单层厂房课程设计计算书院系：土木工程学院班级：土木10-1班设计者：王荣学号： 1015020101指导教师：林莉设计时间： 2013-05-25目录一、设计项目二、设计资料三、计算简图四、荷载计算（标准值）1、恒荷载2、屋面活荷载3、吊车荷载4、风荷载五、内力分析1、剪力分配系数的计算2、恒荷载作用下的内力分析3、屋面活荷载作用下的内力分析4、吊车竖向荷载作用下的内力分析不考虑厂房整体空间工作5、吊车水平荷载作用下的内力分析（不考虑厂房整体空间工作）6、风荷载作用下的内力分析六、内力组合七、柱截面设计1、柱的纵向钢筋计算2、柱的吊装与运输验算3、柱的裂缝宽度验算4、牛腿设计八、基础设计一、 设计项目某金工车间，单跨无天窗厂房，跨度为24m ，柱距为6m ，车间总长度150m ，中间设置一道温度缝；厂房的横剖面图如下图所示：二、 设计资料1、建设地点：哈尔滨市某厂区。

2、自然条件：（1）基本风压：2/6.0m kN 。

（2）屋面均布活荷载标准值：2/5.0m kN 。

（4）地质条件：地基持力层为e 及L I 均小于0.85的粘性土（弱冻胀土），承载力特征值kPa f ak 180 。

（5）抗震设防烈度：6度。

3、建筑平面：车间长度为150m ，柱距为m 6；车间跨度为24m 。

4、建筑剖面：单跨等高排架，室内外高差0.15m ，柱牛腿顶标高7.9m ，轨道顶标高9.0m ，上柱顶标高11.5m 。

5、吊车系统计算参数：（1）吊车：设有两台20/5t ，双钩电动桥式吊车，工作级别均为4A ，桥架跨度m L K 5.22=， 宽度B=5.55m ， 轮距m K 4.4=， 最大轮压标准值kN P k 215m ax,=， 大车质量t m 0.321=， 小车质量t m 8.72=。

（2）吊车梁： 采用预应力钢筋混凝土等截面薄腹吊车梁，梁高0.9m ， 自重标准值为30.4kN 。

（3）轨道：高为0.184m ， 轨道及连接件自重标准值为m kN /8.0。

6、屋盖构件计算参数： 屋架：屋架荷载标准值103.0kN7、排架柱计算参数：上柱均采用mm mm h b 400400⨯=⨯矩形截面，521 1.610A mm =⨯921 2.1310I mm =⨯ ，自重标准值为4/kN m下柱均采用工字形截面，下柱的截面几何参数分别为：400700100100f w b h h b mm mm mm mm ⨯⨯⨯=⨯⨯⨯，521.37510A mm =⨯， 948.6010I mm =⨯， 自重标准值为3.44/kN m 。

8、屋面做法：SBS 防水层 2/1.0m kN20mm 厚水泥砂浆找平层 3/20m kN100mm 厚水泥珍珠岩制品保温层； 3/4m kN隔气层； 2/05.0m kN20mm 厚水泥砂浆找平层； 2/20m kN大型预应力屋面板(包括灌缝重） 2/4.1m kN9、围护结构：（1）墙体：400mm 厚混凝土空心砌体，自重标准值取3/12m kN 。

（2）钢窗：窗户宽度4.8m ，自重标准值取20.45/kN m 。

10、材料供应：（1）混凝土强度等级： 30C（2）钢筋：柱内受力纵筋采用HRB335级，柱内箍筋采用HPB235级。

11、基础梁选用截面尺寸为mm 500400⨯连系梁兼作过梁选用截面尺寸为mm 300400⨯。

三、 选用结构形式1. 屋面板采用92G410（一），屋面板自重标准值（包括灌缝在内）为21.4/kN m 。

2. 屋架采用G415（三）折线型预应力钢筋混凝土屋架，跨度24m ，端部高度1.9m ，跨中高度3.2m ，自重标准值103.0kN 。

3. 吊车梁采用96G425预应力混凝土吊车梁，高度为900mm ，自重30.4kN ；轨道与垫层垫板总高为184mm ，自重0.8/kN m 。

柱的各部分尺寸及几何参数：厂房计算简图及柱截面尺寸：1521941 b h=400400 (g 4.0/) 1.6102.1310mm kN m A mm I mm ⨯⨯==⨯=⨯2522942919240000100100( 3.44/)1.375108.60102.13100.2488.6010f fb h b h mm g kN m A mm I mm I n I ⨯⨯⨯=⨯7⨯⨯==⨯=⨯⨯===⨯12123.6; 3.68.512.13.60.29812.1H m H mH H λ==+====四、荷载计算4.1、恒荷载 （1）屋盖自重SBS 防水层21.20.100.12/kN m ⨯=20mm 水泥砂浆找平层 21.22200.48/kN m ⨯0.0⨯=100mm 水泥珍珠岩制品保温层21.2140.48/kN m ⨯0.⨯= 隔气层21.2/kN m ⨯0.05=0.0620mm 水泥砂浆找平层21.22/kN m ⨯0.0⨯20=0.48 大型预应力屋面板（包括灌缝重）21.2/kN m ⨯1.4=1.6823.3/g kN m =屋架1.2103.0123.6kN ⨯=图 1厂房计算简图及柱截面尺寸则作用屋架一段作用于柱顶的自重169 3.30.5123.6299.4G KN =⨯⨯+⨯=（2）柱自重上柱：21.2 3.6 4.017.28G kN =⨯⨯=下柱：31.28.535.15G kN =⨯⨯3.44=（3）吊车梁及轨道自重 4 1.2(30.40.86)42.2G kN=⨯+⨯=4.2.屋面活荷载由《荷载规范》查得屋面活荷载标准值为20.5/kN m ，因屋面活荷载大于雪荷载，故不考虑雪荷载。

