焊接车间单跨单层厂房屋建设设结构设计说明

焊接车间单跨单层厂 房建设结构设计一、结设计资料1.1工程概况某工厂拟建一个焊接车间，根据工艺布置的要求，车间为单跨单层厂房，跨 度为18m设吊车15/3t、20/5t吊车各一台，两台吊车工作级别均为 A5,厂房 不设天窗，地面工作级别为 B类。1.2结构设计资料a自然条件基本雪压：0.5kN/m2。基本风压：0.3kN/m2。屋面活载：0.5 kN/m 2。抗震设 防烈度：该工程位于非地震区，故不需抗震设防。b地质条件场地平坦，地面以下01.5m为素填土层，1.5m以下为粉质粘土层，n b=0.3， n d=1.5。该土层？ ak=230 kN/m，巳=8.9MPa,场地地下水位较低，可不考虑其对 地基的影响。1.3建筑设计资料2屋面：采用25mn卷材防水屋面，0.3kN/m，不设保温层，不考虑积灰荷载。围护墙：采用240mm厚蒸压粉煤灰砖墙，16kN/nt外墙为水刷石，0.5kN/m2 内墙为混合灰砂浆抹面，0.34kN/m2。门窗：钢门、钢窗，0.45kN/m2。地面：采用150厚C15素混凝土地面，室内外高差为 300mm1.4吊车资料Q(t)Lk(mH(mB1(mrh吊车宽B(m)轮距K(m)Pmax(kN)Pnin(t)m(t)20/516.52.22305.654.41953.02515/316.52.052305.654.41653.525表1吊车参数1.5材料a柱混凝土取C30,主筋用HRB400箍筋选用HPB235b基础混凝土选用C25钢筋选用HPB235或HRB335二、结构选型2.1确定屋面做法APP改性沥青防水层20厚水泥砂浆找平层100厚水泥蛭石保温层APP改性沥青隔气层20厚水泥砂浆找平层预应力混凝土大型屋面板围护结构：240mml厚蒸压粉煤灰砖墙，柱距范围内塑钢窗宽度 3.6m。2.2屋面板选型APP改性沥青防水层 20厚水泥砂浆找平层 100厚水泥蛭石保温层APP改性沥青隔气层20厚水泥砂浆找平层20kN/m5kN/m20kN/m0.3kN/m0.05kN/m32x 0.02m=0.4kN/m32x 0.1m=0.5kN/m3x 0.02m=0.4kN/m2共计 G1.65kN/m屋面活荷载为0.5kN/m共计4.972kN/m外加均布荷载组合设计值:q=4.972 x 0.58=2.88 kN/m查表，天沟板采用标准图集 G410（三）中的1.5mx 6m预应力混凝土屋面板（卷材防水屋面板TGB58-1）,板重力荷载标准值为2.01kN/m，雪荷载为0.5kN/m2。取大者计算，贝U:Q=0.5kN/m2所以：q=1.2 x 1.65+1.4 x 0.5=2.68kN/m2屋面板采用标准图集 G41（一）中的1.5mx6m预应力混凝土屋面板（Y-WB-2II）,板重力荷载（包括灌缝在内）标准值为1.5kN/m2。2.3天沟板选型内天沟板宽度采用770mm则b=0.58mx 0.91kN/m22x 0.4kN/mx 0.15kN/m2x 2.3kN/m22内天沟荷载：焦渣混凝土找坡1.2水泥砂浆找平层20mm1.2三毡四油卷材防水层1.2积水荷载按230mn计算1.42.4 屋架选型屋面荷载设计如下 :APP改性沥青防水层20 厚水泥砂浆找平层100 厚水泥蛭石保温层APP改性沥青隔气层20 厚水泥砂浆找平层 预应力混凝土大型屋面板 屋盖钢支撑系统 外天沟板自重0.3kN/m3220kN/mx 0.02m=0.4kN/m325kN/mx 0.1m=0.5kN/m0.05kN/m3220kN/m3x 0.02m=0.4kN/m21.5kN/m0.05kN/m2.01/18=0.11 kN/m屋面恒荷载（以上各项相加）3.31kN/m屋面活荷载0.5kN/m屋面荷载设计值 :q=1.2x3.31+1.4x0.5=4.67kN/m2屋架采用标准图集 G415（）中的预应力混凝土折线形屋架（YWJ18-3-B, 其重力荷载标准值为69kN/榀。2.5 起重机梁及轨道链接起重机梁采用标准图集 G323（二）中的钢筋混凝土起重机梁（DL-9B），梁高 1.2m，其重力荷载标准值为40.8kN/根。轨道连接采用标准图集G325 （二），重力荷载标准值为0.8 kN/m2。2.6 基础梁选型基础梁采用标准图集G320中的钢筋混凝土基础梁（JL-3），中重力荷载标准 值为 16.1 kN/ 根。2.7支撑布置单跨厂房跨度18m吊车起重量为20t，选定排架号PJ1-183。 基本风压为0.3kN/m2。根据选取的排架号确定柱间支撑如下：上柱：ZC039-1(1) 下柱：ZC093-11(12)c2.8初选柱截面形式及尺寸厂房剖面图如图1所示:柱截面尺寸既要满足承载能力的要求，也要满足刚度的要求。