三层工业厂房设计

1 设计资料
1.1设计标高：室内设计标高±0.000 。

1.2基本风压ω=0.4KN/m ³。

1.3抗震设防烈度：7度，地震加速度0.15g ，地面粗糙类型B 累，场地类别Ⅱ。

1.4地质资料:持力层黄色砂岩：㎡
/350a
f KN ,地下水位：-3.000m ，基础建议埋深：1.5m 。

1.5活荷载，屋面活荷载：0.6KN/㎡，楼面活荷载：4KN ㎡。

2结构布置及结构计算简图的确定
结构平面布置图如图一所示
图一 结构平面布置图
各梁柱截面尺寸如下：
主梁：取h=l/10=6600/10=660mm,b=h/2=330mm; 次梁：取h=l/11=6600/11=600mm,b=h/2=300mm;
柱子：取截面尺寸为400×400mm ；板厚：100mm 。

3.荷载计算 3.1恒载计算
3.1.1屋面框架梁线荷载标准值：
30厚500×500混凝土板 r=25KN/m ³ 120×120两匹砖墩 r=19KN/m ³ 40厚混凝土防水层 r=25KN/m ³ 干油毡隔离层 r=0.05KN/㎡ 15厚找平层 r=20KN/m ³ 10厚抹灰层 r=18KN/m ³ 100厚现浇混凝土板 r=25KN/m ³ 屋面荷载 6.832KN/m ³ 框架梁自重 0.33×0.66×25=5.445KN/m
梁侧粉刷 2×（0.66-0.1）×0.02×17=0.3468KN/m
作用在顶层的屋面线荷载：===131313C D BC AB g g g 5.7819KN/m ； ===232323C D BC AB g g g 32.7936KN/m 。

3.1.2楼面框架线荷载标准值：
10厚水磨石面层 r=0.65KN/㎡ 20厚水泥砂浆找平层 r=20KN/m ³ 100厚钢筋混凝板 r=25KN/m ³ 10厚抹灰层 r=18KN/m ³ 楼面恒载 3.73KN/㎡ 作用在楼面梁线荷载:
===121212C D BC AB g g g 5.7819KN/m ; ===2C D 22B C 22A B 2g g g 17.904KN/m 。

3.1.3屋面框架梁节点荷载
边柱联系梁： 0.66×0.33×4.8×25=26.136KN ； 梁侧粉刷： 2×0.02×（0.66-0.1）×4.8×17=1.664KN; 1m 高女儿墙自重： 1×4.8×0.24×7=8.1KN ；
女儿墙粉刷： 2×0.02×1×4.8×17=3.264KN ； 连系梁传来屋面自重A,D 点相同： 0.5×4.8×0.5×4.8×6.832=39.35KN 顶层边节点集中荷载 ==B A G G 33 78.514KN
中柱连系梁自重 26.136KN 粉刷 2×0.02×（0.66-0.1）×4.8×17=1.664KN 连系梁传来的屋面自重B,C 节点相同： 78.7KN 顶层中间节点集中荷载 ==C B G G 33106.5KN
3.1.4楼面框架节点荷载
边柱连系梁自重 26.136KN 粉刷 1.664KN 框架柱自重 16.8KN 柱粉刷 1.34KN 钢窗自重 2.27KN 窗下墙体自重 19.7KN 墙体粉刷 2.94KN
边柱连系梁传来的楼面自重A,D 点相同 21.48KN 标准层边节点集中荷载 ==D A G G 22117.484KN
中柱连系梁传来的楼面自重B,C 点相同 42.96KN 标准层中间节点集中荷载 ==C B G G 2288.9KN
次梁传来的集中力
次梁自重： 0.6×0.3×4.8×25=21.6KN 屋面板传来的荷载： 0.5×（4.8+0.4）×1.1×6.832×2=39.1KN 顶层作用于次梁上集中荷载： ===CD BC AB F F F 33360.7KN
楼面板传来的荷载： 0.5×（4.8+0.4）×1.1×3.73×2=21.3KN 标准层传来的集中荷载 ===CD BC AB F F F 22242.9KN
竖向恒载计算简图
3.2活载计算
屋面活荷载：0.6KN/㎡；楼面活荷载：4KN/㎡。

