課程設計報告課 程 混凝土結構設計 系（部） 指導教師 專業(yè)班級 學生姓名 學 號 目錄1. 設計項目52. 設計資料52.1 建設地點：臨安市某廠區(qū)52.2 自然條件：52.3 結構型式：鋼筋混凝土排架結構52.4 建筑平面：52.5 建筑剖面：52.6 排架柱計算參數(shù)：52.7 吊車系統(tǒng)計算參數(shù)：62.8 屋蓋構件計算參數(shù)：62.9 屋面做法：62.10 圍護結構：62.11 材料供應：72.12 環(huán)境類別為一類73 畫出車間平面圖及剖面圖74 計算簡圖84.1 計算簡圖與柱截面參數(shù)85 荷載計算（標準值）95.1 恒荷載95.1.1 屋蓋自重95.1.2 柱自重105.1.3 吊車梁及軌道自重115.2 屋面活荷載：115.3吊車荷載115.4 風荷載136 內力分析146.1 剪力分配系數(shù)的計算146.1.1 A列柱柱頂位移值的計算146.1.2 B列柱柱頂位移值的計算156.1.3 C列柱柱頂位移值的計算,同A列柱156.1.4 各柱剪力分配系數(shù)156.2 恒荷載作用下的內力分析166.3 屋面活荷載作用下的內力分析：186.3.1 A，B跨作用有活荷載時：186.3.2 BC跨作用有屋面活荷載時196.4 吊車豎向荷載作用下的內力分析（不考慮廠房整體空間工作）206.4.1 AB跨 ,作用于A列柱時206.4.2 AB跨作用于B列柱左側時226.4.3 BC跨作用于B列柱右側時236.4.4 BC跨作用與C列柱時256.5 吊車水平荷載作用下的內力分析（不考慮廠房整體空間工作）266.5.1 AB跨作用有橫向水平荷載時266.5.2 BC跨作用有橫向水平荷載時276.6 風荷載作用下的內力分析286.6.1 左吹風時，計算簡圖如圖1-22所示287.內力組合：308 截面設計328.1 上柱328.1.1 按第組內力計算328.1.2 按第組內力計算338.1.3 垂直于彎矩作用平面承載力驗算338.2 下柱：348.2.1 按第組內力計算348.2.2 按第組內力計算358.2.3 按第組內力計算358.2.4 垂直于彎矩作業(yè)平面承載力驗算368.3 柱內箍筋配置：368.4 柱的裂縫寬度驗算（安混凝土結構設計規(guī)范規(guī)定，同步進行裂縫寬度驗算）368.4.1 上柱：368.4.2 下柱：378.5 牛腿設計388.5.1 牛腿幾何尺寸的確定388.5.2 牛腿高度驗算388.5.3 牛腿的配筋398.5.4 牛腿局部受壓驗算398.6 柱吊裝驗算398.6.1 荷載計算398.6.2 內力分析408.6.3 上柱吊裝驗算408.6.4 下柱吊裝驗算40混 凝 土 結 構 設 計課 程 設 計 計 算 書設計題目 鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房結構設計 專 業(yè) 班 級 學 號 學生姓名 指導教師 日 期 2009.7.3 成 績 鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房結構設計計算書1. 設計項目某金屬切削加工車間2. 設計資料2.1 建設地點：臨安市某廠區(qū)2.2 自然條件： 基本風壓：0.45 KN/m2。 基本雪壓：0.45 KN/m2。 屋面均布活荷載標準值：0.5KN/m2。 地質條件：場地土組成情況從上至下依次為：0.8m厚雜填土；1.5m厚輕亞粘土，承載力特征值fak=140KPa；3.0m厚亞粘土，承載力特征值fak=180KPa。 抗震設防烈度：6度。