1、目 录混凝土结构课程设计单层厂房设计任务书 1单层厂房混凝土结构课程设计计算书 3一、结构方案及主要承重结构 3二、计算简图 4三、荷载计算（标准值） 41、恒荷载计算 42、活荷载计算 .4四、内力分析 41、剪力分配系数的计算 .42、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 4、吊车竖向荷载作用下的内力分析 （不考虑厂房整体空间作用） 45、吊车水平荷载作用下的内力分析 （考虑厂房整体空间作用） 46、风荷载作用下的内力分析 .4五、内力组合 4六、A 柱截面设计 41、柱的纵向钢筋计算 .42、柱的水平分布钢筋 .43、牛腿设计 .44、柱的吊装验算 .45、A 柱基
2、础设计 .4七、B 柱截面设计 41、柱的纵向钢筋计算 .42、柱的水平分布钢筋 .43、牛腿设计 .54、柱的吊装验算 .45、B 柱基础设计 .4八、C 柱截面设计（与 A 柱相同） 4九、抗风柱设计 41、抗风柱计算参数 .42、荷载计算 .43、内力分析 .44、配筋计算 .45、吊装阶段验算 .46、基础设计 .4混凝土结构课程设计单层厂房设计任务书1、设计资料1.平面与剖面某机修车间，根据工艺和建筑设计的要求，确定本车间为两跨等高厂房厂房，车间面积为 3513.8，车间长度 72m。AB 跨跨度为 24m，设有两台 10t 中级工作制软钩吊车，轨顶标高 7.2m，柱顶标高为 10.
3、2m；BC 跨跨度为 24m，设有两台 10t 中级工作制软钩吊车，轨顶标高 7.2m，柱顶标高为 10.2m，基顶标高-0.5m。车间平面、剖面图分别如图 1、图 2。2、建筑构造屋盖： 防水层：SBS 防水卷材层找平层：20mm 水泥砂浆保温层：100mm 水泥蛭石砂浆屋面板：大型预制预应力混凝土屋面板围护结构： 240mm 页岩砖墙门窗： 门：5.6m6m，两边各一个低窗：4.2m4.5m高窗：4.2m2.4m3、自然条件建设地点： 衡阳市郊，无抗震设防要求基本风压： 0.40 2/mkN基本雪压： 0.35建筑场地： 粉质粘土地下水位： 低于自然地面 3m修正后地基承载力特征值：250
4、 2/k4、材料混凝土：基础采用 C25，柱采用 C25。钢筋：HPB235 级、HRB335 级等各种直径钢筋二、设计要求1、分析厂房排架，设计柱、基础，整理计算书一份。2、绘制结构施工图一套（结构说明、结构布置图、一根柱及预埋件详图、基础详图） 。三、设计期限 两周南华大学城市建设学院 混凝土结构设计单层工业厂房课程设计- 3 -四、参考资料1、混凝土结构设计规范 GB50010-20022、建筑结构荷载规范 GB50009-20013、建筑地基基础设计规范 GB50007-20024、混凝土结构构造手册5、国家建筑标准设计图集 08G1186、教材：混凝土结构设计原理7、教材：混凝土结构
5、设计8、标准图集屋架 G415（一） 、 （三) 柱 CG335(一） 、 （二） 、 （三）屋面板 G410 柱间支撑 G336吊车梁 G323 基础梁 G320 联系梁 G320 单层厂房混凝土结构课程设计计算书1、结构方案及主要承重构件根据厂房跨度、柱顶高度及吊车重量大小，本车间采用钢筋混凝土排架结构。结构剖面图如图 1 所示。厂房平面布置图见图 2。南华大学城市建设学院 混凝土结构设计单层工业厂房课程设计- 5 -厂房主要构件选型表：构件名称 标准图集 荷载标准值 选用型号预应力钢筋混凝土屋面板G410（一）1.56m1.5 2/mkNY-WB-2（S）预应力钢筋混凝土折线型屋架G41
6、5（三） 106kN/榀 YWJ18-2-Aa钢筋混凝土预应力吊车梁 04G425（二）28.2kN/根 DL-4-Z（B）吊车轨道及轨道连接件 G325 0.8 mkN/DGL-10钢筋混凝土基础梁 G320 16.7kN/根JL-1（整墙）JL-3（开墙）钢窗 0.45 2/k240mm 厚砖墙及粉刷 5.24二、计算单元本车间为机修车间，工艺无特殊要求，结构布置均匀，选取一榀排架进行计算，计算简图和计算单元如下图南华大学城市建设学院 混凝土结构设计单层工业厂房课程设计- 7 -其中，上柱高 =4.1m,下柱高 =6.6m，柱总高 H=10.7m。uHl3、荷载计算1、恒载(a) 屋盖结构
