1、 15 屆課程設(shè)計鋼筋混凝土廠房設(shè)計說明書學生姓名 王強兵 學 號 3041211222 所屬學院 水利與建筑工程學院 專 業(yè) 土木工程 班 級 15-4 指導教師 李林老師 日 期 2014.4 塔里木大學教務(wù)處制前 言此次設(shè)計的主要內(nèi)容是為了使我們對混凝土的利用更加的熟悉，使我們更加熟悉的了解混凝土的諸多性能及諸多優(yōu)點，并且讓我們知道以混凝土為主的工程結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)勢。 此次對混凝土結(jié)構(gòu)的課程設(shè)計，也讓我知道了做好混凝土工程的施工，及其對其各個方面的強度，裂縫驗算，穩(wěn)定性的檢驗的重要性，并且也使我更好的了解這個課程的重要性，望在以后的工作中能更加合理的利用及保證其安全可靠。 王強兵目 錄1工

2、程概況- 1 -2結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型及柱截面尺寸確定- 1 -3荷載計算- 3 -3.1恒載- 3 -3.2屋面活荷載- 4 -3.3風荷載- 4 -3.4吊車荷載- 5 -4排架內(nèi)力分析- 6 -4.1恒載作用下排架內(nèi)力分析- 6 -4.2屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析- 8 -4.3風荷載作用下排架內(nèi)力分析- 9 -4.4吊車荷載作用下排架內(nèi)力分析- 10 -5內(nèi)力組合- 14 -6柱截面設(shè)計- 17 -6.1選取控制截面最不利內(nèi)力- 17 -6.2 上柱配筋計算- 17 -6.3下柱配筋計算- 18 -6.4柱的裂縫寬度驗算- 20 -6.5柱的箍筋配置- 20 -6.6牛腿設(shè)計- 20 -6.

3、7柱的吊裝驗算- 21 -7基礎(chǔ)設(shè)計- 22 -7.1作用于基礎(chǔ)頂面上的荷載計算- 22 -7.2基礎(chǔ)尺寸及埋置深度- 24 -7.3基礎(chǔ)高度驗算- 25 -7.4基礎(chǔ)底板配筋計算- 25 -致 謝- 29 -參考文獻- 30 -1工程概況某金工車間為一跨等高廠房，跨度均為，柱距均為，車間總長度為。每跨設(shè)有吊車臺，吊車工作級別為級，軌頂?shù)臉烁邽椋捎梅浪聿奈菝妫Ｎ菝鏋椴簧先宋菝妫菝姘鍨椋菁馨鍨椋耠p面清水維護磚墻，鋼窗寬度，室內(nèi)外的高差為，素混凝土地面，廠房建筑剖面如下圖1所示。廠房所在地點的基本風壓為，左吹風。地面粗糙度為類；基本雪壓為，修正后的地基承載力特征值為。活荷載組合系數(shù)；風

4、荷載組合系數(shù)取。吊車荷載準永久值系數(shù)，活荷載和風荷載準永久值系數(shù)均為。環(huán)境類別為一類。要求進行排架結(jié)構(gòu)設(shè)計。圖1 廠房剖面尺寸圖2結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型及柱截面尺寸確定因為該廠房跨度為及在之間，且柱頂標高大于，故采鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)。為了使屋蓋具有較大剛度，選用預應力混凝土折線形屋架及預應力混凝土屋面板。選用鋼筋混凝土吊車梁及基礎(chǔ)梁。受力鋼筋選用級，箍筋用級，柱的混凝土選用級，梁的混凝土選用，基礎(chǔ)。廠房各主要構(gòu)件選型見表2。表2 主要承重構(gòu)件選型表構(gòu)件名稱標準圖集選用型號重力荷載標準值屋面板G410（一）預應力混凝土屋面板YWB-2II(包括灌縫重)天溝板G410（三）預應力混凝土屋面板（卷材防水天溝板

5、）TGB68-1屋架G415（三）預應力混凝土折線形屋架（跨度21m）YWJA-24-1Aa(屋蓋鋼支撐)吊車梁G323（二）鋼筋混凝土吊車梁（吊車工作級別為A1-A5）DL-9B軌道連接G325（二）吊車軌道聯(lián)結(jié)詳圖基礎(chǔ)梁G320鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁JL-3注：本表圖集均按TJ10-74鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范設(shè)計，重力荷載已換算為法定計量單位。由圖1 可知柱頂標高，牛腿頂面標高為，設(shè)室內(nèi)地面至基礎(chǔ)頂面的距離為，則計算簡圖中柱的總高度、下柱高度和上柱高度分別為： 根據(jù)柱的高度、吊車起重量及工作級別等條件，可由附表1并參考附表2確定柱截面尺寸，見表3。表3 柱截面尺寸及相應的計算參數(shù)計算參數(shù)柱號截面

