单层工业厂房设计计算书

1、单层工业厂房设计计算书目录1.设计资料11.1 概况11.2 结构设计资料：11.3 建筑设计资料12.定位轴线13结构构件选型23.1 屋面板23.2 天沟板53.3 天窗架53.4 屋架53.5 吊车梁63.6 吊车梁轨道联接63.7 基础梁64.厂房剖面设计75.排架结构计算85.1 排架柱截面尺寸选定85.2 排架结构的计算参数85.3 荷载计算95.4 内力计算135.5 柱的内力组合（ A 柱）176.排架柱截面设计176.1 材料性能176.2 柱截面配筋设计196.3 柱在排架平面外承载力验算206.4 裂缝宽度验算206.5.柱牛腿设计21单层工业厂房设计计算书7.基础设计2

2、37.1.荷载计算237.2.基础底面尺寸的确定237.3 基底配筋计算258.支撑布置268.1 屋盖支撑布置268.2 柱间支撑布置279.参考文献27单层工业厂房设计计算书1.设计资料1.1 概况某工厂拟建两个焊接车间， 根据工艺布置的要求， 车间均为单跨单层厂房， 跨度分别为 24m 和 18m，24m 跨设吊车 30/5t 、10t 吊车各一台，18m 跨设吊车 20/5t 、 10t 吊车各一台，吊车均为中级工作制， 轨顶标高不低于 10.8m，厂房设有天窗，建筑平、立、剖面图详图 1、图 2、图 3。1.2 结构设计资料：(1) 自然条件：基本雪压 0.5kN/m 基本风压 0.

3、35kN/m22地震设防烈度该工程位于非地震区，故不需抗震设防。(2) 地质条件：场地平坦，地面以下 01.5 m 为素填土层， 1.5 m 以下为粉2质粘土层，该土层f ak =300kN/m，Es=12Mpa，场地地下水位较低，可不考虑其对基础的影响。1.3 建筑设计资料屋面：采用卷材防水屋面，不设保温层；维护墙：采用 240 厚蒸压粉煤灰砖墙， 外墙面为水刷石， 内墙面为水泥石灰砂浆抹面；门窗：钢门、钢窗，尺寸参见立面图；地面：采用 150 厚 C15 素混凝土地面，室内外高差为300mm。2.定位轴线由混凝土结构（第五版）附表 12 可得，轨道中心线至吊车端部距离B1=300mm；吊车

4、桥梁至上柱边缘距离B2 80mm，取为 80mm；封闭的纵向定位轴线至上柱边缘 B3=400mm；于是 e=B1+B1+B3=780mm>750mm，故采用非封闭式定位轴线。取B32=150mm，于是 B31=250mm，此时， e=B1 +B2+B21=630mm<750mm，满足条件。1单层工业厂房设计计算书3结构构件选型3.1 屋面板2单层工业厂房设计计算书3单层工业厂房设计计算书屋面板永久荷载标准值三毡四油防水层0.40kN/m220mm水泥砂浆找平层0.02×20kN/m=0.40kN/m2小计0.80kN/m2屋面可变荷载标准值屋面均布荷载（不上人屋面）0.5

5、0kN/m2雪荷载标准值0.50kN/m2屋面可变荷载标准值max(0.5 kN/m2,0.5 kN/m 2)=0.5kN/m 2外加荷载组合设计值q=1.35× 0.8+1.4 ×0.5=1.78kN/m 2根据全国通用标准图集04G410-1，选用 1.5m×6m预应力屋面板型号如下：中间跨：YWB-2；端部跨：YWB-2S。允许外加均布荷载： 2.50 kN/m2>1.78 kN/m2( 满足要求 )由 04G410-1 可知，板自重标准值1.4kN/m2灌缝自重标准值0.1kN/m24单层工业厂房设计计算书屋面板自重标准值=1.5kN/m23.2 天

6、沟板单跨单层厂房屋面采用外天沟有组织排水。根据全国通用标准图集04G415-1 屋架上弦预埋件图，可取天沟板宽度770mm。天沟板永久荷载标准值：素混凝土找坡层0.035× 24=0.84 kN/m2水泥砂浆找平层（20mm厚）0.02×20=0.40 kN/m2三毡四油卷材防水层0.40kN/m2积水荷载标准值（按 230mm计算）2.30kN/m2卷材防水层考虑高、低肋覆盖部分，按天沟平均内宽b(b=天沟宽度 -190mm)的 2.5倍计算。因此，外加均布荷载设计值：q=1.35×(0.77-0.19)×(0.84+0.4+2.5×0.40

