单层工业厂房课程设计1

1、1选定标准构件根据厂房的跨度、吊车起重量的大小、轨顶标高，吊车的运行空 间等初步确定出排架结构的剖面如图（2）所示。为了保证屋盖的整 体性，屋盖采用无楝体系。屋面板采用1.5mx 6而应力混凝土屋面板，根据屋面做法求得屋面荷 载，采用标准图集 04G410-1中的Y WB-2,屋面板自重标准值为 1.5KN/m2 （包括灌缝自重）。天沟板（外天沟排水）选用04G415-1标准图集中的JGB68-1,自重标准值2.13kN/nr屋架采用预应力混凝土折线形屋架选用标准图集04G415-1,每根屋架自重标准值为165kNo屋盖支撑在端部第二开间的屋架端部和跨中设三道垂直支撑、其他跨相应部位设下弦系杆

2、，端头第二开间设下弦横向水平支撑。吊车梁选用04G323-淅准图集中的先张法预应力混凝土吊车梁， DL-9, 梁高1200mm每根自重标准值39.5kN,轨道及垫层构造高度200mm 轨道及连接重l kN/m。排架柱排架的上柱截面为矩形，下柱采用工字形截面。支撑布置设计采用大型屋面板，可以不设屋架上弦支撑。根据构造要求， 设置相应的屋架下弦支撑，并在跨度中点处布置一道垂直支撑。本设计跨度30m,大于18m,因此需要布置支撑。柱截面高度h600mmT部柱间支撑做成双片，其间距为柱截面高减去200mm2排架的荷载计算确定柱子高度和截面尺寸确定柱身。吊车梁顶标高=轨顶标高一轨道构造高度=7.80.2

3、=7.6m牛腿标高=吊车梁顶标高一吊车梁高=7.6-1.2=6.4m柱顶标高二 轨顶标高+吊车高度H吐部运行尺寸，取为10.3m上柱高泡=柱顶标高-牛腿标高=10.3 6.4=3.9m全柱高H书顶标高一基顶标高=10.3- (-0.5 ) =10.8m下柱高 H=H-Hu=10.8-3.9=6.9m,入=Hu/H=3.9/10.8=0.361初步拟订柱尺寸根据表一的参考尺寸，取上柱 bxh=400mm450mm,下柱bxhx hf=400mm 850mm 200mm截面尺寸如图(3)所示。图（3）下柱截面尺寸（单位：mm 图（4）排架计算简图参数计算1上枉：Iu 400 4503 3.0375

4、 109mm412下柱:131315002IL 400 8503300 5003 2 300 25 （25）12122231.887 1010mm4比值： n L 0.16Ii排架计算简图如图（4）荷载计算恒载计算。1）屋盖结构自重标准值：二布六油卷材防水层0.4KN/m220mmi水泥砂浆找平层；预应力混凝土大型屋面板20X 0.02=0.4 KN/m21.5 KN/m 2k=2.30 KN/m天沟板2.13X 6=12.78 KN165KNe2hihu 850 4502222200mm屋架自重则作用在一根横向平面排架一端柱顶的屋盖自重标准值为： TOC o 1-5 h z -30165G1

5、k 2.3 6 12.78302.28kN22G hu 150 竺0 150 75mm222)柱自重标准值：上柱 G2k=25X0.4 X 0.45 X3.9=17.55kN下柱 G3k=25X6.9 x 0.2 x 0.4 x 2+0.4 x 0.1+2 x1-(0.4 0.1) 0.025 1.1 39.15kN注(1.1为考虑下柱仍有部分矩形截面而乘的增大系数)e3=03)吊车梁及轨道自重标准值：G4k=39.5+1 X6=45.5kNe4=750850+2=325mm屋面活荷载标准值由荷载规范可知，不上人屋面均不活荷载为0.50 KN/n2,不大于基本雪压，屋面活荷载在每侧柱顶产生的压

6、力为Q 住=0.5 X 6X30+2=45 KN吊车荷载标准值竖向荷载：Pmax,k=210kN, K=5250mm,B=6400mmiQI50kN, gk=53kN,S=B-K=1150mmP min,k =（Gk+Gk+Qg）/2-P max,k=301.5-210=91.5kN,根据叫K及支座反力影响线图（5）,可求得一y厂r 二、1图（5）max,kPmax, k 丫0.9 210 1.839 347.571kNDmnk,Pmin,k 丫0.9 91.5 1.839 151.44kN吊车水平荷载：1_1Tk (Qg G2 k) 0.1 (150 53) 5.075kN44Tmaxk T

