单层轻钢结构工业厂房设计.doc

中文题目：单层轻钢结构工业厂房设计 外文题目：DESIGN OF LIGHT STEEL CONSTRUCTION WITH SINGLE PAIR INTER-INDUSTRIAL BUILDING 毕业设计（论文）共 89 页（其中：外文文献及译文 25 页） 图纸共 4 张 完成日期 2011 年 6 月 答辩日期 2011 年 6 月 摘要 本设计结构形式为门式钢架的单层双跨厂房。设计中通过对厂房整体结构、建筑使 用功能、防火等级要求、抗震等级要求及耐久年限要求的综合分析，本次毕业设计的最 终的方案采用装配式预应力排架结构形式。根据建筑设计用途和设计依据，使构配件标 准化、系列化、通用化的原则，设计时力求技术先进、经济合理、安全使用、施工方便。 确定建筑设计方案设计的主要内容有：构件选型；柱子尺寸初定、结构平面布置和剖面 设计；单项荷载作用下的结构内力计算；最不利内力组合；构件截面设计，主要包括最 不利内力作用下上柱、下柱的配筋计算；柱下独立基础设计；完成用顶点位移法计算结 构自振周期，完成用底部剪力法计算水平地震作用；施工阶段验算及施工图绘制。 关键词：门式钢架；单层双跨厂房；内力计算；配筋计算 ABSTRACT The course design was completed for the Single double cross workshop of gabled frame , The design of comprehensive consideration of overall structure、the functional requirements of building 、the fire code requirements、 safety regulatory requirements and durability code. The final design used fabricated concrete simply supported. According to the purpose and basis for building design。The components and parts standardization, serialization, universal principles of design and strive to advanced technology, economical, safe, easy construction. Determine the architectural design of the main content：component selection; initially for column size, structure, layout and profile design; single loads Structures; complete with top displacement method to calculate natural period to complete the level with the bottom of the seismic shear method; the most unfavorable combination of internal forces; component cross- section design, including the most adverse effect of internal forces, the column, the next column and corbel of Reinforcement calculation; Checking the construction phase; he construction drawing. Keywords：gabled frame；Single