混凝土及砌体结构课程设计—单层工业厂房设计-金属结构车间双跨等高厂房05号方案计算书【可提供完整设计图纸】混凝土及砌体结构课程设计学生姓名：学号：指导教师：专业班级：11土木（1）所在学院：工程学院中国·大庆2013年10月混凝土及砌体结构课程设计——单层工业厂房设计任务书(土木11（1）和11（2）)一、设计题目：金属结构车间双跨等高厂房。

二、设计内容：1．计算排架所受的各项荷载；2．计算各种荷载作用下的排架内力(对于吊车荷载不考虑厂房的空间作用)；3．柱及牛腿设计，柱下独立基础设计；4．绘施工图：柱模板图和配筋图；基础模板和配筋图。

三、设计资料1．金属结构车间为两跨厂房，安全等级为一级，厂房总长66m，柱距为6m，厂房剖面如图1所示；2．厂房每跨内设两台吊车；3．建设地点为东北某城市(基本风压0.4kN／m2，基本雪压0.6kN／m2，地面粗糙程度B类，冻结深度2.0m)；4．地基为均匀粘性土，地基承载力特征值180kpa；5．厂房标准构件选用及载荷标准值：(1)屋架采用梯形钢屋架，屋架自重标准值：18m跨69kN／每榀，21m跨93kN／每榀，24m跨106.8kN／每榀，27m跨123kN／每榀，30m跨142.4kN／每榀(均包括支撑自重)(2)吊车梁选用预应力混凝土吊车梁，参数见表3。

轨道及零件自重0.85kN／m，轨道及垫层构造高度187mm；(3)天窗采用矩形纵向天窗，每榀天窗架重：18m跨25kN／每榀，21m跨29kN／每榀，24m跨33kN／每榀，27m跨36.2kN／每榀，30m跨40.5kN／每榀(包括自重，侧板、窗扇支撑等自重)；(4)天沟板自重标准值为2.12kN／m；(5)围护墙采用240mm双面粉刷墙，自重5.24kN/m2。

塑钢窗：自重0.45kN／m2，窗宽4.5m，窗高见图1。

(6)基础梁截面为250 m m×600mm；基础梁自重4.4kN／m；I6．材料：混凝土强度等级为C35，柱的受力钢筋采用HRB335级或HRB400级，箍筋采用HPB300级；7．屋面卷材防水做法（自上而下）及荷载标准值如下：改性沥青油毡防水层：0.4kN／m2；20mm厚水泥砂浆找平层：0.4kN／m2；100mm厚珍珠岩制品保温层：0.4kN／m2；一毡二油隔汽层：0.05kN／m2；20mm厚水泥砂浆找平层：0.4kN／m2；预应力大型屋板：1.4kN／m2。