6、尺寸/ 面積/ 慣性矩/自重/ A,C上柱矩500500下柱I5001000100200B上柱矩5006007.5下柱I500100010022013.28本題僅取一榀排架進行計算，計算單元和計算簡圖如圖4所示。圖4 計算單元和計算簡圖3荷載計算3.1恒載(1)恒載：SBS防水層 厚水泥砂漿找平層 厚水泥蛭石保溫層 一氈兩油隔氣層 厚水泥砂漿找平層 預應力混凝土屋面板（包括灌縫） 屋蓋鋼支撐 屋架重力荷載為/榀，則作用于柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)重力荷載設(shè)計值為：(2)吊車梁及軌道重力荷載設(shè)計值：(3)柱自重重力荷載設(shè)計值：A,C柱：上柱：下柱：B柱：上柱：下柱：各項恒載作用位置如圖5所示： 圖5 各項恒

7、載作用位置圖（單位：KN）3.2屋面活荷載屋面活荷載標準值為，雪荷載標準值為。后者小于前者，故僅按照前者計算。作用于柱頂?shù)奈菝婊詈奢d設(shè)計值為：的作用位置與作用位置相同，如圖5所示。3.3風荷載風荷載標準值按式計算，其中，根據(jù)廠房各部分標高及地面B類粗糙度由附表 5.1確定如下：柱頂(標高15.3m) 檐口(標高17.6m) 屋頂(標高19.0m) 如圖6所示，由式可得排架迎風面及背風面的風荷載標準值分別為：圖6 風荷載體型系數(shù)及排架計算簡圖則作用于排架計算簡圖6上的風荷載設(shè)計值： 3.4吊車荷載由書中查表可知吊車參數(shù)為B=5.65 m，K=4.40 m，g=69kN，Q=150kN，。根據(jù)B及

8、K，可算得吊車梁支座反力影響線中各輪壓對應點的豎向坐標值，如圖7所示。 圖7 吊車荷載作用下支座反力影響線吊車豎向荷載設(shè)計值為：吊車橫向水平荷載作用于每一個輪子上的吊車橫向水平制動力按式計算,即作用于排架柱上的吊車橫向水平荷載設(shè)計值計算如下：4排架內(nèi)力分析該廠房為單跨等高排架，可用剪力分配法進行排架內(nèi)力分析。其中柱的剪力分配系數(shù)按下式計算：式中：第i根排架的抗側(cè)移剛度。其結(jié)果見表8。表8 柱剪力分配系數(shù)柱別A， C柱B柱4.1恒載作用下排架內(nèi)力分析恒載作用下排架的計算簡圖如圖9a所示。 圖9a恒載作用下排架內(nèi)力計算簡圖圖中的重力荷載及力矩M是根據(jù)圖4確定的，即:；;如圖10所示，排架為對稱結(jié)構(gòu)

9、且作用對稱荷載，排架結(jié)構(gòu)無側(cè)移，故各柱可按柱頂為不動鉸支座計算內(nèi)力。柱頂不動鉸支座反力計算如下：對于A，C柱，則：，求得后，可用平衡條件求出柱各截面的彎矩和剪力。柱各截面的軸力為該截面以上重力荷載之和，恒載作用下排架結(jié)構(gòu)的彎矩圖和軸力圖分別見圖10（b）、（c）。圖10（c）為排架柱的彎矩、剪力和軸力的正負號規(guī)定。 （a）M圖（） （b）N圖（） （c）圖10 恒載作用下排架的內(nèi)力圖4.2屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析（1）AB跨作用屋面活荷載排架計算簡圖如圖11所示 圖11 AB跨作用屋面活荷載時排架的計算簡圖其中，它在柱頂及變階處引起的力矩為:；; 對于A柱，則對于B柱，,則排架柱頂不動鉸支

