某房地产公司做的单层厂房结构设计方案

1、单层厂房结构课程设计1. 结构构件选型及柱截面尺寸确定因该厂房跨度在 1536m 之间，且柱顶标高大于 8m，故采用钢筋混凝土排架结构。为了使屋盖具有较大刚度，选用预应力混凝土折线型屋架及预应力混凝土屋面板。选用钢筋混凝土吊车梁及基础梁。由图2-54 可知柱顶标高为9.6m ，牛腿顶面标高为6m；设室内地面至基础顶面的距离为0.5m ，则计算简图中柱的总高度H，下柱高度Hl ，和上柱高度Hu 分别为：H10.2m 0.5m 10.7mH l6m0.5m6.5mH u10.7m 6.5m 4.2m+12.800+11.750+9.600+7.200+6.000 0.000-0.150BC图 2-

2、54 厂房剖面图根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，可确定柱的截面尺寸，见表2-22 。表 2-22柱截面尺寸及相应的计算参数计算参数截面尺寸 / mm面积 /mm2惯性矩 /mm4自重 /kN/m柱号上柱矩 4004001.610521.31084.0A，C下柱I4009001001501.875105195.381084.69上柱矩 4006002.4105721086.0B下柱I40010001001501.975105256.341084.94本设计仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图2-55所示。2111019EA=EA=006000066300001601876543

3、21006006006006006006006900A柱180018001000BCB柱图 2-55计算单元和计算简图2. 荷载计算1. 恒载屋盖恒载绿豆砂浆保护层0.35kN/m 2二毡三油防水层20 厚水泥砂浆找平层20 kN/m 30.02m0.40kN/m 2280 厚泡沫混凝土保温层8kN/m 30.08m0.64kN/m 2预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝）1.4kN/m 2屋盖钢支撑0.05kN/m 2总计2.84kN/m 2屋架重力荷载为 60.5kN/ 榀，则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设计值为：G1 1.2 (2.84kN/m 6m18/2m 60.5/2kN) 220.

4、33kN(2) 吊车梁及轨道重力荷载设计值：G31.2(44.2kN0.8kN/m6m)58.8kN(3) 柱自重重力荷载设计值A、C柱:上柱： G4AG4C1.24.0kN/ m3.6m17.28kN下 柱 :G5AG 5C1.24.69kN/m6.5m36.58kNB 柱 :上柱: G4B1.26.0kN/m3.6m25.92kN下柱: G5B1.24.94 kN/m6.5m38.53kN各项恒载作用位置如图 2-56所示。图 2-56荷载作用位置图（单位： kN ）2. 屋面活荷载屋面活荷载标准值为0.5kN/m2，雪荷载标准值为0.4kN/m 2，后者小于前者，故仅按前者计算。作用于柱

5、顶的屋面活荷载设计值为：Q1 1.40.5kN/m 26m18/2m 37.8kNQ1 的作用位置与G1 作用位置相同，如图2-56 所示。3. 风荷载风荷载的标准值按w kz zs w0 计算， 其中 w00.5kN/m 2,z1.0 , z 根据厂房各部分标高( 图 2-54) 及 B 类地面粗糙度确定如下：柱顶 ( 标高 9.6m )檐口 ( 标高 11.75m )屋顶 ( 标高 12.80m )zzz1.0001.0491.078s 如图 2-57所示，则由上式可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：w kz zs1w01.00.8 1.0 0.5kN/mw 2kzzs2 w 01

6、.00.4 1.0 0.5kN/m2 0.4kN / m220 .2 kN / m 2-0.6-0.5-0.4-0.4Fw+0.8-0.4q1q2BCBC图 2-57风荷载体型系数及计算简图则作用于排架计算简图( 图 2-57) 上的风荷载设计值为:q11.40.4kN/m 26.0m3.36kN/mq21.40.2kN/m26.0m1.68kN/mFwQ (s1s2 )z h1(s3s4 )z hz z0 B1.40.8 0.41.049 2.15m - 0.6 0.5 1.078 1.05m1.00.5kN/m 26.0m10.89kN4. 吊车荷载由表 2-16 可得20/ 5t 吊车的

7、参数为：B 5.2m ， K4.0m ， g68.6kN ，Q 200kN Pmax174kN,P37.5kN, 根据B5.2m 及 K 可算得吊车梁支座反力影，min响线中各轮压对应点的竖向坐标值如图2-58所示。(1) 吊车竖向荷载吊车竖向荷载设计值为：(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：1a(Qg)168.6kN ) 6.715kNT0.1 ( 200kN44作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为：TmaxQTyi1.4 6.715kN2.15 21.30kN400012004000FpmaxFpmaxF pmaxFpmax =174KN6m6m33318