对于6m柱距的厂房柱，其最小截面可以根据表 2确定。项目分项截面咼度截面宽度无吊车厂房单跨 H/18 H/30,并300mm多跨 H/20有吊车厂房Q HX/20，并400mmQ=1520tHk Hk/1110m HK 12mHk/12Q=30tHk Hk/9Hk 12mHk/10Q=50tHk Hk/9Hk 13mHk/11Q=75100tHk 14mHk/8注：1.表中Q为吊车起重量，H为基础顶至柱顶的总高度，耳为基础顶至吊车梁顶的高度,HX为基础顶至吊车梁底的高度。2.表中有吊车厂房的柱截面高度系按重级工作制考虑的，如为中、轻级工作制，应乘 以系数0.95。表2 6m柱距实腹柱截面尺寸参考表对于设有中级工作制吊车的厂房柱，也可参考表3初选柱的截面形式和尺寸吊车起 重量轨顶标咼（m）6m柱距（边柱）6m柱距（中柱）上柱（mm下柱（工mm上柱（mm下柱（mmNL满足弯矩作用平面外的要求。6.3下柱配筋计算由附表二可知，下柱截面共有 4组内力。取hb 1000 40 960mm。由书本表12-4得排架柱下柱的排架方向计算长度为10 1.0Hx 9.6m判别各组内力的偏心状况（其中ea 1000/30 33mm），见表7所示:单位为：第一组第二组第三组第四组kNgmM 395.88M 393.37M 37.7M 208.33kNN 825.1N 496.88N 873.88N 386.06M eN479.8mm791.7mm43.1mm539.6mmeie0ea513.1mm825mm76.4mm572.9mm0.5 fcA1N取1取1取1取12取1取1取1取11 140：壮2 1 2ho1.1231.0771.8271.11e576.2mm888.5mm135.6mm635.9mm0.3h。288mm288mm288mm288mm初步判断大偏心大偏心小偏心大偏心表7下柱偏心状态表对于工字形截面柱，在多数情况下属大偏压构件，偏心矩 e (e=M/N的值越 大，截面配筋就越多，因此一般应选取偏心矩e值较大的组合。在求得钢筋面积 的基础上，再对Nma的组合进行复核。通过表7的分析，选取第二组和第三组荷载进行分析。a按第二组内力进行分析M 393.37 N 496.88对上柱的配筋计算如下：Nu496880x 86.9mm1fcbf 1.0 14.3 4002as 80mm x 86.9mm bh0 497.28mm 满足要求又因为x 86.9mm hf150mm，则可按宽度bf 400mm的矩形截面计算he e $as 888.05 500 401348.05mmAs AxNe 1 fcbfx h21 12646.8mmfy h0 asb按第三组内力进行分析M 37.7 N 873.88对上柱的配筋计算如下:Nifc bf b hfb i fcbho 0故按此内力计算时为构造配筋。综合上述两种方法，选取钢筋 5 14。则As A 769mm2769 20.78%0.6%1970007690.39%0.2%197000最小配筋率满足要求。在垂直于弯矩平面外方向:由书本表12-4得排架柱上柱的垂直于排架方向计算长度为:100.8Hx 0.8 9.6 7.68m。I2 21.73 109 mm42Ax 197000 mmi? 2J 2 2 93.8mm22 代得:1 0i2 2768093.881.88查表得:0.858Nu 0.9 (fcA fyA) 0.9 0.658( 143 197+360 1.538)=1996kNNL满足弯矩作用平面外的要求。6.4箍筋的计算非地震区的单层厂房，箍筋按构造配筋就可满足要求。上下柱均选用8 200箍筋。6.5柱的裂缝宽度验算计算参数为:52Es 2.0 10 N /mm构件受力特征系数：Ct2.1混凝土保护层厚度取25mm柱的裂缝宽度验算见表 8（上柱0.55h0 198mm，下柱0.55h0 528mm）:柱截面上柱下柱内力标准值M k kN m36.92312.62Nk kN228.84409.67eo M k /N k mm161.3528Aste 0.5bhbfb hf满足要求取 0.0121 1 l0 4000 e0 /h0 h取1.0e se h/2 a$(mm)1223.1f hf bf b /bh0.45z 0.870.12(1 r；) h0/e 2 h0796.2Nk e z j 2 skN； mmAsZ285.61.10.65ftkte sk0.643skd eqmaxcr1.9c 0.08mmEste0.3 0.3满足要求表8柱的裂缝宽度验算七、牛腿计算7.1牛腿截面的设计牛腿界面宽度与柱宽度相等为 400mm若取吊车梁外侧至牛腿外边缘的距离为200mm吊车梁端部宽度为 300mm吊车梁轴线到柱外侧的距离为 750mm则牛腿顶面的长度为750-400+150+200=700mm牛腿外缘高度为500mm牛腿截面 高度为600mm牛腿的几何尺寸如图22图22牛腿界面几何尺寸示意图7.2截面高度验算作用于牛腿顶部按荷载标准组合计算的竖向力值：Fvk Dmax,k F4348.4445.6394.04kN牛腿顶部按荷载标准组合计算的水平拉力值为：Fhk 0kN牛腿截面有效高度：h0 h as 600 40 560 mm竖向力作用点位于下柱截面内，则 a 0。