10、座總反力為：將R反向作用于排架柱頂，用下式計算相應的柱頂剪力，并于柱頂不動絞支座反力疊加，可得屋面活荷載作用于AB跨時的柱頂剪力，即：排架結(jié)構(gòu)的彎矩圖和軸力圖分別見圖12（b）、（c）。（a）M圖（） （b）N圖（） 圖12 AB跨作用屋面活荷載時排架的彎矩及剪力圖（2）BC跨作用屋面活荷載由于結(jié)構(gòu)對稱，且BC跨與AB跨作用荷載相同，故只需將圖12中各內(nèi)力圖的位置及方向調(diào)整一下即可，如圖13所示。圖13 BC跨作用屋面活荷載時排架的彎矩及剪力圖4.3風荷載作用下排架內(nèi)力分析（1）左吹風時排架計算簡圖如圖14a所示圖14a 左吹風時排架的計算簡圖對于A，C柱，已知， 則：各柱頂剪力分別為：排架彎

11、矩圖如圖14 b所示： 圖14 b左吹風作用下排架的彎矩圖（）4.4吊車荷載作用下排架內(nèi)力分析（1）作用于A柱計算簡圖如圖15a所示 圖15a 作用于A柱時排架計算簡圖其中，吊車豎向荷載，在牛腿頂面處引起的力矩為：對于A柱，則：對于B柱, ， 則：排架各柱剪力為：排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖3-5 b c所示： （a）M圖（） （b）N圖（） 圖15 b c 作用于A柱時排架內(nèi)力圖 （2）作用于B柱左計算簡圖如圖16所示 圖16 作用于B柱左時排架計算簡圖 其中，吊車豎向荷載,在牛腿頂面處引起,為：柱頂不動鉸支反力，及總反力R分別為：排架各柱頂剪力為：排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底

12、剪力值如圖17 b c所示：（a）M圖（） （b）N圖（）圖17 作用于B柱時排架的內(nèi)力圖（3）作用于B柱右根據(jù)結(jié)構(gòu)對稱性及吊車噸位相等的條件，內(nèi)力計算與“作用于B柱左”的情況相同，只需將A,C柱內(nèi)力對換并改變?nèi)繌澗丶凹袅Ψ枺鐖D18,19所示圖18 作用于B柱右時排架計算簡圖 （a）M圖（） （b）N圖（）圖19 作用于B柱右時排架的內(nèi)力圖（4）作用于C柱同理，將“作用于A柱”的情況的A,C柱內(nèi)力對換，并注意改變符號，可求得各柱的內(nèi)力，如圖20，21所示圖20 作用于C柱時排架計算簡圖 （a）M圖（） （b）N圖（）圖21 作用于C柱時排架的內(nèi)力圖（5）作用于AB跨柱計算簡圖如圖22a所

13、示對于A柱，查表得，則同理，對于B柱，查表得，則排架柱頂總反力為：各柱頂剪力為：排架各柱的彎矩圖及柱底剪力值如圖22b所示。（a） （b）圖22 作用于AB跨時排架內(nèi)力圖（5）作用于BC跨柱由于結(jié)構(gòu)對稱性及吊車噸位相等，故排架內(nèi)力計算與“作用于AB跨柱”的情況相同，只需將A,C柱內(nèi)力對換，如圖23所示。（a） （b）圖23 作用于BC跨時排架內(nèi)力圖5內(nèi)力組合由于排架單元為對稱結(jié)構(gòu)，可僅考慮A柱截面，荷載內(nèi)力匯總表見表24，內(nèi)力組合見表25，這兩個表中的控制截面及正號內(nèi)力方向如表24中的例圖所示。表25中列出的組合的內(nèi)力設(shè)計值，已分別是4項組合中最不利的情況。對主進行裂縫寬度驗算時，內(nèi)力采用準永

14、久值，同時只需要對的柱進行驗算。表24 A柱內(nèi)力設(shè)計值匯總表風荷載左風17.36017.360324.520324.52吊車水平荷載Tmax作用在BC跨29.37029.370118.9707.53Tmax作用在AB跨3.6003.600161.63013.28吊車豎向荷載Dmax作用在C柱-5.810-5.810-23.540-1.49Dmax作用在B柱右34.05034.050137.9308.73Dmax作用在B柱左-43.680-12.56103.73-145.84103.73-11.20Dmax作用在A柱-39.590107.13489.03-13.66489.03-10.15屋面活

15、載作用在BC跨1.6401.6406.6400.42作用在AB跨1.2833.6-7.1233.6-1.6433.60.46恒載12.17365.01-50.53418.1730.16594.966.78荷載類別序號MNMNMNV-柱號及正向內(nèi)力表25 A柱內(nèi)力組合表備注M =37.187N =304.175M =196.947N =428.36Nmin及相應的M，V60.402304.175-72.238348.475445.218500.54453.568321.603428.3639.07+0.7+0.6+0.7+0.6+0.7+0.7+0.7Nmax及相應的M，V37.187434.1