double cross workshop；internal force calculation；reinforcement calculation 目录 前 言 .1 1 绪论 .2 1.1 轻型门式刚架结构体系在国内的发展概况 .2 1.2 轻型门式刚架结构的研究现状 .3 1.3 设计的理论知识 .5 1.3.1 单层厂房结构组成.5 1.3.2 荷载取值.6 2 单层轻型钢结构厂房设计 .10 2.1 设计资料 .10 2.1.1 生产工艺要求.10 2.1.2 工程气象条件.10 2.1.3 工程地质条件.10 2.1.4 建筑构造.10 2.2 结构构件选型及柱的尺寸确定 .11 2.2.1 结构构件的选型.11 2.2.2 柱截面尺寸确定.12 3.排架内力计算 .14 3.1 荷载计算.14 3.1.1 恒载计算.14 3.1.2 屋面活荷载.15 3.1.3 吊车荷载.15 3.1.4 风荷载.16 3.2 内力计算.17 3.2.1 剪力分配系数的计算.17 3.2.2 恒载作用下的排架内力分析 .18 3.2.3 屋面活荷载作用下排架内力分析 .20 3.2.4 吊车荷载作用下排架内力分析（不考虑厂房整体空间）.22 3.2.5 风荷载作用.27 4.柱的设计 .29 4.1 最不利内力组合 .29 4.2 柱的设计 .32 4.2.1 上柱配筋计算.32 4.2.2 下柱配筋计算.35 4.2.3 箍筋的配置.38 4.2.4 柱的裂缝宽度验算.38 4.2.5 柱的吊装验算.40 4.3 牛腿设计 .41 4.4 A 柱施工图 .43 5. 抗震计算 .44 5.1 荷载抗震计算 .44 5.1.1 横向计算所需载荷.44 5.1.2 纵向计算所需荷载.45 5.1.3 横向抗震计算.46 5.1.4 纵向抗震计算.48 6 围护墙刚度计算.52 6.1 围护砖墙侧移刚度计算 .52 6.2 砖围护墙的抗震验算 .53 7 基础设计 .55 8.结论 .62 致 谢 .63 参考文献 .64 附录 A .65 附录 B .76 前 言 相对与其他结构，钢结构具有轻质高强、塑性韧性好、安全可靠、工业化程度高、 施工速度快等优点。更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优质。钢结构以其自 身的优越性引起业内关注，已经在工程中得到合理的、迅速的应用1。 单层工业厂房比较容易组织生产工艺流程和车间内部运输，地面上能够放置较重的 机器设备和产品，所以其在工业建筑设计中得到广泛的应用2。 目前，我国钢产量超过 1 亿吨，钢结构在我国的应用与发展已与国际接轨，有着广 阔的发展前景。 随着我国市场经济发展的需要，外国公司的涌入和技术设备引进，大大 加速了我国轻钢结构建筑体系的发展步伐。 但是由于轻钢结构的科研、设计、施工管理相对滞后，所以在发展的过程还存在不 少问题，和国外轻钢结构房屋公司的技术水平相比还存在较大的差距，产品质量管理好 没有走上正轨，市场还不规范。 今后 10 年钢结构的发展将会更快，为了使我国轻钢结 构在新世纪经济领域中发挥更大作用，缩小和国外同行的差距，除了政府部门加强管理 以外，科研、设计、施工单位和轻钢结构厂家要团结合作，共同促进我国轻钢结构事业 的发展。 通过本毕业设计总结在校期间的学习成果，从中学习、掌握和提高综合应用所学的 理论知识进行分析问题和解决工程实际问题的能力；深入掌握房屋建筑钢结构设计规范 的设计原理和方法；可以进行专业外文资料的翻译，并能熟练运用 Auto-cad 制图软件， 达到能够独立依照国家相关规范设计的目的。 最后进行工程实例设计，分别从荷载选取、建立计算模型、内力分析、截面验算等 方面进行分析，进而得出最终符合力学要求的设计信息，完成本双跨轻钢门式钢架的设 计。 1 绪论 1.1 轻型门式刚架结构体系在国内的发展概况 由于科技的飞速发展以及钢材品质的进步，钢结构的重要性己经被先进国家所肯定， 随着我国国民经济的快速发展，我国钢铁工业与建筑钢结构的应用也取得了长足的发展。 