工业厂房设计指导书(2013-1).doc

单层厂房结构设计指导书1轴线定位 平面定位线以轴线来表示，竖向定位线由标高来体现。轴线和柱的中心线是两回事，尽管有时轴线就定在柱的中心处，但要注意不能混淆。 1.1横向轴线定位 除伸缩缝处的柱和端部柱外，柱的中心线应与横向定位轴线相重合，伸缩缝处及端部柱的中心线应自横向定位线缩进600mm。 1.2纵向轴线定位定位的基本要求是保证厂房内的吊车正常行驶，不与上柱的内缘相碰。因此，必须在吊车桥架与上柱内缘之间留出一定的空隙，当吊车起重量不大干500kN时，此空隙不应小于80mm。 当采用标准吊车时，厂房跨度L与桥跨Lk差1500mm，当车轮中心线到桥架端部外缘的距离B1，上柱截面高度B3，(中柱为截面高度的一半)安全行驶空隙B2之和等于成小于750mm时，边柱外皮、墙内皮应与纵向定位线重合；中柱中心线与定位线重合。否则就需要加设联系尺寸和插入距，联系尺寸和插入距的尺寸为150mm、250mm、500mm。 1.3标高确定 任务书中已根据工艺要求给出了轨顶标高，而柱顶和牛腿顶面的标高要自己确定。 柱顶标高=轨顶标高+吊车高度+吊车顶端与柱顶的净空尺寸(一般为220mm) 牛腿顶面标高=轨顶标高吊车粱端部高度轨道高度 这样算出的标高很可能是一些零碎的数字为了便于设计和施工，应将共取为300mm的倍数牛腿顶面标高取整时，一般取小不取大，稍一疏忽就可能将余量留反，吃掉吊车与柱顶的安全空隙。2结构构件的选型和布置2.1屋面结构布置图 屋面结构布置图包括屋面板、天沟板、嵌板、屋架及其支撑、天窗架等构件的选型和布置。2.1.1屋面板(包括檐口板、嵌板) 用于卷材防水的1.5x 6m预应力混凝土屋面板(代号YWB)，槽口板(代号YWBT)， 嵌板(代号KWB)可按全国通用标准图集G410(一)(二)选用， 屋面板的选用方法如下(包括檐口板、嵌板)，计算出板所受外加荷载的标准值，在图集中查出允许外加荷载标准值比它大，但最接近的板的代号这里的外加荷载标准值为除板自重以外的其它荷载标准值之和。 例如：屋面板受外加荷载标准值(kNm2) 三毡四油防水层上铺小豆石 0.4 20mm厚水泥砂浆找平层 0.4 100mm厚水泥珍珠岩制品保温层 0.4 一毡二油隔气层 0.05 20mm厚水泥砂浆找平层 0.4屋面活荷载 0.7 合计：2.35kNm2 查G410(一)选用YWB2，允许均布荷载标准值为2.46kNm2，板自重标准值1.30kNm2，灌缝重标准值0.1kNm2。2.1.2天沟板 天沟板(代号TGB)后面的数字，前面两个表示天沟板的宽度，有58 cm，62 cm，68 cm，77 cm，86cm五种，后面的一个，1代表用于等高跨，2代表用于高低跨，板的这边开洞在后面加a，另一边开洞在后面加b。如TGB581a，TGB58lb变形缝和端部天沟板的编号，一边为TGB581sa，另一边为TGB58lsb。 天沟板的选用方法与屋面板相同，可查阅全国通用图集G410(三)。在计算天沟板所受外加荷裁标准值时，沟内坡度0.5每30m设一根落水管。2.1.3天窗架 天窗架分中部天窗(代号CJ)和端部天窗架(代号DJ)两种。 天窗架的选用方法如下：计算出天窗所受屋面荷载的标准值和风荷载的标准值，查通用图集使所选型号天窗架的允许屋面荷载标准值和风荷载标准值分别大干所受荷载标准值。 例如，24m跨厂房选用9m天窗， 算得天窗架竖向中点标高为18.2m。外加荷裁标准值为： 屋面荷载 2.23+1.4=3.75kNm2 风荷裁 1.21(0.6+0.6+0.7-0.7)0.55=0.8kNm2 查G316，选用天窗架：中部CJ911，端部DJ9-11。2.1.4屋架 单层厂房的屋架根据屋面荷载的大小、有无天窗及天窗类别、檐口类别等进行选用和布置。 屋面荷载标准值分3KNm2，3.5 KNm2，4KNm2，4.5 KNm2 4级。天窗类别有a、b、c、d、e、f 6种情况，a为无天窗情况，b、c、d、e、f型有天窗。屋架檐口类型分A、B、C三种。 这样，预应力混凝土折线形屋架的代号为； YWJA182Aa YWJ预应力混凝土屋架 A折线形 18跨度 2荷裁序号 A檐口代号 a天窗代号 钢筋级别 例如，24m双跨厂房，6m柱距，屋面荷载标准值为3.75KNm2，采用钢筋混凝土天窗架和石棉瓦端壁板，檐口采用内天沟，折线形屋架下弦预应力钢筋采用冷拉级钢筋。