单厂课程设计。
一、设计资料。
一）、设计题目：混凝土单层厂房结构设计。
二）、设计条件：
1、工艺要求：该车间为一单跨金工车间，采用装配式混凝土柱等高排架结构，柱距6m，长度60m，跨度18m，（布置图见图1－1）无天窗，设有两台中级工作制软钩吊车，吊车吨位15/t台，轨顶标高7.8m。
吊车的有关参数见下表1-1。
吊车有关参数表1－1
2、室外地坪标高为±0.000，室外地坪标高为－0.300。
3、**设防烈度：无要求。
4、建筑资料和荷载资料：
1）屋面恒载：采用卷材防水屋面，屋面恒荷载（包括卷材、20mm厚找平层、大型无面板、屋架或屋面梁等）1.4kn/m2（水平投影面积）。
2）屋面活荷载：0.70 kn/m2。
3）雪荷载标准值0.4 kn/m2、天津地区基本风压0.5 kn/m2（此处未按课程资料计算，因设计檐口处水平集中风荷载、体型系数等，故此处按规范选值）、屋面坡度角a＝11o21。
4）在柱距6m范围内，基础梁、维护墙、窗、圈梁等传至基础顶面的竖向集中力标准值为300kn，此竖向集中力与柱外侧的水平距离为0.12m：
5）修正后的地基承载能力特征值：＝210 kn/m2，基础底面标高－2.2m。
6）柱顶至檐口顶得竖向高度h1＝2.1m，檐口至屋脊的竖向距离h2＝1.2m。
7）混凝土强度登记，排架柱用c30，柱下基础用c20。
8）排架柱主筋及柱下扩展基础内钢筋用hrb335，柱箍筋用hpb235级钢筋。
三）、设计任务：
1、设计内容：
1）、单层厂房平面、剖面结构布置及主要结构构件选型。
2）、排架内力分析。
3）、排架边柱内力组合。
4）、排架柱设计（截面设计、配筋构造、吊装验算、牛腿设计）。
5）、排架柱下扩展基础的设计（基础底面尺寸的确定）、基础高度的验算、基础底部配筋计算。
2、施工图内容：
1）、±0.000结构平面布置图一张。
2）、装配式边柱施工图（模板图和配筋图）。
3）、边柱下一个扩展基础的平面与剖面。
4）、施工图说明。
二、选型：表2.1主要构件选型。
三、结构计算简图（由于a、b柱的对称性，所以以下计算过程以a柱为例）
1、排架柱的高度。
1）、基础的埋置深度及基础高度：
设室内外地坪高差为300mm，基础梁高度为450mm，则基础顶面的标高为－0.850m（450+300+100＝850mm），同时要求满足任务书上要求的基础底面深度2.2m。
2）、排架柱高度的确定：
根据设计资料得轨顶标高为7.8m，吊车梁高为0.9m，轨道及垫层高度为0.20m，轨顶以上高度为2.050m，车子安全行驶的高度取为0.20m。
hu=吊车梁高＋轨道高度＋车子高度＋安全行驶高度。
=0.9+0.20+2.05+0.20=3.35m 取3.4m
7.8－0.9－0.2－(－0.85)＝7.55取7.6m
h= hu+h1=11m =3.4m, =7.6m
2、柱的截面尺寸及几何特征及自重。
1）、柱的截面尺寸：
由设计规范查得边柱可采用上柱b×h＝500mm×500mm的矩形截面，下柱采用＝500mm×1000mm×150mm×100mm的工字型截面。柱的尺寸和牛腿部位尺寸见下图。
柱的尺寸和牛腿部位尺寸。
2）、柱的截面几何特征及柱的自重计算。
对于排架列柱a、b：
上柱 下柱
根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，确定柱的截面尺寸，经计算得截面几何特征，汇总见表。
柱截面尺寸及相应的计算参数表2－2
3、荷载计算。
1）、屋盖恒载标准值。
6m预应力大型屋面板1.2×1.4＝1.68
20mm水泥砂浆找平层1.2×0.4=0.48
100mm厚水泥珍珠岩制品保温隔热层1.2×0.4=0.48
三毡四油防水层上铺小石子1.2×0.35＝0.42
屋盖钢支撑1.2×0.07=0.09
合计 3.15
天沟板1.2×1.21×6＝8.72kn
屋架自重1.2×88=105.6kn
则作用于横向平面排架边柱柱顶屋盖结构自重为。
计算偏心距e1＝500/2－200＝50mm
2）、屋面活载（不上人屋面，取0.70大于屋面雪载0.4）故。
3）、柱的自重重力荷载。
上柱。下柱。
4)、吊车梁及轨道连接重力荷载。
5)吊车荷载。
吊车的参数：b=5.65米，轮矩k=4.
