鋼筋混凝土結構-2
課程設計
題目：鋼筋混凝土單層廠房結構設計
姓名班級：07土木
學號：2007****
學院：青島理工大學
2023年月日
鋼筋混凝土結構-2課程設計任務書
一、 題目：鋼筋混凝土單層廠房結構設計
二、 目的與要求：了解單層廠房結構設計的全過程，培養單層廠房結構設計的工作能力。要求：
（1）、掌握單層廠房結構布置和結構選型的一般原則和方法；（2）、綜合運用以往所學的力學及鋼筋混凝土結構的知識，掌握排架內力分析方法以及構件截面設計方法；（3）、掌握單層廠房結構施工圖的表達方法。
三、 設計內容：1、完成計算書乙份，內容包括：（1）設計資料；（2）結構布置與選型；（3）排架內力分析及柱、基礎的配筋計算。
2、繪製施工圖：（1）柱子模板圖及配筋圖；（2）基礎平面布置圖及配筋圖。
四、 設計資料：
1、 廠房跨度24公尺，總長102公尺，中間設伸縮縫一道，柱距6公尺。
2、 車間內設有兩台軟鉤200／50kn中級工作制吊車，軌頂設計標高10.000公尺。
3、 建築場地地質情況：地面下0.8公尺範圍內為雜填土，雜填土下面3.5公尺內為均勻粉土，其承載力標準值fk＝200kpa,地下水位為地面下4.50公尺，無腐蝕性。
4、 基本風壓w0=0.4kn/m2; 基本雪壓s0=0.35kn/m2。
5、 屋面是不上人的鋼筋混凝土屋面，屋面均布可變荷載標準值為0.7/m2。
6、 建議採用材料：
（1）、柱：混凝土c30，縱向受力鋼筋ii級，箍筋i級。
（2）、基礎：混凝土c30，ii級鋼筋。
7、 選用的標準圖集：
（1）、屋面板：g410（一）標準圖集，預應力混凝土大型屋面板，板重標準值（包括灌縫在內）1.4kn/m2。
（2）、天溝板：g410（三）標準圖集，jgb77-1天溝板，板重標準值2.02kn／m。
（3）、屋架：g415（三）標準圖集中預應力混凝土折線形屋架，屋架自重標準值106kn。
（4）、吊車梁：g323-1~2標準圖集dlz-4，樑高1200公釐，翼緣寬600公釐，腹板寬300公釐，梁自重標準值44.2kn/根，軌道及零件重1kn/公尺，軌道及墊板高度200公釐。
8、 建議採用的柱截面尺寸：上柱為矩形 bxh=400x400mm,下柱為i形 bf=400mm，h=800mm，b=100mm，hf=150~170mm。
9、 屋面做法：
結構計算書
一、 結構的計算
1、計算簡圖的確定
（1）計算上柱高及柱全高
根據圖2.107及有關設計資料：
上柱高hu=柱頂標高-軌頂標高+吊車樑高+軌道構造高=12.4-10.0+1.2+0.20=3.8m
全柱高h=柱頂標高-基頂標高=12.4-（-0.5）=12.9m
故下柱高hl=h-hu=12.9-3.8=9.1m
上柱與全柱高的比值
（2）初步確定柱截面尺寸
根據表2.9（a）的參考資料，上柱採用矩形截面，b×h=400mm×400mm，下柱選用i形,b×h×hf=400mm×800mm×150mm（其餘尺寸見圖2.108），根據表2.
8關於下柱截面寬度和高度的限值，驗算初步確定的截面尺寸，對於下柱截面寬度
對於下柱截面高度，有吊車
無吊車時
（3）上、下柱截面慣性與其比值
排架平面內：
上柱下柱
比值排架平面外：
上柱下柱排架計算簡圖（幾何尺寸及截面慣性矩）如圖2.109所示
2、荷載計算
（1）恆荷載
（а）房屋結構自重
預應力混凝土大型屋面板
20mm水泥沙漿找平層
一氈二油隔氣層
100mm水泥珍珠岩製品保溫層
20mm水泥沙漿找平層
天溝板天窗端壁
屋架自重
天窗架1.2×40=48kn
則作用於橫向水平面排架一端柱頂的屋蓋結構自重
(b)柱自重
上柱下柱
（c）吊車梁與軌道自重
（2）屋面活荷載
由《荷載規範》可知,屋面均勻活荷載標準值為0.7 kn/m2,大於該廠房所在地區的基本雪壓s0=0.30 kn/m2，,故屋面活荷載在每側柱頂產生的壓力為q1=1.