ft1-0.5电 址一00.65fvk 0.5 h。2。1 400 700731640N Fvk 394040N0.50560满足要求。7.3牛腿的配筋由于吊车垂直荷载作用于下柱界面内。故该牛腿可按构造要求配筋。牛腿应配置水平箍筋，水平箍筋的直径应取用612mm间距为100150mm且在上部2h/3范围内的水平箍筋总截面面积不应小于承受竖向力的受 拉钢筋截面面积的1/2。因为a/h 00.3，因此不需设置弯起钢筋。对于纵向钢筋：2 Asminbh 0.002 400 600 480mm所以实际选用41_14, A=615mm对于水平箍筋选用 8100。7.4牛腿局部受压验算0.75Af c 0.75 400 300 14.31287000N Fvk满足要求。八、排架吊装验算8.1荷载的计算采用翻身吊，吊点设牛腿与下柱交接处，验算时，混凝土达到设计强度的70% 柱插入杯口深度为0.9m，故柱总长为14.4m。计算简图如图23。n ?i u qTririTEi rririuJIffi92 H 川hihiI汕i图23柱吊装验算计算简图上柱：q21.5 1.20.16257.2kN/m牛腿：q31.5 1.20.442519.8kN/m下柱：q11.5 1.20.197258.87kN/m8.2内力分析弯矩图见图24图24柱吊装受力弯矩图1 2 2M 2 q2(L2 L3)0.5 7.2 3.954.76kN m21 2 2 2 2M3-q2L2 (q3 q2)L30.5 7.2 4.512.6 0.6 75.17kN m2由 RaLiM3 0.5qL1 0 得：Ra 36.3kN令RA q x 0得：下柱最大弯矩发生在x 4.13m处。故：2 2M1RAx 0.5q1x36.3 4.13-0.5 8.87 4.1374.27kN m8.3上柱吊装验算上柱配筋As As 615mm2,受弯承载力验算:I IIOMufyAs(h。as) 360 615 (360-40) 1071.9kN m0M20.9 54.76 49.28kN m满足要求。裂缝宽度验算：teskMk54.76 106/1.22236.9N/mm0.87h AsAs0.87 360 6156150.5bh0.5 4004000.0080.01取 te 0.011.1-0.65ftk /( te sk)1.10.652.010.5480.01 236.9Wmaxcr岂(1.9cdeq0.08te2.10.5480.217mm236.9 c (1 9 200000 (.Wmin0.3mm25140.08 )0.010满足要求8.4下柱吊装验算下柱配筋As As 769mm2,受弯承载力验算:MufyAs(h0 as) 360 769 (960-40 10-6 254.7kN m0M20.9 75.17 67.65kN m满足要求裂缝宽度验算:tesk0.87h0As75.17 106/1.20.87 960 76997.53N / mm2As7690.5bh0.5 400 4000.0096 0.01 取 te 0.011.1-0.65ftk /( te sk)1.10.652.010.01 97.53下柱的裂缝宽度满足要求九、抗风柱设计9.1抗风柱尺寸确定抗风柱承受山墙传来的风荷载，它的外边缘位置与单层工业厂房横向封闭轴 线重合，离屋架中心线500mm为了避免抗风柱与端屋架相撞，应将抗风柱的上 部截面高度适当减小，形成变截面单阶柱。抗风柱的柱顶标高应低于屋架上弦中心线 50mm这样，柱顶对屋架的作用力 就可以通过弹簧板传至上弦中心线，不使上弦杆受扭。抗风柱上下柱交界处的标高应低于屋架下弦下边缘200mm避免屋架产生扰度时与抗风柱相碰。抗风柱上柱截面高度 hs不得小于300mnrr 350mm下柱截面高度不得小于 HX/25，H为下柱高度。上、下柱截面宽度当抗风柱仅承受风荷载及柱自重时， 不得小于Hb/40，当同时承受由连系梁传来的墙重时，不得小于Hb/30 ( H)为抗风柱从基础顶面至柱平面外支撑点的距离)。当满足以上要求时，可以认为以满足 水平刚度的要求，不必再作水平侧移的验算。