单层工业厂房课程设计任务书及设计.pdf

课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书 题题目目金工车间双跨等高厂房设计金工车间双跨等高厂房设计 学院学院(部部)建筑工程学院建筑工程学院 专专业业土木工程土木工程 班班级级 学生姓名学生姓名 学学号号 月月日至日至月月日日共共周周 指导教师指导教师(签字签字) 系系 主主 任任(签字签字) 2017 年年 05 月月 02 日日 - 1 - 一、设计内容及要求一、设计内容及要求 设计要求设计要求 1）进行单层厂房结构布置； 2）选用标准构件； 3）进行排架柱及柱下基础设计。 设计内容设计内容 1）确定上下柱的高度及截面尺寸； 2）选用屋面板、屋架、基础梁、吊车梁及轨道连接件等标准构件； 3）计算排架所承受的各项荷载； 4）计算各项荷载作用下排架的内力； 5)柱及牛腿的设计，柱下独立基础的设计； 6)绘制施工图 （1）结构布置图（屋架、屋面板、屋盖支撑、吊车梁、柱及柱间支撑、墙体 布置） ； （2）柱施工图（柱模板图，柱配筋图） ； （3）基础施工图（基础平面图及配筋图） 。 二、设计原始资料二、设计原始资料 1）该车间为双跨等高无天窗厂房，采用卷材防水屋面，跨度 24m（21m,18m）, 柱距为 6m，车 间总长为 72m。厂房的剖面图如图所示。 2）建筑地点：西安市郊区（暂不考虑地震作用） ，设计使用年限 50 年。 3）吊车：根据生产工艺要求，车间内每跨设有两台 15/3t（20/5t）天桥式软钩吊车，吊车工作级 别为 A5 级，吊车轨顶标高+9.60m（+9.90m） 。 4）风荷载：基本风压（50 年）标准值为 0.3kN/，风压高度系数按 B 类地貌取。 5）雪荷载：基本雪压（50 年）标准值为 0.25 kN/。 6）工程地质及水文条件： 厂址位于渭河二级阶地，地形平坦，厂区地层自上而下为耕土层、粘土层、中砂、卵石、基岩。其 中耕土层厚约 0.5m，粘土层厚约 3m,地基承载力标准值 k f=180kN/,可作为持力层。厂区地层地下水 位较低，且无腐蚀性。 7)建筑构造 - 2 - （1）屋面：采用卷材防水屋面； （2）墙体：240mm 厚实心黏土砖砌筑； （3）地面：屋内混凝土地面，室内外高差 150mm。 三、设计完成后提交的文件和图表三、设计完成后提交的文件和图表 1计算说明书部分计算说明书部分 计算说明书包括：目录、正文、小结、参考文献等。其中正文包括：结构布置；标准构件的选用、 排架的内力分析；柱、牛腿的设计；基础的设计。设计中结构计算理论、方法、步骤、数据、表格及构 件的截面设计要正确、完整。 2图纸部分（图纸部分（1 张一号图或张一号图或 2 张二号图）张二号图） （1）结构布置图（屋架、屋面板、屋盖支撑、吊车梁、柱及柱间支撑、墙体布置） ； （2）柱施工图（柱模板图，柱配筋图） ； （3）基础施工图（基础平面布置图及配筋图） 。 四、进程安排四、进程安排 设 计 内 容时间(共 2 周) 构件的选型及结构布置2.0天 排架结构计算6.0天 基础设计2.0天 绘制结构设计施工图3.0天 机动1.0天 五、主要参考资料五、主要参考资料 主要参考资料主要参考资料 1. 中华人民共和国国家标准. GB50009-2012, 建筑结构荷载规范S，北京：中国建筑工业出版 社,20012. 2. 中华人民共和国国家标准. GB50010-2010, 混凝土结构设计规范S，北京：中国建筑工业出 版社,2010. 3. 中华人民共和国国家标准. GB50003-2011, 砌体结构设计规范S，北京：中国建筑工业出版 社,2011. 4. 中华人民共和国国家标准. GB50007-2011, 建筑地基基础设计规范S，北京：中国建筑工业 出版社,2011. 5. 中华人民共和国国家标准. GBT50001-2010，房屋建筑制图统一标准，北京：中国建筑工业 出版社,2010. 6. 东南大学、天津大学、同济大学合编，混凝土结构（上、中册）.北京：中国建筑工业出版社， 2011. 7. 白国良、王毅红，混凝土结构设计武汉：武汉理工大学出版社，2010. 8. 建筑构造通用图集 88JX 系列 9. 