7、自重 防水层：40mm 厚细石混凝土 0.0425=1.0 2/mkN保温层：20mm 厚挤塑板 0.1找平层：20mm 水泥砂浆 0.0220=0.4 2/防水层：20mm 厚 SBS 防水卷材层 0.2找平层：20mm 水泥砂浆 0.4 /k屋面板：大型预制预应力混凝土屋面板 1.5 2N屋面恒荷载 3.6 2/mk2.852/N屋架自重：AB、BC 跨 YWJ24-2-Aa 106kN/榀则作用于 AB 跨两端柱顶的屋盖结构自重为： kNGBA 2.316.245.016.1 102/41501AeB作用于 BC 跨两端柱顶的屋盖结构自重为： kNGC 2.316.45.6.1 102/
8、450e1B（b）吊车梁及轨道自重AB 跨： kNGAB38.062.345/9157e3BC 跨： kBC38.062.345/9157e3（c）柱截面尺寸及自重柱截面尺寸及相应的计算参数如下截面尺寸/mm 柱高/mm 惯性矩/9104m自重/kN面积/ 2510m偏心距/mm上柱 400400 4100 2.13 16.4 1.6 100A 下柱 I4009001001506600 19.54 30.95 1.875 0上柱 400400 4100 7.2 24.6 2.4 0B 下柱 I40010001001506600 25.63 32.2 1.975 0上柱 400400 4100
9、2.13 16.4 1.6 100C 下柱 I4009001001506600 19.54 30.95 1.875 02、活载（a）屋面活荷载屋面活荷载标准值为 0.5 ，雪荷载标准值为 0.35 ，故仅按屋面2/mkN2/mkN参 数柱 号南华大学城市建设学院 混凝土结构设计单层工业厂房课程设计- 9 -活荷载计算，则作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：，作用位置与恒荷载相同kNQABC365.0246.各项恒活载作用位置如下图（b）风荷载风荷载标准值按 计算，其中 根据厂房0zsk zzmkN,0.1,/4.02各部分标高及 B 类地面粗糙度表确定如下柱顶：H=10.2m， 1.z檐口：H=1
10、2.85m， 82风荷载体型系数 如图所示s排架迎风面、背风面风荷载标准值为 2011 /3.041.8. mkNzsk 22 6则作用于排架计算简图上的风荷载标准值为kBqk /93.6.17202kNBhhFozssw 71.64.0815.).(5.)408.(4311 （c)吊车荷载吊车主要参数AB（BC）跨：10t 吊车、中级工作制吊车，吊车梁高900mm，B=5930mm,K=4050mm, =34.24kN,kG2，kNPk130max,NPk.49min,吊车竖向荷载AB 跨：南华大学城市建设学院 混凝土结构设计单层工业厂房课程设计- 11 -maxax,0.914(0.827
11、.16)23.7QkiDPy kNinin, 389BC 跨maxax,.6(.9.5)4.Qkiy kinin,091458.0216P2.4.4.3、吊车横向水平荷载AB 跨max11()0.291.4(023.)1.94.2744QiTgy kNBC 跨max()(8.7)Qiy k2.5、排架内力分析该厂房为两跨等高厂房，可以用剪力分配法进行排架内力分析柱剪力分配系数柱列 n 0C310/()HEi备注A 0.150 0.341 2.5 0.281 0.161B 0.157 0.341 2.47 0.0708 0.638C 0.109 0.341 2.27 0.225 0.201300
12、3,1,1()uul liiiABCIHnCEIn2.5.1、恒载作用下排架内力分析A 柱南华大学城市建设学院 混凝土结构设计单层工业厂房课程设计- 13 -1234512423.690.159.76.8()(20.1).3960.5.29AAAGkNkNMemGe kNmB 柱415361235.61.87.0(9.60).7516.02BGkNkMe kNmC 柱718439517123445.2.860.1.2()6903(5.6201).543.1CCGkNkMeNme kNm由于排架为对称结构，故各柱按柱顶为不动铰支座计算内力，柱顶不动铰支座反力 分别为iRA 柱 2 21 33 3
