1、河南工程學(xué)院鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)某單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 張永 學(xué) 院： 土木工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 土木工程1141 專業(yè)課程： 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)（ ） 指導(dǎo)教師： 孫彥飛 2015 年 1 月 9 日一、設(shè)計(jì)題目某單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)資料（一）車間條件某機(jī)械加工車間為單層單跨等高廠房，車間總長為60m，跨度30m,柱距6米；車間內(nèi)設(shè)有兩臺(tái)相同的軟鉤吊車,吊車重量15/3t，吊車工作級(jí)別為A5級(jí)，軌頂標(biāo)高11.40m。采用鋼屋蓋、預(yù)制鋼筋混凝土柱、預(yù)制鋼筋混凝土吊車梁和柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。屋面不上人,室內(nèi)采用地坪標(biāo)高為0.00m，室內(nèi)外高差為-0.150m，基礎(chǔ)頂面離室外地坪是1

2、.00m。縱向圍護(hù)墻為支承在基礎(chǔ)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3.6m，上、下窗高為1.8m和4.8m，鋼窗自重0.45KN/m2，排架柱外側(cè)伸出拉結(jié)筋與其相連。（二）自然條件基本風(fēng)壓0.40kN/、基本雪壓0.3kN/；雪荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)，地面粗糙類別為B類；地基承載力特征值180kN/。不考慮抗震設(shè)防。（三）材料箍筋采用HRB335，縱向鋼筋采用HRB400，混凝土采用C30。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（一）構(gòu)件選型1.鋼屋蓋采用如圖1所示的30m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

3、長7.5m，屋面板采用彩色鋼板，厚4mm。2.預(yù)制鋼筋混凝土吊車梁和軌道連接采用標(biāo)準(zhǔn)圖G323（二），中間跨DL-9Z，邊跨DL-9B。梁高=1.2m。軌道連接采用標(biāo)準(zhǔn)圖集G325（二）。3.預(yù)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(biāo)高=軌頂標(biāo)高-=11.4-1.2-0.2=+10.00m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(biāo)高=10.2+2.15+0.22=+13.77m基礎(chǔ)頂面至室外地坪的距離為1.0m，則基礎(chǔ)頂面至室內(nèi)地坪的高度為1.0+0.15=1.15m，故從基礎(chǔ)頂面算起的柱高H=13.

4、77+1.15=14.92m上部柱高=13.77-10=3.77m下部柱高=14.92-3.77=11.15m參考表12-3，選擇柱截面形式和尺寸：上部柱采用矩形截面=400mm400mm下部柱采用I形截面=400mm900mm100mm150mm。圖1 30m的剛桁架4.柱下獨(dú)立基礎(chǔ)采用錐形杯口基礎(chǔ)（二）計(jì)算單元及計(jì)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(nèi)邊緣的距離，一般取80mm：封閉的縱向定位軸線至上柱內(nèi)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(nèi)皮重合。2

5、.計(jì)算單元由于該機(jī)械加工車間廠房在工藝上沒有特殊要求，結(jié)構(gòu)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(jì)算單元，計(jì)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。 圖2計(jì)算單元3.計(jì)算簡圖排架的就是簡圖如圖3 a、b所示。 圖3（a）計(jì)算簡圖 圖3（b）計(jì)算簡圖（三）荷載計(jì)算1.屋蓋荷載（1）屋蓋恒荷載近似取屋蓋恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值為1.2kN/,故由屋蓋傳給排架柱的集中恒荷載設(shè)計(jì)值=1.21.2156=129.60kN作用于上部柱中心線外側(cè)=50mm外。(2）屋面活荷載荷載規(guī)范規(guī)定，屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.5kN/，比屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.3kN/大

6、。故僅按屋面均布活荷載計(jì)算。于是由屋蓋傳給排架柱的集中活荷載設(shè)計(jì)值=1.40.5156=63.00kN作用于上部柱中心線外側(cè)=50mm外。2.柱和吊車梁等恒荷載上部柱自重標(biāo)準(zhǔn)值為4.0kN/，故作用在牛腿頂截面處的上部柱恒荷載設(shè)計(jì)值 =1.23.774=18.10kN下部柱自重標(biāo)準(zhǔn)值為4.69kN/m，故作用在基礎(chǔ)頂截面處的下部柱恒荷載設(shè)計(jì)值=1.211.154.69=64.75kN吊車梁自重標(biāo)準(zhǔn)值為39.5kN/根，軌道連接自重標(biāo)準(zhǔn)值為0.80kN/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(shè)計(jì)值 =1.2（39.5+60.8）=53.16kN如圖4所示F1、F2、F3、F4和F6的