3.2.1屋面活荷载的计算：
===CD BC AB P P P 333 4.8×0.6=2.88KN
==D A P P 330.5×4.8×0.5×4.8×0.6=3.456KN
==B C P P 332×3.456=6.912KN
=次梁P 0.5×（4.8+0.4）×1.1×0.6=3.432KN
0.5×（4.8+0.4）×1.1×4=
3.2.2 楼面活荷载的计算：
===CD BC AB P P P 222 4.8×1=19.2KN
==D A P P 220.5×4.8×0.4×4.8×4=23.04KN ==B C P P 2246.08KN
=次梁P 0.5×（4.8+0.4）×1.1×4=22.88KN
3.3风荷载计算
ω=0z ωμμβ∙∙∙s z
对于高宽比（H/B ）小于1.5的方形建筑s μ=1.3；
对于高度小于39m ，高宽比（H/B ）小于1.5的建筑z β=1.0。

经查表 顶层z μ=1.078，标准层z μ=1.0. 层次 β Z （m ） s μ
0ω（KN/㎡） A(㎡）
P(KN) 三层 1.0 13.7 1.127 0.4 15.96 9.4 二层 1.0 9.5 1.0023 0.4 20.16 10.5 一层
1.0
5.3
1.0
0.4
22.8
11.9
风荷载计算简图 3.4
水平地震荷载
KN G 8.16=标准层柱 KN G 6.21=次梁
三层重力代表值：3G =5.7918×19.8+3×32.7936×0.5×（6.6+2.2）×106.5×+106.5×78.514×78.514×4×16.8×0.5+21.6×6=1080.8KN
二层重力代表值：2G =5.7918×19.8+3×17.904×8.8×0.5+（88.9+117.484）×2+4×16.8×0.5+21.6×6+（23.04+46.08×0.5）=1156.9KN
一层重力代表值：21G G =×1.1×柱G /4.2=1162KN
4内力计算
4.1竖向恒载计算:
线刚度计算：i=EI/l
梁线刚度：7.2×m 1010
⋅N ；标准层柱线刚度：1.5×m 1010
⋅N ； 底层柱线刚度：1.2×m 1010
⋅N
以标准层线刚度作为i ，分层法计算标准层柱刚度乘以
0.9.
分层法相对线刚度简图 分层法传递简图
4.1.2竖向恒载弯矩计算：
顶层
取对称结构计算
下柱 右梁 左梁 右梁 下柱 远端
0 -110 110 -110 0
17.6 92.4 46.2
-18.25 -36.5 -1.8 -7.9 1.8
2.92 15.33 7.665
-6.055 -0.383 -1.227 0.383
20.52 -20.52 121.31 -112.183 -9.127 2.183
0.16 0.84
0.79 0.05 0.16
二层
上柱 下柱 右梁 左梁 右梁 上柱 下柱 远端
6.84 0 -84 84 -84 -3.04 0
10.78 10.78 55.6 27.8
-8.48 -16.96 -4.17 -3.335 -3.335 4.17
1.18 1.18 6.12 3.06
-1.87 -0.4 -0.365 -0.365 0.46
18.8 11.96 -30.76 96.03 -88.63 -6.74 -3.7 4.63 一层
上柱 下柱 右梁 左梁 右梁 上柱 下柱 远端
5.98 0 -84 84 -84 1.85 0
11.7 9.32 57 28.5
-8.85 -17.7 -4.6 -3.35 -2.85 4.6
1.33 1.06 6.46 3.23
-2.00 -0.52 -0.39 -0.32 0.52
19.01 10.38 -29.39 96.03 -89.12 -1.89 -3.17 5.12
0.14 0.14 0.72 0.61 0.15 0.12 0.12 0.62 0.16 0.12 0.10 0.15 0.02 0.73
4.1.2竖向恒载剪力计算
顶层边跨
V1×6.6+12.31-20.52-60.7×2.2-60.7×4.4-5.7918×6.6×3.3=0 V1=64.5KN
V2×6.6+20.52-121.31-60.7×2.2-60.7×4.4-5.7918×6.6×3.3=0 V2=95.1KN
顶层中间跨
V1×6.6=60.7×2.2+60.7×4.4+5.7918×6.6×3.3=79.8KN V2=V1=79.8KN
二层边跨
V1×+96.03-30.76-42.9×6.6-5.7918×6.6×3.3=0
V1=52.1KN
V2×6.6+30.76-96.03-42.9×6.6-5.7918×6.6×3.3=0
V2=71.9KN
二层中间跨
V1=V2=62KN
一层边跨
V1×6.6+96.2-30.19-42.9×6.6-5.7918×6.6×3.3=0 V1=52KN
V2×6.6+30.19-96.2-42.9×6.6-5.7918×6.6×3.3=0 V2=72KN
一层中间跨
V1=V2=62KN
4.1.3竖向恒载轴力计算
顶层边柱
N3D=V1+G3D+G柱=159.814KN
顶层中柱
N3C=106.5+16.8+64.5+95.1=282.9KM
二层边柱
N2D=V1+N3D+G2D+N3D+G柱=346.198KN
N=V1+V2+G2C+N3c+G柱=512.6KN
一层边柱
N1D=V1+G1D+N2D+G柱=532.482KN
N1C=V1+V2+N2C+G柱=777.5KN
4.2竖向活载
屋面活载Q=0.6KN/㎡楼面4KN/㎡
屋面传到次梁的活载：P次梁=3.432KN；楼面传到次梁的活载：P次梁=22.88KN。

