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1、混凝土结构课程设计（2）-单层厂房结构设计任务书混凝土结构课程设计（2）-单层厂房结构设计指导书青岛理工大学土木工程学院混凝土、结构教研室2015年5月混凝土结构课程设计（2）-单层厂房结构设计任务书一 设计题目装配车间单跨单层厂房（工作级别为A5级）。二设计目的1熟悉装配式单层工业厂房的结构构成及一般设计过程；2掌握排架结构、内力计算及其组合方法；3掌握排架柱、独立基础的设计计算方法及构造要求；4掌握标准构件的选用方法；5掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方式、制图规范、提高绘图能力；6学习绘制钢筋材料表。三设计内容及要求(一)设计计算说明书的编制 依据有关规范、文献， 进行结构选型、结构布置、
2、结构设计计算。主要包括如下内容：1进行结构选型、结构布置方案的说明；2进行构件选择,主要包括屋架、屋面板、天窗架、屋架（托架）、基础梁、吊车梁等； 3确定排架柱的上下柱高度、截面尺寸、材料强度等级等；4确定计算单元及计算简图；5计算排架所受的各种荷载；6选取柱控制截面，计算各种荷载下的排架内力及其组合；7进行柱及牛腿的配筋设计，柱下独立基础的设计；（二）绘制结构施工图及钢筋材料表：1柱模板图、柱配筋图及钢筋材料表；3基础模板及配筋详图。（三）完成成果要求：1设计计算书一份。2绘制结构施工图一张A2号图纸。四设计原始资料1该车间为单跨有天窗厂房，柱距为6m。厂房长度分为78m和120m（设缝）两
3、种，构造要求按抗震设防6度考虑（不考虑地震作用），厂房跨度为L ,吊车跨度为Lk 。2每跨设有两台软钩桥式吊车，吊车起重量及轨顶标高见表1，吊车有关数据见表2、表3。3每个班按3-5人一个小组进行分配。见表1。每个小组内可按地面粗糙度不同（A、B、C、D）、有或无天窗、不同厂房长度等继续细化，达到每人一题的目标。基本风压及基本雪压按50年重现期计算，查荷载规范。每个班的分组由指导老师确定。4工程地质及水文地质情况：厂址位于风化剥蚀准平原，地势平坦。厂区地层自上而下为杂填土、花岗岩残积土、强风化岩、中风化岩。其中杂填土的厚度为0.5m，花岗岩残积土的厚度大于3m，地基承载力特征值为200kPa，
4、作为持力层，忽略宽度及深度的影响。厂区地下水位较低，且无腐蚀性。5建筑材料供应条件：建厂所用的水泥、钢材、砖、石、石灰等可以保证供应。6现场可以提供吊装机械进行厂房柱的吊装施工。7厂房建筑构造要求：（1）屋面：改性沥青油毡防水层； 20mm水泥砂浆找平层；100mm厚膨胀珍珠岩保温层；20mm水泥砂浆找平层；预应力混凝土大型屋面板。(2) 墙体为240mm厚蒸压粉煤灰砖墙，水泥砂浆抹面，塑钢窗，钢木大门。（3）地面：室内为混凝土地面，室内外高差为150mm。8材料选用结构用混凝土强度等级可选C20、C25、C30、C35、C40、C45，柱中受力主筋及基础底板钢筋为HRB335或HRB400，
5、箍筋为HPB300，由各组的同学具体选择。 表1 分组情况一览分 组地 区厂房长度（m）厂房跨度L（m）轨顶标高（m）吊车起重量（kN）1青 岛78、120189.60150/30; 502济 南78、1201810.02200/50; 1003莱 阳78、120219.60150/30; 150/304惠 民78、1202110.02200/50;150/305日 照78、120249.60200/50; 1006威 海78、1202410.02150/30; 1007龙 口78、120249.60200/50; 200/508泰 安78、1201810.02200/50; 1009德 州7
6、8、120219.60150/30; 150/3010海 阳78、120189.60150/30; 10011菏 泽78、120219.60150/30; 150/30 表2 电动单钩桥式吊车数据起重量Q吊车宽度B跨度Lk起升高度PmaxPmin小车重g吊车重量大车轮距K大车底面至轨道顶面的距离轨道顶面至小车顶面的距离轨道中心至吊车外缘的距离操纵室底面至主梁底面的距离kNmmmmkNkNkNkNmmmmmmmmmm50465016.5127627.521.0164350022618702302170515022.5904121440005262180100555016.5121172639.0
