1、1 鋼筋混凝土課程設計計算書遼寧工程技術大學力學與工程學院工程力學 091 班第四小組2目錄一、設計資料.3二、結構構件選型.4三、結構計算.4四、荷載組合與內力組合.17五、柱、基礎的配筋計算.17六、基礎設計.24七、參考資料.293 混凝土結構課程設計計算書一、設計資料（一） 、設計題目：金工車間單跨廠房結構設計。（二） 、設計條件：1、 工藝要求：本工程為某城市郊區某鑄造車間，工藝要求為一單跨單層廠房，跨度為 27m，長度為 102m，柱距 6m，車間內有 15/3t 和 30/5t兩臺 A5級工作制吊車，軌頂標高 10.2m。吊車的有關參數見下表1-1。2、 工程地質情況： 天然地面

2、下 1.2m 處為褐黃色亞粘土老土層， 作為基礎持力層，地基承載力設計值 =140kPa，初見地下水位在地面以下 0.7m，（標高 0.85m）。3、 地震設防烈度：無要求4、 建筑資料和荷載資料：（1） 屋面板采用預應力混凝土大型屋面板，板重（包括灌縫在內）標準值為2kN/m2。（2） 天溝板板重標準值2kN/m2。（3） 屋架采用預應力混凝土折線形屋架，屋架自重標準值109kN/榀。（4） 吊車梁采用先張法預應力混凝土吊車梁，吊車梁高1200mm，自重標準值50kN/根，軌道及零件重 1kN/m，軌道及墊層構造高度200mm。（5） 假設工業廠房用期 50 年。阜新地區雪荷載標準值0.4

3、KN/m 2、基本風壓 0.6KN/m 2。（6） 設計任務排架柱及基礎材料選用情況柱混凝土：采用 C35，鋼筋：縱向受力鋼筋采用HRB400級鋼筋，箍筋采用HRB335級鋼筋。基礎混凝土：采用 C25，鋼筋：采用 HRB400級鋼筋。（三）設計內容：1. 確定縱橫定位軸線， 上柱的高度及截面尺寸； 下柱的截面尺寸； 布置屋蓋支撐，柱及柱間支撐；2. 排架計算簡圖及進行荷載計算；43.排架內力計算與內力組合；4.排架柱牛腿設計；5.排架柱截面的配筋計算；6.預制柱下基礎設計；7.按照學校有關規定標準格式，用A4紙打印計算書一份。8.繪制施工圖紙（1#圖紙一張）(1)結構布置圖（屋面板、屋蓋支撐

4、布置、吊車梁、柱及柱間支撐、墻體布置）(2)基礎施工圖（基礎平面平面布置圖及基礎配筋圖）(3)柱施工圖二、結構構件選型：表1.1主要構件選型結構的名稱選取材料重力荷載標準值屋面板預應力混凝土大型屋面板2kN/m2天溝板kN/m22天窗架57kN/榀屋架預應力混凝土折線形屋架109kN/榀吊車梁先張法預應力混凝土吊車梁吊車梁高1200mm，自重標準值50kN/根，軌道及零件重1kN/m，軌道及墊層構造高度mm200。吊車有關參數表11吊車噸位起重量Q（KN）吊車寬B（mm）輪距Kmm)(最大輪壓maxP（KN）最小輪壓minP)(KN起重機總重（KN）小車總重1Q（KN）車高H(m)15/3t/

5、14729.4516041001483321566.1/5t30/294496150480029070118107.82.734三、結構計算（一）結構計算簡圖（由于A、B柱的對稱性，所以以下計算過程以A柱為例）1、排架柱的高度（1）、基礎的埋置深度及基礎高度：6250.235.75GKNm=×/根據柱的高度、吊車起重量及工作級別等條件，確定柱的截面尺寸，經計算得截面幾何特征，匯總見表。柱截面尺寸及相應的計算參數表22計算參數柱號截面尺寸/mm面積/2mm慣性矩/4mm自重/()kN/mA，B上柱矩500×5002.5×1055.21×1096.25下柱I

6、500×1000×150×1002.3×1053.141×10105.753、荷載計算(1)恒載計算a、屋蓋恒載標準值：預應力大型屋面板22KNm天溝板22KNm天窗架57kN/榀屋架自重109kN/榀則作用于橫向平面排架邊柱柱頂屋蓋結構自重為:G1=(4*6*27/2+57+109/2)=435.5KN計算偏心距20021-=uhe500/220050mm作用在軸線的右側。=AABAeGMM1111435.5*0.05=21.775KN.m=AABAeGMM2222435.5*0.25=108.875KN.mb.柱自重標準值：上柱G2a=6.