7、+2.30)=3.56kN/m由 04G410-2 可知，其 q 小于 TGB77允许外加均布荷载 4.26kN/m（满足要求）。选用天沟板型号如下： TGB77(中间跨 ) ；TGB77a（中间跨右端有开洞）；TGB77b(中间跨左端有开洞 ) ；TGB77Sa(端跨右端有开洞 ) ；TGBSb（端跨左端有开洞） 。由 04G410-2 可知，天沟板自重标准值： 2.24 kN/m3.3 天窗架选用门型钢筋混凝土天窗架GJ9-03，自重标准值 72kN/榀；天窗架端壁选用 DB9-3，自重标准值为 72kN/ 榀。3.4 屋架三毡四油防水层0.40kN/m220mm水泥砂浆找平层0.02&#

8、215;20=0.40 kN/m 2屋面板自重标准值 （含灌缝）1.5kN/m2小计2.3kN/m2屋面板可变荷载标准值0.5kN/m2屋架荷载设计值组合 1q=1.2× 2.3+1.4 × 0.5=3.46 kN/m 25单层工业厂房设计计算书组合 2q=1.35×2.3+1.4 ×0.5 × 0.7=3.60 kN/m 2根据全国通用标准图集04G415-1，预应力钢筋混凝土折线形屋架（跨度24m）选用型号 YWJ24-1Bc。允许屋面荷载4.0 kN/m 2>3.6 kN/m 2 ( 满足要求 ) 。每榀屋架自重标准值 112.75

9、 kN/m 2。3.5 吊车梁根据设计资料，本厂房设置两台双钩桥式吊车，中级工作制（A4,A5），额定起重量 30/5t 和 10t 。本设计采用 30/5t,L k=22.5m，根据全国通用标准图集 04G325-2选用型号：DL-10Z( 中间跨 ) ，自重标准值 39.5kNDL-10B(端跨 ) ，自重标准值 40.8kN吊车梁高 h=1200mm。经验算，中级工作制吊车梁选用DL-10 的承载力、疲劳、裂缝均满足要求。3.6 吊车梁轨道联接根据吊车梁上螺栓孔间距A=280mm和吊车的工作制级别（中级工作制） 、额定起重量（ 30/5t ）和跨度（ Lk=22.5m），根据全国通用标准

10、图集04G325 选用型号：DGL-13，各种材料用量如下：钢材钢轨0.3873 kN/m联接体0.0855 kN/m复合橡胶垫板0.00437 kN/m混凝土找平层0.023×20=0.460 kN/m吊车梁联接的线重 ()0.934 kN/m吊车梁轨道联结高度h=200mm3.7 基础梁中跨 240mm厚墙突出于柱外，有窗、墙高 5.5-18m，根据全国通用标准图集04G320，钢筋混凝土基础梁选用型号：JL-3( 中跨 ) ，自重标准值 16.1kN。边跨有窗、墙高 4.6-18m，根据全国通用标准图集 04G320，钢筋混凝土基础梁选用型号： JL-17( 边跨 ) ，自重标

11、准值 13.1kN。6单层工业厂房设计计算书构件选型汇总于表2.1表 2.1构件选型一览表构件名称图集编号型号自重标准值屋面板04G410-1YWB -2II （ S）1.5kN /m 2 （包括灌缝）天沟板04G410-2TGB772.24kN/m屋架04G415-1YWJ24-1Bc112.75kN/ 榀天窗架04G316GJ9-032×36kN/ 榀吊车梁04G323-2DL-10B(Z)40.8kN 、 39.5kN轨道联结04G325DGL-130.934kN /m基础梁04G320JL-3 、 JL-1716.1kN 、 13.1kN4.厂房剖面设计剖面设计是确定厂房的控

12、制标高，包括牛腿标高、柱顶标高等。3.1 柱控制标高由于工艺要求，轨顶标高为8.0m，根据吊车起重量查（ZQ1-62）轨顶至吊车顶距离 H=2.6m。柱顶标高 =轨顶标高 +H+吊车顶端与柱顶的净空尺寸=8.0+2.6+0.22=10.82m牛腿顶面标高 =轨顶标高 - 吊车梁高度 - 轨道联结高度=8.0-1.2-0.2=6.6m由设计资料可知，基础顶面可取至天然地面以下 1.0m，故基础顶面至± 0.000 高度为 1.3m。柱全高（从基础顶面至柱顶）H=柱顶标高 +基础顶面至± 0.000 高度=10.82+1.3=12.12m上柱高度 Hu=10.82-6.6=4.