7、作用位置。 圖4各種荷載的作用位置3.吊車荷載吊車跨度=30-20.75=28.5m查附錄12.得Q=15/3t, =28.5m時(shí)的吊車最大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值、最下輪壓值、小車自重標(biāo)準(zhǔn)值以及與吊車額定起重量相對(duì)應(yīng)的重力標(biāo)準(zhǔn)值：=210kN，=68kN, =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(shè)計(jì)值、由圖5所示的吊車梁支座反力影響線知=0.9210（1+0.025+0.0875+0.125）=382.73kN1.4382.725=535.82KN=535.8268210=173.50kN 圖5吊車梁支座反力影響線（2）吊車橫向水平荷載設(shè)計(jì)值 =

8、1/40.1(69+150)=5.475kN =535.825.475/210=13.97kN(3)風(fēng)荷載1）作用在柱頂處的集中風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值這時(shí)風(fēng)荷載的高度變化系數(shù)按檐口離室外地坪的高度0.15+13.77+1.（屋架端部高度）=15.12m計(jì)算，查表10-4，得離地面15m時(shí)，=1.14；離地面15m時(shí)，=1.4，用插入法，知 =1+（15.12-15）=1.0026由圖1知=1.2m =(0.8+0.5)1.2+(0.5-0.6)1.21.002660.4=3.46kN=1.43.46=4.84kN2）沿排架柱高度作用的均布風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值、這時(shí)風(fēng)壓高度變化系數(shù)按柱頂離室外地坪的高度0.15+

9、13.77=13.92m來計(jì)算 =1+（13.92-10）=1.11 =1.40.81.110.36=2.96kN/m =1.40.51.110.36=1.86kN/m四、內(nèi)力分析內(nèi)力分析時(shí)取得荷載值都是設(shè)計(jì)值，故得到的內(nèi)力值都是內(nèi)力的設(shè)計(jì)值。1屋蓋荷載作用下的內(nèi)力分析（1）屋蓋集中恒荷載作用下的內(nèi)力分析柱頂不動(dòng)支點(diǎn)反力 =129.60.05=6.48kNm按=0.125 =0.253.查附圖，得柱頂彎矩作用下的系數(shù)=2.16，按公式計(jì)算 =1.95可見計(jì)算值與查附圖9-2所得的接近，取=1.95 =kN（2）屋蓋集中活荷載作用下的內(nèi)力分析 =630.05=3.15kNm kN在、分別作用下的

10、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(biāo)注出的內(nèi)力值是指控制截面-、-、-截面的內(nèi)力設(shè)計(jì)值。彎矩以排架柱外側(cè)受拉上的為正，反之為負(fù)；柱底剪力以向左為正、向右為負(fù)。 圖6（a）屋蓋荷載作用下的影響線 圖6（b）屋蓋荷載作用下的影響線2.柱自重、吊車梁及軌道連接等的自重作用下的內(nèi)力分析。不作排架分析，其對(duì)排架柱產(chǎn)生的彎矩和軸力如圖7所示。 圖7柱自重及吊車梁等作用下的內(nèi)力圖 3.吊車荷載作用下的內(nèi)力分析（1）作用在A柱，作用在B柱時(shí)，A柱的內(nèi)力分析 =535.82（0.75-0.45）=160.74kNm =173.50(0.75-0.45)=52.05kNm這里的偏

11、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?dòng)支點(diǎn)反力，查附圖9-3，得=1.2 =1.01取=1.09A柱頂不動(dòng)支點(diǎn)反力kN()B柱頂不動(dòng)支點(diǎn)反力kN（） A柱頂水平剪力 =-11.74+0.5(11.74-3.80)=-7.77kN() B柱頂水平剪 =3.80+0.5(11.74-3.80)=+7.77kN()內(nèi)力如圖8（a）所示。 圖8（a）吊車豎向荷載作用下的內(nèi)力圖（2）作用在A柱、作用在B柱時(shí)的內(nèi)力分析此時(shí)，A柱頂剪力與作用在A柱時(shí)的相同，也是=-7.05(),故可得內(nèi)力值如圖8（b）所示。 圖8（b）吊車豎向荷載作用下的內(nèi)力圖（3）在作用下的內(nèi)力分析至牛腿頂面

