單層廠房設(shè)計(jì)完整課程計(jì)算書一、設(shè)計(jì)概況本設(shè)計(jì)為某單層工業(yè)廠房，主要用于機(jī)械加工，跨度24m，柱距6m，柱高8m，采用單跨鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)。屋面采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，吊車噸位10t（A5工作制），地基承載力特征值180kPa（碎石土）。二、結(jié)構(gòu)選型1.結(jié)構(gòu)形式選擇排架結(jié)構(gòu)：適用于大跨度、有吊車的工業(yè)廠房，柱與屋架鉸接，柱底固定，受力明確，施工方便。柱網(wǎng)布置：跨度24m（滿足10t吊車運(yùn)行要求），柱距6m（屋面板、檁條、吊車梁的標(biāo)準(zhǔn)跨度，材料利用合理）。2.構(gòu)件選型柱：矩形截面（400×600mm），C30混凝土，HRB400鋼筋?；A(chǔ)：獨(dú)立基礎(chǔ)（1000×1000×300mm），C25混凝土，HRB335鋼筋。吊車梁：焊接工字鋼（850×200×10×8mm），Q235B鋼。屋架：梯形鋼屋架（跨度24m），Q235B鋼。三、荷載計(jì)算（依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB____）1.恒荷載（標(biāo)準(zhǔn)值）屋蓋自重：預(yù)應(yīng)力空心板（0.3kN/m2）+防水層（0.1kN/m2）+保溫層（0.03kN/m2）+屋架（0.15kN/m2）+檁條（0.05kN/m2）=0.63kN/m2，設(shè)計(jì)值1.2×0.63=0.756kN/m2。柱自重：0.4×0.6×8×25=48kN，設(shè)計(jì)值1.2×48=57.6kN。吊車梁自重：焊接工字鋼（0.8kN/m）×6m=4.8kN，設(shè)計(jì)值1.2×4.8=5.76kN。2.活荷載（標(biāo)準(zhǔn)值）屋面活荷載：0.5kN/m2（設(shè)計(jì)值1.4×0.5=0.7kN/m2）。雪荷載：基本雪壓0.3kN/m2，屋面積雪分布系數(shù)1.0，故雪荷載0.3kN/m2（設(shè)計(jì)值1.4×0.3=0.42kN/m2，取屋面活荷載與雪荷載較大值0.5kN/m2）。吊車荷載：最大輪壓125kN（設(shè)計(jì)值1.4×125=175kN），最小輪壓25kN（設(shè)計(jì)值1.4×25=35kN）；橫向水平荷載6.5kN（設(shè)計(jì)值1.4×6.5=9.1kN），縱向水平荷載12.5kN（設(shè)計(jì)值1.4×12.5=17.5kN）。3.風(fēng)荷載（標(biāo)準(zhǔn)值）基本風(fēng)壓：0.4kN/m2（地面粗糙度B類）。風(fēng)壓高度變化系數(shù)：柱高8m，μz=1.0。風(fēng)載體型系數(shù)：迎風(fēng)面0.8，背風(fēng)面-0.5，屋面0.2（頂面）、-0.6（底面）。風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值：迎風(fēng)墻面0.448kN/m2，背風(fēng)墻面-0.28kN/m2。四、排架結(jié)構(gòu)分析（剪力分配法）1.計(jì)算簡圖單跨排架，柱距6m，柱高8m，柱頂鉸接，柱底固定，跨度24m。2.側(cè)移剛度計(jì)算柱截面慣性矩：\(I=\frac{bh^3}{12}=\frac{400\times600^3}{12}=7.2\times10^9\text{mm}^4\)柱側(cè)移剛度：\(D=\frac{12EI}{H^3}=\frac{12\times3\times10^4\times7.2\times10^9}{8000^3}=5.06\times10^3\text{kN/m}\)排架總側(cè)移剛度：\(D_{\text{總}}=2D=1.012\times10^4\text{kN/m}\)3.風(fēng)荷載作用下內(nèi)力計(jì)算迎風(fēng)墻面風(fēng)荷載：21.504kN（作用于柱高4m處，向右）。