是=4.91KN(),故可得內力值，如圖8（b）所示。圖8 吊車豎向荷載作用下的內力圖（a）作用在A柱時 （b）作用下的A柱時（3) 在作用下的內力分析至牛腿頂面的距離為；至柱底的距離為；因A柱與B柱相同，受力也相同，故柱頂水平位移相同，沒有柱頂水平剪力，故A柱的內力如圖9所示。圖9 作用下的內力圖4.風荷載作用下，A柱的內力分析左風時，在、作用下的柱頂不動鉸支座反力。由附

10、圖9-8查得=0.326， =0.325；取=0.325，不動鉸支座反力：；A柱頂水平剪力：；故左風和右風時，A柱的內力分別如圖10（a）、（b）所示。圖10 風荷載作用下A柱內力圖（a）左風時 （b）右風時（五）內力組合表及其說明1.內力組合表A柱控制截面-、-、-的內力組合表，見表1。2.內力組合的說明（1)控制截面-在以+及相應N為目標進行恒荷載+0.9（任意兩種或兩種以上活荷載）的內力組合時，由于“有T必有D”，有產生的是正彎矩+12.75 ,而在或作用下產生的是負彎矩-26.50,如果把它們組合起來，得到的是負彎矩，與要得到+的目標不符，故不予組合。（2）控制截面-在以及相應M為目標

11、進行恒荷載+0.9（任意兩種或兩種以上活荷載）的合力組合時，應在得到的同時，使得M盡可能的大，因此采用+0.9（+）。（3）、和風荷載對截面-都不產生軸向力N，因此對-截面進行及相應M的恒荷載+任一活荷載內力組合時，取+。（4）在恒荷載+任一種活荷載的內力組合中，通常采用恒荷載+風荷載，但在以為內力組合目標時或在對-截面以+為內力組合目標時，則常改用恒荷載+。（5）評判-截面的內力組合時，對+=150.23及相應N=631.69kN，=0.25m稍小于,但考慮到P-二階效應后彎矩會增大，故估計是大偏壓，因此取它的最不利內力組合；對-截面，=245.21kN及相應=273.09, =1.107m

12、，偏心距很大，故也取為最不利內力組合。（6）控制截面-的-及相應N、V的組合，是為基礎設計用的。（六）排架柱截面設計采用就地預制柱，混凝土強度等級為C30，縱向受力鋼筋為HRB400級鋼筋，采用對稱配筋。1.上部柱配筋計算由內力組合表1可知，控制截面-的內力設計值為：=50.48 =127.48kN（1）考慮P-二階效應；，取=1.0；查表12-4可知，=1.14。（2)截面設計假設為大偏壓，則：=22.28mm=80mm，取=80mm；選用218+116，故截面一側鋼筋截面面積628.65KN,滿載力滿足。2.下部柱配筋計算按控制截面-進行計算。由內力組合表知，有二組不利內力：(a) =45

13、4.69 (b) =285.93 =741.62kN =245.21kN（1）按(a)組內力進行截面設計=613mm，=900/30=30mm，；=2.091.0，??；=1.10；偏設為大偏心受壓，且中和軸在翼緣內： ；說明中和軸確實在翼緣內則：， ；采用418，。（2)按（b）組內力組合進行截面設計,??；=44.61mm；按計算：=1266mm；418，。（3)垂直于排架方向的承載力驗算由表12-4知，有柱間支撐時，垂直排架方向的下柱計算長度為：；,可得，滿足。3.排架柱的裂縫寬度驗算裂縫寬度應按內力的準永久組合值進行驗算。內力組合表中給出的是內力的設計值，因此要將其改為內力的準永久組合值，

14、即把內力設計值乘以準永久組合值系數(shù)，再除以活荷載分項系數(shù)。風荷載的=0，故不考了風荷載；不上人屋面的屋面活荷載，其=0，故把它改為雪荷載，即乘以系數(shù)30/50。（1）上部柱裂縫寬度驗算按式（10-35）的荷載準永久組合，可得控制截面-的準永久組合內力值：；由上冊式（8-38）知最大裂縫寬度，；，取=0.01；,；縱向受拉鋼筋外邊緣至手拉邊的距離為28mm，近似取負值，??； 。（2)下部柱裂縫寬度驗算對-截面內力組合+及相應N的情況進行裂縫寬度驗算。；故取； ；=負值；裂縫寬度驗算：；，?。?0.150.3，滿足。下柱： =76.44 裂縫寬度驗算：； ； ，取，滿足 7.繪制排架柱的施工圖包括