查通用图集G 415；天窗架处为YWJA243AcII，端壁处为YWJA24一3Ae2.2梁、柱结构布置图 排架结构的梁，柱布置图包括，排架柱及柱间支撑、抗风柱，吊车梁等构件的布置。2.2.1柱及柱间支撑 单层厂房中的排架柱及抗风柱按单根编号。尺寸、配筋相同，仅预埋件不同的柱，可用下标予以区别。 柱距6m厂房柱的截面尺寸，可参考表11-6附表11-7确定。对柱子在支撑屋架和吊车粱的局部处及柱子下端插入杯口部分，一般要做成矩形截面。 柱间支撑应设置在变形缝区段的中间或靠近中间的部位。2.2.2吊车梁 当吊车起重量较大(Q200kN)：柱距较大(L6m)时，宜优先选用预应力混凝土吊车粱。 中轻级工作制吊车的吊车粱用“DL”表示，边跨，中间跨，变形缝跨的吊车梁分别用“B”，“Z”、“S”表示。先张法的代号为YXDL，后张法的代号为YMDL(用螺帽锚固)，YZDL(自锚)。 预应力混凝土吊车粱可查阅全国通用图集G425C及G426(一)(二)。3排架结构计算 排架结构计算包括；确定排架计算简图、排架荷载计算、排架内力分析和内力组合。3.1排架计算简图 横向排架的计算，是从厂房平面图中相邻柱距的中轴线间截出一个典型区段作为计算单元。其计算简图如图1114所示。 简图中柱子的固定端位置应为基础顶面，其标高可如下确定； 基础顶面标高=基础底面标高(负值)+基础高度。 基础底面标高应在冰冻线以下，而基础高度可由杯口基础的构造要求确定，约为柱截面高度加200mm，一般在9001200mm之间。3.2排架荷载计算3.2.1屋面恒载(标准值Glk，设计值G1) 包括各构造层，屋面板，屋架，天窗及屋盖支撑的自重(屋盖支撑自重标准值可近似取为0.07kNm 2)。边柱的集载面积为半跨加上联系尺寸乘以计算单元的宽度；若为外天沟，则为半跨加上天沟宽度乘以计算单元的宽度，中柱的集载面积为每侧半跨之和乘以计算单元的宽度。 屋盖恒载可认为是通过屋架上弦和下弦中心线的交点作用于柱顶，此交点到纵向定位轴线的距离为150mm。若边柱上柱的截面高度为500mm，设有150mm的联系尺寸，则屋盖恒载对上柱中心线的偏心距为el=50mm见图1116。（65页）3.2.2柱自重(上柱G2k，G2、下柱G3k，G3) 上柱自重G2沿上柱中心线作用，对下柱中心线的偏心距 e2=(hl一hu)2 式中hl、hu分别为上下柱的截面高度，见图1115。（64页） 下柱自重标准值G3按下柱截面尺寸和柱高计算。对于工字形截面柱，考虑到沿柱高方向部分为矩形截面及牛腿的外加重量，可近似按下柱全高为工字形截面计算重量，然后乘1.2的增大系数。3.2.3吊车粱及轨道连接自重(G4k，G4)；悬墙自重(G5k，G5) G4k按吊车粱及轨道连接构造的标准图所给值计算作用于牛腿顶面标高处，作用线位于吊车粱中心线处，到定位轴线的距离为750mm,故G4对下柱中心线的偏心距为(图1115)： e4=150mm(中柱) e4=750hl/2+a(边柱，a为联系尺寸)。3.2.4屋面活荷载(Q1k， Q1) 层面活荷载取屋面均布活荷载和雪荷载的较大者。屋面均布活荷载和雪荷载均按计算 单元屋面水平投影面积计算。 Q1通过屋架作用于排架柱顶，其作用位置与G1相同。 对于多跨厂房，要考虑它们在排架上的不利位置问题如本设计题目，应考虑AB跨作用屋面活荷载，BC跨作用屋面活荷截，两跨同时作用三种情况。3.2.5吊车垂直荷载(Dmaxk、Dmink、Dmax、Dmin) 吊车垂直荷载可根据每个轮子的轮压(最大轮压和最小轮压)，利用吊车粱支座反力影响线进行计算(图1120)。 计算吊车垂直荷载时，对多跨厂房最多考虑四台吊车。按公式（116）；（117）69页3.2.6吊车水平荷载(Fhk，Fh) 由于计算吊车水平荷戴时，最多只考虑两台吊车同时刹车，所以即要考虑同一跨两台吊车同时刹车的情况，又要考虑两跨中各一台大超重量吊车同时刹车的情况。按公式（119）70页3.2.7风荷载（q1k、q2k、FWk、FW) 柱顶以下的风压力和风吸力以均布水平荷载的形式分别作用在迎风面和背凤面的墙上。