8、03.30.010图 2-58吊车荷载作用下支座反力影响线3. 排架内力分析该厂房为两跨等高排架，可用剪力分配法进行排架内力分析。其中柱的剪力分配 系 数i 计 算 ， 见 表2- 23。表2- 23柱剪力分配系数n I u I lC0 313 (1 n 1)1 i柱别H 3 C 0 EI liH u H1 iA、C 柱B 柱n 0.1090.356n 0.2810.356C 02.192C 0.277AC2.406 10 8 / EAC 02.6900.4461.494 10 8 / EBBG1G1220.33kNG3G5 A36.58kN;G 2G3G4 A58.8kN17.28kN 76

9、.08kN;G42G12220.33kN440.66kNG 6G5B 38.53kN ;G 5G4 B2G325.92kN258.8kN143.52kNM 1G1e1220.33kN0.05m11.02kNmM 2(G1G4 A )e0G3e3(220.33kN17.28)0.25m - 58.8kN0.3m41.76kNm由于图2-59a 所示排架为对称结构且作用对称荷载，排架结构无侧移，故各柱可按柱顶为不动铰 支座计算内力 。 柱 顶不动 铰支座反力 Ri可根据相应公式计算。对于A， C 柱 n0.109 ，0.356则： RC6.39()31211312C1n2.231C30.95723

10、12311111nnRAM1 C1M2C211.02kN m2.23141.76kN m0.9576.39kNHH10.1m本例中 RB0 。求得 Ri 后，可用平衡条件求出柱各截面的弯矩和剪力。柱各截面的轴力为该截面以上重力荷载之和，恒载作用下排架结构的弯矩图和轴力图分别见图2-59b 、 c 。图 2-59d为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定，下同。11.0211.02220.33440.66220.3311.9829.7829.7811.98237.61466.58237.61296.41584.18296.41+11.766.396.3911.76332.99332.99BCBCM

11、1G1G4G1M1+NG2+M+VG2G5MM22G3G6G3+M+V+NBC图 2-59 恒载作用下排架内力图2屋面活荷载作用下排架内力分析(1)AB跨作用屋面活荷载排架计算简图如图2-60 a 所示，其中 Q137.8kN ，它在柱顶及变阶处引引起的力矩为：M 1A37.8kN0.05m 1.89kN mM 2A37.8kN0.25m 9.45kN mM 1B37.8kN0.15m 5.67kN m对于 A柱， C12.231， C 30.957 , 则RAM 1AC1M 2AC11.89kNm 2.2319.45kN m 0.957HH1.31kN10.1m对于 B 柱 n 0.281

12、,0.356 ，则31211C1n1.78121131nRBM 1BC15.67kNm 1.7811.00kNH10.1RRARB1.31kN1.00kN2.31kN ()将 R反作用于柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与相应的柱顶不动铰支座反力叠加，可得屋面活荷载作用于 AB跨时的柱顶剪力，即VARAA R1.31kN0.2772.31kN0.67kN ()VBRBB R1.00kN0.4462.31kN0.03kN ()VCC R0.277 2.31kN0.64kN ()排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图2- 60b ，c 所示。Q1Q41.895.67M1A1BM8.930.525.782

13、.30M2A4.585.980.646.460.67BCBC37.837.8+37.837.8BC图 2-60 AB 跨作用屋面活荷载时排架内力图（ 2）BC 跨作用屋面活荷载由于结构对称，且 BC 跨与可，如图 2- 61 所示。AB跨作用荷载相同，故只需将图2- 60 中内力图的位置及方向调整一下即Q1Q15.671.89M1BM1CM2.305.788.930.522C6.460.645.980.030.674.58BCBC37.837.8+37.837.8BC图 2-61BC 跨作用屋面活荷载时的排架内力图3风荷载作用下排架内力分析(1）左吹风时2- 62a 所示。对于 A ， C 柱