13、1230.5,.41()1.0, .08()1.85.93.2()2AAnnCCnMR kNH B 柱 2 21 33 3230.57,.41()1.0, .093()6.9.41BnnCCnMRkNHC 柱2 21 33 31230.9,.41()1.09, .01()1.84.5.4()2CnnCnMR kNH 排架柱顶不动铰支座总反力为 5.4.3.6()BCAk各柱柱顶最后剪力分别为 3.20169180()5.4.4.ABBCiACVRNk2.5.2、屋面活荷载作用下排架内力分析2.5.2.1、AB 跨作用屋面活荷载排架计算简图如图所示，其中 137.8QkN其在 A、B 柱柱顶及变
14、阶处引起的力矩为137.8051.9MkNm2617B2南华大学城市建设学院 混凝土结构设计单层工业厂房课程设计- 15 -A 柱 2 21 33 31230.5,.41()1.0, .08()1.8927.56.9()AAnnCCnMR kNH B 柱 2 21 33 3230.57,.41()1.0, .093()5.67.92()1BnnCCnMRkNH则排架柱顶不动铰支座总反力为 0.8.()AB将 R 反向作用于排架柱顶，可得屋面活荷载作用于 AB 跨时的柱顶剪力.916.9074()23.20.8BBCiACVkN排架柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图 2-92.5.2.2、BC 跨
15、作用屋面活荷载排架计算简图如图所示，其中 137.8QkN其在 A、B 柱柱顶及变阶处引起的力矩为137.805.67MkNm21.1.9C24kB 柱 2 21 33 310.57,.()1.0, .093()5.67.92()BnnCCnMRkNHC 柱 2 21 33 31230.9,.4()1.09, .01()1.82.45.8()CnnCnMR kNH则排架柱顶不动铰支座总反力为 0.9.0()BCkN将 R 反向作用于排架柱顶，可得屋面活荷载作用于 AB 跨时的柱顶剪力.162.8.36.74().00ABBCiACVk排架柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图 2-102.5.3、风
16、荷载作用下排架内力分析2.5.3.1、左吹风时排架计算简图如图所示南华大学城市建设学院 混凝土结构设计单层工业厂房课程设计- 17 -各柱不动铰支座反力分别为A 柱 41310.5,.1()0.82.1.31.45()AnnCRqHkNC 柱 413210.9,.()0.158.2.3.46()482.7CAWnnRqHkNF各柱顶剪力分别为 .5013()63827.4.0.69BCiABCWVkRNFk排架内力图如图 2-11 所示2.5.3.2、右吹风时计算简图如图所示各柱不动铰支座反力分别为A 柱 41310.5,.1()0.8.12.35.72()AnnCRqHkNC 柱 41321
17、0.9,.()0.158.2.3.9()7()CAWnnRqHkNFk各柱顶剪力分别为 5.016.415()382.993.6.2.BCiABCWVkRNFk排架内力图如图 2-12 所示南华大学城市建设学院 混凝土结构设计单层工业厂房课程设计- 19 -2.5.4、吊车荷载作用下排架内力分析2.5.4.1、 作用于 A 柱maxD计算简图如图所示其中吊车竖向荷载 ， 在牛腿顶面处引起的力矩为axminmax326.1703582.6AMekNin894BA 柱 33 .11.02, 7.2()ACCRkHB 柱 33 58.4093.9, 5.1()2BMkN2.0()ARkN排架各柱顶剪
18、力分别为 7.2016.8.94()593265.AABBCiACVRkN排架柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图 2-132.5.4.2、 作用于 B 柱左minD计算简图如图所示其中吊车竖向荷载 ， 在牛腿顶面处引起的力矩为maxDinmin37.890527.6AMekNax261.13B柱顶不动铰支座反力 及总反力 分别为,ABRRA 柱 33 7.2081.082, .4()1ACCkNHB 柱 33 .93.9, 5.7()2BMRk1.4()BAkN排架各柱顶剪力分别为 2.0613.4.5()57872.ABBCiACVkNR排架柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图 2-142.5.4