中国钢产量自 1996 年突破 l 亿吨后，至今已实现”七连冠”。2000 年中国钢产量占到世界 钢产量份额的巧 .23%，钢材消费量也一跃成为世界大国。到了 2004 年，我国的钢产量 已达到 2.6 亿吨，中国钢产量占到世界钢产量份额的 25%。随着中国钢材实现了从短缺到 充裕的大跨度飞跃，国家相继出台了”发展钢结构、开发钢结构造和安装施工新技术等产 业技术政策。至此，中国的钢结构产业摆脱了由于钢材数量不足对钢结构应用的束缚， 驶上积极发展的快车道。由从前的限制使用钢结构到现在鼓励建筑钢结构的发展。 由于国家政策、钢材生产、设计研发等诸多方面的有利因素，近几年我国的建筑钢 结构处于建国以来最好的发展时期，而且还会在相当长时期内得到长足的发展。建设部、 原国家冶金工业局成立的建筑用钢技术协调小组制定的建筑用钢发展计划指出：争取到 2010 年我国建筑钢结构用钢达到钢材总产量的 5%，而发达国家建筑用钢占钢产量的比例 目前都在 10%以上。建设部 1997 年 H 月发布了新的中国建筑技术政策(1996、2010)， 具体提出了发展钢结构的要求，这是几十年来的第一次。 近几年来采用钢结构的工业与民用建筑年平均用量呈迅猛发展的态势，其中轻型钢 结构房屋所占比重在迅速增加，并且由于其突出的特点及适应我国现阶段国民经济发展 的需要而得到飞速发展。 据有关部门统计，1999 年中国建筑用钢约 2500 多万吨，占全部钢材产量的 20%一 25%。其中钢筋混凝土用钢筋、钢丝、钢绞线约 2000 万吨，钢结构约 200 万吨，金属门 窗及设备支架约 300 万吨。包括桥梁、石油管线及各专业工业部门使用钢材，其总量约 为 4000 万一 5000 万吨，占全国钢材产量 45%左右。据统计，2000 年中国每年大约有 300 多万平方米轻钢结构建筑竣工(包括门式钢架、轻钢房屋和压型钢板、拱壳屋盖)。 轻型钢结构所用钢板大量为涂层钢板。2000 年，我国涂层钢板表现消费量达 86.4 万 吨，而当年涂层板产量只有 35.4 万吨，市场满足率只有 41%。而到了 2004 年，我国仅新 增彩色涂层板生产能力 143 万吨/年。轻型钢结构体系中擦条和墙梁一般采用“Z”型或“C” 形冷弯薄壁型钢【4】。目前，我国冷弯型钢年产量在 30 万吨左右。 钢结构新兴产业方兴未艾，国产钢结构用钢发展迅速。这几年，为适应钢结构产业 对钢材的需求，一大批新型钢结构用种相继问世，产量在不断扩大。宝钢开发出新型的 耐火耐候钢，初步形成了具有国际先进水平的和中国特点的系列产品 B27O 一 B57ONQ， 并在国内的大型厂房、民居、商务楼等应用，受到钢结构加工、施工单位好评；马钢也 研制出耐火热轧 H 型钢，能耐 600高温，并在上海一幢高层建筑上应用；上海大通钢结 构有限公司采用宝钢的材料开发出耐火耐候高频焊接 H 型钢。我国的热轧 H 型钢从零开 始发展到 2002 年的 100 多万吨，其他钢结构用的中厚板、型钢、钢管、冷弯型钢、涂镀 层钢板等产品，都有明显的增长，基本满足国内钢结构行业的需求，为其不断发展做出 了贡献。 然而，应该看到，尽管国产的钢结构用钢在研制、开发和产能上有了长足进展，但 与钢结构产业未来发展趋势和要求还存在一定的差距，目前国产的轻型薄壁型钢材与我 国钢结构建筑业的发展还不能完全相适应。比如，板材的焊接能力差，16Mn 板材在焊接 时往往出现层状撕裂；高强度低合金结构钢在冷弯薄壁型钢中的应用尚未解决，不能满 足轻型房屋钢结构的需要；我国生产的大多为镀锌薄板，而镀铝锌薄板几乎没有，在轻 钢房屋中，用户多选用抗蚀性能更好的镀铝锌薄板；我国的型材品种规格还不能满足建 筑需要，H 型钢的规格不多，对其推广应用带来一定影响；近年来，方钢管在建筑建筑工 程应用增多，但这种型材的规格不够齐全，尤其是大规格的很少，对推广应用有一定影 响；目前国产钢结构用钢主要是 Q235，建筑用高强度低合金钢品种还太少，Q39O 钢材 在实际工程中尚未见采用；耐火耐候钢等钢材的新品种还需进一步开发；等等。