7、k y 5.075 1.839 9.33kNmax,k k2.24风荷载标准值。计算5、q2时风压高度变化系数按柱顶离室外天然地坪的高度10.8m取值，计算Wk时风压高度变化系数按檐口标高11.98m取1.14 1.00 z1.0(10.810)1.0215 10.0q1kszw0B0.8 1.020.36 1.47kN/m()q2kszw0B0.5 1.020.36 0.92kN/m()1.14 1.00z 1.0一 (11.98 10) 1.05615 10.0Wk(0.8 0.5)% (0.5 0.6)h2 zWB1.3 1.18 0.1 2.07 1.056 0.3 0.6 2.52k

8、N /m()图（6）风载体型系数（长度单位：mm排架受荷总图如图（9）图（7）排架受荷总图内力符号规定M 柱的左边受拉为正，右边受拉为负。弯矩图绘在受拉边。N压力为正。V柱对基础顶面的剪力，向右为正排架内力分析2.41恒载作用下。由于单层厂房多属于装配式结构，柱、吊车梁及轨道的自重，是在预制柱吊装就位完毕而屋架尚未安装时施加在柱子上的，此时尚未构成排架结构。但在设计中，为了与其他荷载项计算方法 一致，并考虑到使用过程的实际受力情况，在柱、吊车梁及轨道 的自重作用下，仍按排架结构进行内力计算。在屋盖自重Gk、上柱自重Gk、吊车轨道及连接 Gk作用下，由于结构对称、荷载对称，故可简化为如图（8）的

9、计算简图fr=2L67W1.J图（8）恒荷载作用下计算简图1）在Gk作用下M 11k = G1ked = -302.28 X0.075 = -22.671(kN 11k 1k 1M 12k = G1ke2 = -302.28 X0.2 = -60.456(kN m )2）在Gk作用下M g=G?ke, = -17.55 X0.2 = -3.51(kN m ) 22k 2k 23）在Gk作用下M 42k = G4k e4 = 45.5 X0.325 = 14.79( kN m)叠加以上弯矩1k= Mi1k=-22.671( kN m)M 2k= M12k +M22k +M42k=-60.456-

10、3.51 + 14.79=-49.176(kN m)已知n 0.181,0.295,由规范公式:C13 12d 1)3n21 0.3612(13(1 n1)0.3613 (立 2,026 11) 0.16在Mk作用下RiCiM1kH2.0262271 4.253kN()10.8由规范公式C33(1 n1)21 0.361311 0.3613(-0.161.04611)在Mk作用下R2C3M 2kH49.1761.046 10.84.763kN ()V=R+R=4.25+4.76=9.02kN在Gk、Gk、Gk、Gk共同作用下的弯矩图和轴力图如图（9）4.21图（9）恒荷载作用下内力图图（10）

11、屋面活荷载作用下的计算简图2.42活荷载作用1）屋面活荷载作用下:由于Qk作用位置与Gk相同RQ1k乂、你C1HRq2kQ12kR RQ1kMq711kMq312kHRQ2k45 0.0753.375(kN m)Q1 ke245 0.29(kN m)3.3752.026 10.80.633kN(91.046 0.872kN()10.81.505kN()在Qk作用下的Ml和Nfe图（10）所示2）吊车竖向荷载作用下:当Dmax,k作用在A柱时A柱Mmax,kDmax,ke4 347.571 0.325 112.96kN mB柱M min,k Dmin,ke4151.44 0.32568.91kN

12、 m与恒载计算方法相同，可得G=1.046RaDmaxk112 96C3max 1.046.10.94kN( ),VA110.94kN()H10.8D min,k , 68.91C21.046 6.67kN ( ),VB16.67kN ()H10.8A柱与睢相同，剪力分配系数a B 0.5VB2 VA2a(Ra Rb)0.5( 10.94 6.67) 3.09kN()VA VA1 VA2 10.94 3.097.85kN ( ),Vb 7.85kN()内力图如图(11)/.Bb /的图（11）吊车竖向荷载作用下内力图吊车竖向荷载作用，din, k在A柱，dax,k在由。A柱内力相当于dax,k