陕西省有关标准图及有关教材等 - 3 - 学生课程设计参数安排学生课程设计参数安排 学号学号跨度跨度吊车吨位吊车吨位轨顶标高轨顶标高备注备注 124*2415/3t9.9m 224*2415/3t9.9m 324*2415/3t9.9m 424*2415/3t9.9m 524*2415/3t9.9m 624*2415/3t9.9m 724*2420/5t9.9m 824*2420/5t9.9m 924*2420/5t9.9m 1024*2420/5t9.9m 1124*2420/5t9.9m 1224*2420/5t9.9m 1318*1815/3t9.6m 1418*1815/3t9.6m 1518*1815/3t9.6m 1618*1815/3t9.6m 1718*1815/3t9.6m 1818*1815/3t9.6m 1918*1815/3t9.9m 2018*1815/3t9.9m 2118*1815/3t9.9m 2218*1815/3t9.9m 2318*1815/3t9.9m 2418*1815/3t9.9m 2518*1820/5t9.6m 2618*1820/5t9.6m 2718*1820/5t9.6m 2818*1820/5t9.6m 2918*1820/5t9.6m 3018*1820/5t9.6m 3118*1820/5t9.9m 3218*1820/5t9.9m 3318*1820/5t9.9m 3418*1820/5t9.9m 3518*1820/5t9.9m 3618*1820/5t9.9m - 4 - 单层工业厂房课程设计指导单层工业厂房课程设计指导 一一 基本数据基本数据 1、 标准构件 见标准图（无标准图时，可按以下构件采用） (1) 屋面板 G4I0(一) 1.5*6.0YWB-2YWB-2SA板重 1.17t (2) 天沟板 G410(三) TGB-77-1板重 1.21t (3) 嵌板G410(二) KWB-1KWB-2KWB-1S KWB-2S 宽度 890（900） 板重 1.03t (4) 屋架CG416(一) 18mYWJA-18-1a重5.69t（用于端部） YWJA-18-2a重5.55t 中部高度 2800mm端部高度 1700mm 21mYWJA-21-1a重6.76t（用于端部） YWJA-21-2a重 7.07t 中部高度 3100mm端部高度 1700mm 24mYWJA-24- 1a重8.6t（用于端部） YWJA-24-2a重8.6t 中部高度 3400mm端部高度 1700mm (5) 支撑上水平SC1SC2 系杆LGHG 垂直CC （6）吊车梁 15/3DLZ-6ADLZ-6B截面高度 1200mm重 2.66t 20/5DLZ-6ADLZ-6B截面高度 1200mm重 2.92t （7）吊车高度 15/3H=2124mm 20/5H=2136mm 2 、荷载 (1) 屋面活荷载 2 /7 . 0mkN （2）支撑 2 /5 . 0mkN （3）吊车配件mkN /8 . 0 - 5 - 二二 计算步骤计算步骤 1、 结构平面布置 （1）屋面结构平面布置 （2）基础平面布置 2、柱尺寸确定 （1）柱高度的确定 （2）柱截面尺寸确定 （3）牛腿尺寸确定 3 、荷载计算 （1）永久荷载计算 （2）屋面活荷载计算 （3）吊车荷载计算 （4）风荷载计算 4 、分项荷载下控制截面内力计算 （1）永久荷载作用下的内力计算 （2）活载作用下内力计算 （3）吊车荷载作用下的内力计算 （4）风荷载作用下内力计算 5、 内力组合 列表进行 6、柱配筋计算 （1）柱配筋计算 （2）牛腿设计计算 7 、基础设计 （1）基础埋深确定和地基承载力特征值确定 （2）基础尺寸确定 1)基础底面积的确定 2)基础其它尺寸确定和冲切验算 （3）基础配筋计算 三三 绘图绘图 - 6 - - 7 - - 8 - 目 录 1 单层工业厂房结构设计任务书单层工业厂房结构设计任务书.1 1.1 设计题目.1 1.2 设计任务.1 1.3 设计内容.1 1.4 设计资料.1 2.单层厂房结构设计单层厂房结构设计.4 2.1 屋面结构.4 2.1.1 屋面结构.4 2.1.2 排架柱及基础材料选用情况.5 2.1.3 梁柱的结构布置.7 2.1.4 基础平面布置.9 2.2 排架结构计算.10 2.2.1 计算简图及柱的计算参数.10 2.2.2 荷载计算.10 2.2.3 内力分析.13 2.2.4 最不利内力组合.24 2.3 排架柱的设计.31 2.3.1A(C)柱.31 2.3.2 B 柱.42 2.4 基础设计.44 2.4.1 A(C)柱.44 2.4.2 B 柱.49 3 3 施工图施工图.54 3.1 结构布置图.54 3.2 柱施工图.54 3.3 基础施工图.54 4 参考文献参考文献.55 1 单层工业厂房结构设计单层工业厂房结构设计 1 单层工业厂房结构设计任务书单层工业厂房结构设计任务书 1.1 设计题目 装配车间双跨等高厂房. 