这些问 题有待研究，它为钢铁企业提出了新的攻关课题。 对于轻型钢结构，我国目前主要还是接受轻型门式刚架钢结构体系，我国现阶段的 设计规程也是针对这一结构形式。中国工程建设标准化协会标准门式刚架轻型房屋钢 结构技术规程(CECSI()2：2002)就是针对这一结构形式制定的3。 1.2 轻型门式刚架结构的研究现状 与传统结构体系相比，轻型门式刚架房屋钢结构体系在理论还很不完善，存在着很 大的理论探索空间。有鉴于此，围绕轻型门式刚架钢结构体系应用过程中各环节的工作 均不是简单的成果应用。另外，轻型门式刚架房屋钢结构体系在各个领域的技术进步和 应用发展，除必要的技术导入之外，应根据自身能力，追逐理论热点，以科技为先导， 开展必要的科研工作，以最大限度地挖掘利润空间，追求更大的经济效益和社会效益， 满足生产和市场需要。就目前的热点问题有以下几个方面： (1)理论研究方面： 应力蒙皮效应与结构共同工作的空间作用； I 型变截面梁柱，在腹板局部屈曲后刚架结构体系的稳定极限承载力； 以用钢量为目标函数，以极限承载力或不适合变形为控制参数的计算机分析、优 化设计和评估软件系统的开发等。 (2)实验验证方面： 节点、基本构件和整体刚架结构，在静力和动力荷载作用下的受力性能、破坏机 理和对稳定极限承载力的影响； 刚架结构体系，在动力和地震荷载作用下的工作性能和破坏机理等。 (3)设计与生产领域技术方面 轻型门式刚架房屋钢结构体系的进一步简化； 构件节点(包括刚架和彩板节点)设计的可靠性和方便适用； 焊接 I 型钢生产线的加工工艺的连续性和高效性，各环节效率如何协调同步，以及具 体环节内的专项技术。如切割、组立(或拼装)、焊接、校正以及除锈和防腐处理技术等。 另外，轻型门式刚架的安装技术有别与传统钢结构。刚架的安装要区别具体情况和 自身安装能力，选择整体或组合吊装方案。整体吊装的主要优点是速度快，但机械和机 具需用量大，并应注意吊装过程中的稳定和作业安全等问题；组合吊装机械和机具需用 量少，但工作量相对较大，用时较长。并且由于作业量大，空中作业的安全性等问题显 得十分突出。同时两者均须强调安装精度对结构受力的影响。压型板以及配套附件安装 则应着重于根据不同板型的需要，选择不同的安装工艺，并且更强调板型连接和节点处 理质量，达到外形美观和符合功能性要求等4。 1.3 设计的理论知识 1.3.1 单层厂房结构组成单层厂房结构组成 图 1-2 单层厂房结构组成 Figure 1-2 Single-layer workshop structures 1）屋盖结构：位于厂房顶部，主要承受屋面上的竖向荷载，并与厂房柱组成排架承受结 构上各种荷载的作用。 屋盖结构分为有檩体系和无檩体系两种。有檩体系由小型屋面板、檩条、屋架及屋 盖支撑组成如图 1-3（a） ，这种屋盖的结构和荷载传递均比较复杂，整体性和空间刚度较 差，但对一般中小型厂房能满足使用要求，且构件小而轻，便于运输和吊装。无檩体系 由大型屋面板（包括天沟板） 、屋架及屋盖支撑组成如图 1-3（b） ，有时还包括有天窗架 和托架等构件，这种屋盖的屋面刚度大、整体性好，构件数量和种类较少，施工速度快， 适用范围广，是单层厂房中最常用的一种屋面形式，适用于具有较大吨位吊车或有较大 振动的大、中型或重型工业厂房。 （a） （b） 图 1-3 房盖结构 Figure 1-3Housing cover structure 2）排架柱：柱顶与屋架铰接，柱底与基础顶面刚接，承受屋架、吊车梁及外墙等构件传 来的竖向荷载、吊车荷载、风荷载及地震作用等，并将它们传至基础，是厂房中的主要 承重构件。 3）吊车梁：两端焊接（简支）在柱的牛腿顶面，主要承受吊车传来的竖向荷载及横向或 纵向水平荷载，并将它们及其自重传递给排架柱。 4）支撑：包括屋盖支撑和柱间支撑两大类。