竖向活载计算简图
4.2.1竖向活载弯矩计算：
顶层
下柱右梁左梁右梁下柱远端
0.16 0.84 0.79 0.05 0.16
-22.7 22.7 -22.7
3.6 19.1 9.55
-3.77 -7.54 -0.48 -1.53 0.48 0.6 3.17 1.585
-1.252 -0.079 -0.254 0.079 4.2 -4.2 25.043 -23.259 -1.784 0.559 二层
上柱下柱右梁左梁右梁上柱下柱远端
0.14 0.14 0.72 0.61 0.15 0.12 0.12
1.4 0 -33.6 33.6 -33.6 -0.6 0
4.5 4.5 23.2 11.6
-3.55 -7.1 -1.7 -1.4 -1.4 1.7 0.2 0.2 1.1 0.55
-0.43 -0.08 -0.02 -0.02 1.78 6.4 2.5 -11.4 38.6 -35.5 -2 -1.6 2.48
一层
上柱下柱右梁左梁右梁上柱下柱远端0.13 0.15 0.72 0.61 0.15 0.13 0.11
2.5 0 -3
3.6 33.6 -33.6 0.8 0
4.1 4.7 22.6 11.3
-6.9 -1.7 -1.5 -1.2 1.7 6.8 5.2 -12 38.5 -35.5 -2.3 -1.2 1.7
4.2.2竖向活载的剪力计算：顶层边跨
V1×6.6+25.03-4.2-3.432×6.6=0 V1=0.28KN
V2×6.6+4.2-25.03-3.432×6.6=0 V2=6.59KN
顶层中间跨
V1×6.6+23.259-23.259-3.432×6.6=0 V1=3.432KN
V2=V1=3.432KN
二层边跨
V1×6.6+38.6-22.88×6.6-11.4=0
V1=18.8KN
V2×6.6+11.4-38.6-22.88×6.6=0
V2=27KN
二层中间跨
V1×6.6+35.5-35.5-22.88×6.6=0
V1=22.88KN
V2=V1=22.88KN
一层边跨
V1×6.6+38.5-12-22.88×6.6=0 V1=18.9KN
V2×6.6+12-38.5-22.88×6.6=0 V2=27KN
一层中间跨
V1×6.6-35.5+35.5-22.88×6.6=0 V1=35.5KN
V2=V1=35.5KN
4.2.3竖向活荷载轴力计算顶层边柱
N3D=P3D+V1=4.48KN
顶层中柱
N2D=16.5KN
二层边柱
N2D=46KN 二层中柱
N2C=64.449KN 底层边柱
N1D=87.9KN 底层中柱
N1C=162.3KN
4.3风载内力计算
P3=7.3KN ; P2=10.5KN ; P1=11.5KN ;
4.3.1层间剪力：
V3=P3=7.3KN V2=17.8KN V3=29.5KN
V3边=V3中=¼×V3=1.8KN ; V2边=V2中=¼×V2=4.5KN
V1边=V1中=¼×V3=7.3KN
4.3.2柱边弯矩
顶层边柱弯矩顶层中柱弯矩
M顶=M底=½×1.8×4.2=3.8KN·m; M顶=M底=½×1.8×4.2=3.8KN·m; 中层边柱弯矩中层中柱弯矩
M顶=M底=½×4.5×4.2=9.5KN·m; M顶=M底=½×4.5×4.2=9.5KN·m; 底层边柱弯矩底层中柱弯矩
M顶=⅓×5×7.3=12.2KN·m M顶=⅓×5×7.3=12.2KN·m
M底=⅔×5×7.3=24.4KN·m M底=⅔×5×7.3=24.4KN·m
4.3.3由节点平衡得到的梁端弯矩：
第三层边跨第三层中跨
M左端=3.8KN·m M右端=1.9KN·m ；M左端=M右端=1.9KN·m ；
第二层边跨第二层中跨
M左端=13.3KN·m M右端=6.7KN·m ；M左端=M右端=6.7KN·m ；第一层边跨第一层中跨
M左端=21.7KN·m M右端=10.9KN·m ；M左端=M右端=10.9KN·m ；
4.3.4梁端剪力计算：
三层边跨：V=-0.9KN
三层中跨：V=-(1.9+1.9)/6.6=-0.6KN
二层边跨：V=-(13.3+6.7)/6.6=-3.0KN
二层中跨：V=-(6.7+6.7)/6.6=-2.0KN
