钢筋混凝土结构-2 课程设计――单层工业厂房设计姓名：班级：学号：指导教师：韩建强日期：混凝土结构－2课程设计任务书工程名称：唐山xx 机械厂装配车间1、设计资料：(1)装配车间跨度24m ，总长l02m ，柱距6m ，详细尺寸见图1、图2所示。
(2)车间内设有两台5～20t 中级工作制吊车，其轨顶设计标高10.0m 。
(3)建筑地点为唐山市郊区。
(4)车间所在场地，地面下0.8m 内为填土，填土下层3.5m 内为粉质粘土，地基承载力设计值f ＝200kN/m 2，地下水位为-4.05m ，无腐蚀性；基本风压w 0＝0.35kN/m 2；基本雪压s 0＝0.30kN/m 2。
(5)厂房中标准构件选用情况①屋面板采用92G410（一）标准图集中的预应力混凝土大型屋面板，板重标准值1.5kN/m 2。
②天沟板采用92G410（三）标准图集中JGB77－1天沟板， 板重标准值2.0kN ／m 。
③天窗架自重标准值2³40kN ／榀，天窗端壁自重标准值2³60kN ／每榀(包括自重、侧板、窗档、窗扇、支撑、保温材料、天窗、电动启动机、消防栓等。
)④屋架自重标准值l00kN ／榀。
⑤吊车梁梁高1200mm ，自重标准值为45kN ／根，轨道及零件重lkN ／m ，轨道及垫层构造高度200mm 。
吊车参数：kN P k 200max,=，kN P k 50min,=，mm B 5000=，mm K 4000= 。
⑥厂房上、下窗尺寸分别为mm 18004000⨯和mm 51004000⨯，自重为2/5.0m kN ；墙体（含做法）自重为2/24.5m kN 。
(6)排架往及基础材料选用情况①柱： 混凝土采用C30；钢筋采用HRB335级钢筋；箍筋为HPB235。
②基础：混凝土采用C20；钢筋采用HRB335级钢筋。
参考资料：混凝土结构（下册） 彭少民主编 武汉理工大学出版社2、设计任务要求： ①、结构计算书；②、排架柱和基础配筋图1张（2号图）图1图2唐山xx机械厂装配车间结构计算书目录1．计算简图的确定（1）计算上柱高及柱全高 根据图2及有关设计资料：上柱高Hu=柱顶标高-轨顶标高+吊车梁高+轨道构造高=12.4-10.0+1.2+0.20=3.8m 全柱高H=柱顶标高-基顶标高=12.4-（-0.5）=12.9m 故下柱高Hl=H-Hu=12.9-3.8=9.1m 上柱与全柱高的比值295.09.128.3==λ（2）初步确定柱截面尺寸上柱采用矩形截面，b ³h= 400㎜³400㎜，下柱采用I 形，b ³h ³h f =400㎜³800㎜³150㎜（其余尺寸见图3），根据关于下柱截面宽度和高度的限值，验算初步确定的截面尺寸，对于下柱截面宽度和高度的限值，验算初步确定的截面尺寸，对于下柱截面宽度m m b m m H l 40036425910025=<== （可以） 对于下柱截面高度，有吊车时mm h mm H l 80075812910012=<== （可以） 无吊车时mm h mm H 80077425109.125.1255.13=<=⨯⨯= （可以）（3）上、下柱截面惯性及其比值 排架平面内：上柱 49310133.2400400121mm I u ⨯=⨯⨯=下柱 410331042.14.4831501212800400121mm I l ⨯=⨯⨯⨯-⨯⨯=比值 150.01042.110133.2109=⨯⨯==l u I I n 排架平面外：上柱 4910133.2mm I u ⨯=下柱 493310729.1121004.483124003.1582mm I l ⨯=⨯+⨯⨯=排架计算简图（几何尺寸及截面惯性矩）如图1所示。
2.荷载计算(1)恒荷载①屋盖结构自重预应力混凝土大型屋面板 1.2³1.5 = 1.8 kN /mm220mm 水泥砂浆找平层 1.2³20³0.02=0.48 kN /mm2一毡二油隔气层 1.2³0.05=0.06 kN /mm2 100mm 水泥珍珠岩制品保温层 1.2³4³0.1=0.48 kN /mm2 20mm 水泥砂浆找平层 1.2³20³0.02=0.48 kN /mm2二毡三油防水层 1.2³0.35=0.42 kN /mm2Σg = 3.72 kN /mm2天沟板 1.2³2.02³6=14.4 kN天沟端壁 1.2³60=72 kN屋架自重 1.2³100=120.00 kN则作用与横向平面排架一端柱顶的屋盖结构自重为kNG24.4142120724.14224672.31=+++⨯⨯=mmhe u50150240015021=-=-=②柱自重上柱kNG24.188.34.04.0252.12=⨯⨯⨯⨯=mmhhe ul20024002800222=-=-=下柱()kNG5.531.146.481.1025.024.01.021.045.024.015.01.9252.13=⨯=⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯+⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=3=e③吊车梁及轨道自重()kNG2.6161452.12=⨯+⨯=（2）屋面活荷载又《荷载规范》可知，对不上人的钢筋混凝土屋面，其均匀活荷载的标准值为0.70 kN /mm 2，大于该厂房所在地区的基本雪压s o =0.30 kN /mm 2。