1.2 设计任务 1.2.1 单层厂房结构布置. 1.2.2 选用标准构件. 1.2.3 排架柱及柱下基础设计. 1.3 设计内容 1.3.1 确定上、下柱的高度及截面尺寸. 1.3.2 选用屋面板，天窗架，屋架，基础梁，吊车梁及轨道车接件. 1.3.3 计算排架所承受的各项荷载. 1.3.4 计算各种荷载作用下排架的内力. 1.3.5 柱及牛腿的设计，柱下单独基础设计. 1.3.6 绘制施工图 结构布置图（屋架，天窗架，屋面板，屋盖支撑布置，吊车梁，柱及柱间支撑，墙体 布置）. 基础施工图（基础平面图及配筋图）. 柱施工图（柱模板图，柱配筋图）. 1.4 设计资料 1.4.1 某车间 该车间为双跨等高有天窗厂房，柱距为 6m，车间总长为 120m，中间设有一道伸缩缝， 厂房跨为l（见表 1-1） ，剖面如图 1-1 所示。 表 1-1 组别跨度l（m）轨顶标高（m）吊车起重量（KN） 324.09.60150/30200/50 1.4.2 吊车 每跨设二台中级工作制软钩桥式吊车，吊车起重量及轨顶标高见表 1-1. 1.4.3 建设地点 北部某城市（基本风压为 0.50KN/。基本雪压 0.30 KN/）. 1.4.4 工程地质及水文地质条件 该厂址位于大黑河二级阶地， 地形平坦， 厂区地层自上而下为耕土层粘土， 中砂， 软石， 基岩，其中耕土层厚约 0.5m，粘土层厚约 3m，地基承载力标准值 k f=180 KN/，可作持 力层，厂区地层地下水位较低，且无腐蚀性. 2 1.4.5 建筑材料供应条件 建设厂房使用的钢材，水泥，砖，砂石，石灰等材料均可按设计要求供应. 主要材料有： 钢材 钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构所有的钢筋种类， 型钢及钢板可保证供应并具备有 各种规格. 水泥 普通硅酸盐水泥，可配制 C10C40 级混凝土. 砖 普通粘土砖 MU7.5. 其他 如砂石，石灰等地方材料均能按设计要求供应，柱子，屋架可在现场预制，其他预制件 均在预制厂制作， 预制构件安装架设由该地机械化施工公司负责施工， 该项目的施工单位有 较高的施工水平， 如设计采用国家标准图及普通做法， 其施工质量均能达到设计及施工验收 规范的要求. 1.4.6 建筑构造 屋面 卷材防水屋面，其做法如下： SBSIV 改性油毡 20mm 厚水泥砂浆找平层 100mm 厚水泥珍珠岩制品保温层 一毡二油隔气层 预应力混凝土大型屋面板 墙体 240mm 厚清水砖墙，钢门窗 地面 室内混凝土地面，室内外高差 300m 建筑构造见图 1-2 1.4.7 选用材料 混凝土强度等级为 C20，柱中受力主级为级钢筋，箍筋及基础底板钢筋为级钢筋 3 (a) 结构平面布置图 轨顶 (b)剖面图 图 11 4 2.单层厂房结构设计单层厂房结构设计 2.1 屋面结构 2.1.1 屋面结构 屋面板 采用全国通用工业厂房结构构件标准图集 92G410（一）1.5m6m，预应力钢筋混凝土 大型屋面板，卷材防水。板重（包括灌缝在内） ，标准值为 1.4KN/. 屋面板的选用方法（包括檐口板，嵌板）是：计算该板所受外加荷载的标准值，在图集中查 出的允许外加荷载标准值应比它大但又最接近的板代号，其选用结果见表 2-1. 天沟板 采用 92 G410（三）1.5m6m 预应力钢筋混凝土屋面板（卷材防水天沟板）.又屋面排 板计算，天沟板的宽度为 680mm，该厂房一侧设有 6 根落水管，天沟板内坡度为 5，垫层 最薄处为 20mm 厚，则最厚处为 80mm，如图 2-1 所示，按最厚处的一块天沟板计算其所受的 外加荷载标准值，见图 2-2.选用方法同屋面板，其选用结果见表 2-1，但需要注意天沟板的 开洞位置. 图2-1 图 2-2 5 天窗架 采用 94G316 中的型钢筋混凝土天窗架 GJ9-03， 自重标准值 236KN/榀， 天窗端选用 94G316 中的 DB9-3，自重标准值 257 KN/榀（包括自重，侧板，窗档，窗扇，支撑，保温 材料，天窗，电动起动机，消防栓等） ，其选用见表 2-1. 