7、180440022621402302170555022.5133372245262180注：表中的力为标准值。表3 电动双钩桥式吊车数据起重量Q吊车宽度B跨度Lk起升高度PmaxPmin小车重g吊车重量大车轮距K大车底面至轨道顶面的距离轨道顶面至小车顶面的距离轨道中心至吊车外缘的距离操纵室底面至主梁底面的距离kNmmmmkNkNkNkNmmmmmmmmmm150/30565016.512/141653574.0250440018020502302170555019.51754328520021502602180555022.51855032139021502602180200/50565016
8、.512/1419530780250440018422002302170555019.52053528020023002602180555022.52154532039223002602180注：表中的力为标准值。混凝土结构课程设计（2）-单层厂房结构设计指导书单层厂房设计的整体专业知识概念框图单层厂房结构构件选型及布置单层厂房结构设计单层厂房结构的类型单层厂房结构的整体构成单层厂房结构设计内容构件尺寸确定、荷载计算单层厂房结构结构计算方法选择单层厂房结构计算简图、内力计算单层厂房结构构件结构配筋计算承载力、变形、裂缝验算细部构造设计结构施工图绘制第一部分 设计计算说明书的编制一、工程概况工程
9、名称、结构形式、原始资料的描述及学生分组设计参数表的绘制等。 学生分组设计参数表姓 名分 组地 区厂房长度（m）厂房跨度L（m）轨顶标高（m）主要构件材料强度等级每台吊车起重量（kN）二、设计计算内容（一）结构布置方案选择包括柱网、柱间支撑、抗风柱及围护墙材料、厚度（门、窗洞口位置）、屋架、天窗架及其支撑、变形缝等布置（按6度设防构造要求）。（二）结构构件选型根据分组要求，依据设计任务书的给定资料，确定厂房的长度、宽度及基本组成构件，选择跨度及跨数。根据相关图集，对选用构件类型、材料（绘制构件类型及其材料强度等级表）及相关尺寸的说明，主要包括屋架类型及支撑体系、屋面板、天窗架及侧板、吊车梁、基
10、础梁、基础类型、柱类型及尺寸等。（三）计算单元及计算简图选取一榀有代表性的横向排架及两边相邻跨度的1/2从属面积范围作为计算单元。按平面排架的计算简图可进行简化：假设屋架体系为刚度无限大的杆件，两端与柱铰接；柱与基础刚接（杯口用细石混凝土填灌）。固定端位于基础顶面。柱计算轴线取上柱几何形心线，变截面柱的下柱轴线加粗。不考虑排架空间作用的影响。（四）荷载计算计算排架上计算单元范围内的各种荷载包括：1竖向的恒荷载（构件自重）：按材料重度与体积或面积相乘计算转为线荷载或集中荷载。2屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载（可不计）：按荷载标准值与计算单元宽度相乘转为线分布荷载。3水平方向的风荷载：按基本风压与体
11、型系数、风压变化系数、计算单元宽度计算。计算时将屋面以上部分风荷载等效为柱顶水平集中荷载，柱顶以下部分按竖向矩形分布线荷载计算，风振系数取1。 上述荷载需要变为设计值才能进行内力计算。4还有计算单元范围之外的吊车荷载：对单层单跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不宜多于两台；对单层多跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不宜多于四台（每跨两台）。（1）吊车竖向荷载根据任务书中起重机数据表可知吊车的轮压Pmax 、Pmin ，利用影响线可求出吊车竖向荷载Dmax 、Dmin。（2）吊车横向水平荷载 应考虑多台吊车的荷载折减后，可确定吊车横向水平荷载Tmax。相关材料的重度、荷载标准值可查建筑结构荷
12、载规范。（五）排架内力分析1竖向荷载作用下的内力计算根据竖向荷载传力路径，分别向上、下柱的几何形心简化，在柱顶、柱牛腿截面作用点上产生轴力、弯矩。2水平方向荷载用下的内力计算 首先确定截面几何特性，如上下柱高（柱顶及牛腿的标高应为30M系列）、截面惯性矩等，然后查表计算。（1）风荷载（左右风）作用 采用计算等高排架的简化计算方法剪力分配法计算。 （2）吊车横向水平荷载作用 采用剪力分配法计算。绘制相应内力图。（六）内力组合1控制截面 排架柱的控制截面为：上柱底面，牛腿顶面，柱底截面。2荷载及内力组合（1）荷载组合建筑结构荷载规范规定，对于一般排架结构，可以采用简化规则，从下列组合中，取最不利值确定： （1） （2）式（1）、（2）中，按永久荷载标准值计算的荷载效应值； 按可变标准值计算的荷载效应值； 第个可变荷载的分项系数，一般取1.4； 可变荷载的组合系数； 参与组合的可变荷载数。（2）内力组合排架柱控制截面的内力包括弯矩M、剪力V和轴向力N，因此排架柱为偏心受压构件。根据M-N相关曲线分析，为了求得排架柱最不利内力的最大配筋量，一般应考虑以下四种内力组合： 及