2.3 結構型式：鋼筋混凝土排架結構2.4 建筑平面：車間長度為60m，柱距為6 m；車間寬度選用48m，其中AB跨及BC跨尺寸詳見附表。2.5 建筑剖面：兩跨等高排架，室內外高差0.2m，柱牛腿頂標高9.3m，軌道頂標高10.7m，上柱頂標高13.5m。2.6 排架柱計算參數(shù)：上柱均采用bh=400mm400mm矩形截面，下柱均采用工字形截面，下柱的截面幾何參數(shù)分別為：A、C列柱： bhhfbw=400mm900mm150mm100mm，A=1.875105 mm2, I=1.951010 mm4, 自重標準值為4.69KN/m；B列柱： bhhfbw=400mm1000mm150mm100mm，A=1.975105 mm2, I=2.561010 mm4, 自重標準值為4. 94KN/m。2.7 吊車系統(tǒng)計算參數(shù)：吊車：兩跨均設有兩臺20/5t軟鉤電動橋式吊車，工作級別均為A4，其中跨度為21m：橋架跨度Lk=19.5m, 寬度B=5.55m, 輪距K=4.4m, 最大輪壓標準值Pmax,k=205KN, 大車質量m1=28t, 小車質量m2=7.5t； BC跨度為24m：橋架跨度Lk=22.5m, 寬度B=5.55m, 輪距K=4.4m, 最大輪壓標準值Pmax,k=215KN, 大車質量m1=32t, 小車質量m2=7.5t。吊車梁：采用預應力鋼筋混凝土等截面薄腹吊車梁，梁高1.2m, 自重標準值為44.2KN/根。 軌道：高為0.2m, 軌道及連接件自重標準值為0.8KN/m。 屋蓋鋼支撐體系：取自重標準值為0.05KN/m2。2.8 屋蓋構件計算參數(shù)：屋面板：采用預應力鋼筋混凝土大型屋面板，1500mm6000mm240mm，板重標準值（含灌縫）為1.4 KN/m2。屋架：采用梯形鋼屋架，共8個節(jié)間，21m跨端部高度為1.99m、跨中央高度為3.04m；24m跨端部高度為1.99m、跨中央高度為3.19m。屋架自重標準值按下式計算：0.120.011L（KN/m2），其中L為屋架跨度， 以m計。鋼筋混凝土天溝板：580mm6000mm400mm，板重標準值為12.8 KN/塊。2.9 屋面做法：三氈四油防水層；20mm厚1:3水泥砂漿找平層；250mm厚1:8水泥珍珠巖制品保溫層；一氈二油隔氣層；20mm厚1:2.5水泥砂漿找平層；預應力鋼筋混凝土大型屋面板，板下噴大白漿兩道。2.10 圍護結構：墻體：370mm厚燒結普通磚砌體，自重標準值取19KN/m3，外清水墻、內噴大白漿兩道。 鋼窗：上窗1.8m3.6m、下窗3.6m3.6m，自重標準值取0.45KN/m2。2.11 材料供應： 混凝土強度等級：均采用C30鋼筋：柱內受力縱筋采用HRB335級，柱內箍筋及基礎采用HPB235級。2.12 環(huán)境類別為一類3 畫出車間平面圖及剖面圖見下頁插頁圖1-1和圖1-2圖1-1廠房結構平面圖圖1-2廠房剖平面圖4 計算簡圖4.1 計算簡圖與柱截面參數(shù)可以從整個廠房中選擇具有代表性的排架作為計算單元，計算柱距為6m，其計算簡圖如下圖1-3所示。圖1-3計算簡圖上柱高：下柱高：柱總高：柱截面幾何參數(shù)，列表如下：柱列上柱下柱bxh(mmxmm)A(mm4)I(mm4)bxhxhfxbw(mm2xmm2)A(mm2)I(mm4)A400x4001.6x1052.13x109400x900x150x1001.875x1051.95x1010B400x4001.6x1052.13x109400x1000x150x1001.975x1052.56x1010C400x4001.6x1052.13x109400x900x150x1001.875x1051.95x10105 