屋架 采用 95G415（三）预应力钢筋混凝土折线形屋架（跨度 24m） ，选用时应根据屋面荷载 大小，有无天窗及天窗类别，檐口类别等进行选用，其选用见表 2-1 屋盖支撑 可不设屋架上弦横向水平支撑， 但须保证屋面板与屋架的连接不少于三个焊接点并沿 板缝灌注不低于 C15 的细石混凝土， 否则， 应在该厂房的两端第一柱间设置上弦横向水平支 撑. 屋架间的垂直支撑与水平系杆， 可在该厂房两端的第一柱间的端中及两端设置垂直支 撑， 并在各跨跨中下弦处设置通长的纵向刚系杆， 在各跨两端下弦处设置通长的钢筋混凝土 系杆. 屋架下弦的横向及纵向水平支撑均不可设. 吊车架 采用 G323（二）标准图集中的钢筋混凝土吊车梁（中轻级工作制） ，吊车梁高 1200mm， 构件自重：DL-92（中间跨）39.5KN/根，DL-913（边跨）40.8KN/根，轨道及零件重 1KN/m， 轨道及垫层构造高度 200mm，见表 2-1 2.1.2 排架柱及基础材料选用情况 柱 混凝土：采用 C20, c f=9.6N/, tk f=1.54N/ 钢筋：纵向受力钢筋采用 HRB335 级钢筋（ y f=300N/， s E=210 5N/） ，箍筋采 用 HPB235 级钢筋. 基础 混凝土：采用 C20, c f=9.6N/, tk f=1.54N/ 钢筋：采用 HRB335 级钢筋（ y f=300N/） 6 表 2-1 构件名称标准图集选用型号外加荷载允许荷载构建自重 屋面板 G410(一) 1.5m6m 预应力混凝土 屋面板 YWB2 （中间跨） YWB2s （端跨） SBSIV 改性油毡防水层 0.35 20mm 水泥砂浆找平层 200.02=0.40 100mm 水泥珍珠岩保温层 4.80.1=0.48 一毡二油防水层 0.05 20mm 水泥砂浆找平层 0.40 恒载1.68 KN/ 70. 0 30. 0 70. 0 取最大值 雪载 屋面活载 2.38 KN/ 2.46KN/ 板自重 1.30KN/ 灌缝重 0.1KN/ G410(一) 1.5m6m 预应力混凝土 屋面板 （卷材防 水嵌板，檐口 板） KWB1 （中间跨） KWB21s （端跨） 同上2.50KN/ 板自重 1.65KN/ 灌缝重 0.1KN/ 天沟板 G410(三) 1.5m6m 预应力混凝土 屋面板 （卷材防 水天沟板） TGB681 （中间跨） TGB681a （ 中 间 跨 右 端有开洞） TGB681b （ 中 间 跨 左 端有开洞） TGB681sa （ 端 跨 右 端 有开洞） TGB681sb （ 端 跨 左 端 有开洞） 积水深为 230mm（与高肋齐） SBSIV 改性油毡 0.350.9=0.32 100.230.46=1.06 20mm 水泥砂浆找平层 200.020.09=0.36 100mm 水泥珍珠岩保温层 4.80.100.5=0.24 一毡二油隔气层 0.051.18=0.06 20mm 水泥砂浆找平层 200.021.18=0.47 2.51 KN/ 3.05KN/1.91KN/ 屋架 G415(三) 预应力钢筋混 凝土折线形屋 架（跨度 24m） YWJA 241Aa 屋面板以上恒载 1.68 KN/ 活载0.70 KN/ 屋架以上荷载 2.38 KN/ 3.50KN/ 106 KN/榀 支撑重 0.25 KN/ 天窗架 G316 中型 钢筋混凝土 GJ9-03 天窗架 天窗端壁 236KN/榀 257KN/榀 吊车梁 G323（二） 钢筋混凝土吊 车梁 （中轻级工 作制） DL9Z （中间跨） DL9Z （边跨） 39.5KN/根 40.8KN/根 7 2.1.3 梁柱的结构布置 排架柱尺寸的选定 计算上柱高及柱全高 由工艺要求， 轨顶标高为+9.6m,吊车为 20/5t,Lk=24-1.5=22.5m,中级工作制， 查吊车有 关资料，轨顶至吊车顶距 H=2.136m. 柱顶标高=轨顶标高+吊车顶端与柱顶的净空尺寸=9.600+2.136+0.220=11.956m. 