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1、0 混凝土结构与砌体结构课程设计 (参考范例参考范例) 题题 目目: 单层工业厂房排架单层工业厂房排架结构设计结构设计 姓姓 名：名： 学学 号：号： 专专 业业： 班班 级：级： 指导教师：指导教师： 完成时间完成时间： 土木工程学院建筑工程系土木工程学院建筑工程系 二二 一一 二二年年 十二十二 月月1 I 目 录 设计资料设计资料 . 1 一柱截面尺寸确定一柱截面尺寸确定 2 二荷载计算二荷载计算 2 1恒载 . 2 2屋面活荷载 3 3风荷载 3 4吊车荷载 4 三排架内力分析三排架内力分析 5 1恒载作用下排架内力分析 . 5 2屋面活荷载作用下排架内力分析 6 3风荷载作用下排架内
2、力分析 . 7 4吊车荷载作用下排架内力分析 8 四内力组合四内力组合 12 五柱截面设计五柱截面设计 16 A柱柱： 16 1上柱配筋计算 16 2下柱配筋计算 16 3柱的裂缝宽度验算. 17 4柱箍筋 18 5牛腿设计 18 6柱的吊装验算 18 B柱：柱： 19 1 上柱配筋计算 19 2下柱配筋计算 20 3柱的裂缝宽度验算. 21 4柱箍筋计算 21 5牛腿设计 21 6柱的吊装验算 21 C柱柱： 22 1上柱配筋计算 22 2下柱配筋计算 23 3柱的裂缝宽度验算. 24 4柱箍筋 24 5牛腿设计 24 6柱的吊装验算 25 六基础设计六基础设计 26 1作用于基础顶面的荷载
3、计算 . 26 2基础尺寸及埋置深度 . 28 3基础高度验算 29 4 基础底板配筋计算 . 30 1 单层工业厂房单层工业厂房设计设计计算书计算书 设计资料 双跨装配车间，总长 90.48m，柱距 6m，车间平面布置如图 1，剖面图如图 2。AB 跨 2 台电动桥式吊车， BC 跨有 1 台桥式吊车， A4 级工作制， 其轨顶标高为 9.3m， 柱顶标高 12.5m， 不考虑抗震设防。 （AB 跨 24m，BC 跨 24m，采用 C40 混凝土，AB 跨吊车起重量 200/50kN， BC 跨 200/50kN） 构件名称 标准图集 选用型号 重力荷载标准值 屋面板 G410（一） YWB
4、1II 1.4 kN/m2 天沟板 G410（三） TGB771（外天沟） 1.44 kN/m2 TGB681（内天沟） 1.32 kN/m2 屋架 G415（一） YWJA24Cc 106 kN/榀 天窗架 G316 C5903 27.2 kN CB1 5.9 kN 吊车梁 G426 YWDL64 45.5 kN/根 轨道连接 1 kN/m 基础梁 G320 JL1 16.7 kN/根 2 一柱截面尺寸确定 柱顶标高 12.5m，牛腿顶面标高为 9.3-1.5(吊车梁高)=7.9m，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H、下柱高度Hl 和上柱高度Hu分别为： H
5、= 12.5 + 0.5 = 13m Hl = 7.9 + 0.5 = 8.4m Hu = 138.4 = 4.6m 根据柱的高度、 吊车起重及工作条件， 可由书表 2.4.2 并参考书表 2.4.4 确定柱截面尺寸。 表 1 柱截面尺寸 截面尺寸/mm 面积/ mm2 惯性矩/ mm4 自重/ （kN/m） A,C 上柱 矩 400400 1.6105 21.3108 4.0 下柱 I400900100150 1.875105 195.38108 4.69 B 上柱 矩 400600 2.4105 72108 6.0 下柱 I4001000100150 1.975105 256.34108
6、4.94 计算单元和计算简图如图 1。 图 1 计算单元和计算简图 二荷载计算 1恒载 （1）屋盖荷载 冷底子油一道 两毡三油防水层 0.35kN/m2 绿豆砂保护层 20mm厚 1:3 水泥砂浆找平层 0.15m20 kN/m3 = 0.30 kN/ m2 100mm厚泡沫混凝土隔热层 0.1m5 kN/m3 = 0.50 kN/ m2 冷底子油两道隔气层 0.05 kN/ m2 15mm厚 1:3 找平层 0.02m20kN/m3 = 0.40 kN/ m2 预应力混凝土屋面板（包括灌注） 1.40 kN/ m2 屋盖钢支撑 0.05 kN/ m2 3.05 kN/ m2 AB 跨和 BC
7、 跨屋架重力荷载为 106kN/榀，天窗架重力荷载分别为 27.2kN 和 11.56kN， 侧板重 5.9kN，则作用于 A、C 柱顶的屋盖结构重力荷载标准值分别为： 1G= 3.05 kN/ m26m24m/2 +106kN/2 + 27.20kN/2 + 5.9kN + (11.4kN + 12.1kN)/2 +273.49.810-3kN = 272.60kN （2）吊车梁及轨道重力荷载标准值： 参 数 柱 号 3 3G= 45.5kN+1.0kN/m6m = 51.50kN （3）柱自重重力荷载标准值： A、C 柱：上柱：4AG=4CG= 4kN/m4.6m = 18.40kN 下柱