一层边跨：V=-(21.7+10.9)/6.6=-4.9KN
一层中跨：V=-（10.9+10.9）/6.6=-3.3KN
4.3.5轴力计算
三层边柱
N3边=-0.9KN
三层中柱
N3中=0.9-0.6=0.3KN 二层边柱
N2边=-0.9-3=-3.9KN
二层中柱
N2中=0.3-2-3=-4.7KN 一层边柱
N1边=-8.8KN
一层中柱
N1中=-3.3-4.9-4.7=-12.9KN
4.4地震荷载的计算
4.4.1采用反弯点法计算弯矩：
Geq=0.85∑G i=0.85×(1080.8+1156.9+1162)=2889.7KN
查表得T g=0.4 ，Ɑmax0.08基本周期：T1=0.22+0.035H/3B=0.383s T g×Ɑmax=0.083
Ɑ1=()9.01T
F EK=α1Geq F EK=0.083×Geq=239.8KN
F1=G1·H1·F EK /∑G i·H i=45.0KN F2=G2·H2·F EK /∑G i·H i=82.5KN
F3=G3·H3·F EK /∑G i·H i=112.3KN
4.4.2层间剪力：
V3=112.3KN V2=194.8KN V1=239.8KN
4.4.3层间柱剪力：
V3边=V3中=28.1KN；V2边=V2中=48.7KN；V1边=V1中=60.0KN ；
4.4.4柱端弯矩，同层各柱所受剪力相同，故产生柱端弯矩相同：
第三层：
M上端=M下端=½×4.2×28.1=59.0KN·m
第二层：
M上端=M下端=½×4.2×48.7=102.3KN·m
第一层：
M上端=⅓×5×60=100KN·m
M下端=⅔×5×60=200KN·m
4.4.5由节点平衡得到的梁端弯矩：
第三层边跨第三层中跨
M左端=59.0KN·m M右端=29.5KN·m ；M左端=M右端=29.5KN·m ；
第二层边跨第二层中跨
M左端=161.3KN·m M右端=80.7KN·m ；M左端=M右端=80.7KN·m ；第一层边跨第一层中跨
M左端=202.3KN·m M右端=101.2KN·m ；M左端=M右端=101.2KN·m ；
4.4.6梁端剪力计算：
三层边跨：V=-(59+29.5)/6.6=-12KN
三层中跨：V=-(29.5+29.5)/6.6=-8.9KN
二层边跨：V=-(161.3+80.7)/6.6=-36.7KN
二层中跨：V=-(80.7+80.7)/6.6=-24.5KN
一层边跨：V=-(202.3+101.2)/6.6=-46.0KN
一层中跨：V=-（101.2+101.2）/6.6=-30.7KN
4.4.7轴力计算
三层边柱
N3D=-12KN
三层中柱
N3C=3.1KN 二层边柱
二层中柱
N2C=-9.1KN 一层边柱
一层中柱
N1C=24.4KN
5.内力组合
5.1荷载组合类型:
S2=1.2×恒载+1.4×活载
S2=1.2×恒载+0.9×1.4×（活荷载+风荷载）
S3=1.2×（恒载+0.5活载）+1.3×地震荷载
5.2最不利内力组合方式
5.2.1框架梁
梁端M max V max 跨中M max
框架梁内力组合值详见梁内力组合表（附表1，附表2，附表3）5.2.2框架柱
M max和与之对应的N ,V N min和与之对应的M ,V
N max和与之对应的M ,V
框架柱内力组合值详见柱内力组合表（附表4，附表5，附表6）5.3控制截面位置的确定：
6.内力承载力和配筋计算
6.1框架梁
框架梁采用C30混凝土，f c =14.3N/mm ；钢筋采用HRB400 f y =360N/mm
6.1.1正截面：
经查表得ɑ1=1.0 ； β1=0.8，梁端采用双筋截面进行计算 ，跨中采用T 形截面进行计算 计算顺序ɑs =M/ɑ1 f c b 20h s a 211--=ς x=ς20h
）
（’'0)1'5.0(s y O C S a h f x h x f M A ---=α y c S S f bx f A A 1'α+= 再用min ρ进行验算 梁正截面配筋及承载力详见（附表7，附表8，附表9）
6.1.2斜截面:
先用o t bh f cv α的混凝土剪压区与 V max 进行比较，若V max ≤o t bh f cv α，则说明不需要箍筋，混凝土自身可承受剪。