19、.3、 作用于 B 柱右maxD计算简图如图所示南华大学城市建设学院 混凝土结构设计单层工业厂房课程设计- 21 -其中吊车竖向荷载 ， 在牛腿顶面处引起的力矩为maxDinmax634.1075.62BMekNin48CB 柱 33 .1931.09, 2.6()BRkHC 柱 33 42.80., 3.4()1CMkN.6.()BRk排架各柱顶剪力分别为 0.138254217.().6ABBCiACVkNR排架柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图 2-152.5.4.4、 作用于 C 柱maxD计算简图如图所示其中吊车竖向荷载 ， 在牛腿顶面处引起的力矩为maxDinmin14.60751.
20、2BMekNax39C柱顶不动铰支座反力 及总反力 分别为,ABRRB 柱 33 106.231.09, 9.4()B kNHC 柱 33 9.5., 1.8()2CMRk15.486.04()CBkN排架各柱顶剪力分别为 0.979313.2()15.4826.04ABBCiACVRk排架柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图 2-162.5.4.5、 作用于 AB 跨柱maxT当 AB 跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图所示南华大学城市建设学院 混凝土结构设计单层工业厂房课程设计- 23 -A 柱 235max54.10.1,.,0.738()2().5210.39.274.3()Ana
21、anCRTkNB 柱 235max5.1.17,.,0.67()2(3).5410.749.25.()BnaanCRTkN排架柱顶总反力 R 为.310.A各柱顶剪力为 4.98.6.253.61()2090.10BBCVkRmN排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图 2-17 所示，当 方向相反时，弯矩图和maxT剪力只改变符号，方向不变2.5.4.6、 作用于 BC 跨柱maxT当 BC 跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图所示B 柱 235max54.10.17,.,0.67()2(3).5410.7420()BnaanCRTkNC 柱 235max5.1.19,.,.67()2(3)0
22、.5810.3824.7.()CnaanRTkN排架柱顶总反力 R 为.1()Bk各柱顶剪力为 0.8627.513.4()4080.1613.8ABBCCVkRmN排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图 2-18 所示，当 方向相反时，弯矩图和maxT南华大学城市建设学院 混凝土结构设计单层工业厂房课程设计- 25 -剪力只改变符号，方向不变2.6、内力组合A 柱内力组合可变荷载 内力组合屋面荷载 吊车荷载 风荷载截面内力永久荷载 作用于AB跨作用于BC跨maxD作用于 A柱a作用于 B柱左max作用于 B柱右aD作用于 C柱mxT作用于 AB跨ax作用于 BC跨左风 右风maxM与相应的 Nma
23、x与相应的 Nmax与相应的 MminN与相应的 M项次 A B C D E F G H I J K 组合项 内力合计 组合项 内力合计 组合项 内力合计 组合项 内力合计M 5.14 0.94 1.37 -29.15 -19.11 26.25 -4.07 4.9714.87 -7.17 -4.25 44.23 -38.61 25.77 43.38- N 245.76 37.8 0 0 0 0 0 0 0 0 0A+0.9(B+C+F+I) 279.78A+0.90.8(D+G)+I+J 245.76(1.35/1.2)A+0.7(B+C+F) 302.94A+0.9(C+F+I) 245.7