15、模板圖與配筋圖，見施工圖。（七）錐形杯口基礎設計1.作用在基礎底面的內力（1)基礎梁和圍護墻的重力荷載每個基礎承受的圍護墻寬度為計算單元的寬度B=6.0m，墻高13.22+1.2(柱頂至檐口)+1.15+1.15-0.45（基礎梁高）=16.27m，墻上有上、下鋼框玻璃窗，窗寬3.6m,上下窗高分別為1.8m和4.8m，鋼窗自重0.45。每根基礎梁自重標準為16.7。內外20mm厚水泥石灰砂漿粉刷20.36?？招拇u重度16，故由墻體和基礎梁傳來的重力荷載標準值和設計值：基礎梁自重 16.7kN圍護墻自重 （20.36+160.24）616.27-(1.8+4.8)3.6=336.8kN鋼窗自重

16、 0.453.6（4.8+1.8）=10.69kN =364.19kN=1.2=1.2364.19=437.03kN如圖13所示，或對基礎的偏心距：=120+450=570mm；對基礎底面的偏心彎矩：=364.190.57=207.59kNm()；=437.030.57=249.11kNm()；圖13基礎梁和圍護墻基礎重力荷載（2）柱傳來的第組內力由排架柱內力組合表1可知，控制截面的內力組合-及相應V、N為：-=-374.59kNm()；N=332.29kN()；V=42.97kN()。注：內力組合表1中給出的柱底水平剪力設計值-42.97kN是基礎對柱的，其方向是，現(xiàn)在要的是柱對基礎的水平剪

17、力設計值，故其方向應相反。對基礎底面產生的內力設計值為：=-374.59-42.971.1=-421.86kNm（）；=332.29kN()；=42.97kN()；按式（10-33）這組內力的標準值為：=-240.11kNm()；()；()；對基礎底面產生的內力標準值為：=-240.11-29.861.1=-272.96kNm()；=273.45N()；=-29.86kN()；（3）柱傳來的第組內力=454.69kNm()；N=741.62kN()；V=+47.60kN()；柱對基礎底面產生的內力設計值：=454.69+47.601.1=507.05kNm()；=741.62kN()；=+47

18、.60kN()；第組內力的標準值為：=314.82KNm()；()；()；柱對基礎底面產生的內力標準值：=314.82+34.781.1=353.08kNm()；=587.52kN()；=34.78kN()。2.初步確定尺寸（1)基礎高度和杯口尺寸已知柱插入杯口深度為850mm，故杯口深度為850+50=900mm，杯口頂部尺寸：寬為400+275=550mm，長為900+275=1050mm。杯口底部尺寸：寬為400+250=500mm,長為900+250=1000mm。按表12-5取杯壁厚度t=300mm，杯底厚度=200mm。據(jù)此，初步確定基礎高度為850+50+200=1100mm。（

19、2）確定基礎底面尺寸基礎埋深為d=0.15+1.0+1.10=2.25mm,取基礎底面以上土的平均重度為,則深度修正后的地基承載力特征值為：=165+1.020（2.25-0.5）=200；由內力組合表1可知，按式（10-30）控制截面-的最大軸向力標準值：；按軸向力受壓估算基礎底面尺寸：；考慮到偏心等影響，將基礎再放大30%左右，取=2.6m，=3.6m?；A底面面積：=2.63.6=9.36；基礎底面彈性抵抗矩：=1/62.63.63.6=5.62。2.地基承載力驗算基礎及基礎上方土的重力標準值：=3.62.62.17520=407.16kN。（1）按第組內力標準值的驗算軸向力：=364.

20、19+273.45+407.16=1044.8kN；彎矩：=364.190.57+272.96=480.55kNm；偏心距 e=480.55/1044.8=0.50=0.6，基礎底面應力為梯形。=，滿足。，滿足。（2）按第組內力標準值驗算軸向力：=364.19+587.52+213.22=1154.93kN；彎矩 ：=353.08-364.190.57=145.49kNm；=，滿足。，滿足。4.基礎受沖切承載力驗算只考慮杯口頂面由排架柱傳到基礎底面的內力設計值，顯然這時第組內力最不利：，故：。 =400mm；=400+21050=2500mm2600mm=0.5(400+2500)=1450m

21、m ；=185.100.6=111.06kN；=0.70.9751.4314501050=1486kN=92.55Kn,故不會發(fā)生沖切破壞。僅需對臺階以下進行受沖切承載力驗算。這時沖切錐體的有效高度=700-50=650mm，沖切破壞錐體最不利一側上邊長和下邊長分別為： =400+mm；=2=2450mm；=0.5(1150+2450)=1880mm考慮沖切荷載時取用的基礎底面多邊形面積，即圖13中打斜線的部分的面積：=185.100.62=105kN；=0.70.9751.431880650=1192.64kN=105kN5.基礎底板配筋計算按地基凈反力設計值進行配筋計算（1）沿排架方向，即沿基礎長邊b方向的底板配筋計算由前面的計算可知，第組內力最不利，再考慮由基礎梁和圍護墻傳來的內力設計值，故作用在基礎底面的彎矩設計值和軸向力設計值為：=249.11+421.86=670.97kNm()；=437.03+332.29=769.23kN；