1 1.40.561250.4Q kN=⨯⨯⨯=4.3.风荷载由《荷载规范》查得齐齐哈尔地区基本风压为20/6.0m kN =ω。

风压高度变化系数z μ（按B 类地面粗糙度取）为柱顶：按11.6H m =计算 1.14 1.001(11.610) 1.041510z μ-=+-=-檐口处：按13.9H m =计算 1.14 1.001(13.910) 1.111510z μ-=+-=-屋顶处：按15.5H m =计算 1.25 1.141.14(15.515) 1.152015z μ-=+-=-风载标准值为：20222011/312.06.004.15.00.1/4992.06.004.18.00.1mkN m kN z s z k z s z k =⨯⨯⨯===⨯⨯⨯==ωμμβωωμμβω则作用于排架上的风荷载设计值为：mkN q m kN q /62.26312.04.1/19.464992.04.121=⨯⨯==⨯⨯=80.156]6.16.015.1)5.06.0(3.26.011.1)5.08.0[(4.1])()[(20431021=⨯⨯⨯⨯+-+⨯⨯⨯+⨯=⨯+++=Bh h F z s s z s s Q w ωμμμωμμμγ风荷载作用下的计算简图如图 2。

图 2风荷载作用下计算简图4.4.吊车荷载查表得 mmK mm B kN P kN P k k 4400,5550;45;215min ,max ,====则根据支座反力影响线求出作用于柱上的吊车竖向荷载为：1.578)067.08.0267.01(2154.19.0max ,max =+++⨯⨯⨯=∑=ik Q c y P D γϕ00.121)067.08.0267.01(454.19.0min ,min =+++⨯⨯⨯=∑=ik Q c y P D γϕ 作用于每一轮子上的吊车横向水平刹车力73.9)78200(41.04.1)(41=+⨯=+=g Q F Qh αγ则两台吊车作用于排架柱顶上的吊车横向水平荷载为69.18)067.08.0267.01(73.99.011=+++⨯⨯=∑=ih c h y F F ϕ五、内力计算5.1 恒荷载（1） 屋盖自重作用因为屋盖自重是对称荷载，排架无侧移，故按柱顶为不动铰支座计算。

由厂房计算简图及柱截面尺寸图取用计算截面如图3，10.05e m =， 00.15e m =， 1299.4G kN =，根据0.248n =，0.298λ=查表得1 1.762C =，3 1.265C =，则得111032()299.4(0.05 1.7620.15 1.265)12.16.88()G R e C e C H =-+=-⨯⨯+⨯=-→ 计算时对弯矩和剪力的符号规定为：弯矩图在受拉一边；剪力对杆端而言，顺时针方向为正（V ↑-↓+），剪力图可绘在杆件的任意一侧，但必须注明正负号，亦即取结构力学的符号。

这样，由屋图3 取用计算截面盖自重对柱产生的内力如图4：图4 恒荷载内力图=299.4=299.4=299.4=299.4; 6.88M kN mM kN m M kN m N N N kN V kN-⨯0.05+6.88⨯3.6=9.80⋅-⨯(0.05+0.15)+6.88⨯3.6=-35.11⋅-⨯(0.05+0.15)+6.88⨯12.1=23.37⋅===ⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅢ （2）柱及吊车梁自重作用由于在安装柱子时尚未吊装屋架，此时柱顶之间无连系，没有形成排架，故不产生柱顶反力；因吊车梁自重作用点距离柱外边缘不少于750mm ，40.750.20.150.4e m =--=。

则得内力如图4.=0==42.20.4017.280.1517.28=17.28+42.2=59.48=59.48+35.15=94.63M kN mM M kN m N kNN kN N kN⋅⨯-⨯=14.29⋅=ⅠⅡⅢⅠⅡⅢ5.2. 屋面活荷载作用因屋面活荷载与屋盖自重对柱的作用点相同，故可将屋盖自重的内力乘以下列系数，即得屋面活荷载内力分布图4，以及其轴向压力及剪力为150.40.171299.4=50.40.17 6.88 1.17Q G N N N kN V kN=====⨯=ⅠⅡⅢⅢ5.3.风荷载作用为计算方便，可将风荷载分解为对称及反对称两组荷载。

在对称荷载作用下，排架无侧移，则可按上端为不动铰支座进行计算；在反对称荷载作用下，横梁内力等于零，则可按单根悬臂柱进行计算。

柱作用正风压当柱顶作用集中风荷载w F 时，87.473.921211=⨯==w F R图 3柱作用正风压图当墙面作用均不风荷载时，查表得，110.352C =，则得34.3)62.219.4(211.12352.0)(21212113=-⨯⨯⨯=-=q q H C R当正风压力作用在A 柱时横梁内反力R21.834.387.431=+=+=R R R则A 柱的内力如图 6kNx q R F V kN N N N m kN M mkN M M x q x R F M w w 22.521.1215.3)21.873.9()(057.3981.1219.4211.12)21.88.15(48.546.319.4216.3)21.88.15(21)(133212322121=⨯+-=+-====•=⨯⨯+⨯-=•=⨯⨯+⨯-==+-= 当负风压力作用在A 柱时，则A 柱的内力如图7kNx q R V kN N N N m kN M mkN M M x q Rx M 91.391.1262.221.8014.2911.1262.2211.1221.853.466.362.2216.321.821233212322122-=⨯--=--====•-=⨯⨯+⨯-=•-=⨯⨯-⨯-==--= 5.4.吊车荷载图7A 柱作用负风压（1）当max D 值作用于A 柱（图 8）根据0.248n =，0.298λ=查表得3 1.265C =。