荷載計算（標準值）5.1 恒荷載5.1.1 屋蓋自重 三氈四油防水層 20mm厚1:3水泥砂漿找平層 250mm厚1:8水泥珍珠巖制品保溫層 一氈二油隔氣層 20mm厚1:2.5水泥砂漿找平層 預應力鋼筋混凝土大型屋面板 屋蓋剛支撐體系 屋面恒荷載 屋架自重：21m跨 故作用于AB、BC跨兩端柱頂?shù)奈萆w結構自重為：5.1.2 柱自重 邊柱A：上柱 下柱 中柱B：上柱 下柱 邊柱C：上柱 下柱 5.1.3 吊車梁及軌道自重AB跨： BC跨： 各恒載作用位置如第8頁圖1-4所示5.2 屋面活荷載： 由荷載規(guī)范查得，屋面均布活荷載標準值，而雪荷載的標準值為，所以僅按屋面活荷載計算。 AB跨同BC跨：5.3吊車荷載 本車間選用的吊車參數(shù)如下：（AB跨同BC跨）圖1-4廠房結構平面圖圖1-5吊車輪壓簡圖21m跨：20/5t吊車，工作級別為，吊車梁高1.2m， 吊車梁及支座影響線如第7頁圖1-5所示故作用于排架柱上的吊車豎向荷載分別為：AB跨（同BC跨）： 作用在每個輪上的吊車橫向水平荷載標準值：對于20/5t軟鉤吊車：AB跨（同BC跨）：5.4 風荷載由已知條件可知：基本風壓為，風壓高度系數(shù)按B類地面取。柱頂：檐口：屋頂：BC跨（同AB跨） 圖1-6風荷載體型系數(shù)圖 風荷載標準值為： 作用在排架上的風荷載標準值為: 左吹風（同右吹風） 風荷載作用如圖1-7所示圖1-7風荷載作用示意圖6 內力分析 本廠房為兩跨等高排架，可用剪力分配系數(shù)法來進行內力分析6.1 剪力分配系數(shù)的計算6.1.1 A列柱柱頂位移值的計算上柱： 下柱： 查附錄9附圖9-1 則 6.1.2 B列柱柱頂位移值的計算 上柱： 下柱： 查附錄9附圖9-1 則 6.1.3 C列柱柱頂位移值的計算,同A列柱 6.1.4 各柱剪力分配系數(shù) 6.2 恒荷載作用下的內力分析 恒荷載下排架的計算簡圖，如下圖1-8所示圖1-8恒荷載作用圖A列柱：B列柱： C列柱: 各柱不動鉸支座反力: A列柱: 查附錄9附圖9-2，9-3得 B列柱: 查附錄9附圖9-2，9-3得 所以，排架柱不動鉸支座總反力: 各柱柱頂最后剪力為： 恒荷載作用下排架柱彎矩圖和軸力圖如圖1-9所示：圖1-9恒載作用下內力圖6.3 屋面活荷載作用下的內力分析：6.3.1 A，B跨作用有活荷載時：由屋面活荷載在每側柱頂產生的壓力：在A，B柱頂及變截面處引起的彎矩分別為：各柱不動鉸支座反力分別為：A列柱: ，B列柱: 則排架柱不動鉸支座總反力:排架柱最后剪力分別為：A， B跨作用有屋面活荷載時，排架柱的彎矩圖和軸力圖如下圖1-10所示：圖1-10 AB跨屋面活荷載內力圖6.3.2 BC跨作用有屋面活荷載時 由屋面活荷載在每側柱上產生的壓力為 其在B,C柱頂及變截面處彎起的彎矩： 各柱不動鉸支座反力分別為：B列柱： C列柱： 排架柱不動鉸支座總反力為： 各柱柱頂最后剪力分別為： BC跨作用有屋面活荷載時，排架柱的彎矩圖和軸力圖如下圖1-11所示圖1-11 BC跨屋面活荷載內力圖6.4 吊車豎向荷載作用下的內力分析（不考慮廠房整體空間工作）6.4.1 AB跨 ,作用于A列柱時 由于吊車豎向荷載 ，的偏心作用而在柱中引起的彎矩：其計算簡圖如右圖所示圖1-12 作用于A列柱計算簡圖各柱不動鉸支座反力分別為：A列柱： B列柱： 所以排架柱不動鉸支座總反力為： 故排架柱頂最后剪力分別為： 當AB跨作用于A列柱時，排架各柱的內力圖如圖1-13所示圖1-13 作用于A列柱內力圖6.4.2 AB跨作用于B列柱左側時 由于AB跨與的偏心作用而在柱中引起的彎矩為： 其計算簡圖如下頁圖1-14所示 圖1-14 