14、, n0.109，0.356 得计算简图如图1 1411nC110.31018 131nRAq1HC11-3.36kN/m10.1m0.3110.52kN ()RCq2 HC 11kN/m 10.1m0.3110.52 kN( )RRARCFW10.52kN 5.26kN10.89kN26.67kN ( )各柱顶的剪力分别为VARAA R10.52kN0.27726.67kN3.13kN ( )VBB R0.44626.67kN11.89kN ()VCRCC R5.26 kN0.27726.67kN2.13kN()排架内力如图2- 62b 所示Fwq1q 210.5042.8018.55139

15、.7630.8111.8919.10BC120.09107.20BC(a)(b)图2-62左吹风时排架内力图(2)右吹风时计算简图如图2- 63a 所示。将图 2- 62b 所示 A ，C 柱内力图对换且改变内力符号后可得，如图 2- 63b所示。Fw18.5542.8010.50qq1219.1011.8930.81107.20120.09139.76BCBC图 2-63 右吹风时排架内力图4.吊车荷载作用下排架内力分析(1) Dmax作用于 A 柱计算简图如图2- 64a 所示。其中吊车竖向荷载D max，D min。在牛腿顶面处引起的力矩为：M AD max e3552.00kN 0.3

16、m 165.6kN mM BD min e3118.97kN0.75m89.23kNm对于A柱， C30.957 ，则RAMAC3165.6kNm 0.95715.69H10.1m对于 B 柱， n0.281，0.356 ，得312C31.17423111nRBM BC389.23kNm10.37H10.1mR RARB15.69kN10.37kN5.32kN ( )排架各柱顶的剪力分别为：VARAA R15.69kN 0.2775.32kN14.22kN ( )VBRBB R10.37kN0.4465.32kN12.74kN ( )VCC R0.2775.32kN1.47kN( )排架各柱弯

17、矩图、轴力图及柱底剪力值如图2 64b,c所示。QmaxMAMQminBB552+552114.4145.8643.375.2951.1921.9814.2212.741.4739.4414.85CBC118.97+118.97BC图 2- 64D max 作用在 A 柱时排架内力图(1) D max 作用于 B 柱左计算简图如图2- 65a 所示 M A , M B 计算如下：M AD min e3118.97kN0.3m35.69kN mM BD max e3552.00kN0.75m414.00kNm柱顶不动铰支反力RA ， RB 及总反力 R 分别为：RAM AC335.69kN m0

18、.9573.38kNH10.1mRBM BC3414.00kN m1.17448.12kNH10.1mRRARB3.38kN48.12kN44.74kN( )各柱顶剪力分别为：VARAA R3.38kN0.27744.74kN15.77kN ()VBRBB R48.12kN0.44644.74kN28.17kN ()VCC R0.277 44.74kN12.39kN ()排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图2-65b ， c 所示QmaxMABQ118.97552Mmin+118.97552BCBC56.77312.5944.6021.08101.4715.7728.1712.39125.

19、14123.59129.48BC图 2-65 D max 作用于 B 柱左时排架内力图（ 3） D max 作用于 B 柱右根据结构对称性及吊车吨位相等的条件，内力计算与内力对换并改变全部弯矩及剪力符号，如图2-66 所示。D max 作用于B 柱左的情况相同，只需将A，C柱QmaxMBQmin44.60312.5956.77MC101.4721.08125.1412.39129.4828.1715.77123.59BCBC552118.97+552118.97BC图 2-66D max 作用于 B 柱右时排架内力图（ 4） D max 作用于 C 柱同理，将作用于 A 柱情况的 A， C 柱

20、内力对换，并注意改变符号，可求得各柱的内力，如图2-67 所示。Qminmax5.2943.3745.86114.41BCQ51.19MM1.4712.7414.2221.9814.8539.44BCBC118.97552+118.97552BC图 2-67D max 作用在 C 柱右时排架内力图（ 5） Tmax 作用于 AB 跨柱所示，对于 A 柱， n0.109，当 AB 跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图2-68a0.356 ，得 a3.6m1.2m / 3.6m0.667，则23a32a 1a 2nC50.51512 131nRATmax C 521.30kN0.51510.