由牛腿顶面标高及模板要求，吊车梁高为 1.2m，轨道及垫层构造高度取 0.2m，故 牛腿顶面标高=轨顶标高-吊车梁高度-轨顶垫高=9.600-1.200-0.200=8.200m(取 8.400m) 依次，柱顶标高=牛腿顶面高+吊车梁高+轨顶垫高+H+0.220 =8.400+1.200+0.200+2.136+0.220=12.156m(取 12.300m) 综上，则柱顶标高为 12.300m， 上柱高 Hu=柱顶标高-轨顶标高+吊车梁高+轨道构造高=12.3-9.6+1.2+0.2=4.1m, 全柱高 H=柱顶标高-基顶标高=12.3-（-0.5）-（-0.2）=13.0m, 下柱高 Hl=H-Hu=13.0-4.1=8.9m, 实际轨顶标高=8.4+1.2+0.2=9.8m 与 9.6m 要求相差在0.2m 范围内，故满足要求，11 剖 面图见图 2-3. 图 2-3 上柱与全柱高的比值= 0 .13 1 . 4 H Hu =0.315 初步确定柱截面尺寸. 根据教材表 2.7（6m 柱距单层厂房矩形，工字形截面柱截面尺寸限值）. 对于下柱截面宽度： 25 8900 25 l H b=356mm，可取 b=400mm. 对于下柱截面高度，有吊车时 8 12 8900 12 l H h=742mm 无吊车时 25 100 .135 . 1 25 5 . 1 3 l H h=780mm. 根据表 2.8厂房柱截面形式和尺寸参考（中级工作制）取： 边柱 A.C 轴： 上柱：bh=400mm400mm 下柱：Ibhbihi=400mm800mm100mm150mm 中柱 B 轴： 上柱：bh=400mm600mm 下柱：Ibhbihi=400mm800mm100mm150mm 验算初步确定的截面尺寸，满足要求. I 字形截面其余尺寸如图 2-4. 图 2-4 上下柱截面惯性矩及其比值. 排架平面内： 边柱上柱： 493 10133. 2400400 12 1 mmIu 下柱： 410 2 33 1044. 1 3 25 22525300 2 1 2450300 12 1 800400 12 1 mm Il 中柱上柱： 493 102 . 7600400 12 1 mmIu 下柱： 410 2 33 1044. 1 3 25 22525300 2 1 2450300 12 1 800400 12 1 mm Il 排架平面外： 上柱： 493 10133. 2400400 12 1 mmIu 下柱： 4 2 33 109713. 1 3 150 5025300 2 1 2100450 12 1 400150 12 1 mm Il 9 牛腿尺寸初选 由牛腿几何尺寸的构造规定45,hlh/3,且 hl200mm,故取=45，hl=450mm， 则 A.C 轴柱：c=750+b/2+c1-800=750+150+100-800=200mm；h=450+200=650mm. B 轴柱：c=750+b/2+c1-400=750+150+100-400=600mm；h=450+600=1050mm. 牛腿尺寸见图 2-5 图2-5 牛腿尺寸示意图 柱间支撑可在该厂房中部轴线间设置上柱支撑和下柱支撑. 吊车梁、柱及柱间支撑、墙体布置可参考以上选型及布置画出. 结构布置图见附图-01 2.1.4 基础平面布置 基础编号 首先应区分排架类型，分标准排架、端部排架、伸缩缝处排架等，然后对各类排架的中 柱和边柱的基础分别编号，还有抗风柱的基础也须编入. 基础梁 单层厂房钢筋混凝土基础梁通常采用预制构件， 可按图集 G320 钢筋混凝土基础梁选之， 选时应符合图集的适用范围，本设计中跨选为 JL-3,边跨为 JL-18. 基础平面布置图可参考以上选型及布置画出. 10 2.2 排架结构计算 2.2.1 计算简图及柱的计算参数 计算简图 见图 2-6. 图2-6 排架柱计算简图及工字形截面尺寸 柱的计算参数 根据柱子的截面尺寸，可列出计算参数如下表 2-2. 表 2-2 柱的计算参数 柱号计算参数截面尺寸（mm）面积 （mm2） 惯性矩（mm4）自重（kN/m） A、C 上柱4004001.610 5 2.1310 9 4.0 下柱I4008001001501.77510 5 14.410 9 4.44 B 上柱4006002.410 5 7.210 9 6.0 下柱I4008001001501.77510 5 14.410 9 4.44 2.2.2 荷载计算 永久荷载 屋盖自重 预应力混凝土大型屋面板1.21.4=1.68KN/m 2 20mm 水泥砂浆找平层1.2200.02=0.48KN/m 2 一毡二油隔气层1.20.05=0.06KN/m 2 100mm 