12、的距離為11.4-10=1.2m至柱底的距離為11.4+0.15+1=12.55m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(nèi)力如圖9所示。 圖9 作用下的內(nèi)力圖4.風(fēng)荷載作用下，A柱的內(nèi)力分析左風(fēng)時(shí)，在、作用下的柱頂不動(dòng)鉸支座反力。由附圖9-8查得=0.338 =0.325取=0.325，不動(dòng)鉸支座反力 =2.1614.920.346=-15.67kN（） =1.3514.920.346=-9.60kN()A柱頂水平剪力 =-14.46+0.5(4.844+14.45+9.019)=-0.30kN() =-9.019+0.5(4.844+14.45+9.01

13、9)=5.14kN()故左風(fēng)和右風(fēng)時(shí)，A柱的內(nèi)力分別如圖10（a）、（b）所示。 圖10（a）風(fēng)荷載作用下的A柱內(nèi)力圖 圖10（b）風(fēng)荷載作用下的A柱內(nèi)力圖（五）內(nèi)力組合表及其說明1.內(nèi)力組合表A柱控制截面-、-、-的內(nèi)力組合表，見表一。2.內(nèi)力組合的說明(1）控制截面-在以+及相應(yīng)N為目標(biāo)進(jìn)行恒荷載+0.9（任意兩種或兩種以上活荷載）的內(nèi)力組合時(shí)，由于“有T必有D”，有產(chǎn)生的是正彎矩+19.56 KNm,而在或作用下產(chǎn)生的是負(fù)彎矩-29.29KNm,如果把它們組合起來，得到的是負(fù)彎矩，與要得到+的目標(biāo)不符，故不予組合。(2）控制截面-在以及相應(yīng)M為目標(biāo)進(jìn)行恒荷載+0.9（任意兩種或兩種以上活

14、荷載）的合力組合時(shí)，應(yīng)在得到的同時(shí)，使得M盡可能的大，因此采用+0.9（+）。(3）、和風(fēng)荷載對(duì)截面-都不產(chǎn)生軸向力N，因此對(duì)-截面進(jìn)行及相應(yīng)M的恒荷載+任一活荷載內(nèi)力組合時(shí)，取+。(4）在恒荷載+任一種活荷載的內(nèi)力組合中，通常采用恒荷載+風(fēng)荷載，但在以為內(nèi)力組合目標(biāo)時(shí)或在對(duì)-截面以+為內(nèi)力組合目標(biāo)時(shí)，則常改用恒荷載+。(5）評(píng)判-截面的內(nèi)力組合時(shí)，對(duì)+=162.93kNm及相應(yīng)N=665.0kN，=0.25m稍小于=0.30.86=0.258m,但考慮到P-二階效應(yīng)后彎矩會(huì)增大，故估計(jì)是大偏壓，因此取它的最不利內(nèi)力組合；對(duì)-截面，=224.91kN及相應(yīng)M=+234.6kNm, =1.107

15、m，偏心距很大，故也取為最不利內(nèi)力組合。(6）控制截面-的-及相應(yīng)N、V的組合，是為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)用的。（六）排架柱截面設(shè)計(jì)采用就地預(yù)制柱，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，縱向受力鋼筋為HRB400級(jí)鋼筋，采用對(duì)稱配筋。1.上部柱配筋計(jì)算由內(nèi)力組合表1可知，控制截面-的內(nèi)力設(shè)計(jì)值為 M=77.62kNm N=204.4kN（1)考慮P-二階效應(yīng)=77.62/204.4=379mm，=20mm=379+20mm=399mm=400400=5.601.0,取=1.0查表12-4可知，=23.77=7.56m =1.21(2)截面設(shè)計(jì)假設(shè)為大偏壓，則 =35.73mm=80mm取=80mm =1.21399-20

16、0+40=322.79mm 選用3C18，故截面一側(cè)鋼筋截面面積763=0.2%400400=320，同時(shí)柱截面縱配筋2763=15260.55%400400=880。(3）垂直于排架方向的截面承載力驗(yàn)算由表12-4知，垂直于排架方向的上柱計(jì)算長度=1.253.77=4.71m查上冊表5-1得=0.95=0.90.95（14.3400400+3601526）=2388.71kNN=202.69kN，承載力滿足。2.下部柱配筋計(jì)算按控制截面-進(jìn)行計(jì)算。由內(nèi)力組合表知，有二組不利內(nèi)力：(a)M=513.99kNm (b)M=346.03kNm N=805.37kN N=266.441kN(1)按(