反之，则使用公式0h s
A f sv yv 进行箍筋计算并进行校核。

min sv sv bs ρρ≥=SV A yv
t f f 24.0min sv =ρ 梁斜截面的配筋详见（附表10，附表11，附表12）
6.2框架柱
框架柱按偏压构件计算。

本设计采用对称配筋s s A A '=，混凝土等级为C30，c f =14.32/N mm ，t f =1.432/N mm ；《混凝土规范》规定：在二类环境下，柱的保护层最小厚度为30mm ，取s s αα'==40mm ，0h =600-40=560mm 。

纵向受力钢筋采用HRB400级，2360/y y f f N mm '==。

采用下列公式计算配筋面积：
验算
再将算出的配筋面积通过最小配筋率min
框架柱的配筋面积及承载力详见（附表13，附表14，附表15·）
7.基础计算
7.1基本资料
基础设计为独立基础，持力层为黄色砂岩，基础采用C40混凝土地下水位-3.000m ，基础建议埋深-1.5m.
F K =1203.3KN V K =82.68KN M K =262.27KN ·m
地基承载力为f a =350KN/㎡，
修正后的地基承载力）（5
.0d +fa =fak m d -γη=410KN 7.2基础尺寸设计
计算基础和回填土平均基础埋深
㎡19.365
.1200=⨯-=ak K f F A 对原始尺进行放大04.1A A = A=4.46㎡ 初步选取基础尺寸 A=2.15×2.15=4.6㎡，b<3,不需要再对地基承载力进行修正 回填土和基础重
KN dA G G K 8.151==γ
偏心距
K
K K k G F M +=e =0.19m <l/6=0.36m P K,min >0满足
基底最大压力
)l
e 61(A G F P k K K max K,++==450.8<1.2a
f )l
e 61(A G F P k K K min K,-+==138.4KN
基础采用方形基础，b=2.15m
7.3基础受冲切承载力验算
初步判断基础高度600mm
7.3.1基础底板厚度的确定：
基底净反力：P s =N/(l ×b)=297.8KPa
s t hp t p f b C β7.01b 2
2+-==1.01㎡
基础有效高度： ()
C b b h t t ++-=2021=0.17m 基础底板厚度：h=0.17+0.04=0.21m
两层台阶则实际取底板厚度为600/2=300mm ：
7.3.2柱端与基础接触面
t a =400mm
2/)(b t m a a a +==（400+740）/2=570mm
200)2
2()22(h b b b h a l A t t l -----==0.56㎡ l j l A P F ==450.8×0.56=252.4KN
=0m t bp h a f 7.0β514.8KN>252.4KN 满足要求
7.3.3第一个台阶处
t a =1200mm
2/)(b t m a a a +==1520mm
200)2
2()22(h b b b h a l A t t l -----==1.0㎡ l j l A P F ==450.8×1=450.8KN
=0m t bp h a f 7.0β514.8KN>450.8KN 第一个变阶满足
7.4基础底板配筋
底板配筋采用HRB335 fy=300N/㎡
7.4.1柱端基础接触处
)]2)(2[()(48
1min max 2A G P P b b a l M t t -++-==102.6KN ·m 0
9.0h f M A y S ==2235.3mm ² 采用配筋7根 Φ10@200
7.4.2第一个台阶处
)]2)(2[()(48
1min max 2A G P P b b a l M t t -++-==49.0KN ·m 0
9.0h f M A y S ==1061.5mm ² 采用配筋 4根 Φ8@200
结束语
“工欲善其事，必先利其器”，本次课程设计我做的非常开心，很少有什么事让我非常开心的，因为我又重新温习了《结构力学》、《钢筋混凝土设计原理》等课程，从中又有了更深的理解，当然了，每一次的工程设计都离不开规范，我又细心地查阅了《混凝土规范》、《荷载规范》等资料，在经历了近一个月的课程设计中，不仅使我对课本上的理论知识有了新的感官的认识，还培养了我们综合分析问题和解决问题的能力，熟悉了钢筋混凝土结构设计的方法和步骤，为我们走向工作岗位打下了坚实的基础，在这方面，老师对我们的指导和帮助更加使我有了新的进步，其次同学之间的相互帮助也让我少犯了一些不必要的错误。

总之，我诚挚的感谢老师，各位同学及学院的大力支持，使我顺利的完成了此次的课程设计。

参考文献
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版社，2005.
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京：中国铁道出版社，1984.
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