16、5644.283881.817270.6991058.60728.76196.947826.97921.35+0.7+0.7+0.7+0.6+0.7+0.7+0.6Mmax及相應的M，V-46.595304.175-92.270499.779-169.72584.670-9.450-117.638488.45-5.943+0.7+0.7+0.7Mmax及相應的M，V63.62400.29082.315739.699459.816868.81752.025332.030691.41237.968+0.7+0.7+0.7+0.6+0.7+0.7+0.7截面?zhèn)渥NMNMNVMKNKVK-6柱截面設(shè)

17、計A柱，混凝土強度等級為C35；采用HRB400級鋼筋，。上、下柱均采用對稱配筋。6.1選取控制截面最不利內(nèi)力由表4-2可見，上柱截面共有組內(nèi)力，取。則大偏心；兩組大偏心受壓和小偏心受壓界限破壞是對應的軸向力為：由表25可見，上柱I-I截面共有四組不利內(nèi)力嗎，4組內(nèi)力均滿足,故均為大偏心受壓，對這4組內(nèi)力按照“彎矩相差不多時，軸力越小越不利，軸力相差不多時，彎矩越大越不利”的原則，可確定上柱的最不利內(nèi)力為：，對下柱，截面的有效高度取則大偏心受壓與小偏心受壓界限破壞是對應的軸向壓力為: 對下柱，截面-和-截面有8組不利內(nèi)力，均滿足，對這8組內(nèi)力采用和上柱I-I截面相同的分析方法，可得下柱的最不利

18、內(nèi)力為： -截面： -截面： 6.2 上柱配筋計算上柱最不利內(nèi)力為： 由附表11.1查得有吊車廠房排架方向上柱的計算長度。附加偏心距取20mm（大于500mm/30=16.7mm）。，由，故應考慮偏心距增大系數(shù)。，取。故取進行計算： （滿足要求）選320（）由得垂直于排架方向的計算長度，則，。 滿足彎矩作用平面外的承載力要求。6.3下柱配筋計算有分析結(jié)果可知，與上柱分析方法類似，由上表4-2選取下列兩組不利內(nèi)力：，（1）按計算查表得，截面尺寸：附加偏心距， （取）先假定中和軸位于翼緣內(nèi)，則且為大偏心受壓構(gòu)件受壓區(qū)在受壓翼緣內(nèi)，則：（2）按，計算，（取）先假定中和軸位于翼緣內(nèi)，則且為大偏心受壓構(gòu)

19、件受壓區(qū)在受壓翼緣內(nèi)，取，則：選420（）（3 ）驗算垂直于平面的受壓承載力（滿足要求）6.4柱的裂縫寬度驗算規(guī)范規(guī)定，對的柱應進行裂縫寬度驗算。本例值出現(xiàn)下柱的內(nèi)力，故應進行裂縫寬度驗算。驗算過程見表4-2，按準永久組合計算時，上柱及下柱的偏心距分別為： 故不需要進行裂縫寬度驗算。6.5柱的箍筋配置非地震區(qū)的單層廠房柱，其箍筋數(shù)量一般由構(gòu)造要求控制。根據(jù)構(gòu)造要求，上、下柱均選用箍筋。6.6牛腿設(shè)計根據(jù)吊車梁支承位置、截面尺寸及構(gòu)造要求，初步擬定牛腿尺寸，如圖26所示。其中牛腿截面寬度，牛腿截面高度，。圖26 牛腿尺寸簡圖（1）牛腿截面高度驗算已知,（牛腿頂面無水平荷載），取， 故牛腿截面高度

20、滿足要求。（2）牛腿配筋計算由于，因而牛腿可按構(gòu)造要求配筋。根據(jù)構(gòu)造要求，。實際選用414（）。水平箍筋選用。6.7柱的吊裝驗算（1）內(nèi)力計算采用翻身起吊，吊點設(shè)在牛腿下部，混凝土達到設(shè)計強度后起吊。由附表查得柱插入杯口深度為，取，則柱吊裝時的總長度為，計算簡圖如圖27所示。圖27 柱吊裝計算簡圖柱吊裝階段的荷載為柱自重重力荷載（應考慮動力系數(shù)），即：在上述荷載作用下，各柱控制截面的彎矩為： 由得：令，得，則下柱段最大彎矩為：（2）承載力和裂縫寬度驗算柱截面受彎承載力及裂縫寬度驗算過程見表28表28 柱吊裝階段承載力及裂縫寬度驗算表柱截面上柱下柱85.56（71.3）115.93（96.61）