作用于B列柱左側時計算簡圖故排架柱頂各柱不動鉸支座反力分別為：A列柱： B列柱： 排架柱頂不動鉸支座總反力為： 故排架柱柱頂最后剪力為： 當AB跨作用于B列柱左側時，排架各柱的內力圖如圖1-15所示 圖1-15 作用于B列柱左側時內力圖6.4.3 BC跨作用于B列柱右側時 由于BC跨與的偏心作用而在柱中引起的彎矩為： 其計算簡圖如下圖1-16所示 圖1-16作用于B列柱右側時計算簡圖各柱不動鉸支座反力分別為：B列柱： C列柱： 所以排架柱不動鉸支座總反力為： 故排架柱柱頂最后剪力為： 當BC跨作用于B列柱右側時，排架各柱的內力圖如下頁圖1-17所示圖1-17 作用于B列柱右側時內力圖6.4.4 BC跨作用與C列柱時由于BC跨與的偏心作用而在柱中引起的彎矩為：其計算簡圖如下圖1-18所示圖1-18各柱不動鉸支座反力分別為：B列柱： C列柱： 所以排架柱不動鉸支座總反力為： 故排架柱最后剪力為： 當BC跨作用于C列柱時，排架各柱的內力圖如下圖1-19所示圖1-196.5 吊車水平荷載作用下的內力分析（不考慮廠房整體空間工作）6.5.1 AB跨作用有橫向水平荷載時 計算簡圖如下圖1-20所示：=14.67KN 計算簡圖 作用于AB跨就算簡圖與內力圖圖1-20各柱不動鉸支座反力分別為：A列柱： 查附錄9附表9-5.9-6得B列柱： 查附錄9附表9-5.9-6得排架柱頂不動鉸支座的總反力為：排架柱頂最后剪力分別為：排架各柱的彎矩圖如圖1-20所示6.5.2 BC跨作用有橫向水平荷載時 計算簡圖如圖1-21所示，=14.67KN圖1-21 作用于BC跨計算簡圖與內力圖B列柱： C列柱： 查附錄9附表9-5.9-6得排架柱頂不動鉸支座的總反力為：排架柱頂最后剪力分別為：排架柱各柱的彎矩圖如圖1-21所示6.6 風荷載作用下的內力分析6.6.1 左吹風時，計算簡圖如圖1-22所示各柱不動鉸支座反力分別為：A列柱： 查附表9附圖9-8得C列柱： 查附表9附圖9-8得排架柱頂不動鉸支座的總反力為：排架柱柱頂剪力分別為：排架柱的各柱彎矩圖如圖1-22所示圖1-22 左吹風時計算簡圖與內力圖6.6.2 右吹風時，計算簡圖如圖1-23所示各柱不動鉸支座反力分別為：A列柱： C列柱： 排架柱頂剪力分別為：排架柱的各柱彎矩圖如圖1-23所示圖1-23 右吹風時計算簡圖與內力圖40內力截面永久荷載屋面活荷載吊車荷載風荷載作用在AB跨作用在BC跨Dmax,k在A柱Dmin,k在A柱Dmax,k在AB柱Dmax,k在C柱Dmin,k在C柱Tmax,k在BC柱左風右風項次-M12.57-0.072.45-41.75-42.843.32-2.3527.2221.8813.3218.01N244.1836000000000-M-37.98-9.072.4589.493.583.32-2.3527.2221.8813.32-18.01N309.98360437.47154.72000000-M19.84-5.058.16-7.92-96.38113.77-7.8490.7272.94207.06-141.68N355.98360437.47154.720000007.內力組合：不考慮廠房整體空間工作，對A柱進行最不利組合，具體方法和數(shù)據(jù)見上表。