水泥珍珠岩制品保温层1.240.1=0.48KN/m 2 20mm 水泥砂浆找平层1.2200.02=0.48KN/m 2 SBSIV 改性油毡1.20.35=0.42KN/m 2 g=3.60KN/m 2 天沟板1.22.026=14.54KN 天窗端壁1.257=68.4KN 屋架自重1.2106=127.20KN 则作用于柱顶的屋盖结构自重： G1=3.60624/2+14.54+68.4+127.20/2=405.74kN e1=hu/2-150=400/2-150=50mm 11 柱自重 A、 C 轴上柱：G2A=G2C=GgkHu=1.24.04.1=19.68kN. e2A=e2C= 2 400 2 800 22 ul hh =200mm 下柱：G3A=G3C=GgkHu=1.24.449.051.1=53.04kN(考虑下柱仍有部分 400mm800mm 的 矩形截面而乘的增大的系数 1.1). e3A=e3C=0 B 轴上柱：G2B=1.26.04.1=29.52kN. e2B=0 下柱：G3B= 1.24.449.051.1=53.04kN e3B=0 吊车梁及轨道自重 G4=1.2（40.8+1.06.0）=56.16kN. 各项永久荷载及其作用位置见图 2-7. 屋面活荷载 由荷载规范查得屋面活荷载标准值为 0.7KN/m 2 （因屋面活活荷载大于雪荷载， 故不考 虑雪荷载）. Q=1.4(0.5+0.2)612=70.56kN 12 活荷载作用位置于屋盖自重作用位置相同，如图 2-7 括号所示. 吊车荷载 吊车计算参数见表 2-3，并将吊车吨位换算为 kN. 表 2-3 跨 度 （m） 起重量 Q(kN) 跨 度 Lk(m) 最大轮压 Pmax(kN) 最小轮压 Pmin(kN) 大车轮距 K(m) 吊 车 最 大 宽度 B(m) 吊 车 总 重 G(kN) 小 车 重 g(kN) 轨 顶 至 吊 顶 距离 H(m) 24 200/5022.5202604.45.6324772.136 150/3022.5176554.45.66312732.047 根据 B 与 K，算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的坐标值如图 2-8 所示，依据 该图求得作用于柱上的吊车竖向荷载. 图2-8 吊车竖向荷载 Dmax=QPk,maxyi=1.4202(1+0.267)+176(0.8+0.067)=571.94kN Dmin=QPk,minyi=1.460(1+0.267)+55(0.8+0.067)=173.19kN 吊车横向水平刹车力 1）当吊车起重量在 Q=150500kN 时，=0.10 T200=77200 4 1 . 0 4 . 1 4 gQ Q =9.7kN T150=73150 4 1 . 0 4 . 1 4 gQ Q =7.8kN 2）当一台 20/5t,一台 15/3t 吊车同时作用时， Tmax=Tyi=9.7(1+0.267)+7.8(0.8+0.067)=19.05kN 当一台 20/5t 吊车作用时， Tmax=Tyi=9.7(1+0.267)=12.29kN 风荷载 由设计资料该地区基本风压为0=0.50KN/m 2， 按 B 类地面粗糙度， 从荷载规范查得风 压高度变化系数 z 为： 13 柱顶标高 H=12.3m,查得 z =1.064， 天窗檐口标高 18.91m，查得 z =1.226， 风荷载标准值为： 1= 1s z 0=0.81.0640.50=0.43kPa. 2= 2s z 0=0.41.0640.50=0.26kPa. 则作用在排架计算简图的风荷载设计值为： 643. 04 . 1 11 Bq Q =3.61kN/m 626. 04 . 1 22 Bq Q =2.18kN/m Fw=Q(1.3h1+0.4h2+1.2h3) z 0B =1.4(1.32.3+0.41.19+1.22.67)1.2260.506.0=34.35kN 风荷载作用下的计算简图如图 2-9 所示. 图2-9风荷载体型系数 图2-9风荷载计算简图 2.2.3 内力分析 剪力分配系数的计算 A、 C 轴柱： 148. 0 104 .14 10133. 2 9 9 2 1 I I n,315. 0 0 .13 1 . 4 2 1 H H 54. 2 ) 1148. 0/1 (315. 