21、139.040.985.56=77.00411.4160.9115.93=104.337191.2192.580.35-0.490.140.3（滿足要求）0.040.2（滿足要求）7基礎(chǔ)設(shè)計因為修正后的地基承載力特征值為，在單層排架結(jié)構(gòu)，柱距為6m，吊車起重量為500-1000KN，廠房跨度為，設(shè)計等級為丙級時，要進行地基變形驗算，但該單層排架的吊車起重量為300KN，不再500-1000KN之間，故不作變形驗算。則，基礎(chǔ)混凝土強度等級采用C40，下設(shè)100mm厚C10混凝土墊層。7.1作用于基礎(chǔ)頂面上的荷載計算作用于基礎(chǔ)頂面上的荷載包括柱底（截面）傳給基礎(chǔ)的M，N，V以及外墻自重重力荷載。前

22、者由表25中的截面選取，見表29，其中內(nèi)力標準組合值用于地基承載力驗算，基本組合值用于受沖切承載力驗算和地板配筋計算，內(nèi)力的正號規(guī)定見圖30（b）。表29 基礎(chǔ)設(shè)計的不利內(nèi)力組別荷載效應基本組合荷載效應標準組合第1組459.816868.81752.025332.030691.41237.968第2組-169.72584.670-9.450-117.638488.45-5.943第3組270.6991058.60728.76196.947826.979-21.35（a） (b)圖30 基礎(chǔ)荷載示意圖由圖6-2(a)可見，每個基礎(chǔ)承受的外墻總寬度為，總高度為，墻體為厚雙面清水磚墻厚（）。鋼框玻璃

23、窗（）基礎(chǔ)梁重量為16.7KN/根。每個基礎(chǔ)承受的由墻體傳來的重力荷載為：厚磚墻 鋼框玻璃窗 基礎(chǔ)梁 距基礎(chǔ)形心的偏心距為：7.2基礎(chǔ)尺寸及埋置深度（1）按構(gòu)造要求擬定高度h柱的插入深度，取杯底厚度應大于，取，則基礎(chǔ)頂面標高為-0.500m，故基礎(chǔ)埋置深度d為：杯壁厚度，取；基礎(chǔ)邊緣高度取，臺階高度取，見圖20（b）。（2）擬定基礎(chǔ)地面尺寸適當放大，取（3）計算基底壓力及驗算地基承載力驗算地基承載力，其中驗算結(jié)果見下表31。可見，基礎(chǔ)底面尺寸滿足要求。表31 基礎(chǔ)底面壓力計算及地基承載力驗算表類別第1組第2組第3組 332.030691.41237.968-117.638488.45-5.94

24、3196.947826.979-21.351367.211164.251502.78155.90-346.42-50.36173.83118.31186.0762.70169.52151.59146.07180173.83216124.39180186.07216160.56180169.522167.3基礎(chǔ)高度驗算這時采用基地凈反力設(shè)計值和計算，結(jié)果見表32。對于第2組內(nèi)力，按式（2.7.3）計算時，故對該組內(nèi)力按式（2.7.7）計算基底凈反力。表32 基礎(chǔ)底面凈反力設(shè)計值計算表類別第1組第2組第3組459.816868.81752.025-169.72584.670-9.450270.69

25、91058.60728.761297.891013.741487.68256.23-447.08-29.84184.2993.04187.9128.70164.25153.63因臺階高度與臺階寬度相等（均為400mm），所以只需驗算變階處的受沖切承載力。變階處受沖切承載力截面如圖33所示。變階處截面有效高度。因為，所以應按式（2.7.13）計算即：由式（2.7.10） ；因，所以取由式（2.7.9）得：，取；則由式（2.7.9）得故基礎(chǔ)高度滿足要求。7.4基礎(chǔ)底板配筋計算(1)柱邊及變階處基底反力計算基礎(chǔ)底板配筋計算時長邊和短邊方向的計算截面簡圖如圖34所示。三組不利內(nèi)力設(shè)計值在柱邊及變階處的基底凈反力計算見表35。其中第1、3組內(nèi)力產(chǎn)生的基底反力見圖34所示。圖33 變階處的沖切破壞截面用表列公式計算第2組內(nèi)力產(chǎn)生的和。 圖34基礎(chǔ)底板配筋計算截面表35 柱邊及變階處基底凈反力計算公式第1組第2組第3組151.3