8．屋面均布活荷载为0.5kN／m2。

图1 厂房剖面图土木11（1）序号1～55；土木11（2）序号56～113。

表1 各学号所对应桥式吊车和牛腿标高II表2 吊车数据（工作级别A5）IIIIVV表3 吊车梁数据（工作级别A5）最后须提交的内容：1、设计计算书。

包括封页、任务书、目录、正文。

2、一号图纸一张。

包括柱模板图、柱配筋图、基础模板图、基础配筋图。

VI目录1 设计资料 (1)2 计算简图的确定 (1)2.1 柱高度及各部分标高的确定 (1)2.2 柱的截面尺寸 (2)2.3 计算单元和计算简图 (3)3 荷载计算 (4)3.1 恒载 (4)3.2 活载 (4)3.2.1 屋面活荷载 (5)3.2.2 风荷载 (7)3.2.3 吊车荷载 (7)4 排架内力分析 (10)4.1 恒载作用下的排架内力分析 (10)4.2 屋面活荷载作用下排架内力分析 (12)4.2.1 左跨作用屋面活荷载 (12)4.2.2 右跨作用屋面活荷载 (13)4.3 风荷载作用下排架内力分析 (13)4.4 吊车作用下排架内力分析 (14)4.4.1 吊车竖向荷载作用下排架内力分析 (14)4.4.2 吊车水平荷载作用下的内力分析 (16)5 内力组合 (18)6 排架柱设 (21)6.1 上柱截面配筋计算 (21)6.2 下柱截面配筋计算 (23)6.3 裂缝宽度验算 (24)7 牛腿配筋计算 (25)7.1 牛腿截面高度验算 (25)7.2 牛腿配筋计算 (26)8 柱的吊装验算 (26)9 基础设计 (28)9.1 作用于基础顶面的荷载计算 (28)9.2 基础尺寸及埋置深度 (29)9.3 基础高度验算 (30)9.4 基础底板配筋计算 (32)参考文献 (34)11.设计资料本设计对应任务书第5号方案，左跨吊车为C1，起重量160/32kN ,右跨吊车为C1，起重量为160/32kN 。

跨度18m ，选择吊车桥跨均为16.5m 。

吊车梁左右跨均选用YDL1型号，梁高均为1.2m ，梁重均为42.3kN 。

2.计算简图的确定2.1柱高度及各部分标高的确定梁高均为1.2m ，1.2m -1.2m =0 m <2.1m ，可采用等高，高度为1.2m 。

轨顶标高=牛腿顶面标高+吊车梁高度+轨道构造高度 轨顶标高=8.1m柱顶标高=轨顶标高+吊车高度+0.22柱顶标高m 417.1022.0097.21.8=++=，取10.8m 。

由于为双跨等高厂房，取柱A ，B ，C 柱顶标高均为10.8m 。

设室内地面至基础顶面的距离为0.5m ，则全柱高H=柱顶标高-基顶标高，m H 3.11)5.0(8.10=--= 上柱高=u H 柱顶标高-牛腿顶面标高，m H u 7.46.63.11=-= 下柱高m H H H u l 6.67.43.11=-=-=2.1柱高度及各部分标高的确定根据教材表2.4.4，由吊车起重量、轨顶高度及工作级别等条件初步选定柱的截面尺寸，如表2.1。

表2.1 柱的截面尺寸及相应的计算参数B 上柱 矩600400⨯5104.2⨯ 81072⨯ 6下柱1501000400⨯⨯I51025.2⨯81005.70⨯94.4图2.2 各柱截面尺寸根据教材表2.4.2关于矩形、工字形截面柱截面尺寸限值，验算初步确定的截面尺寸。

对于纵向定位轴线，由吊车桥架外边缘至上柱内边缘的净空高度()b h e c +-=得边柱A 、C 下柱：)(40026425106.6253满足mm b mm H l =<=⨯=)(90055012106.6123满足mm h mm H l =<=⨯= 中柱 B 下柱：)(40026425106.6253满足mm b mm H l =<=⨯= )(100055012106.6123满足mm h mm H l =<=⨯= 2.3计算单元和计算简图对于纵向定位轴线，由吊车桥架外边缘至上柱内边缘的净空高度)(B h e K +-=得 边柱A ：mm mm K 100120)230400(7501>=+-=，满足要求，采用封闭式。

取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图2.3所示。

图2.3 计算单元和计算简图3.荷载计算3.1 恒载屋盖恒载防水层 20.4/kN m 20mm 厚水泥砂浆找平层 2/4.0m kN 100mm 厚珍珠岩制品保温层 20.4/kN m 隔汽层 20.05/kN m 20mm 厚水泥砂浆找平层 2/4.0m kN 预应力大型屋面板 21.4/kN m 2/05.3m kN g ∑= 天沟板 2.12m kN / 天窗架 25kN 屋架 69kN 则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载标准值为kN G k 42.224269225612.2218605.31=++⨯+⨯⨯=吊车梁及轨道重力荷载标准值kN G A 1.473.4268.03=+⨯= kN G B 1.473=（由左跨传来）kN G B 1.473=（由右跨传来） kN G C 1.473=柱自重重力荷载标准值上柱：kN m m kN G A 8.187.4/44=⨯= kN m m kN G B 2.287.4/64=⨯= kN m m kN G C 8.187.4/44=⨯=下柱：kN m m kN G A 9375.306.6/6875.45=⨯= kN m m kN G B 604.326.6/94.45=⨯= kN m m kN G C 9375.306.6/6875.45=⨯=3.2 活载3.2.1屋面活荷载屋面均布活荷载标准值为20.5/kN m ，雪荷载标准值为m kN /6.0，后者大于前者，故仅按后者计算。