其标准值为： qlk=Qs1zw0B q2k=Qs2zw0B 其中风压高度变化系数z的计算， 当柱顶高度不足10rn时，取10rn的z值；当柱顶高 度超过10rn时，按荷载规范查表选用。 柱顶以上的风压力和风吸力以水平集中力的形式作用于柱顶，屋面风荷载水平分力之 合力标准值为： Fwk=Qsizw0 hiB 其中z的计算，当有矩形天窗时，按天窗檐口的高度计算，当无天窗时，按厂房檐口标高计算： hi柱顶以上各部分的垂直高度， si风载体型系数，由荷载规范查取 B计算单元的宽度3.3等高排架内力计算 在排架内力分析之前，先确定在排架上有哪几种需要单独考虑的荷载情况，对双跨等高排架有如下10种作用的荷载情况； 1)恒载(G1、G2、G3、G4) 2)屋面活荷教作用在AB跨 3)屋面活荷载作用在BC跨 4)吊车垂直荷载Dmax作用在AB跨的A柱，Dmin作用在AB跨的B柱 5)吊车垂直荷载Dmax作用在AB跨的B柱，Dmin作用在AB跨的A柱 6)吊车垂直荷载Dmax作用在BC跨的B柱，Dmin作用在BC跨的C柱 7)吊车垂直荷载Dmax作用在BC跨的C柱，Dmin作用在BC跨的B柱 8)AB跨两台吊车水平荷载作用 9)BC跨两台吊车水平荷载作用 10)风荷载(q1，q2，Fw，)作用。3.3.1对称排架受对称荷载 对恒载，由于对称结构受对称荷载，排架柱顶无侧移。每根柱可按一次超静定结构计算。这种结构的内力计算，关键在于求解柱上端的支座反力3.3.2非对称荷载对活荷载等非对称荷载作用，可采用剪力分配法计算排架内力把计算过程分解为两步进行：第一步在排架柱顶附加一个不动铰支座求出支座反力R和排架内力，第二步撤除不动铰支座，并将R反向作用于排架柱顶，求出排架内力。迭加上述两步骤中求得的内力值，即得到排架的实际内力 第一步的计算方法和前述对称结构、对称荷载的排架计算方法一样。第二步在排架柱顶作用水平集中力，各柱的剪力按各柱的抗侧刚度进行分配。4排架内力组合 排架在各种荷载单独作用下的内力求得后(包括绘出内力图)，根据最不利又是可能的原则，并考虑组合系数，即可求得排架柱各控制截面的最不利内力。4.1控制截面对单阶柱一般取三个控制截面(图1132) II截面牛腿顶面上截面，按上柱截面尺寸考虑， 截面牛腿顶面下截面，按下柱截面尺寸考虑， 截面基础顶面处的截面，按下柱截面尺寸考虑。4.2控制截面的内力组合 1)十Mmax及相应的N，V 2)Mmax及相应的N，V 3)Nmax及相应的M，V 4)Nmin及相应的M，V4.3荷载效应组合 对于排架结构及柱下基础地基承栽力计算需考虑下列几种基本组合， 1)恒载+屋面活荷载 2)恒载+吊车荷载 3)恒载+风荷载 4)恒载+0.85(屋面活荷载+风荷载) 5)恒载+0.85(吊车荷载+风荷载)6)恒载+屋面活荷载+吊车荷载 7)恒载+0.85(吊车荷载+屋面活荷载+风荷载) 排架柱内力组合可列表进行4.4排架内力组合注意事项 1)恒载均要考虑 2)单台吊车的竖向荷载对于多跨厂房一个排架不多于4台吊车：多台吊车的水平荷载对单跨或多跨厂房最多只考虑两台。多台吊车需用荷载折减系数。 3)当组合Nmax与相应的M及Nmin与相应的M时，应把N=0相应的M按不利又是可能的原则组合进去，使Nmax或Nmin相应的M尽量大 4)对于柱底截面(基础顶面)还应组合与M或N相应的V值 5)在组合时，所选择的各单项内力值，应该是可能的内力组合情况。例如，风荷载只能对左风或右风两者考虑其一：考虑吊车荷裁时在Dmax或Dmin所产生的内力值中，两者只能选择其一，在用Fh内力值肘，必须同时相应的把Dmax或Dmin产生的内力组合进去。5排架柱设计5.1矩形、工字形截面柱的设计5.1.1柱的截面设计：根据计算求得柱控制截面最不利内力，按偏心受压构件进行配筋计算。5.1.2平吊时对于工字形截面，可简化为宽为2hf高为bf的矩形截面。每侧翼缘只考虑最外边的一根钢筋作为截面抗弯的受力钢筋，按单筋矩形截面进行承载力验算。吊装时各控制截面弯矩设计值，要考虑动力系数1.5，自重分项系数1.2，结构重要性系数0.9。5.1.3裂缝宽度验算，可近似按控制钢筋应力予以保证，即钢筋应力应满足不需要做裂缝宽度验算的钢筋最大应力。5.2柱牛腿设计5.2.1确定牛腿几何尺寸 柱牛腿的几何尺寸包括牛腿宽度、顶面长度，外缘高度、底面倾角。可参照图