—— 课程设计——课程设计名称单层厂房结构设计姓名学号指导教师完成任务日期＿＿＿＿＿＿＿＿＿混凝土结构课程设计任务书一、课程设计目的（1）掌握单层单跨工业厂房结构布置和构件选型的方法；（2）了解结构组成、荷载传递关系及其计算简图的确定；（3）掌握排架结构的内力计算和内力组合的方法；（4）掌握排架结构构件的设计计算过程（5）了解并熟悉单层单跨工业厂房的有关构造要求；（6）掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方式和制图规定，进一步提高制图的基本技能；二、设计题目设计某市郊外一单层单跨厂房，设有两台中级工作制A5的软钩吊车。
车间总长72m、柱距6m、跨度21m，设有天窗。
纵向墙上每柱间设置上、下两层窗户：上层窗口尺寸（宽×高）=4000mm×1800mm，；下层窗口尺寸（宽×高）=4000mm×4800mm。
三、设计题号基本风压为0.3kN/m2，基本雪压为0.25kN/m2。
不考虑地震荷载。
地面粗糙度为A 类，吊车吨位Q=20/5（t）,轨顶标高9.9m。
四、设计资料1、荷载不上人屋面活荷载为0.5kN/ m2。
2、材料（1）混凝土：C20，C25，C30。
（2）钢筋：纵向受力钢筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。
（3）型钢及预埋件采用HRB335，HPB235。
3、建筑构造（1）屋面：卷材防水屋面，其做法如下：两毡三油防水层上铺小石子：0.35kN/ m220mm厚水泥砂浆找平层：0.4kN/ m2100mm厚水泥珍珠岩制品保温层：0.5kN/ m2一毡两油隔气层：0.05kN/ m220mm厚水泥砂浆找平层：0.4kN/ m2预应力混凝土大型屋面板：（2）墙体用240mm厚清水砖墙，钢门窗。
（3）地面：室内混凝土地面，室内外高差150mm。
4、工程地质及水文条件该场地地形平整，无滑坡，无液化土层的不良地质现象。
（1）地层自上而下如下：1）填土层：厚度约为0.5m。
2）砂质粘土：厚度约为2.0m，[f]=250 kN/ m23）卵石：厚度约为5－7m，[f]=600 kN/ m24）基岩：表层中度风化。
（2）地下水位很低，设计时不考虑地下水的影响。
五、设计要求（1）依照标准图集选择屋面板、屋架、天沟板、基础梁、吊车梁及轨道联接件。
（2）确定上、下柱的高度及截面尺寸。
（3）计算排架所承受的各项荷载。
（4）计算各种荷载作用下的排架内力。
（5）柱、牛腿设计。
（6）绘制结构施工图。
1）结构布置图（屋面板、屋架、天沟板、吊车梁、墙体等的布置）2）柱施工图（模板图及配筋图）七．设计完成后提交的文件和图表1.计算说明书部分计算说明书包括：目录、正文、小结、参考文献等。
其中正文包括：结构布置；标准构件的选用、排架的内力分析；柱、牛腿的设计。
设计中结构计算理论、方法、步骤、数据、表格及构件的截面设计要正确、完整。
2.图纸部分（1张二号图）（1）结构布置图（屋架、屋面板、屋盖支撑、吊车梁、柱及柱间支撑、墙体布置）；（2）柱施工图（柱模板图，柱配筋图）；一、设计资料基本风压为0.30kN/m2，基本雪压为0.25kN/m2。
不考虑地震荷载。
地面粗糙度为A类，车间总长为72m，跨度21m，吊车吨位20/5，轨顶标高9.9m。
1、荷载不上人屋面活荷载为0.5kN/ m2。
2、材料（1）混凝土：C30。
（2）钢筋：纵向受力钢筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。
（3）型钢及预埋件采用HRB335，HPB235。
3、建筑构造（1）屋面：卷材防水屋面，其做法如下：两毡三油防水层上铺小石子：0.35kN/ m220mm厚水泥砂浆找平层：0.40kN/ m2100mm厚水泥珍珠岩制品保温层：0.50kN/ m2一毡两油隔气层：0.05kN/ m220mm厚水泥砂浆找平层：0.40kN/ m2预应力混凝土大型屋面板：（2）墙体用240mm厚清水砖墙，钢门窗。