13、 在Aft时弗的内力，但弯矩、剪力符号相反；Efi内力相当于CUk在A 柱是Aft的内力，但弯矩、剪力符号相反，在此不再做计算。3）吊车水平荷载作用下：当Tmax向左作用时上至士 0.69Hu 3.9n 0.16,0.361由规范公式可得当 y 0.6Hu时,C5当 y 0.7Hu时,C53 刀.4162 1.8(0.2)n3 1213(- 1)n2.13 砍 0.1)n1213( 1)n0.5870.528y 0.69Hu时，线性插入得C5 0.5339RaRb C5Tmax,k 0.5339 9.33 5.03kN,VA1 VB15.03kN()Va2 Vb2a（RaA柱柱顶剪力：VaB柱

14、柱顶剪力：VbRb)VaiVVbiV0.5 (5.03 5.03)5.03kN()A2B25.03 5.03 0kN()0kN()Tmax向左作用的M0、N图如图（12）所示。Tma拘右作用的M0、N图于上述情况相反。图（12）吊车水平荷载作用下内力图4）风荷载作用下:风从左向右作用，在q1和q2作用下，由规范公式:C64 14131(11)31口361 后6明8 13 Cn1)810.3613(1)0.160.328RC6q1H0.328 1.47 10.85.21kN( ),Va1R2C6q2 H0.328 0.92 10.83.26kN( ),Vb15.21kN()3.26kN()Va2

15、 Vb2a (Wk R R2) 0.5(2.52 5.21 3.26) 5.5kN()Va Va1 Va25.21 5.5 0.29()Vb Vb1 Vb23.26 5.5 2.24()风荷载作用下的M N图如图（13）当风从右向左吹时，其M N图与上述情况相反图(13)风荷载作用下内力图2.5最不利内力组合2.51荷载组合厂房使用过程中，各种荷载以不同方式作用在结构上，但所有 可变荷载都同时达到规定值的机率毕竟很小。按建筑结构荷载规 范GB5000+ 2004的规定，应考虑下面几种荷载组合：由可变荷载效应控制的组合：(g 1.2, q 1.4)a.恒荷载十任一活荷载，即：gSgkQSQ1kb

16、.恒荷载+0.9 (任意两个或两个以上活荷载之和)，即： nGSGk 0.9QiSQiki 1(2)由永久荷载效应控制的组合(此时可变荷载仅限于竖向荷载 g 1.35, q 1.4),即：nG SGkQ ciSQik 在本设中， ci 0.7 oi 1.内力组合内力组合一般可考虑以下四种情况：+ Max及相应的N和V；Max及相应的N和V；Max及相应的M和V；(4)Min及相应的M和V。2.内力组合注意事项组合表格见(附表)；(2)每种组合必须包括恒载；dax及din _者仅选一项组合；(4)对于吊车荷载项要注意，当有 T时必有D,但有D时不一定有T,有D一般也有T;风载可左可右，组合时只取

17、一项；(6)当进行以Max及Min为组合目标时，应使相应的M尽可能大。3排架柱的设计3.1柱在排架平面内的配筋计算截面尺寸。材料等级。混凝土： C30, fc 14.3N / mm2 (钢助：受力助为 HRB335, fy fy300N/mm2箍筋为:HPB235, fy 210N /mm2截面最不利内力。由于截面33的弯矩和轴向力均比截面2 一2的大，故下柱配筋由截面33的最不利内力确定。经比较，用于 上下柱截面配筋的最不利内力及柱在排架方向的初始偏心距ei、计算长度Io偏心距增大系数列于表三中表三柱在排架平面内的计算参数截面内力组eohoei1l 0h21-1m( kN m)19.6584

18、641566178004500.9772.318N( kN )428.486M-49.290144415164178004500.9771.531N341.6763-3M140.6083178153451152008500.9711.524N443.256M287.9723078153351690085011.115N937.894注：1. e。 M /N, e0 ea 20、h/30的较大者，考虑吊车荷载时，l0 2.0Hu（上柱）0 1.0Hl ,W虑吊车l0 1.5H。2. cm1 K（l0） eei- as2 b =0.550M Asfy sh0 i 2,对于单厂为有侧移结构，cm 1