作用于柱顶的屋面活荷载标准值为kN m m m kN Q k 4.322186/6.021=⨯⨯=作用位置与1G 作用位置相同。

3.2.2风荷载该地区的基本风压20/4.0m kN =ω，风压高度变化系数Z μ按粗糙度为B 类地区考虑。

查表取内插结果如下 柱顶 m H 8.101= 0208.1Z1=μ檐口 m H 98.112=0515.1Z2=μ屋顶 m H 08.133= 08.1Z3=μ 檐口 m H 48.154= 1396.1Z4=μ 屋顶 m H 05.165= 151.1Z5=μ 风荷载体形系数S μ的分布如图3.1所示。

μs a=14m<4h=4x3.7m=14.8m时取=0.2图3.1 风荷载体形系数排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为(对单层工业厂房，可不考虑风振系数，取0.1=Z β)220111/3267.0/4.08.00208.10.1m kN m kN s z z k =⨯⨯⨯==ωμμβω220222/1633.0/4.04.00208.10.1m kN m kN s z z k =⨯⨯⨯==ωμμβω则作用于排架计算简图上的风荷载标准值为m kN m m kN q k /96.16/3267.021=⨯= m kN m m kN q k /98.06/1633.022=⨯=m m kN m m m F wk 0.6/55.00.12585.17.2)5.02.06.06.0(12016.1)4.05.05.02.0(1796.18.1)4.08.0(2⨯⨯⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯++++⨯⨯+-+-+⨯⨯+=kN 51.30=3.2.3吊车荷载左跨、右跨吊车为两台C1，由任务书得到吊车参数见表3.1， 其中)(63.63163216026.632302max 1min 左kN P Q g G P =-++=-++= )(63.63163216026.632302max 2min 右kN P Q g G P=-++=-++=表3.1 吊车的基本尺寸和轮压C1 160/32 16.5 5.955 4.00 230 63.26 163 C1160/3216.55.9554.0023063.26163吊车竖向荷载的k D max,、k D min,可以根据吊车作用的最不利位置用影响线求出。

k D max,、k D min,的计算简图及反力影响线见图3.2。

图3.2 maxD 计算简图于是可求得作用于柱上的吊车垂直荷载 对左跨：kN kN y P D i k k 141.327)674.00.1333.0(163max,max,=++⨯=∑=kN y P D i k k 71.127)674.00.1333.0(63.63min,min,=++⨯=∑=对右跨与左跨相同：kN kN y P D i k k 141.327)674.00.1333.0(163max,max,=++⨯=∑=kN y P D i k k 71.127)674.00.1333.0(63.63min,min,=++⨯=∑=作用于每个轮子上的吊车横向水平制动力 左跨： kN g Q T 725.6)109160(41.0)(4=+=+=α右跨与左跨相同： kN g Q T 725.6)109160(41.0)(4=+=+=αT 的最不利位置同k P max,，则作用于排架柱上的吊车水平荷载标准值 左跨：kN y T T i k k 95.13)674.0333.00.1(725.6max,=++⨯=∑= 右跨与左跨相同：kN y T T i k k 95.13)674.0333.00.1(725.6min,=++⨯=∑= 综上所述得排架受荷总图，如图3.3。