17、a)組內(nèi)力進(jìn)行截面設(shè)計(jì)=638mm =900/30=30mm=638+30=668mm=1009002(400-100)(150-12.5)=1.661.0，取=1.13偏設(shè)為大偏心受壓，且中和軸在翼緣內(nèi)：=141mm 說明中和軸確實(shí)在翼緣內(nèi) =1.12668-450+40=318mm 采用4C18，(2)按（b）組內(nèi)力組合進(jìn)行截面設(shè)計(jì) ,取 =46.58mm按計(jì)算=1.071329-450+40=1012mm(3)垂直于排架方向的承載力驗(yàn)算由表12-4知，有柱間支撐時(shí)，垂直排架方向的下柱計(jì)算長度為=0.811.15=8.92m,可得=0.90.70（14.3+36021080）=3072.7

18、9kN(a)組軸向力N=800.83kN。滿足。3.排架柱的裂縫寬度驗(yàn)算裂縫寬度應(yīng)按內(nèi)力的準(zhǔn)永久組合值進(jìn)行驗(yàn)算。內(nèi)力組合表中給出的是內(nèi)力的設(shè)計(jì)值，因此要將其改為內(nèi)力的準(zhǔn)永久組合值，即把內(nèi)力設(shè)計(jì)值乘以準(zhǔn)永久組合值系數(shù)，再除以活荷載分項(xiàng)系數(shù)。風(fēng)荷載的=0，故不考了風(fēng)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(yàn)算按式（10-35）的荷載準(zhǔn)永久組合，可得控制截面-的準(zhǔn)永久組合內(nèi)力值：=-24.30kNm由上冊式（8-38）知最大裂縫寬度，取=0.01=149mm,=200-40=160mm=1.01=1.01149+160=310.49mm=26

19、3mm縱向受拉鋼筋外邊緣至手拉邊的距離為28mm，近似取=20mm.負(fù)值，取=0.20.018mm0.3mm，滿足。(2)下部柱裂縫寬度驗(yàn)算對(duì)-截面內(nèi)力組合+及相應(yīng)N的情況進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。 =254.16kNm=450-40=410mm=498.76mm=12.3914，故取=1498.76+410=908.76mm=0.542=706mm=0.567，基礎(chǔ)底面有一部分出現(xiàn)拉應(yīng)力滿足，滿足。（2）按第組內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值驗(yàn)算軸向力 =379.24+667.12+203.32=1249.68kN彎矩 =400.45-379.20.75=116.02kNm=，滿足。，滿足。4.基礎(chǔ)受沖切承載力驗(yàn)算只考慮

20、杯口頂面由排架柱傳到基礎(chǔ)底面的內(nèi)力設(shè)計(jì)值，顯然這時(shí)第組內(nèi)力最不利 ，故因?yàn)橛芍呑鞒龅?5斜線與杯壁相交，這說明不可能從柱邊發(fā)生沖切破壞，故僅需對(duì)臺(tái)階以下進(jìn)行受沖切承載力驗(yàn)算。這時(shí)沖切錐體的有效高度=700-50=650mm，沖切破壞錐體最不利一側(cè)上邊長和下邊長分別為 =400+2375=1150mm =2(200+375)+2650=2450mm=0.5(950+2370)=1800mm考慮沖切荷載時(shí)取用的基礎(chǔ)底面多邊形面積，即圖14中打斜線的部分的面積圖14基礎(chǔ)受沖切承載力驗(yàn)算 =203.940.5=101.97kN=0.70.9851.101660710=893.91kN=101.97kN5.基礎(chǔ)底板配筋計(jì)算按地基凈反力設(shè)計(jì)值進(jìn)行配筋計(jì)算（1）沿排架方向，即沿基礎(chǔ)長邊b方向的底板配筋計(jì)算由前面的計(jì)算可知，第組內(nèi)力最不利，再考慮由基礎(chǔ)梁和圍護(hù)墻傳來的內(nèi)力設(shè)計(jì)值，故作用在基礎(chǔ)底面的彎矩設(shè)計(jì)值和軸向力設(shè)計(jì)值為=