7、25*3.25=20.315KN=222eGMAA5.078KN.m下柱G3a=5.75*7.75=44.563KN（2）、屋面活載（不上人屋面，取0.702KNm大于屋面雪載0.42KNm）故7=BAQQ110.7*6*27/2=56.7KN=AQAAeQM1112.835KN.m=AAAeQM21214.175KN.m(3)、吊車梁及軌道連接重力荷載=BAGG44(50+0.4*6)=52.4KN=AABAeGMM444452.4*0.4=20.96KN.m4吊車荷載吊車的參數：吊車有關參數表11吊車噸位起重量Q（KN）吊車寬B（mm）輪距Kmm()最大輪壓maxP（KN）最小輪壓minP

8、)KN(起重機總重（KN）小車總重1Q（KN）車高H)(m30/5t294/496150480029070118107.82.73415/3t147/29.4516041001483321566.1可算出出吊車梁支座反力影響線中個輪壓對應點的豎向坐標值，如圖所示：8圖吊車荷載作用下支座反力的影響線9(1)、吊車的豎向荷載情況（a）:Dmax=0.9QFpmaxyi=0.9×1.4×290×(1+0.2)+148×(0.738+0.055)=585.36KNDmin=0.9QFminyi=9.0×1.4×70×(1+0.2)+

9、33×(0.738+0.055)=110.17KN情況（b）:Dmax=0.9QFpmaxyi=0.9×1.4×290×(0.738-0.062)+148×(1+0.317)=492.60KNDmin=0.9QFminyi=9.0×1.4×70×(0.738-0.062)+33×(1+0.317)=114.38KN（）吊車的橫向荷載水平剎車力：T1=1/4（Q1+g1）=14×0.12×0.9×(300+118)=11.286KN水平剎車力：T2=1/4（Q2+g2）=14&

10、#215;0.12×0.9×(150+215)=9.855KN吊車橫向荷載設計值：TmaxQTyi=1.4×11.286×（1+0.2）+9.855×（0.738+0.055）=29.83KN（6）風荷載阜新地區的基本風壓2/6.00mKN=，對于城市地區，風壓高度變化系數z按B類地區考慮高度取值。對21,qq按柱頂標高10.2m考慮查得1z=。風荷載體型系數圖10風壓高度變化系數參照荷載規范，并用插值法求出不同標高時的系數。則風壓高度變化系數如表2所示。表2標高（m）10.011.83415.015.38415.9917.6518.9220z

11、1.001.0741.141.1481.1621.1981.2261.25均布風荷載如下表：（lqzszi0=）序號ZZs0q(KN/m)方向111.0740.80.63.093211.1480.80.63.307311.1620.20.60.836411.1980.60.62.588511.2260.70.63.090611.2260.70.63.090711.1980.60.62.588811.1620.60.62.509911.1480.50.62.0671011.0740.50.61.93311排架荷載總圖如圖3.內力計算（1）恒載作用下的內力由于單層廠房多屬于裝配式結構，柱，吊車，梁

12、及軌道的自重，是在預制柱吊裝就位完畢而屋架尚未安裝時施加在柱子上的，此時尚未構成排架結構。但在設計中，為了與其他荷載項計算方法一致，并考慮到使用過程的實際受力情況，在柱，吊車梁及軌道的自重作用下，仍按排架結構進行內力計算。1）在G1（屋架）作用下=AABAeGMM1111435.5*0.05=21.775KN.m=AABAeGMM2222435.5*0.25=108.875KN.m已知n0.166，0.244；則有：?-××+?-×-×=11111123nnC=1.8164=HMCR111113.181（）13（2）活載作用下1）屋面活荷載作用下的內力Q

13、1與G1作用位置相同，即成比例。則有：Q1 =56.7KN=×=111GQRRKN2.678()=×=11111GQMM3.969KN.m=×=11122GQMM19.845KN.mN1 =Q1 =56.7kN屋面活載作用下的計算簡圖和內力圖分別示于圖9和圖10142）吊車豎向活載作用下的內力最大輪壓作用于A柱時A柱MA =Dmaxe=4 585.36×0.4=234.144kN /mB柱MB =Dmine4 =110.17×0.4 =44.068kN /m計算簡圖如圖11所示：圖11吊車豎向荷載作用下的計算簡圖與恒載計算方法相同，可得C3C2

14、1.31467A柱=HMCRAA4324.756()B柱=HMCRBB434.659()A柱與B柱相同，剪力分配系數?A = ?B =0.5，15則A柱與B柱柱頂的剪力分別為A柱VA =RA-?A(RA +RB) = -14.708kN()B柱VB =RB-?B(RA +RB) =4.659kN()Fw=(3.30+2.067)*2.7+(-0.837+2.509)*1.221+(2.588+2.588)*2.092=27.361內力示于圖12圖12吊車豎向荷載作用下的內力圖最大輪壓作用于B柱時由于結構的對稱性，A柱同中的B柱的情況，B柱同中的A柱的情況，M，N圖可以參照圖123）吊車水平制動

15、力作用下的內力Tmax向左作用時：柱中軸力為零。由前述所得n0.16587，0.244；則有：A柱TA =Tmax =29.83kNB柱TB =Tmax =kN29.38736.0304.32.10434.12=-=uHy當y0.7Hu時?-+?+-=)11(3121.0243.031.225nnC=0.70316當y0.8Hu時=?-+÷+-=11312)4.0112.0(34.225nnC0.666當y0.736Hu時C5=0.703（0.7030.666）/0.1*0.036=0.690RA =RB =C5Tmax =0.690*29.83 =20.58kN()圖13吊車水平力