4×0.7×6×12=70.56kn
e1=50mm
（3）吊車荷載
由電動雙鉤橋式吊車資料查得
pmax..k=200kn. pmin.k=50kn, b=5000mm. k=4000mm q2.k=75kn
根據b與k及反力影響線，可算得與各輪對應的反力影響線豎標（圖2.110），於是可求的作用與上柱的吊車垂直荷載
作用於每個輪子上的吊車水平制動設計值
則作用於排架上的吊車水平荷載，按比例關係由求得dmax
其作用點到柱頂的垂直距離
（4）風荷載
**地區的基本風壓對於大城市市郊，風壓高度變化係數
按b類地區考慮，高度的取值，對按柱頂標高12.4m考慮，查《荷載規範》得
按天窗簷口標高19.86m考慮，查《荷載規範》得風荷
載體型係數的分布圖2.111所示。故集中風荷載 fw為
排架受荷總圖如圖2.112所示。
3、內力計算
（1）恆荷載作用下
如前所述，根據恆荷載的對稱性和考慮施工過程中的實際受力情況，可將圖2.112中的恆載
的作用簡化為圖2.113a、b、c所示的計算簡圖。
（a） 在g1作用下
已知n=0.151，λ=0.295，由附圖2.2中的公式
故在m11作用下不動鉸支承的柱頂反力
由附圖2.3中的公式
故在m12作用下不動鉸支承的柱頂反力
因此，在m11和m12共同作用下（即在g1作用下）不動鉸支承的柱頂反力
相應的彎矩圖如圖2.113a所示
(b)在g2的作用下
相應的彎矩圖如圖2.113b所示。
(c)在g4的作用下
相應的彎矩圖如圖2.113c所示。將圖2.
113a、b、c的彎矩圖疊加，得在g1、g2、g3和g共同作用下的恆荷載彎矩圖（2.113d）,相應的軸力n圖如圖2.113e所示。
（2）屋面活荷載作用下
對於單跨排架，q與g一樣為對稱荷載，且作用位置相同，僅數值大小不同。故由g的內力圖按比例可求得q的內力圖。如：柱頂不動鉸支承反力
相應的m圖如圖2.114a,b所示。
（3）吊車荷載（考慮廠房整體空間工作）
廠房總長102m，中間設一道伸縮縫，跨度為24m，吊車起重量為20t，由表2.13可查得無
檁屋蓋的單跨廠房空間作用分配係數=0.9
（a）吊車垂直荷載作用下
作用在a柱的情況
圖2.122中吊車垂直荷載作用下的內力，可按如圖2.115所示的簡圖進行計算。因此，a、b
柱頂剪力按圖2.115a所示簡圖推導的下列公式進行計算：
=-12.68kn（繞杆端反時針轉）
==11.25kn
(繞杆端順時針轉為正)相應的彎矩如圖2.115b所示。
在a柱的情況：
由於結構對稱，故只需將a柱與b柱的內力對換，並注意內力變號即可。
（b）吊車水平荷載作用下
從左向右作用在a、b柱的情況（圖2.112中吊車水平荷載作用下）的內力，可按如圖
2.116a所示簡圖推導的下列公式計算：
= =由式中可按附錄ⅰ的附圖1.4~1.6的公式計算：
當y=0.6時，由附圖1.4中的公式
0.67
當y=0.7時，由附圖1.5中的公式
當y=0.684hl時，用內插法求得
相應的彎矩圖如圖2.116a所示。
tmax從右向左作用在a，b柱的情況：
在這種情況下，僅荷載方向相反，故彎矩值仍可利用上述計算結果，但彎矩圖的方向與之相反（圖2.116b）。
（4）風荷載
（a） 風從左向右吹（圖2.117a）
先求柱頂反力係數c11，當風荷載沿柱高均勻分布時，由附圖1.8中的公式
對於單跨排架，a，b柱頂剪力
（b）風從右向左吹（2.117b）
在這種情況下，荷載方向相反，彎矩圖的方向與風從左向右吹的方向相反（圖2.117b）
4、最不利內力組合
由於結構對稱，只需對a（或b）柱進行最不利內力組合，其步驟如下：
① 確定需要單獨考慮的荷載專案。本設計為不考慮**作用的單跨排架，共有八種需單獨考慮的荷載專案，由於小輪無論向右或向左執行中剎車時，a，b柱在tmax的作用下，其內力大小相等而符號相反，在組合時可列為一項。因此，單獨考慮的荷載專案共七項。
②將各種荷載作用下設計控制截面（1-1，2-2，3-3）的內力m，n（3-3截面還有剪力v）填入組合表（表2.30）。填表時要注意有關內力符號的規定。
③根據最不利又最可能的原則，確定每一內力組的組合專案，並算出相應的組合值。計算中，當風荷載與活荷載（包括吊車荷載）同時考慮時，除恆荷載外，其餘荷載作用下的內力均乘以0.85的組合係數。
排架柱全部內力組合計算結果列入表2.30。
表1。 排架柱內力組合表
5、排架柱設計
（1）柱截面配筋計算
（a）最不利內力組合的選用
由於截面3-3的彎矩和軸向力設計值均比截面2-2的大，故下柱配筋由截面3-3的最不利內力組合確定，而上柱配筋由截面1-1的最不利內力組合確定。經比較，用於上，下柱截面配筋計算的最不利內力組合列入表2.31。
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