背風(fēng)墻面風(fēng)荷載：13.44kN（作用于柱高4m處，向左）。等效柱頂荷載：\(V_{\text{總}}=\frac{21.504\times4+13.44\times4}{8}=4.032\text{kN}\)（向右）。柱剪力：\(V_{\text{左}}=V_{\text{右}}=0.5\times4.032=2.016\text{kN}\)。柱底彎矩：\(M_{\text{底}}=V\timesH=2.016\times8=16.13\text{kN·m}\)（設(shè)計(jì)值）。五、柱設(shè)計(jì)（C30混凝土，HRB400鋼筋）1.內(nèi)力組合大偏心受壓：\(M_{\text{max}}=16.13\text{kN·m}\)，\(N_{\text{min}}=117.8\text{kN}\)（恒荷載軸力）。小偏心受壓：\(N_{\text{max}}=168.2\text{kN}\)（恒+活軸力），\(M_{\text{max}}=16.13\text{kN·m}\)。2.截面配筋最小配筋率：受壓構(gòu)件最小配筋率0.5%，故總配筋≥1200mm2。配筋選擇：受拉鋼筋2φ20（628mm2），受壓鋼筋2φ20（628mm2），滿足最小配筋率要求。六、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（獨(dú)立基礎(chǔ)，C25混凝土，HRB335鋼筋）1.底面尺寸計(jì)算柱底標(biāo)準(zhǔn)組合軸力：\(F_k=134.2\text{kN}\)。地基承載力修正：\(f_a=180+2\times18\times(1.5-0.5)=216\text{kPa}\)?；A(chǔ)面積：\(A\geq\frac{134.2+30A}{216}\)，取1.0×1.0m2。2.沖切驗(yàn)算基礎(chǔ)高度：假設(shè)h=300mm，h0=260mm。沖切力：\(F_1=7.93\text{kN}\)（短邊方向）。沖切強(qiáng)度：\(0.7\times1.27\times660\times260=152.6\text{kN}>7.93\text{kN}\)，滿足要求。3.配筋計(jì)算基礎(chǔ)底板彎矩：短邊方向8.92kN·m，長邊方向3.96kN·m。最小配筋率：受彎構(gòu)件最小配筋率0.15%，故每米寬度配筋≥450mm2。配筋選擇：雙向φ10@150（523mm2/m），滿足要求。七、吊車梁設(shè)計(jì)（焊接工字鋼，Q235B鋼）1.內(nèi)力計(jì)算最大彎矩：\(M_{\text{max}}=350\text{kN·m}\)（設(shè)計(jì)值）。最大剪力：\(V_{\text{max}}=175\text{kN}\)（設(shè)計(jì)值）。疲勞應(yīng)力幅：\(\Delta\sigma=109.6\text{N/mm}^2\approx110\text{N/mm}^2\)（滿足A5工作制要求）。2.截面選擇截面尺寸：850×200×10×8mm（高度850mm，寬度200mm，翼緣厚度10mm，腹板厚度8mm）。截面模量：\(W=2.56\times10^6\text{mm}^3\)，彎曲應(yīng)力\(\sigma=137\text{N/mm}^2<215\text{N/mm}^2\)?？辜魪?qiáng)度：\(\tau=54.3\text{N/mm}^2<125\text{N/mm}^2\)，滿足要求。八、構(gòu)造要求1.柱：箍筋φ6@200（封閉，間距≤400mm）。2.基礎(chǔ)：底板鋼筋雙向φ10@150（間距≤200mm，保護(hù)層≥40mm）。3.屋架：與柱頂鉸接，螺栓φ16×4個。4.吊車梁：與柱剛接，高強(qiáng)度螺栓φ20×6個，頂面設(shè)防滑鋼板。5.墻體：與柱用φ6@500拉結(jié)筋，伸入墻體1000mm。九、計(jì)算書匯總構(gòu)件名稱截面尺寸材料配筋備注柱400×600mmC302φ20（受拉）+2φ20（受壓）最小配筋率控制基礎(chǔ)1000×1000×300mmC25雙向φ10@150最小配筋率控制吊車梁85