13、22m下柱高度 Hl =12.12-4.22=7.9m图 3.1 给出了厂房的剖面图。7单层工业厂房设计计算书5.排架结构计算5.1 排架柱截面尺寸选定下段柱截面高度，根据吊车起重量级、基础顶面至吊车梁顶高度Hk，由混凝土结构（第五版）表 12-2 可知，当 Q=30t 时，h Hl /12=7900/12=658mm，取 900mm下段柱截面宽度根据基础顶面至吊车梁底的高度Hl 确定 ,bHl /20=7900/20=395mm,取 400mm综上可知，上柱截面： b×h=400mm×400mm(图 4.1a)下柱截面： bf × h× b×

14、 hf =400mm×900mm×100mm×150mm(图 4.1b)5.2 排架结构的计算参数计算简图为简化计算，假定排架柱上端与屋架铰接、 下端与基础顶面固结；屋架两端处柱的水平位移相等；忽略排架和排架之间的相互联系，即不考虑排架的空间作用。排架结构的计算简图见图4.2 。8单层工业厂房设计计算书计算参数上柱截面面积Au=0.4 × 0.4=0.16m2惯性矩I3394u=bh /12=400 ×400 /12=2.13×10 mm下柱截面面积A=0.4 0.9(0.550.6) / 2 0.15 220.1875m惯性矩I l

15、 4009003 /12300 (550600) / 2319.547 1094/12mm翼缘厚度按平均值：hf25/2150162.5mmH u/ H4.22 /12.120.348nI u / Il2.13 /19.5470.109C0332.23113 (1/ n1) 1 0.3483(1/ 0.1091)H i32.2910 11 H i3 / EC0EI u5.3 荷载计算排架的荷载包括永久荷载、屋面可变荷载、吊车荷载和风荷载。永久荷载永久荷载包括屋盖自重、 上段柱自重、 下段柱自重、 吊车梁自重和轨道联结自重。屋盖自重标准值三毡四油防水层0.40kN/m220 厚水泥砂浆找平层0.

16、02×20=0.40 kN/m 29单层工业厂房设计计算书预应力大型屋面板及灌缝1.5kN/m2天沟板自重2.24 kN/m天沟内找平层及防水层2.64 kN/m屋架自重112.75 kN/榀作用于每端柱顶的屋盖结构自重标准值：G1k=(0.40+0.40+1.50)× 24.0 × 6/2+112.75/2+2.64 ×6+2.24 ×6=251.26kN对上柱截面形心外侧偏心距e1=50mm(所选屋架的实际跨度为23700mm)上柱截面与下柱截面形心偏心距e2=900/2-400/2=250mmM1k= G1ke1=251.26 ×

17、;0.05=12.56kNm(内侧受拉 )M 1k= G1ke2=251.26× 0.25=62.82kN m(内侧受拉 )柱自重上柱自重标准值G2k=(AuHu )钢筋混凝土 =0.16 ×4.22 ×25=16.88kNM 2k= G2ke2=16.88 ×0.25=4.22kNm(内侧受拉 )下柱自重标准值G4k=(Al Hl) 钢筋混凝土 =0.1875× 7.9 ×25=37.03kN吊车梁及轨道联结自重G3k=39.5+0.934 ×6=45.10kN对下柱截面形心的偏心距 e3=750-900/2=300mmM

18、= G e =45.10 ×0.3=13.53kN m(外侧受拉 )3k3k3所以，下柱上截面处弯矩：M2k= M1k+ M2k- M 3k=62.82+4.22-13.53=53.51kNm（内侧受拉）永久荷载作用下排架的计算简图如图4.3 所示。屋面可变荷载屋面可变荷载包括屋面均布可变荷载、雪荷载和积灰荷载。建筑结构荷载规范 规定，积灰荷载应与雪荷载或不上人屋面均布活荷载两者中的较大值应同时考虑。该计算中不考虑积灰荷载，取不上人屋面可变荷载标准值 =0.5 kN/m2，雪荷载标准值 0.5 kN/m 2 ，所以屋面可变荷载在柱顶产生的集中力标准值：10单层工业厂房设计计算书Q1k