4，pmax=165kn, pmin=34kn,g2=53kn。根据b和k，可算出出吊车梁支座反力影响线中个轮压对应点的竖向坐标值，如图４所示：
图４ 吊车荷载作用下支座反力的影响线。
1） 吊车的竖向荷载。
dmax=0.9γqfpmax∑yi=0.9×1.4×165×(1+0.08+0.81+0.27)=449.07kn
dmin==92.54kn
2） 吊车的横向荷载。
t=1/4αβ（q+g2）=×0.12×0.9×(150+53)=5.49kn
吊车横向荷载设计值：
tmax＝γqt∑yi=1.4×5.49×2.16=16.61kn
6）风荷载。
该地区的基本风压，对于城市地区，风压高度变化系数按b类地区考虑高度取值。对按柱顶标高10.15m考虑查得。
对按天窗檐口标高12.25m考虑查得。风荷载体型系数的分布如图2－2所示。
风荷载体型系数图。
7)荷载汇总表见下表。
荷载汇总表。
三、结构内力分析（由于a、b柱的对称性，所以以下计算过程以a柱为例）
该厂房为单跨等高排架，可用剪力分配法进行排架内力分析。其中柱的剪力分配系数计算，见表3-1，柱的计算简图见上表2－2。
表3－1柱剪力分配系数表。
内力的正负号规定见下图。
内力正负号定义图。
1、恒载作用下的排架内力计算。
a）在g1a作用下。
相应的根据以上过程可求出柱内力在g2a、g4a作用下的内力图，将求得的内力图叠加得内力图如图3.11a
2、屋面活载作用下的排架内力计算。
因本设计为单跨排架，q1a与g1a一样为对称荷载，且作用位置相同，仅数值大小不同，故由g1a的内力图按比例可求得q1a的内力图。内力图如图3.12
3、吊车竖向荷载作用下的排架内力计算。
1）、当dmax在a柱时：
mmax4a＝449.07×0.4=
mmin4a＝92.54×0.4=
分配给a柱的剪力为。
a柱柱顶的剪力为。
从而求得a柱的其它内力为如图3.13a、b
2）、当dmin在a柱时：
分配给a柱的剪力为。
a柱柱顶的剪力为。
从而求得a柱的其它内力为如图3.13c、d
4、吊车横向水平荷载作用下的排架内力计算。
吊车横向水平荷载是作用于吊车梁顶面。a=11-7.6=3.4，a＝3.4/4.3＝0.8
因：查表4－7知。
c5＝0.3851
按水平荷载由左至右作用。
分配给a柱的剪力为。
a柱柱顶的剪力为。
从而求得a柱的其它内力见图3.14
tmax从右向左作用情况与上述计算过程相同，但弯矩图相反。
5、风荷载作用下的排架内力计算。
1）当风为由左向右吹时：
对于作用，
对于单跨排架，a、b柱顶剪力。
va＝0.5（fw－c6h(q1-q2)）=7.14kn(→)
vb＝0.5（fw+c6h(q1-q2)）=16.1kn(→)
内力图见3.15
2）当风为左吹时。
这种情况下，荷载方向相反，故弯矩图也与风从左向右吹的相反。
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