（3）地面：室内混凝土地面，室内外高差150mm。
4、工程地质及水文条件该场地地形平整，无滑坡，无液化土层的不良地质现象。
（1）地层自上而下如下：1）填土层：厚度约为0.5m。
2）砂质粘土：厚度约为2.0m，[f]=250 kN/ m23）卵石：厚度约为5－7m，[f]=600 kN/ m24）基岩：表层中度风化。
（2）地下水位很低，设计时不考虑地下水的影响。
二、结构布置（一）确定柱的各部分尺寸及几何参数查标准图，选择具体的吊车梁与轨道的资料见表：吊车梁与轨道的资料表由跨度与起重量选择：吊车梁编号为DL—9Z ，9S ，9B 。
吊车梁间及吊车梁与柱间灌封总重为45.4kN,轨道与垫板的总高为184mm ，自重为0.8kN/m 。
取轨顶所需吊车净空高度为2491mm 。
具体参数：● 牛腿标高：m H 2.0516.82.02.1184.09.9'0±=±--=，取m H 4.8'0=。
● 上柱高度：m H u 871.3491.2184.02.1=++=，取m H u 9.3=。
● 柱顶标高：m H H H u 3.129.34.8'0=+=+= ● 下柱高度：m H H l 9.85.0'=+= ● 柱计算高度：m H H H l u 8.129.89.3=+=+=厂房计算简图如图所示，根据表确定柱截面尺寸，如图所示。
具体的数据参数为： ● 上柱mm mm h b 400400⨯=⨯，49251013.2106.1mm I mm A u u ⨯=⨯=，，20.40.425/4/=⨯⨯=u g m m kN m kN m● 下柱400800100mm 150mm⨯⨯⨯=⨯⨯⨯f f b h b h mm mm ，251078.1mm A l ⨯=，4101042.1mm I l ⨯=，mkN m kN A g l l /44.4/252=⨯=305.08.129.3,150.01042.11013.2109====⨯⨯==H H I I n u l u λ（二）确定屋架、天窗架的各部分尺寸及几何参数檐口：查标准图，选择具体的檐口的资料见表，选择檐口代号为：B。
檐口形状代号图自重：自重为60.5kN/榀。
三、内力计算（一）荷载计算 1.恒荷载1)屋盖自重两毡三油防水层上铺小石子： 21.20.350.42kN/m ⨯=20mm 厚水泥砂浆找平层： 21.20.400.48kN/m ⨯= 100mm 厚水泥珍珠岩制品保温层： 21.20.500.60kN/m ⨯=一毡两油隔气层： 21.20.050.06kN/m ⨯= 20mm 厚水泥砂浆找平层： 21.20.400.48kN/m ⨯=大型预应力屋面板： 21.2 1.40 1.68kN/m ⨯=总计： 23.72kN/m g =屋架： 21.260.572.6kN/m ⨯=天窗架： 1.20.1562122.68kN ⨯⨯⨯= 屋架一端作用于柱顶的自重为：1610.5 3.720.5(72.622.68)282kN=⨯⨯+⨯+=G2）柱自重上柱： 2 1.2 3.9418.72kNG =⨯⨯=下柱： 3 1.28.9 4.4447.42kN=⨯⨯=G3）吊车梁及轨道自重：kN G 24.60)68.04.45(2.14=⨯+⨯=2.活荷载屋面活荷载标准值为0.5kN/m 2 (不上人屋面)：1 1.4610.50.544.1kNQ =⨯⨯⨯= 由设计题目给定雪荷载的标准值为0.25kN/m 2，小于屋面活荷载，则可以不考虑雪荷载的影响。