19、0.5 624/236.0kNM 1kQ1k e 136.00.05 1.80kN m（内侧受拉）M 1k'Q1k e 236.00.25 9.0kNm吊车荷载本设计设有两台桥式吊车， 中级工作制，额定起重量 30/5t和 10t,其有关参数见表 4.1表 4.1吊车参数QLkHB1+B2吊车宽轮 距PmaxPming(t)(m)(m)(mm)B(m)K(m)(kN)(kN)(kN)30/522.52.734 4046.1504.80290.070.0118.01016.51.876 3045.8404.05123.022.034.61吊车竖向荷载 Dmaxk、Dmink。吊车梁支座反

20、力的影响线如图4.5 所示。影响线的纵坐标：y1=1.0y2=(6-4.8)/6=0.2y3=(6-0.675-0.895)/6=0.738y4=(6-0.675-0.895-4.05)/6=0.06则吊车竖向荷载（考虑两台吊车工作） ：Dmax kp1max ( y1y2 )p2max ( y3y4 )0.9290(1.00.2)123(0.7380.06)394.90kNDmin kp1min ( y1y2 )p2min ( y3y4 )0.970(1.00.2)22(0.7380.06)90.21kN当 Dmaxk作用于 A 柱（作用位置同永久荷载G3k）时MAk= Dmaxke3=39

21、4.90 ×0.3=118.47kNm(外侧受拉 )MBk= Dminke3=90.21 × 0.3=27.06kNm(外侧受拉 )111.0 ，风载体形系数单层工业厂房设计计算书当 Dmaxk作用于 B 柱（作用位置同永久荷载G3k）时，同理，有对称性，与作用与A柱时相反对称。 MBk=118.47kN m ( 外侧受拉 ),M Ak=27.06kN m(外侧受拉 ) 。吊车横向水平荷载（考虑两台吊车工作）Tmaxk当吊车起重量 Q=15t-50t 时，1.0：T1(Q1g1 ) / 40.1(300118) / 410.45kNT2(Q2g2 ) / 40.1(1003

22、4.6) / 43.37kNTmax kT1 ( y1y2 )T2 ( y3y4 ) 0.9 10.45 (1.0 0.2) 3.37 (0.738 0.06) 13.52kN其作用位置距离柱顶： 4.22-1.2-0.2=2.82m吊车横向荷载标准值作用下排架的计算简图如图风荷载由设计资料可知，该地区基本风压单层厂房可不考虑风振系数，取z4.7 所示。w0 =0.35kN/m2,B 类地面粗糙度。s 见图 4.8 。作用在柱上的均布荷载柱高（从天然地面算起） ：11.12m，风压高度变化系数z ：11.12101.0)1.031z110(1.1415柱顶以下墙体承受的均布风荷载标准值：q1k

23、w1k B(zs zw0 )B1.00.8 1.031 0.35 61.73kN （压力）q2kw2 k B(zs zw0 )B1.0( 0.5) 1.0310.356 1.08kN （吸力）作用在柱顶的集中风荷载。作用在柱顶的集中风荷载Fwk 由四部分组成：柱顶至檐口竖直面上的风荷载、 屋面上的风荷载水平分量、 天窗架竖直面上的风荷载和天窗架顶面的风荷载水平分量。12单层工业厂房设计计算书檐口高（从天然地面算起，下同）：13.42mz =1.096天窗架底高：14.32mz =1.121天窗架檐口高：16.541mz =1.174天窗架顶高：17.582mz =1.197Fwk( z is

24、iz w0 ) BHi14.68kN风荷载标准值作用下排架的计算简图如图 4.9所示。5.4 内力计算永久荷载标准值作用下的内力计算柱顶反力312 (11 )32(1 1/ 0.109)C1n1 0.3482 13 ( 10.3483 (1/ 0.1092.2201)211)nR1M 1kC112.562.2202.30 kNH12.12C2312310.34820.9812 13 ( 10.3483 (1/ 0.1091)211)nR2M 2kC253.510.9814.33kNH12.12VR R1R22.304.336.63kN内力13单层工业厂房设计计算书上柱顶端截面（ 0-0 ）：M