因此抗风柱的上、下柱高度分别为：Hs1.650.6 0.05 0.1 0.22.5mHx 13.5mx2525柱总高为:HbH s Hx 2.5m 13.5m16m因此:Hx空00400mm,取 b40400mm4013500b540mm,取 hx 600mm, hs 300mm9.2风荷载及柱顶、柱底剪力因为:s 0.8,16.0 1520150.111.141.16,A p00.3kN / m2，B -836m所以:0.8 1.160.3 61.67kN/m又因为:IsrxhShl0.125,HsH2 90.18116.4所以根据风荷载内力分析时所用的公式:C110.378所以柱顶、柱底剪力为:R qC11H 1.67 0.378 16.0 10.1kNV 1.67 16.0 10.116.62kN同理，求得上、下柱截面的最大弯矩标准值为:2Ms -20.03kN /m22Mx 52.16kN /m9.3截面配筋上柱下截面下柱下截面弯矩设计值（kN.m）28.0473.02bx ho (mm400x 260400x 560Ms21 fcbh。0.0730.0410.0760.5180.0410.2%0.24%0.2%表9抗风柱截面配筋计算表9.4吊装验算0.9m,采用两点吊，验算时，混凝土达到设计强度的70%柱插入杯口深度为 故柱总长为17.3m。故吊点设置于距端部 0.207L=3.58m处。a上柱吊装验算同8.2内力分析，得出上柱所受最大弯矩为：1 2 2M2q2（L2 L3）2 0.5 5.4 2.52 16.88kN m2上柱配筋As As 339mm2,受弯承载力验算：I IIoMu fyAs（g as） 360 339（260-40）1026.85kN m0M20.9 16.88 15.18kN m满足要求。裂缝宽度验算：Mk16.88 106/1.22ski183.47N/mm0.87hoAs0.87260 339Aste3390.0060.01 取 te0.010.5bh0.54003001.1-0.65ftk/( tej sk)1.1 0.65 -2.010.3880.01 183.47deqWmaxcrsk(1.9c0.08）Este183.4712、2.1 0.388(1.9 25 0.08 -200000 0.010.107mm wmin 0.3mm满足要求。b下柱吊装验算同8.2内力分析，得出下柱所受最大弯矩为:M186.60kN m下柱配筋As As 565mm2,受弯承载力验算: 6Mu fyAs(h。as) 360 565 (560-40) 10-105.77kN m0M20.9 86.60 77.49kN m满足要求。裂缝宽度验算:teskMk86.60 106/1.20.870人0.87 5605650.5bh0.5 4006001.1-0.65ftk /( te sk)1.1Wmaxcr岂(1.9c5650.0050.650.08deq )te262.15N/mm20.01取 te2.010.01 262.150.010.60.6 262 2000000.237mm wmin2.112(1.9 25 0.08 0.01)0.3mm满足要求。9.5箍筋配筋实际工程当中，柱的箍筋一般可按构造配置，不必进行计算因此选用8 200。十、基础设计计算10.1基本参数混凝土选用C25钢筋选用HPB235查表得：2 2 2fc 11.9N /mm , ft 1.27N /mm ,ftk 1.78N /mmfy 210N / mm2 , fyv 210N /mm210.2确定基础荷载计算值在内力组合表中选出川一川截面 M绝对值最大（Mmax Mmin的两组内力（包 括N V。由于本工程外墙荷载作用在基础顶面上，还要把选出的两组内力分别 与外墙荷载作用组合起来，计算作用在基底的两组力。组合后，正、反两个方向 两组力的差别不太大时，基础可以设计成对称的。计算中，240厚墙双面粉刷重5.24kN/m2,钢窗重 0.4kN/m2。川一川截面M绝对值最大（Mmax Mmin的两组内力（包括 N V）标准效应 组合如表9所示。A柱内力组合表（川-川截面标准组合）截面正Mmax及相应N V负Mmax及相应N、V川-川截面MNV210.95-219.33689.06:401.57 121.14-19.31表10 III-III截面标准组合由基础梁传至基础顶面的何载值：墙重（13.51.9 0.35） 6（4.8 3） 3.6 5.24326kN窗重基础梁自重(4.83) 3.6 0.411.2kN16.1kN荷载标准值Gwk 353.3kN偏心距1000 ew240 “c620mm2210.3基础底面尺寸的确定a作用于基础底面的荷载效应标准组合值查表选定基础的大致形状、埋深。见图 25。7 DO第一组:M botNbot第二组:M