3.风荷载由设计题目给定风荷载的标准值为：基本风压为0.30kN/m 2，（按照A 类地面粗糙程度）取风压高度变化系数z μ：● 柱顶（标高12.3m ） 1.44μ=z● 檐口（标高13.48m ） 1.48μ=z● 天窗架底部（标高14.74m ） 1.51μ=z● 屋顶（标高17.6m ） 1.58μ=z风荷载的体形系数如图4所示2110 1.00.8 1.440.30.3456kN/m ωβμμω==⨯⨯⨯=k z s z2220 1.00.5 1.440.30.216N/m ωβμμω==⨯⨯⨯=k z s z k则作用在排架上的风荷载设计值为（如图5所示）： 1 1.40.34566 2.90kN/m =⨯⨯=q21.40.2166 1.81kN/m =⨯⨯=q1213425637840[()()()()]1.4[(0.80.5) 1.48 1.18(0.20.6) 1.51 1.26(0.60.6) 1.58 2.65(0.70.7) 1.580.25]0.3620.3γμμμμμμμμμμμμω=+++++++=⨯+⨯⨯+-+⨯⨯++⨯⨯+-+⨯⨯⨯⨯=w Q s s z s s z s s z s s z F h h h h BkN4.吊车荷载查课本附表16得：kN P 180max =，kN P Q g G P 1.85180)2002.77253(21)(21max min =-++=-++= ,B=5600mm ，K=4400mm ，g=77.2kN ，9.0=C ϕ 具体支座反力影响线，如图6所示。
根据支座反力影响线求出作用于柱上的吊车竖向荷载为max ,max min,min 1.6+4.8+0.40.90 1.4180(1+)483.84kN 61.6+4.8+0.40.90 1.485.1(1+)228.75kN6ϕγϕγ=⋅⋅⋅∑=⨯⨯⨯==⋅⋅⋅∑=⨯⨯⨯=c Q k i c Q k i D P y D P y 作用于每一轮子上的吊车横向水平刹车力（吊起重物Q=20t 时，10.0=α） 10.1() 1.4(20077.2)9.70kN 44h Q F Q g αγ=⋅+=⨯⨯+= 则两台吊车作用于排架柱顶端上的吊车横向水平荷载h F 为1 1.6+4.8+0.40.909.70(1+)18.62kN 6h c h i F F y ϕ=⋅⋅∑=⨯⨯=（二）内力计算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，计算简图如图7。
e 1=0.05m e 0=0.20m G 1=282kN 根据n=0.150， λ=0.30598.1)11(1)11(123321=-+-+⋅=nn C λλ ;17.1)11(1123323=-+-⋅=n C λλ )(34.7)17.120.098.105.0(8.12282)(301121→-=⨯+⨯-=+-=kN C e C e H G R 弯矩与剪力符号规定：弯矩图绘于受拉一边；剪力对杆端顺时针为正。
2) 柱及吊车梁自重作用由于在安装柱子时尚未吊装屋架，此时柱顶之间无联系，没有形成排架，故不产生柱顶反力；因吊车梁自重作用点距柱外边缘要求不少于750mm ，1=060.240.35-18.720.20=17.34kN m 18.72;18.7260.2478.96kN 78.9647.42=126.38kN==⨯⨯==+==+I II III II III M M M N KN N N2.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及其轴向压力及剪力kNV kNN N N m kN M m kN M mkN M 34.728245.238.1234.725.028287.419.334.725.028253.149.334.705.0282====⋅=⨯+⨯-=⋅-=⨯+⨯-=⋅=⨯+⨯-=I I I I I I I I I I I I I I I1144.10.15628244.1kN 1.15kNI II III III ======Q G N N N V3. 风荷载作用为了计算简便，可将风荷载分解为对称及反对称两组荷载。