01 3 ) 1/1 (1 3 33 0 n C 则 E H E H CEI H CA 3 29 93 2 02 3 2 10027. 0 54. 24 .14 10 14 B 轴柱： 5 . 0 104 .14 102 . 7 9 9 2 1 I I n，315. 0 0 .13 1 . 4 2 1 H H ， 91. 2 ) 15 . 0/1 (315. 01 3 ) 1/1 (1 3 33 0 n C ， 则 E H E H CEI H B 3 29 93 2 02 3 2 10024. 0 91. 24 .14 10 各柱的剪力分配系数： 032 10 024. 0 1 10 027. 0 2 10 027. 0 1 1 1 3 2 9 3 2 9 3 2 9 H E H E H E i A CA 36. 032. 032. 011 CAB 永久荷载 屋盖自重作用 将图 2-7 屋盖自重荷载简化为图 2-10（a）. 其中 G1A=G1C=G1=405.74kN, G1B=2G1=811.48kN M1A=M1C=G1e1=405.740.05=20.29kNm, M2A=M2C=G1e2=405.740.2=81.15kNm 由于图 2-10（a）所示排架的计算简图为对称结构，在对称荷载作用下排架无侧移，各 柱可按上端为不动铰支座计算，故中柱无弯矩. 由 A、C 柱：n=0.148，=0.315， 查表或计算得03. 2 ) 1/1 (1 )/11 (1 5 . 1 3 2 1 n n C ， )(17. 3 0 .13 29.20 03. 2 2 1 11 kN H M CR 查表或计算得，15. 1 ) 1/1 (1 )/11 (1 5 . 1 3 2 3 n n C ， )(19. 7 0 .13 15.81 15. 1 2 2 32 kN H M CR 则 RA=R1+R2=3.17+7.19=10.36kN(),RC=-RA=-10.36kN() 在 R 与 M、 M 共同作用下， 可以作出排架的弯矩图、 轴力图及柱底剪力图， 如图 2-10 （b） 、 （c）所示. 15 图2-10 B 柱：n=0.5,=0.315,查得 C1=1.60,C3=1.31 柱及吊车梁自重作用 由于在安装柱子时尚未吊装屋架，此时柱顶之间无联系，没有形成排架，故不产生柱顶 反力，则按悬臂柱分析其内力.计算简图如图 2-11（a）所示. A 柱： M2A=G2Ae2=19.680.2=3.94kNm,G3A=53.04kN,G4A=56.16kN, M4A=G4Ae=56.160.3=16.85kNm. B 柱： G2B=29.52kN,G3B=53.04kN, G4B=56.16kN, 排架各柱的弯矩图、轴力图如图 2-11（b） 、 （c）所示. 16 图2-11 屋面活荷载作用 AB 跨作用有屋面活荷载 由屋架传至柱顶的压力为 Q=70.56kN，由它在 A、B 柱柱顶及变阶处引起的弯矩分别为： M1A=Q1e=70.560.05=3.53kNm, M2A=Q1e=70.560.2=14.11kNm, M3A=Q1e=70.560.15=10.58kNm, 计算简图如图 2-12（a）所示. 计算不动铰支座反力 A 柱： 由前知 C1=2.03，C3=1.15， )(55. 0 0 .13 53. 3 03. 2 2 1 11 kN H M CR A A )(25. 1 0 .13 11.14 15. 1 2 2 32 kN H M CR A A 则 RA=R1A+R2A=0.55+1.25=1.8kN() B 柱： 由前知 C1=1.60, )(3 . 1 0 .13 58.10 60. 1 2 1 1 kN H M CR B B 17 则排架柱顶不动铰支座总反力为： R=RA+RB=1.8+1.3=3.1kN() 将 R 反作用于排架柱顶，按分配系数求得排架各柱顶剪力（A=B=0.32,C=0.36） VA=RA-AR=1.8-0.323.1=0.81kN() VB=RB-BR=1.3-0.363.1=0.18kN() VC=RC-CR=0-0.323.1=-0.99kN() 排架各柱的弯矩图、轴力图如图 2-12（b） 、 （c）所示. 图2-12 BC 跨作用有屋面活荷载 由于结构对称，故只需将 AB 跨作用有屋面活荷载情况的 A 柱与 C 柱的内力对换并将内 力变号即可，其排架各柱内力见图 2-13. 