故屋面活荷载在每侧柱顶产生的压力为kN Q 56.701267.04.11=⨯⨯⨯= mm e 501=（3）吊车荷载由电动双沟桥式吊车数据查得P max,k =200 kN ，P min,k =50 kN ，B =5000 mm ，K =4000 mm ，Q 2,k =77.2 kN ， 根据B 与K 及反力影响线，可算得与各轮对应的反力影响线竖标（图3），于是可求得作用与柱上的吊车垂直荷载D max =0.9γQ P max,k Σy i =0.9³1.4³200³(1.0+0.333+0.833+0.167)=588 kNkN D P P D 14758820050max maxmin min =⨯==mm h e l 350280075027504=-=-=图3 D max 计算简图作用于每个轮子上的吊车水平制动力设计值()()kN Q Q T k G k c Q 32.92.772.12004.141.04,2,=⨯+⨯=+=γγα则作用于排架上的吊车水平荷载，按比例关系由D max 求得 kN D P T T k Q 57.195882004.132.9max max,max =⨯⨯==γ其作用点到柱顶的垂直距离m h H y e u 6.22.18.3=-=-= （h e 为吊车梁高） 684.08.36.2==uH y（4）风荷载该地区的基本风压ω0 = 0.35 kN/m 2，对于大城市市郊，风压高度变化系数μz 按B 类地区考虑，高度的取值，对q 1 、q 2 按柱顶标高12.9m 考虑，查《荷载规范》得μz =1.08；对F w 按天窗檐口标高20.36m 考虑，查《荷载规范》得μz =1.256。
风载体型系数μz 的分布如图4所示。
故集中风荷载F w 为图4 风荷载体型系数()B h h h F z Q w 03212.14.03.1ωμγ++==1.4³（1.3³1.9+0.4³1.69+1.2³3.87）³1.256³0.35³6 =28.8kNm kN B q z s Q /54.2635.0080.18.04.1011=⨯⨯⨯⨯==ωμμγ m kN B q z s Q /588.1635.0080.15.04.1021=⨯⨯⨯⨯==ωμμγ 排架受荷总图如图5 所示。
图5 作用于排架上的荷载3.内力计算（1）恒荷载作用下如果所述，根据恒荷载的对称性和考虑施工过程中的实际受力情况，可将图5中的恒荷载G1、G2及G4的作用简化为图6a、b、c所示的计算简图。
①在G1作用下20=7.0524414=.0.kNm⨯eG=M⋅111120.82.0414.24=85M⋅=mekNG⨯=1221已知n=0.151,λ=0.295，由附图2.2中公式图6 恒荷载作用下的内力(a)G1的作用；(b) G2的作用；(c )G4的作用；(d) M图（kN²m）；(e )N图（kN）95.1115.01295.0115.011295.01231111112332321=⎪⎭⎫⎝⎛-+⎪⎭⎫⎝⎛--⋅=⎪⎭⎫⎝⎛-+⎪⎭⎫⎝⎛--⋅=nnCλλ故在M11作用下不动铰支承的柱顶反力kNHMCR1.39.127.2095.1211111-=⨯-=-=由附图2.3中的公式2.1115.01295.01295.012311112332323=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫⎝⎛-+-=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫⎝⎛-+-=nCλλ故在M 12作用下不动铰支承柱顶反力 kN H M C R 7.79.1285.822.1212312-=⨯-=-= 因此，在M 11和M 12共同作用下（即在G 1作用下）不动铰支承的柱顶反力 kN R R R 84.1071.713.312111-=--=+=相应的弯矩图如图6a 所示。
②在G 2的作用下M 22=－G 2e 2=－18.24³0.2=－3.65kN ²m 相应的弯矩图如图6b 。
③在G 4的作用下M 44=－G 4e 4=61.2³0.35=21.42kN ²m相应的弯矩如图6c 所示。
将图6a 、b 、c 的弯矩图叠加，得在G 1、G 2、G 3和G 4共同作用下的荷载弯矩图6d ，相应的轴力N 图如图6c 所示。
(2)屋面活荷载作用下对于单跨排架，Q 1与G 1一样为对称荷载，且作用位置相同，仅数值大小不同。
故由G 1的内力图按比例可求得Q 1的内力图。
如：柱顶不动铰支承反力kN R G Q R Q 84.184.1024.41456.701111-=⨯-=⋅=相应的M 图和N 图如图7a 、b 所示。
(3)吊车荷载（考虑厂房整体空间工作）厂房总长102m ，中间设一道伸缩缝，跨度为24m ，吊车起重量为20t ，由表2.13可查得无檩屋盖的单跨厂房空间作用分配系数μ=0.9。
图7 屋面活荷载作用下的内力图(a) Q 1的作用； (b) N 图 ( kN )①吊车垂直荷载作用下 D max 作用在A 柱的情况图5中吊车垂直荷载作用下的内力，可按如图8所示的简图进行计算。