24、6M -30.15 -6.62 1.37 53.51 8.15 26.25 -4.07 4.97 14.87 -7.17 -4.25 41.89 -59.61 25.43 -53.65- N 285.36 37.8 0 236.17 77.89 0 0 0 0 0 0A+0.9C+0.8(D+F)+I 455.40A+0.9(B+G+I+J) 319.38A+0.9(B+D+I) 531.93A+0.9(G+I+J) 285.36M 1.52 -1.16 4.01 -2.7 -28.71 76.88 -11.93 40.8843.54 181.27 -82.67 276.55(197.79)
25、-142.37(-101.51) 200.37(143.31) 276.65(197.79)N 328.56 37.8 0 236.17 77.89 0 0 0 0 0 0 328.56(273.8) 418.66(338.16) 575.13(449.92) 328.56(273.8)-V 3.91 0.674 0.326 -6.94 -4.55 6.25 -0.97 5.66 3.54 27.05 -15.39A+0.9(C+F+I+J)37.36(27.15)A+0.9B+0.8(E+G)+I+K -16.49(-11.29)A+0.9(B+D+I+J)25.80(18.89)A+0.9
26、(C+F+J)37.36(27.15)南华大学城市建设学院 混凝土结构设计单层工业厂房课程设计27B 柱内力组合可变荷载 内力组合屋面荷载 吊车荷载 风荷载截面内力永久荷载 作用于AB跨作用于BC跨maxD作用于 A柱a作用于 B柱左max作用于 B柱右aD作用于 C柱mxT作用于 AB跨ax作用于BC 跨左风 右风maxM与相应的 Nmax与相应的 Nmax与相应的 MminN与相应的 M项次 A B C D E F G H I J K 组合项 内力合计 组合项 内力合计 组合项 内力合计 组合项 内力合计M 3.78 -6.9 7.24 27.38 30.37 -73.5 -55.82 9
27、.8233.96 63.55 -62.87 125.39 -155.72 -46.96 -149.51- N 489 37.8 37.8 0 0 0 0 0 0 0 0A+0.9(C+E+I+J) 523.02A+0.9(B+F+I+K) 523.02(1.35/1.2)A+0.7(B+C+F) 603.05A+0.9(F+I+K) 489M 19.8 -6.9 7.24 -31.03 -146.76 402.12 50.38 9.82 33.96 63.55 -62.87 475.98 -205.64 291.72 107.56- N 589.56 37.8 37.8 77.89 236.1
28、7 634.16 141.6 0 0 0 0A+0.9(C+F+I+J) 1194.32A+0.9(B+E+I+K) 836.13A+0.9B+C+0.8(E+F)+I+J 1284.23A+0.9(I+J) 589.56M 27.09 -9.26 10.27 21.78 -89.2 260.37 -57.27 84.18233.06 186.1 -184.1 647.91(466.03) -426.17(-326.88) 528.48(380.73) 404.33(292.04)N 663.96 37.8 37.8 77.89 236.17 634.16 141.6 0 0 0 0 1268
29、.72(960.97) 969.97(771.88) 1358.64(1030.05) 663.96(553.3)-V 0.9 -0.29 0.374 6.25 7.23 -17.5 -13.29 9.18 24.58 15.13 -14.97A+0.9(C+F+I+J)21.22(15.27)A+0.9B+0.8(E+G)+I+K -39.32(-27.98)A+0.9B+C+0.8(E+F)+I+J 29.32(21.05)A+0.9(I+J)36.64(26.28)C 柱内力组合可变荷载 内力组合屋面荷载 吊车荷载 风荷载截面内力永久荷载 作用于AB跨作用于BC跨maxD作用于 A柱a作
