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单层厂房设计完整课程计算书一、设计概况本设计为某单层工业厂房，主要用于机械加工，跨度24m，柱距6m，柱高8m，采用单跨钢筋混凝土排架结构。屋面采用预应力混凝土空心板，吊车吨位10t（A5工作制），地基承载力特征值180kPa（碎石土）。二、结构选型1.结构形式选择排架结构：适用于大跨度、有吊车的工业厂房，柱与屋架铰接，柱底固定，受力明确，施工方便。柱网布置：跨度24m（满足10t吊车运行要求），柱距6m（屋面板、檩条、吊车梁的标准跨度，材料利用合理）。2.构件选型柱：矩形截面（400×600mm），C30混凝土，HRB400钢筋。基础：独立基础（1000×1000×300mm），C25混凝土，HRB335钢筋。吊车梁：焊接工字钢（850×200×10×8mm），Q235B钢。屋架：梯形钢屋架（跨度24m），Q235B钢。三、荷载计算（依据《建筑结构荷载规范》GB____）1.恒荷载（标准值）屋盖自重：预应力空心板（0.3kN/m²）+防水层（0.1kN/m²）+保温层（0.03kN/m²）+屋架（0.15kN/m²）+檩条（0.05kN/m²）=0.63kN/m²，设计值1.2×0.63=0.756kN/m²。柱自重：0.4×0.6×8×25=48kN，设计值1.2×48=57.6kN。吊车梁自重：焊接工字钢（0.8kN/m）×6m=4.8kN，设计值1.2×4.8=5.76kN。2.活荷载（标准值）屋面活荷载：0.5kN/m²（设计值1.4×0.5=0.7kN/m²）。雪荷载：基本雪压0.3kN/m²，屋面积雪分布系数1.0，故雪荷载0.3kN/m²（设计值1.4×0.3=0.42kN/m²，取屋面活荷载与雪荷载较大值0.5kN/m²）。吊车荷载：最大轮压125kN（设计值1.4×125=175kN），最小轮压25kN（设计值1.4×25=35kN）；横向水平荷载6.5kN（设计值1.4×6.5=9.1kN），纵向水平荷载12.5kN（设计值1.4×12.5=17.5kN）。3.风荷载（标准值）基本风压：0.4kN/m²（地面粗糙度B类）。风压高度变化系数：柱高8m，μz=1.0。风载体型系数：迎风面0.8，背风面-0.5，屋面0.2（顶面）、-0.6（底面）。风荷载设计值：迎风墙面0.448kN/m²，背风墙面-0.28kN/m²。四、排架结构分析（剪力分配法）1.计算简图单跨排架，柱距6m，柱高8m，柱顶铰接，柱底固定，跨度24m。2.侧移刚度计算柱截面惯性矩：\(I=\frac{bh^3}{12}=\frac{400\times600^3}{12}=7.2\times10^9\text{mm}^4\)柱侧移刚度：\(D=\frac{12EI}{H^3}=\frac{12\times3\times10^4\times7.2\times10^9}{8000^3}=5.06\times10^3\text{kN/m}\)排架总侧移刚度：\(D_{\text{总}}=2D=1.012\times10^4\text{kN/m}\)3.风荷载作用下内力计算迎风墙面风荷载：21.504kN（作用于柱高4m处，向右）。背风墙面风荷载：13.44kN（作用于柱高4m处，向左）。等效柱顶荷载：\(V_{\text{总}}=\frac{21.504\times4+13.44\times4}{8}=4.032\text{kN}\)（向右）。柱剪力：\(V_{\text{左}}=V_{\text{右}}=0.5\times4.032=2.016\text{kN}\)。柱底弯矩：\(M_{\text{底}}=V\timesH=2.016\times8=16.13\text{kN·m}\)（设计值）。五、柱设计（C30混凝土，HRB400钢筋）1.内力组合大偏心受压：\(M_{\text{max}}=16.13\text{kN·m}\)，\(N_{\text{min}}=117.8\text{kN}\)（恒荷载轴力）。小偏心受压：\(N_{\text{max}}=168.2\text{kN}\)（恒+活轴力），\(M_{\text{max}}=16.13\text{kN·m}\)。2.截面配筋最小配筋率：受压构件最小配筋率0.5%，故总配筋≥1200mm²。配筋选择：受拉钢筋2φ20（628mm²），受压钢筋2φ20（628mm²），满足最小配筋率要求。六、基础设计（独立基础，C25混凝土，HRB335钢筋）1.底面尺寸计算柱底标准组合轴力：\(F_k=134.2\text{kN}\)。地基承载力修正：\(f_a=180+2\times18\times(1.5-0.5)=216\text{kPa}\)。基础面积：\(A\geq\frac{134.2+30A}{216}\)，取1.0×1.0m²。2.冲切验算基础高度：假设h=300mm，h0=260mm。冲切力：\(F_1=7.93\text{kN}\)（短边方向）。冲切强度：\(0.7\times1.27\times660\times260=152.6\text{kN}>7.93\text{kN}\)，满足要求。3.配筋计算基础底板弯矩：短边方向8.92kN·m，长边方向3.96kN·m。最小配筋率：受弯构件最小配筋率0.15%，故每米宽度配筋≥450mm²。配筋选择：双向φ10@150（523mm²/m），满足要求。七、吊车梁设计（焊接工字钢，Q235B钢）1.内力计算最大弯矩：\(M_{\text{max}}=350\text{kN·m}\)（设计值）。最大剪力：\(V_{\text{max}}=175\text{kN}\)（设计值）。疲劳应力幅：\(\Delta\sigma=109.6\text{N/mm}^2\approx110\text{N/mm}^2\)（满足A5工作制要求）。2.截面选择截面尺寸：850×200×10×8mm（高度850mm，宽度200mm，翼缘厚度10mm，腹板厚度8mm）。截面模量：\(W=2.56\times10^6\text{mm}^3\)，弯曲应力\(\sigma=137\text{N/mm}^2<215\text{N/mm}^2\)。抗剪强度：\(\tau=54.3\text{N/mm}^2<125\text{N/mm}^2\)，满足要求。八、构造要求1.柱：箍筋φ6@200（封闭，间距≤400mm）。2.基础：底板钢筋双向φ10@150（间距≤200mm，保护层≥40mm）。3.屋架：与柱顶铰接，螺栓φ16×4个。4.吊车梁：与柱刚接，高强度螺栓φ20×6个，顶面设防滑钢板。5.墙体：与柱用φ6@500拉结筋，伸入墙体1000mm。九、计算书汇总构件名称截面尺寸材料配筋备注柱400×600mmC302φ20（受拉）+2φ20（受压）最小配筋率控制基础1000×1000×300mmC25双向φ10@150最小配筋率控制吊车梁85
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