19、,K 0.85.14000/h0 h柱在排架平面内的配筋计算过程在此略去，计算结果见表四，箍筋采用62004.x= h,11-2as表四柱在排架平面内的配筋计算截面内力组eiexbh0偏心情况(As As (mm)计算实配1-1m( kN m)19.658662.3183439228大偏压160226212n（ kN）428.486M-49.2901641.53144120228大偏压348408216N341.6763-3M140.6083451.52491632448大偏压587615414N443.256M287.9723351.11576467448大偏压12281256420N937

20、.894注：柱在排架平面外的承载力验算上柱，Max =428.486kN,考虑吊车荷载时，按规范有lo 5850l0 1.5Hu 1.5 3900 5850, -13b 450由规范知 0.935Nu(fcAc 2fyAs) 0.935 (14.3 400 450 2 300 402) 2632 Nmax下柱Nnax=937.894,当考虑吊车荷载时，按规范有l0 1.0Hl 6900mml在排架平面外 TOC o 1-5 h z 850 1003(200 225) 150294I II 4 (1 1252 2.06 1 09mm41212 2A 400 850 2 (500 450)孝 25

21、2500mm2Il 2.06 109c。5 98mm. A 1 2.525 1051A 6900i 9870, WJ0.74Nu(fcAc 2fyAs) 0.74 (14.3 252500 2 300 1256) 2808 kN N故承载力满足要求裂缝宽度验算1 1 截面：e0M42290-124mm，曳1240.3 0.55，故可以不验算裂缝宽度N399.2h0415下柱33截面M 287.972kN m, N 937.894kNM 287.972 103e0937.894307mm，曳 307 0.38 0.55，故可以不验算裂缝裂缝 宽度 h08154柱牛腿设计牛腿几何尺寸的设计。牛腿宽

22、b=400,若取吊车梁外侧至牛腿外边缘的距离G=80mm吊车梁下部尺寸为340mm,则牛腿水平截面高度750 340 80 1000mm,牛腿外边缘高度 hi=500mm 倾角 =45 , 2牛腿高度 h=500+200=700mm牛腿配筋。由于吊车垂直荷载作用于下柱截面内，故 a=750-850=-100mm0可取 a=0mm。 故该牛腿可按构造配筋，_一 _ 2As min bh 0.002 400 700 560mm ,且As bh 0.45ft/ fy 400 700 0.45 1.5/300 630mm2纵向钢筋不少于4根，直径不小于12mm所以取4立16,由于a/h 00.3,则可

23、以不设置晚起钢筋，箍筋按构造配置，牛腿上部h0/3范围内水平箍筋的总截面积不应小于承受Fv的受拉钢筋总面积的1/2,取箍筋为 8100牛腿局部承压验算设垫板尺寸为400 x 400mm局部压力标准值Fvk Dmax,k G4k 347.511 45.5393.071kN故局部压应力 sk &K3930702.46N /mm2 0.75 fc 10.725N /mm2A 400 400牛腿高度验算2f tk =2N/mma=0,b=400mm,h0=h-35=665mm0.8ftkbho0.82 400 665a 0.5h00.5851.2kN Fvk 393.071kN,满足要求.一L-F-

24、IC!S50图（14）牛腿详图(mm5基础设计5.1由柱传至基顶的荷载材料选用：混凝土： C2Q HPB33软钢筋由表11 7选出两组最不利内力M mflY 287.972kN m, N 937.894kN,V 11.768kN iiiax35.293kN(3.6 1.8) 4.2 5.24Mmin 198.299kN m, N 634.070kN ,V由基础梁传至基础顶面的荷载:墙重(含双面抹灰)1.2 (11.48 0.5 0.45) 292.39kN钢框玻璃窗1.2 (4.2 3.6 4.2 1.8)0.410.89kN基础梁1.2 (0.2 0.2) 0.45 26 25 16.2kN5=335.68kN由基础梁传来的荷载G5对基础底面产生的偏心弯矩设计值为G5R0.3 0.85335.68 (一 一 )193.02kN m2214作用于基底的总弯矩和轴向力设计值为（假定基础高度H=1100m m第一组 Mbot 287.972 11.7 1.1 193.02 107.822kN