混凝土单层工业厂房课程设计计算书(完整版)

《单层工业厂房混凝土排架课程设计》

目录

一、设计资料 二、计算内容 1.1 柱截面尺寸确定 1.2 荷载计算 1.2.1 恒载 1.2.2 屋面活荷载 1.2.3 风荷载 1.2.4 吊车荷载 1.3 排架内力分析 1.3.1 恒载作用下排架内力分析 1.3.2 屋面活荷载作用下排架内力分析 1.3.3 风荷载作用下排架内力分析 1.3.4 吊车荷载作用下排架内力分析 1.4 内力组合 1.5 柱截面设计 1.5.1 上柱配筋计算 1.5.2 下柱配筋计算 1.5.3 柱的裂缝宽度验算 1.5.4 柱箍筋配置 1.5.5 牛腿设计 1.5.6 柱的吊装验算 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 8 9 10 13 14 15 16 16 17

12 13

1.6 基础设计 18 1.6.1 作用于基础顶面上的荷载计算 18 1.6.2 基础尺寸及埋置深度 19 1.6.3 基础高度验算 20 1.6.4 基础底板配筋计算 21

1.1 柱截面尺寸确定

由图2可知柱顶标高为12.4 m，牛腿顶面标高为8.6m ，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 、上柱高度Hu分别为：

H=12.4m+0.5m=12.9m ，Hl =8.6m+0.5m=9.1m Hu=12.9m－9.1m=3.8m

根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，可由表2.4.2并参考表2.4.4确定柱截面尺寸，见表1。

本例仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图1所示。

1.2 荷载计算 1.2.1 恒载

(1).屋盖恒载：

两毡三油防水层 0.35KN/m2 20mm厚水泥砂浆找平层 20×0.02=0.4 KN/m2 100mm厚水泥膨胀珍珠岩保温层 4×0.1=0.4 KN/m2 一毡二油隔气层 0.05 KN/m2 15mm厚水泥砂浆找平层； 20×0.015=0.3 KN/m2 预应力混凝土屋面板（包括灌缝） 1.4 KN/m2

2.900 KN/m

天窗架重力荷载为2×36 KN /榀，天沟板2.02 KN/m，天沟防水层、找平层、找坡层1.5 KN/m，屋架重力荷载为106 KN /榀，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为：

G1=1.2×(2.90 KN/m2×6m×24m/2＋2×36 KN/2＋2.02 KN/m×6m

＋1.5 KN/m×6m＋106 KN/2) =382.70 KN

(2) 吊车梁及轨道重力荷载设计值：

G3=1.2×（44.2kN＋1.0KN/m×6m）=50.20 KN

(3）柱自重重力荷载设计值：

上柱 G4A= G4B =1.2×4kN/m×3.8m =18.24 KN 下柱 G5A= G5B=1.2×4.69kN/m×9.1m =51.21KN

各项恒载作用位置如图2所示。

1.2.2 屋面活荷载

屋面活荷载标准值为0.5 KN/m2，雪荷载标准值为0.35 KN/m2，后者小于前者，故仅按前者计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：

Q1=1.4×0.5 KN/m2×6m×24m/2=50.40KN Q1 的作用位置与G1 作用位置相同，如图2所示。

1.2.3 风荷载

风荷载标准值按式（2.5.2）计算，其中 0=0.35 KN/m2 ， z=1.0，uz根据厂房各部分标高及B类地面粗糙度由附表5.1确定如下：

柱顶（标高12.40m） uz=1.067 檐口（标高14.30m） uz=1.120 天窗架壁底（标高16.99m） uz=1.184 天窗架壁顶（标高19.86m） uz=1.247 屋顶（标高20.31m） uz=1.256

us如图3a所示，由式（2.5.2）可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：

1k= zus1uz 0=1.0×0.8×1.067×0.35 KN/m2 =0.299 KN/m2

2k= zus2uz 0=1.0×0.8×1.067×0.35 KN/m2 =0.299 KN/m2

则作用于排架计算简图（图3.b）上的风荷载设计值为：

q1=1.4×0.299 KN/m2×6.0m =2.51KN/m

q2=1.4×0.187 KN/m2×6.0m =1.57KN/m

Fw= Q (us1+us2)uzh1+(us3+us4)uzh2+(us5+us6)uzh3

z 0B

= 1.4× (0.8＋0.5)×1.120×1.9m＋(-0.2＋0.6)×1.184×2.69＋(0.6＋0.6)×1.247×2.87 ×1.0×0.35 KN/m2×6.0m =24.51 KN

1.2.4 吊车荷载

由表2.5.1可得200/50KN吊车的参数为：B=5.55m，K=4.40m，g=75KN，Q=200KN，Fp,max=215KN，Fp,min=45KN。根据B及K，可算得吊车梁支座反力影响线中歌轮压对应点的竖向坐标值，如图4所示。 (1）吊车竖向荷载

由式（2.5.4）和式（2.5.5）可得吊车竖向荷载设计值为：

Dmax= Q Fp,max yi=1.4×215 KN×(1＋0.080＋0.267＋0.075)=647.15 KN

Dmin= Q Fp,min yi=1.4×45 KN×2.15=135.45 KN

(2）吊车横向水平荷载

作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力按式（2.5.6）计算，即

11

T= （Q+g）=×0.1×（200KN＋75KN）=6.875 KN 44

作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值按式（2.5.7）计算，即 Tmax= QT yi=1.4×6.875 KN×2.15=20.69 KN

1.3 排架内力分析

该厂房为单跨等高排架，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 i按式（2.5.16）计算，结果见表2 。

1.3.1 恒载作用下排架内力分析

恒载作用下排架的计算简图如图5所示。图中的重力荷载G及力矩M是根据图2确定，即

G1= G1 =382.70KN；G2=G3+G4A =50.20KN+18.24KN=68.44KN G3= G5A =51.21KN；

M1= G1e1=382.70KN×0.05m=19.14 KN m M2

=( G1+ G4A) e0－G3 e3

=(382.70 KN+18.24 KN)×0.25m－50.20 KN×0.3m=85.18 KN m

由于图5a所示排架为对称结构且作用对称荷载，排架结构无侧移，故各柱可按柱顶为不动铰支座计算内力。柱顶不动铰支座反力Ri可根据表2.5.2所列的相应公式计算，则

1

1 2(1 )331 2 C1= =2.122 ， C3= =1.132

1122

1 3( 1)1 3( 1)

nn

MM19.14KN m 2.122 85.18KN m 1.132RA=1C1 2C3==10.62 KN

12.9mHH

RB=-10.62 KN

求得Ri后，可用平衡条件求出柱各截面的弯矩和剪力。柱各截面的轴力为该截面以上重力荷载之和，恒载作用下排架结构的弯矩图和轴力图分别见图5.b,c。 图5.d为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定。

1.3.2 屋面活荷载作用下排架内力分析

排架计算简图如图6a所示。其中Q1=50.4 KN，它在柱顶及变阶处引起的力矩为M1A=50.4KN×0.05m=2.52KN m ；M2A=50.4KN×0.25m=12.60KN m。 对于A柱，C1=2.122，C3=1.132，则 RM2.52KN m 2.122 12.6KN m 1.132

A=M1AHC1 2AH

C3=12.9m=1.53 KN( )

RB

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