截面 內力組合Mmax與相應N組合項內力組合項內力組合項內力組合項內力-M1.2+0.91.4+0.9(+)+90.64(80.79)1.2+0.91.4+0.8(+)+0.9(+)+-64.03(-75.53)1.2+1.414.99(14.97)1.2+0.91.4+0.8(+)+0.9(+)+90.63(80.79)N341.85(260.98)338.38(334.25)343.42(334.25)293.02(260.98)-M1.2+0.91.4+0.8(+)+0.9(+)+120.51（117.1）1.2+0.91.4+0.9(+)+11-106.13(-95.19)1.2+0.91.4(+0.9)或1.2+1.40.944.47或63.21.2+0.91.4+0.9(+)+11106.13(-95.19N812.95（806.06）417.34（383.25）923.18或994.8417.34(347.25)-M1.2+0.91.4+0.8(+)+0.9(+)+590.18(424.75)1.2+0.91.4+0.8(+)+0.9(+)+11451.29(-41517)1.2+0.91.4(+0.9)或1.2+1.40.94.13或9.021.2+0.91.4+0.9(+)+480.58(404.9)N868.15(852.06)628.51(605.3)883.95或978.39427.18(393.25)注：1.表中內力單位：M(KNM), N(KN) 2.內力組合表括號內的數(shù)值為標準值8 截面設計以A柱為例，混凝土均采用C25，縱筋采用HRB335級，箍筋采用HPB235級。8.1 上柱根據(jù)內力組合表，經過比較分析，其中最不利內力組合為： 查表得有吊車廠房排架方向：8.1.1 按第組內力計算取，則 取 且 屬于大偏心受壓構件則8.1.2 按第組內力計算 取 且 屬于大偏心受壓構件則最小配筋率計算選用8.1.3 垂直于彎矩作用平面承載力驗算有吊車廠房柱間支撐時，柱在垂直排架方向的計算長度： 查表滿足要求8.2 下柱：由-及-截面的內力組合選出不利組合： 查表15-8，得有吊車廠房排架方向8.2.1 按第組內力計算取 則 取 且中和軸翼緣內，且屬于大偏心受壓構件8.2.2 按第組內力計算，取，且中和軸在翼緣內，且屬于大偏心受壓構件，則8.2.3 按第組內力計算 ，取 ，且中和軸在翼緣內，且屬于大偏心受壓構件，則 按計算結果，并滿足構造要求，下柱縱向鋼筋選用，8.2.4 垂直于彎矩作業(yè)平面承載力驗算 由，查表b-1，8.3 柱內箍筋配置： 由于沒有考慮地震作業(yè)，柱內箍筋一般按構造要求控制，上下柱均采用箍筋，加密區(qū)為8.4 柱的裂縫寬度驗算（安混凝土結構設計規(guī)范規(guī)定，同步進行裂縫寬度驗算） 8.4.1 上柱： A柱-截面： A柱-截面： 8.4.2 下柱：A柱III-III截面 需作裂縫寬度驗算 ， 則滿足要求8.5 牛腿設計8.5.1 牛腿幾何尺寸的確定 牛腿截面寬度與柱寬度相變?yōu)?，若取吊車梁外側至牛腿外邊緣的距離。吊車梁軸線到柱外側的距離為，則牛腿頂面的長度為，牛腿外緣高度，牛腿的截面高度為，牛腿的幾何尺寸如圖124所示。圖1-24 牛腿的幾何尺寸及配筋示意圖8.5.2 牛腿高度驗算 作用于牛腿頂部按荷載組合標志值計算的豎向力值 牛腿頂部按荷載標準組合計算的水平拉力值 牛腿截面有效高度 豎向力作用點位于柱截面內 滿足要求8.5.3 牛腿的配筋 由于吊車垂直荷載作用下，柱截面內，即故該牛腿可按構造要求配筋，縱向鋼筋取，箍筋取。8.5.4 牛腿局部受壓驗算 滿足要求8.6 柱吊裝驗算 采用翻身吊，吊點設在牛腿與柱變接處，起吊時，混凝土達到設計強度的100%，計算簡圖如圖125所示。圖1-25 柱吊裝驗算計算簡圖8.6.1 荷載計算 自重線荷載（kN/m），考慮動力系數(shù)1.5。各段荷載標準值分別為： 上柱： 牛腿：下柱：8.6.2 內力分析 由 得所以 令 下柱最大彎矩發(fā)生在 8.6.3 上柱吊裝驗算上柱配筋 受彎承載力驗算滿足要求8.6.4 下柱吊裝驗算 受彎承載力驗算