其主要作用是加强厂房的空间刚度和整体性， 保证结构构件在安装和使用时的稳定性和安全性，同时传递山墙风荷载、吊车水平荷载 和地震作用等。 5）基础：承受住和基础梁传来的荷载，并将它们传至地基。 6）围护结构：包括纵墙、横墙（或称山墙） 。抗风柱、连系梁等构件。主要承受墙体和 构件自重及墙面上的风荷载，并将它们传递至柱和基础，抗风柱还将部分风荷载传至屋 盖结构5。 1.3.2 荷载取值 一个建筑对外界防御的第一道防线由墙面和屋面组成的外维护体系。它们同时承受 风载，雪载等荷载的作用，并将这些荷载传到次要支承结构上。次结构即墙面墙梁及屋 面檩条，将由墙面及屋面传递来的荷载均匀地传到主结构上去，同时对主结构提供良好 的侧向约束。对于门式刚架轻钢结构，其主结构由柱及横梁构成，承受荷风载、雪载及 其它的荷载，并将其传递到基础。 作用在横向排架上的荷载有恒载、屋面活载、雪荷载、积灰荷载、吊车荷载、风荷 载等，除吊车荷载外，其他荷载均取自计算单元范围内6。 1）恒载 恒载包括屋盖、柱、吊车梁及轨道连接件、围护墙体自重，其值可根据构件的设计 尺寸和材料容重计算。若选用标准构件，其值也可直接由标准图查得。 a）屋盖自重 1 G 屋盖自重包括屋架或屋面梁、屋面板、天沟板、屋面构造层（找平层、保温层、防 水层） 、天窗架和屋盖支撑等重量。计算单元范围内屋盖的总重是通过屋架或屋面梁的端 部以竖向集中力传至柱顶，其作用点位置视实际连接情况而定。 1 G b）悬墙自重 2 G 当设有连系梁支承围护墙体时，排架柱承受着计算单元范围内连系梁、墙体和窗等 自重，它以竖向集中力的方式作用在支承连系梁的柱牛腿顶面，作用点通过连系梁或 2 G 墙体截面的形心轴。 c）吊车梁自重 3 G 吊车梁和轨道及连接件自重按照吊车梁及轨道连接构造标准图取用，它以竖向集中 力的方式沿吊车梁截面中心线作用在柱牛腿顶面，作用点距柱纵向定位轴线之间的距 3 G 离，一般为 750mm。 d）柱自重， 4 G 5 G 上、下柱自重及分别作用于各柱截面的几何中心线上，且上柱自重对下柱几何 4 G 5 G 中心线有一偏心距。 2）屋面活荷载 a）屋面均布活荷载 荷载规范规定屋面水平投影面上的均布活荷载标准值：石棉瓦、瓦楞铁等轻屋 面和瓦屋面为 0.3，钢丝网水泥及其他水泥制品轻屋面为 0.5；钢筋混凝 2 /mKN 2 /mKN 土12屋面为 0.7；当检修施工荷载较大时，按实际情况采用。 2 /mKN b）屋面雪荷载 荷载规范规定屋面雪荷载标准值按下式计算: (1-1) 0 SS rk 式中基本雪压值，由荷载规范中“全国基本雪压分布图”查得； 0 S 屋面积雪分布系数，可由荷载规范查得。 r c）屋面积灰荷载 按照厂方使用性质及屋面形式的不同，标准值可由荷载规范查得 3）吊车荷载 a）吊车竖向荷载 对于四轮桥式吊车，可按下式进行计算: (1-2) maxmin )( 2 1 PQgGP 式中 G吊车桥架（大车）的总重； g小车的重量； Q吊车的额定最大起重量。 b）吊车横向水平荷载 对于各类四轮桥式吊车，当小车满载时，大车每一个轮子传递给吊车梁的横向水平 制动力为 (1-3)( 4 1 gQT 式中为水平制动力系数，对软钩吊车: 当t 时，取10Q12 . 0 当t 时，取5015Q10 . 0 当t 时，取75Q20 . 0 c）吊车纵向水平荷载 作用在吊车梁上的纵向水平荷载标准值为 （1- max0 10 P n T 4） 式中 吊车每端制动轮数，对一般四轮桥式吊车，=1；nn 制动轮在轮压下与钢轨间的滑动摩擦系数。 10 1 4）风荷载 风荷载崔志作用于厂房外墙面、天窗侧面和屋面，在迎风墙面产生风压力，在背风 墙面产生风吸力。风荷载的大小与建筑场地的基本风压、建筑体型、高度及建筑地面粗 糙度等因素有关。 