25、0k=-12.56kN mN 0k=251.26kN上柱底端截面（ 1-1 ）：M1k=6.634.22-12.56=15.42kNmN1k=251.26+16.88=268.14kN下柱上端截面（ 2-2 ）：M2k=6.634.22-12.56-53.51=-38.09kNmN2k=268.14+45.10=313.24kN下柱底端截面（ 3-3 ）：M3k=6.6312.12-12.56-53.51=14.29kNmN3k=313.24+37.03=350.27kN永久荷载标准值作用下排架结构内力图如图4.10 所示。屋面可变荷载标准值作用下的内力计算柱顶反力C12.220, C20.9

26、81R1M 1k C11.82.2200.330kNH12.12R2M 2 k C29.00.9810.728kNH12.12VR R1R20.330 0.728 1.058kN内力上柱顶端截面（ 0-0 ）：M =-1.80kN m N0k=36kN0k上柱底端截面（ 1-1 ）：M1k=1.0584.22-1.80=2.66kNmN1k=36.0kN下柱上端截面（ 2-2 ）：M2k=1.0584.22-1.80-9.0=-6.34kNmN2k=36.0kN14单层工业厂房设计计算书下柱底端截面（ 3-3 ）：M3k=1.05812.12-1.80-9.0=2.02kNmN3k=36.0k

27、N吊车竖向荷载标准值作用下的内力计算当 Dmaxk作用于 A 柱时CA 20.981,CB20.981RA 2M 2k CA 2118.47 0.981 9.59kN()H12.12RB 2M 2kCB 227.06H0.981 2.19kN ( )12.12VARA2(RA2RB2) / 29.59(9.592.19)/ 25.89kN()VBRB 2(RA2RB2)/22.19(9.592.19) / 2 5.89kN()A 柱B柱M0k=0 N 0k=0M0k=0 N 0k=0M =-5.894.22=-24.86kNmM=5.894.22=24.86kN m1k1kN1k=0N1k=0

28、M =-5.894.22+118.47=93.61kNmM=5.894.22-27.06=-2.20kNm2k2kN2k=394.90kNN2k=90.21kNM =-5.8912.12+118.47=47.08kNmM=5.8912.12-27.06=44.33kNm3k3kN3k=394.90kNN3k=90.21kN吊车竖向荷载标准值作用下的排架结构内力图如图4.12 所示。吊车横向水平荷载标准值作用下的内力计算不考虑厂房的空间作用。Tmax至牛腿顶面距离为1.4m，至柱底（基础顶面）距离15单层工业厂房设计计算书为 1.4+7.9=9.3m 。因为 A、B 柱相同，受力也相同，故水平位

29、移相等，没有柱顶水平剪力，因此 A 柱内力易知： M1k=M2k=13.52 1.4=18.93kN mM3k=13.529.3=125.74kNm风荷载标准值作用下内力计算3 14141C11(n1)310.348 (0.1091)0.3128 13 (11)810.3483 (11)n0.109RAkq1k HC111.7312.120.3126.54kN ()RBkq2 k HC111.0812.120.3124.08kN()RRAkRBkFwk6.54 4.08 14.68 25.30kNVAk25.30/ 26.546.11kN()VBk25.30 / 24.088.57kN()A

30、柱B柱M0k=0M0k=0M1k=1.734.22 2/2+6.114.22M1k=1.084.22 2/2+8.57 4.22=41.19kN m=45.78kNmM2k=1.7312.12 2/2+6.1112.12M2k=1.0812.12 2 /2+8.5712.12=201.12kNm=183.19kNmV =1.7312.12/2+6.11=27.08kNV3k=1.0812.12+8.57=21.66kN3k风荷载标准值作用下的排架结构弯矩图如图4.14所示。16单层工业厂房设计计算书现将 A 柱各种荷载作用下的内力汇总与表4.2 。5.5 柱的内力组合（ A 柱）荷载作用效应的