21、97kN同理，对于 B 柱， n0.281，0.356 ， a0.667 , C50.598 ，则：RBTmax C 521.30kN 0.59812.74kN排架柱顶总反力R 为：R RARB10.97kN12.74kN23.71kN ()各柱顶剪力为：VARAA R10.97kN0.27723.71kN4.40kN ( )VB RBB R12.74kN0.44623.71kN2.17kN ()VCC R0.27723.71kN6.57kN ()排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图2-68b 所示。当 Tmax 方向相反时，弯矩图和剪力只改变符号，方向不变。TT9.7210.565.2117.7

22、523.65maxmax119.5716.966.366.57142.0919.13BCBC图 2-68 Tm ax 作用于 AB跨时排架内力图(6) Tm ax 作用于 BC跨柱由于结构对称及吊车吨位相等，故排架内力计算与 Tm ax 作用 AB跨情况相同， 仅需将 A 柱与 C 柱的内力对换，如图2-69 所示。TmaxTmax5.2110.5623.6517.759.7266.366.57119.5716.9142.0919.13BCBC图 2-69 Tm ax 作用于 BC跨时排架内力图5. 内力组合以 A 柱内力组合为例。表 2-24 为各种荷载作用下A 柱内力标准值汇总表，表2-2

23、5 表 2-32 、表 2-33 为 A 柱内力组合表，这两表中的控制截面及正号内力方向如表2-24 中的例图所示。对柱进行裂缝宽度验算时，内力采用标准值，同时只需对e0 / h0 0.55的柱进行验算。为此，表2-33 中亦给出了 M k 和 Nk 的组合值，它们均满足e0 / h00.55 的条件，对设计来说，这些值均取自 N min 及相应的 M 和 V 一项。表 2-24柱号及正荷载类别向内力序号IIMNIIIIMNMIIIIII NV弯矩图A 柱内力设计值汇总表屋面活载吊车竖向荷载Dmax 作Dmax 作吊车水平荷载风荷载恒载作用在作用在Dmax 作用Dmax 作Tm ax 作Tm

24、ax 作用在用在用在用在用在左风右风A B 跨B C 跨在 A 柱B 柱左B 柱右C 柱A B 跨BC跨123456789101111.980.522.30-51.19-56.7744.60-5.299.7223.6510.50 18.55237.6137.8000000000-29.78-8.932.30114.41-21.0844.60-5.299.7223.6510.50-18.55296.4137.80552118.9700000011.76-4.586.4621.98-123.59125.14-14.85119.5766.36139.76-107.20332.9937.8055211

25、8.970000006.390.670.64-14.22-15.7712.39-1.4716.96.5730.81 19.10注： M 单位 ( kN m ) ， N 单位 kN ， V 单位 kN 。截面IIII II III III截面IIII IIIII III表 2-25 1.2 恒载 +1.4 屋面活荷载组M max 及组M max 及相组N max 及相组N min 及相应合相应的合合合应的N、V应的M、V的M 、V项N 、 V项项项114.811.98114.8114.821233275.41237.613275.41237.611-27.481-38.711-38.71-29.

26、781322296.41334.21334.21296.41118.2217.18113.64118.222323332.99370.793370.79332.991Vm ax相应的 M相应的N237.713.64370.79注： M 单位(kN m ) ， N 单位 kN ， V 单位 kN 。表 2-26 1.2 恒载 +1.4 吊车荷载组M max 及组M max 及组Nmax 及相组N min 及相应的合相应的合相应的合应的M 、合M 、 V项N 、 V项N 、 V项V项173.4051-58.95173.405173.405566679237.61237.619237.619237.

27、6191118.7131-72.1611118.7131-55.8264547676738.01391.586738.019296.419991237.0691-207.0841237.0691184.11445666774.598440.063774.599332.9988Vmax1相应的 M相应的 N623.454184.11332.999注： M 单位 ( kNm ) ， N 单位 kN ， V 单位 kN 。截面I III IIIII III截面I III IIIII III表 2-27 1.2恒载 +1.4风荷载组M max 及相组组N max及相组N min 及相合合M max 及

28、相应合应的N、V的N、V合应的M、V应的M、V项项项项122.481-6.57122.48122.4810237.6111237.6110237.6110237.611-19.281-48.331-48.331-48.3310296.4111296.4111296.4111296.411151.521-95.441151.521151.5210332.9911332.9910332.9910332.991Vm ax相应的 M相应的 N1037.2151.52332.99注： M 单位(kN m ) ， N 单位 kN ， V 单位 kN 。表 2-28 1.2恒载 0.91.4 （屋面活荷载吊车荷载风载）组合M max组合M max组合N maxN min 及及相应的及相应的及相应的组合项相应的项项项N 、 VN 、 VM 、 VM 、V1,279.2511,5-68.5551,279.2511,378.7833,63,67,96,999,10910271.63237.6110271.63237.611,3115.3841，2-92.6551,2107.3471,7-69.9163,44,65，796,99,1