荷载规范规定：垂直于厂房各部分表面的风荷载标准值按下式计算 (1-5) 0 zszk 式中 基本风压值，由荷载规范中“全国基本风压分布图”查得； 0 某高度 Z 处的风振系数，对于高度小于 30m 的单层厂房，取=1.0； z z 风压高度变化系数，离地面越高，风压值越大，为各厂房标高处的风压与 z z 其 10m 高度处的基本风压的比值；它还与地面粗糙度有关，其值可由 0 荷载规范查得； 风荷载体型系数，可根据建筑体型由荷载规范查得。 s 横向排架上的风荷载标准值按下述有关公式计算: (1-6)BBq zsk0111 (1-7)BBq zsk0222 (1-8) n i kiw BlF 1 sinBhh zssss0243121 )()( 式中 B 为计算单元宽度。 2 单层轻型钢结构厂房设计 2.1 设计资料 2.1.1 生产工艺要求 某金工车间为两跨等高厂房，跨度均为 24m，柱距均为 6m，车间总长度 66m。总建筑 面积 3168。每跨设有 10t 吊车各一台，吊车工作级别为中制 A5，轨顶标高为 5.8m， 2 mm 厂房无天窗，建筑剖面简图如图 2-1 所示。耐火等级为二级，屋面防水等级三级，建筑 耐久年限二级。 2.1.2 工程气象条件 厂房所在地点的基本风压为 0.40 /，基本雪压为 0.35K /，恒荷载为KN 2 mKN 2 m 0.30 /。KN 2 m 2.1.3 工程地质条件 根据对建筑基地的勘察结果，地质情况见下表 2-1 表 2-1 建筑地层一览表（标准值） Table 2-1 List of building ground (standard value) 序 号 岩 土 分 类 土层深度 （M） 厚度范围 （M） 地基承载力 fk（KPa） 桩端阻力 （KPa） 桩周摩擦力 （KPa） 1 杂填土 0.0-0.80.8 2 粉土 0.8-1.81.011010 3 中砂 1.8-2.81.020025 4 砾砂 2.8-6.54.0300240030 5 圆砾 6.5-12.56.0500350060 注：）地下稳定水位距地坪6 M 以下； ）表中给定土层深度由自然地坪算起；建筑场地类别为类场地土。 2.1.4 建筑构造 屋面采用卷材保温屋面做法，围护墙为 240mm 厚双面清水砖墙，采用钢门窗，窗宽 为 3600mm，室内外高差为 150mm，素混凝土地面。 图 2-1 厂房剖面示意图 Figure 2-1 diagrammatic cross-section of factory 2.2 结构构件选型及柱的尺寸确定 2.2.1 结构构件的选型 钢筋混凝土单层厂房多采用排架结构，为了保证屋盖的整体性和刚度，屋盖采用无 檩体系。该车间厂房为卷材防水屋面，因而采用屋面坡度较小而经济指标较好的预应力 折线形屋架。普通钢筋混凝土吊车梁制作方便，当吊车吨位不大时，有较好的经济指标， 故选用普通混凝土吊车梁。该厂房各主要承重构件选型7见表 2-2。 由工艺要求，吊车轨顶标高为 5.80m，吊车为 10t，A5 中级工作制， m，查电动桥式起重机基本参数和尺寸系列（ZQ1-62）得轨顶至吊车 5 . 225 . 124 k L 顶的高度为 2.30m。吊车梁的高度为 1.20m，轨道高度可取 0.20m，则 牛腿顶面标高=轨顶标高吊车梁高度轨道高度 =5.801.200.20=4.40m， 由建筑模数的要求，故牛腿顶面标高取为 4.60m； 柱顶标高=牛腿顶面标高+吊车梁高度+轨道高度+吊车高度+吊车顶至屋架下弦底面的 尺寸 =4.60+1.20+0.20+2.30+0.22= 8.52m， 故柱顶（或屋架下弦底面）标高取为 8.50m， 假定室内地面至基础顶面的深度为 0.50m，则 m8.50.509.0H m4.60.505.1 l H m9.05.13.9 u H 表 2-2 主要承重构件选型 Table 2-2 Main bearing component selection 构件名称标准图集选用型号重力载荷标准值 屋面板 G410（一） 1.56m 预应力混凝土屋面板 YWB-2II（中间跨） YWB-2IIs (端跨) 1.4KN/ 2 m (包括灌缝重) 天沟板 G410(三) 1.5m6m 预应力混凝土屋面板（卷材防水天沟板） TGB68-11.91 KN/ 2 m 屋架 G410（三） 预应力混凝土折线形屋架（跨度 24m） YWJA-24-1Aa 106 KN/榀 0.05 KN/ 2 m （屋盖钢支撑） 吊车梁 G323(二) 钢筋混凝土吊车梁（中、轻级工作制） DL-9Z(中间跨) DL-9B(边跨) 39.5/根 40.8/根 轨道连接 G325 吊车轨道联结详图 0.80 KN/m 基础梁 G320 JL-3 16.7KN/根 注：本表图集均按钢筋混凝土结构设计规范设计，重力载荷已换算为法定计量单位 2.2.2 柱截面尺寸确定 1）柱截面尺寸为 A,C 轴 上柱 矩=400mm 400mmbh 下柱 I =400mm 800mm 100mm 150mm ff bhbh B 轴 上柱 矩=400mm 600mmbh 下柱 I =400mm 800mm 100mm 150mm ff bhbh 2）计算简图及柱的计算参数 本厂房为金工车间，工艺无特殊要求，结构布置及载荷分布（除吊车载荷外）均匀 ，故可由厂房相邻柱距的中线截取图 2-2 所示为计算单元，计算单元宽度 B=6.0m。根 8 据柱的截面尺寸，其计算参数表 2-3。 表 2-3 柱的计算参数 Table 2-3 Column calculating parameters 计 算 参 数 柱 号 截面尺寸 （mm） 面积 （） 2 mm 惯性矩 （） 4 mm 自重 （KN/m） 上柱矩 4004001.6 5 1021.3 8 104.0 A,C 下柱 I4008001001501.775 5 10143.80 8 104.44 上柱矩 400600 2.4 5 1072 8 106.0 B 下柱 I4008001001501.775 5 10143.80 8 104.44 图 2-2 计算单元和计算简图 Figure 2-2 calculating unit and Calculation diagram 3.排架内力计算 3.1 荷载计算 3.1.1 恒载计算 （1）屋盖自重 三毡四油防水层撒绿豆砂保护层 0.4/KN 2 m 20mm 厚水泥砂浆找平层 20 0.02=0.4/KN 2 m 150mm 厚加气混凝土保温层 7.5 0.15=1.1/KN 2 m 20mm 厚底板混合砂浆抹灰 17 0.02=0.34/KN 2 m 预应力大型屋面板（包括灌缝） 1.4/KN 2 m 屋盖钢支撑 0.05/KN 2 m 屋面恒载合计 3.69/KN 2 m 为了简化计算，天沟板及相应构造层的恒载，取与一般屋面恒载相同。屋架自重为 106 KN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构自重设计值为 =1.2 （3.69 6+106）=382.42 1 G 24 2 1 2 KN （2）吊车梁及轨道自重设计值为 =1.2 (39.5+0.8 6)=53.16 3 GKN （3）柱自重设计值为 A,C 轴 上柱 44 1.243.918.72 AC GG KN 下柱 KNGG CA 17.271 . 544 . 4 2 . 1 55 B 轴 上柱 4 1.26.03.928.08 B GKN 下柱 5B G1.24.445.127.17KN 各项恒载及其作用位置如图 3-1 所示。 3.1.2 屋面活荷载 由载荷规范差得，屋面均布活荷载标准值为 0.50/，雪荷载标注值为KN 2 m 0.35 KN/，小于屋面活荷载，故仅按活荷载计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为 2 m =50.4 1 24 1.40.506 2 Q KN 活荷载的作用位置与屋盖自重作用位置相同，如图 3-1 所示。 