8、：5AG=5CG= 4.69kN/m8.6m = 40.33kN B 柱： 上柱：4BG= 6kN/m4.6m = 27.60kN 下柱：5BG= 4.94kN/m8.4m = 41.50kN 各项荷载作用位置如图 2。 图 2 荷载作用位置图（单位：kN） 图 2 排架柱的荷载作用 2屋面活荷载 屋面活荷载标准值 0.5 kN/ m2，雪荷载标准值为 0.35 kN/ m2，后者小于前者，仅按前者 计算，作用于柱顶屋面活荷载设计值为： 1Q=0.5 kN/ m26m24m/2 = 36.00kN 作用位置与 G 相同，如图 2 所示。 3风荷载 风荷载标准值按书上式（2.5.2）计算，0w=
9、0.35 kN/ m2，=1.0，Z根据厂房各部分 标高及B类地面粗糙度由附表确定如下： 柱顶（标高 12.5m） 1z= 1.070 天窗檐口（标高 19.67m） 4z= 1.243 檐口（标高 14.8m） 2z= 1.134 天窗顶（标高 20.12m） 5z= 1.252 屋顶（标高 15.8m） 3z= 1.158 s如图 3 所示，可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为： 110kszw= w=1.00.81.070.35 kN/ m2 = 0.300 kN/ m2 220kszw= w=1.00.41.070.35 kN/ m2 = 0.150 kN/ m2 （Q1A=36
10、.00） G1A=272.6 G1=327.12 G4A=18.40 G3=51.50 G3=51.50 G3=51.50 G3=51.50 G4C=18.40 G5A=40.33 G5C=40.33 G5B=41.50 G4B=27.60 （Q1A=36.00） G1A=272.6 G1=327.12 （Q1A=36.00） G1C=272.6 G1=327.12 （Q1A=36.00） G1C=272.6 G1=327.12 4 图 3 风荷载体型系数及排架计算简图 作用于排架上的风荷载标准值： 1q= 0.300 kN/ m26m = 1.80kN/m 2q=0.15 kN/ m26m
11、= 0.90kN/m (0.80.4) 1.1342.3m( 0.20.50.50.4) 1.158 1.0m(0.60.60.20.5)1.243 3.87m 1.00.35 6.0m26.25kNwF =+ +=4吊车荷载 （1）20/5t 吊车参数为：B = 5.60m，K = 4.40m，g = 77.2kN，Q = 200kN，,maxpF=202kN， ,minpF= 60kN。根据 B，K 可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标值，如图 4 所示。 图 4 AB 跨吊车荷载作用下支座反力影响线 吊车竖向荷载标准值 max,maxApiDFy= 202kN(1+0.8+
12、0.267+0.067) =431.07kN min,minApiDFy=60kN(1+0.8+0.267+0.067) = 128.04kN 吊车横向水平荷载标准值 作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力按书上式（2.5.6）计算，即 11()0.1 (200kN77.2kN)6.93kN44TQg=+=+= 所用与排架上的吊车横向水平荷载标准值按书上式（2.5.7）计算，即 max6.93kN(10.80.2670.067)14.79kNiTTy=+=（2）20t 吊车参数为：B = 5.60m，K = 4.40m，g = 77.2kN，Q = 200kN，,maxpF=202kN， ,m
13、inpF= 60kN。 根据 B， K 可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标值，如图 5 所示。 5 图 5 BC 跨吊车荷载作用下支座反力影响线 吊车竖向荷载标准值 max,maxCpiDFy=202kN(1+0.267) = 255.93kN min,minCpiDFy= 60kN(1+0.267) = 76.02kN 吊车横向水平荷载标准值 作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力按书上式（2.5.6）计算，即 11()0.1 (200kN77.2kN)6.93kN44TQg=+=+= 所用与排架上的吊车横向水平荷载标准值按书上式（2.5.7）计算，即 max6.93kN(1
14、0.267)8.78kNiTTy=+=三排架内力分析 该厂房为两跨等高排架， 可用剪力分配法进行排架内力分析。 其中柱的剪力分配系数计 算结果见表 2。 表 2 柱剪力分配系数表 柱 别 /ulnII= 3 03 1(1/1)Cn=+/ 1/ 1/i i i=/uHH= 3 0/lHC EI= A，C 柱 n= 0.109 C0 = 2.202 0.278AC= = 0.354 AC=0.23210-103H EB 柱 n= 0.281 C0 = 2.694 0.444B= = 0.354 B=0.14510-103H E1恒载作用下排架内力分析 恒载作用下排架计算简图如图 6 所示。图中的重力荷载和力矩是根据图 2 确定的，即 11272.60kNAAGG= 23469.90kNAAGGG=+= 3539.40kNAAGG= 411545.20kNACGGG=+= 5432130.60kNBGGG=+= 6541.50kNBGG= 11272.60kNCCG