16、作用下的計算簡圖考慮空間作用分配系數m，查表的m0.85，且A柱與B柱相同，剪力分配系數 =B =0.5，計算簡圖如圖13所示，則有A柱與B柱的柱頂剪力為：A柱VA =RA-Am(RA +RB) =3.087kN()B柱VB =RB-Bm(RA +RB) =3.087kN()Tmax向右作用時：據對稱性，M圖如圖14中的虛線所示4）風荷載作用下的排架內力左來風情況q1 =3.09kN，q2=1.93kN，W =27.361kN=?-+?-+=)11(31)11(4183nnC0.355717R1 = -C11q1H =0.3557*3.09*12.434 = -13.666N()R2 = -C

17、11q2H =0.3557?1.93?12.434=- 27.361()圖14排架單元結構對稱，柱中的軸力為零，計算簡圖如圖15所示=0.5，則有：VA =R1 + ?(-R1-R2 +W) = 16.525VB =R2 +?(-R1-R2 +W) = 10.839根據計算左來風情況下的M圖如圖16的實線所示18四、荷載組合與內力組合排架單元結構對稱，可僅考慮A柱的截面。具體情況見表3的匯總和表4的組合。表3荷載匯總表荷載匯總表截面內力恒載活載豎向吊車荷載水平吊車荷載風最大輪壓作用于水平力作用方向左來風右來風AB向左向右12345678-M17.7092.965-44.62-44.64

18、7;6.90±6.9064.36-41.78N455.81356.7000000-M-75.28-11.2189.520.56±14.50±14.5064.36-41.78N508.2156.7585.36110.170000-M47.056.785.26-138.8-265.9265.88320.679-284.2N552.7756.7585.36110.170000V130.141.913-24.76-24.76-26.7426.7454.95-34.872120011()1400/ilehh=+121.2381.102/()ccfxNfbxNfbmm=或a&

19、lt;258.73a>21.147202(0.5)()()syxaNhaAAmmfha-+=-當時，ise1920.4202(0.50.5)()()fsyxaxNhxAAmmfha-+=-當、時，is><he842.42min()()cAmm一側縱向鋼筋500460mm2一側被選受拉鋼筋及其面積（）()2081223203()911182162A柱的上柱和下柱截面的配筋圖見下圖41具體鋼筋的型號見施工圖23滿足要求。可不設彎筋滿足要求總面積為：范圍內水平箍筋，上部筋，取按構造要求布置水平箍可以不設彎起筋,3.0278.0575/160/,5.3817635.021.44110

20、03901.113390585323/210012,3.0/02200<=×=>=×=?=×<hammAmmAmmhhas牛腿配筋圖見下圖。4、柱的吊裝驗算24柱子吊裝階段驗算（1）荷載：包括上柱，牛腿和下柱的載荷。上柱：)/(25.62510105.265mKN=×÷×牛腿：()()mKN/17.2062.0255.0222.022.022.062.022.00.1=÷××?×-+×+下柱：mKN/75.52510103.265=×÷×

21、（2）自重：包括上柱，牛腿和下柱的自重。上柱自重：mKNg?=××=25.1125.65.12.11牛腿自重：mKNg?=××=30.3617.205.12.12下柱自重：mKNg?=××=35.1075.55.12.13（3）彎矩：22211/78.512034.325.112mKNHuqM=×=×=28= (5.5/ 2)- (1/ 2)- 1.205×4- (4/ 2)- (0.5/ 2)- 1.2052 = 3.88m2A2 = (bc + h0 )h0 = (0.5+1.205)×1.

22、205 = 2.05m2Fl = pn,max A1 =105.34×3.88 = 408.12KN0.6 f1 A2 = 0.6×1.27 ×2.05×103 =1562.1 > Fl （滿足要求）（2）驗算變階處沖切bc =1.25m,ac =1.75m,h0 =0.905mA1 = (5.5/ 2)- (1.75/ 2)- 0.905×4 - (4/ 2)- (1.25 / 2)- 0.9052 = 3.66m2A2 (1.25+0.905)×0.905=1.951m2Fl = pn,max A1 =105.34×

23、;3.66 = 385.54KN0.6 f t A2 = 0.6×1.27 ×1.95×103 =1485.9KN > Fl5.基礎底板配筋可判斷 Nmax 組合需配筋最多（1） 截面 pn = 84.32KN / m2M =1/ 48×(pn,max + pn1 )(a - ac )2 (2b+ bc )=1/ 48×(105.34 +84.32)(5.5- 1)2 (2×4 +0.5)= 680.11KN / mAS = (M / 0.9h0 f y )= (680.11×106 )/(0.9×1205×360)=1741.99mm2（2） 截面 pn =88.21KNM=1/ 48×(105.34 +8