1 Q 图 3-1 荷载作用位置图 Figure 3-1 loads position diagram 3.1.3 吊车荷载 对于 10t 的中级工作制吊车，查电动桥式起重机基本参数和尺寸系列（ZQ1-62）将 吊车的吨位换算为 KN，得 =125，=47， max PKN min PKN B=5.55m，K=4.40m，g=38KN 图 3-2 吊车荷载作用下支座反力影响线 Figure 3-2 Crane load counteracting force influence lines 根据 B 与 K，可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 3-2 所示， 依据该图可求得作用柱上的吊车荷载。 1）吊车竖向荷载 KN maxmax 1.4 125(10.267)221.73 Qi DPy KN minmin 1.447(10.267)83.37 Qi DPy 2）吊车横向水平荷载 作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力为 11 ()0.1 (10038)4.14 44 TQgKN 则作用于排架柱上的吊车横向水平荷载为 max 1.44.14(10.267)7.34 Qi TTy KN 3.1.4 风荷载 基本风压=0.4/，按 B 类地面粗糙度，由荷载规范差得风压高度变化系数 0 KN 2 m 为 柱顶（按 H=9.0m） =1.0 Z 檐口（按 H=10.8m） =1.0 Z 屋顶（按 H=12.0m） =1.14 Z 风荷载体型系数如图 3-3 所示，则风荷载标准值为 1 011 zszk 32 . 0 4 . 018 . 0 2 /mKN 2 012 /16 . 0 4 . 014 . 01mKN zszk 则作用于排架计算简图上的风荷载设计值为 35 . 1 616 . 0 4 . 1 69 . 2 632 . 0 4 . 1 22 11 Bq Bq kQ kQ BhhF zzzsszssQw043121 )()( KN74 . 8 64 . 014 . 114 . 1 )5 . 06 . 0(3 . 21)4 . 08 . 0(4 . 1 （a）风荷载体型系数 （b）风荷载时排架计算简图 图 3-3 风荷载体型系数及排架计算简图 Figure 3-3 Wind load shape coefficient and bent calculation diagram 3.2 内力计算 该厂房为两跨等高排架，可用剪力分配发进行计算。 3.2.1 剪力分配系数的计算 对 A，C 轴柱 148 . 0 10 8 . 143 10 3 . 21 8 8 l u I I n 433 . 0 0 . 9 9 . 3 H Hu 由单阶变截面柱的柱顶位移系数和反力系数（）8可得 0 C 1 C 11 C = 0 C ) 1 1 (1 3 3 n 045 . 2 ) 1 148 . 0 1 (433 . 0 1 3 3 10 0 3 1034 . 0 l BA EIc H E H 3 对于 B 柱 50 . 0 10 8 . 143 1072 8 8 l u I I n 433 . 0 0 . 9 9 . 3 H Hu 由单阶变截面柱的柱顶位移系数和反力系数（）可得 0 C 1 C 11 C ) 1 1 (1 3 3 0 n c 775 . 2 ) 1 5 . 0 1 (433 . 0 1 3 3 E H EIc H l B 3 10 0 3 10251. 0 各柱的剪力分配系数 298 . 0 10 251 . 0 1 10 34 . 0 1 2 10 34 . 0 1 1 1 3 10 3 10 3 10 H E H E H E i A CA = B i B 1 1 404 . 0 10 251 . 0 1 10 34 . 0 1 2 10 251 . 0 1 3 10 3