18 图2-13 吊车荷载作用（不考虑厂房整体空间工作） Dmax作用于 A 柱 由前，Dmax=571.94kN(Dmin=173.19kN),由吊车竖向荷载、在柱中引起的弯矩为： MA= Dmaxe=571.940.3=171.58kNm, MB= Dmine=173.190.75=129.89kNm, 计算简图如图 2-14（a）所示. 计算不动铰支座反力 A 柱：n=0.148,=0.315,查表得 C3=1.15， B 柱：n=0.5,=0.315,查表得 C3=1.31， )(58.15 0 .13 58.171 15. 1 2 3 kN H M CR A A )(09.13 0 .13 89.129 31. 1 2 3 kN H M CR B B 则不动铰支座总反力为： R=RA+RB=-15.58+13.09=-2.09kN() 将 R 反作用于排架柱顶，按分配系数求得排架各柱顶剪力（A=B=0.32,C=0.36） VA=RA-AR=-15.18+0.322.09=-14.51kN() VB=RB-BR=13.09+0.362.09=13.84kN() VC=RC-CR=0+0.322.09=0.67kN() 排架各柱的弯矩图、轴力图如图 2-14（b） 、 （c）所示. 19 图 图 图2-14 Dmax作用于 B 柱左 由吊车竖向荷载，Dmax=571.94kN(Dmin=173.19kN),在柱中引起的弯矩为： MA= Dmaxe=571.940.75=428.96kNm, MB= Dmine=173.190.30=51.96kNm, 计算简图如图 2-14（a）所示. 计算不动铰支座反力 A 柱：n=0.148,=0.315,查表得 C3=1.15， B 柱：n=0.5,=0.315,查表得 C3=1.31， )(60. 4 0 .13 96.51 15. 1 2 3 kN H M CR A A )(23.43 0 .13 96.428 31. 1 2 3 kN H M CR B B 则不动铰支座总反力为： R=RA+RB=-4.60+43.23=38.63kN() 将 R 反作用于排架柱顶，按分配系数求得排架各柱顶剪力（A=B=0.32,C=0.36） VA=RA-AR=-4.60-0.3238.63=-16.96kN() VB=RB-BR=42.23-0.3638.63=28.32kN() VC=RC-CR=0-0.3238.63=-12.36kN() 排架各柱的弯矩图、轴力图如图 2-15（b） 、 （c）所示. 20 图2-15 图 图 Dmax作用于 B 柱右 根据结构的对称性，其内力计算同“Dmax作用于 B 柱左”情况，只需将 A、C 柱内力对换 一下，并全部改变弯矩及剪力符号即可，其结果如图 2-16 所示. 图2-16 图 图 Dmax作用于 C 柱 同理，将“Dmax作用于 A 柱”情况的 A、C 柱内力对换，并注意改变符号，得出各柱的内 21 力，如图 2-17 所示. 图2-17 图 图 ：AB 跨的二台吊车刹车 计算简图如图 2-18（a）所示. A 柱： 由707. 0 1 . 4 9 . 2 u H y 及 n=0.148,=0.315,查表 y=0.7Hu得 C5=0.563, 查表 y=0.8Hu得 C5=0.550,内插后得 C5=0.562 RA=-TmaxC5=-19.050.562=-10.71kN() B 柱： 由707. 0 1 . 4 9 . 2 u H y 及 n=0.5, =0.315, 查 表 y=0.7Hu得 C5=0.658, 查 表 y=0.8Hu得 C5=0.613,内插后得 C5=0.655 RB=-TmaxC5=-19.050.655=-12.48kN() 则 R=RA+RB=-10.71-12.48=-23.19kN() 排架各柱的内力如图 2-18（b）所示. 22 图 图2-18 ：BC 跨的二台吊车刹车 根据结构的对称性，内力计算同“AB 跨的二台吊车刹车”情况，仅需将 A 柱和 C 柱的 内力对换. 排架各柱的内力如图 2-19（b）所示. 图2-19 图 ：AB 跨与 BC 跨各有一台 200/50kN 吊车同时刹车时，计算简图如图 2-20（a）所示. A 柱： 同前 C5=0.562， RA=-TmaxC5=-12.290.562=-6.91kN() B 柱： 同前 C5=0.655