31、基本组合1.2永久荷载效应标准值 +1.4任一可变荷载效应标准值；1.35永久荷载效应标准值 +1.4c任一可变荷载效应标准值；1.2永久荷载效应标准值 +0.91.4任意两个或两个以上可变荷载效应标准值之和；最不利内力+M max及相应的 N、V；- Mmax及相应的 N、V；Nmax及相应的 M、V；Nmin 及相应的 M、 V。可变荷载的组合系数风荷载 0.6 ，其他荷载取0.7 。准永久值系数：风荷载取 0，屋面可变荷载取0（不上人）或 0.4 （上人），吊车荷载取 0。A 柱各截面内力组合结果详见表4.3 。6.排架柱截面设计6.1 材料性能22；一类环境，保护层厚度。C30混凝土，

32、f c =14.3N/mm,ft =1.43N/mm,1=1.020mmy2y2HRB400纵向钢筋， f=360N/mm；HPB300箍筋， f =270N/mm。17单层工业厂房设计计算书18单层工业厂房设计计算书6.2 柱截面配筋设计最不利内力组合的选用根据内力组合表可知， 截面 3-3 的弯矩和轴力的设计值比截面2-2 的大，故下柱的配筋由截面3-3 的最不利组合控制。而上柱的配筋由截面 1-1的最不利组合控制。经比较，用于上下柱截面配筋计算的最不利组合列入表5.1 ：表 5.1 柱各控制截面荷载组合截面内力组合e00i /mm 1l 0/mm h 2/mm h /mm eM/kN.m

33、 -94.351-1N/kN321.77293.2360313.2 1.042204001.01.091M/kN.m -123.5230.81 860260.81 1.079009001.01.1823-3N/kN534.91M/kN.m 490.86963.26 860539.58 1.079009001.01.088N/kN963.26注： 1. e0M / N , eie0 ea , eamax(20 mm,h / 30) 。2.1 0.5 fc A / N , 1时，取11.013.21.150.01l0 / h, l0 / h15时，取 21.0 ，考虑吊车荷载 l02.0H u（上

34、柱）， l 01.0H 1 （下柱），不考虑吊车荷载时取 l0 1.5H4.11(l 0)2121400ei / h0h初始偏心距确定柱排架方向的初始偏心距e1、计算长度 l0 及偏心距增大系数， 其计算公式参见书本。计算结果见表 5.2。柱在排架平面内的截面配筋计算柱在排架平面内的截面配筋计算结果见表5.2表 5.2柱截面配筋计算表AsAs截面内力组合e /mmx/mme/mm偏心情i计算实际况配筋配筋M/kNm-94.353131.0956.3501.70大偏心5088041-1N/kN321.7719单层工业厂房设计计算书M/kNm-123.52611.1893.5718.3大偏心<

35、;0N/kN534.913-3M/kNm490.865401.09168997.1大偏心9131256N/kN963.3注：1.表中公式应用：N，500， b，ias ， s40mm，xbfmmf cbf=0.55 ee h / 2afc14.3N / mm2 ， f y300N / mm2 ，N, 11.01 fcbh0AsAsNe f cbx( h00.5x),f y (h0as )2. 1-1 截面配筋为4 16，对称配筋； 3-3 截面配筋为 420，对称配筋。按构造要求上下柱箍筋均选用 8200。6.3 柱在排架平面外承载力验算上柱： Nmax=397.27kN，当不考虑吊车荷载时，

36、 l 0=1.2H=1.2 × 14420=17304mm，l 0/b=17304/500=34.61查相关规范，得 =0.44 ， As2As =490.9mmNu( fc A 2 f y As ) 0.440.9 (14.3 250000 3 300 490.9)=1590.7kN>N max下柱： Nmax=963.26kN，当考虑吊车荷载时， 查规范相关表，l 0 =1.0 h1 =10600mm，I=I 2=4.56109 mm42A=500×1000-2 ×（ 550+600）× 190/2=281500mmI 24.56 109l010500查表 6-1得：=0.6536 ，i127.3(mm)，82.5,A281500i127.3AsAs =1963（ mm×mm），故N u( f c A2 f y As )0.6536(14.32815003001963)=3015.9kN>Nmax故承载力满足要求。6.4 裂缝宽度验算对截面 1-1，其内力组合值 M=-42.70kN.m， N=268.14，e0=159.25mm由内力组合可知，验算裂缝宽度需按荷载的标准组合计算的弯矩