30、用于 B柱左max作用于 B柱右aD作用于 C柱maxT作用于 AB跨a作用于BC 跨左风 右风maxM与相应的 Nmax与相应的 Nmax与相应的 MminN与相应的 M项次 A B C D E F G H I J K 组合项 内力合计 组合项 内力合计 组合项 内力合计 组合项 内力合计M -8.92 -1.6 -1.05 1.76 -11.26 47.25 59.89 6.939.78 9.54 4.03 62.36 -30.24 -18.65 62.36- N 245.76 0 37.8 0 0 0 0 0 0 0 0A+0.9(G+I+J) 245.76A+0.9(B+C+E+I 2
31、79.78(1.35/1.2)A+0.7(C+E) 302.94A+0.9(G+I+J) 245.76M 34.23 -1.6 8.4 1.76 -11.26 4.77 -130.36 6.93 9.78 9.54 4.03 63.88 -93.34 -85.78 53.20- N 306.72 0 37.8 0 0 141.6 634.16 0 0 0 0A+0.9C+0.8(D+F)+I+J 442.69A+0.9(B+G+I) 763.32A+0.9(B+C+G+I) 911.48A+0.9(D+I+J) 306.72M -4.73 -4.7 2.73 5.17 -32.96 95.9
32、-14.85 20.3125.81 98.17 -127.73 285.62(203.45) -271.57(-194.54) -248.05(-177.75) -266.81(-191.14)N 352.32 0 37.8 0 0 141.6 634.16 0 0 0 0 513.78(408.93) 808.92(619.74) 957.08(725.57) 352.32(293.6)-V -4.81 -0.382 -0.7 0.42 -2.68 11.25 14.26 1.65 15.86 16.65 -24.54A+0.9(C+F+I+J)33.9(23.68)A+0.9B+0.8(E
33、+G)+I+K -33.18(-24.26)A+0.9(B+C+G+I+J)-29.31(-21.51)A+0.9(B+E+I+K)-43.93(-31.94)南华大学城市建设学院 混凝土结构设计单层工业厂房课程设计292.7、柱截面设计混凝土强度等级为 C30， ， ；采用 HRB335 级214.3/cfNm2.01/tkfNm钢筋， 230/,0.5y bfNm2.7.1、A 柱配筋计算2.7.1.1、上柱配筋计算上柱截面共有四组内力，取 ，经判别，其中三组内力为大04360hm偏心受压，只有一组为小偏心受压，且，故按此组内力计算时为构造10.51.312.5bcNfh kN配筋，对三组
34、大偏心受压内力，在 M 值较大且轴力比较接近的两组内力中取轴力较小的一组，即取 43.8,24.76MkmNk上柱计算长度 ，附加偏心距为08l20aem30 0.1,17695iaee由 ，故应考虑偏心距增大系数842lh，取21 30140=.65157cfAN1.0022 210 31 0.941 1.0941.56045.768.9.2.43i sclhleaNfbhh取 计算2sxa 3 200.519614.624.7()()issyse mNeAfha选 3B18( )，则 ，满足要求2763sAm7630.4.24sAbh垂直于排架方向柱的计算长度 01.25lm0521.,.
35、794lbmax.99.4.303762302ucysNfAkkN满足弯矩作用平面外的承载力要求2.7.1.2、下柱配筋计算取 ，与上柱分析方法类似，在下柱八组内力中选取最不利08476h内力 2.5,328.5MkNmkN下柱计算长度 ，附加偏心距为01.llH80273ahem 1,4,0f fbh30276.582,824751iaeeN由 ，故应考虑偏心距增大系数810.lh，取51 3.5.4.710=.86286cfA1.022 2010. .5658141476.6589.338ii lehmhm为大偏心受压，先假定中和轴在翼缘内，则，说明中和轴在翼缘内312.157.415004fcfNxb
