单层单跨工业厂房课程设计样本

单层单跨工业厂房课程设计

一经设计拟定如下做法和相应荷载原则值：

1本工程为某单层单跨工叱产房，无抗震设防规定。跨度为24m,长度为66m,柱距为6m。

选用二台Q=IOt中级工作制A5桥式吊车，吊车轨顶标高为9.2m,厂房采用钢筋混凝土装配

式构造。

2(1)屋面板:选自［G410㈠］,

板重：1.3kN/m2

嵌缝重:0.1kN/m2(2)天沟板:选自［G410㈢］

(3)天沟重(涉及水重)：17.4kN/根(4)天窗架：口形钢筋混凝土天窗架

选自［G316］。天窗架及挡风板传

到屋架上重量

(5)预应力钢混筋凝土折线形屋架选自［G4I5㈠］,屋架轴线图尺寸如图23所示。每根屋架

重60.5kNo

(6)屋盖支撑:选自［G415㈠］

重量为:0.05kN/m2(沿△平面)

(7)基本梁：选自［G320］,bXh=250X450mm,

每根自重：I6.90RN

(8)吊车梁:选自［G323㈠］,见图24

每根自重:50kN

轨道及垫层重:0.6kN/m

9)连系梁与过梁，截面与尺寸见剖面图。(10)柱间支撑：选自［G142.1］

二柱截面尺寸与高度拟定

基本采用单独杯形基本，基本顶面标高为-0.6m柱顶标高为11.4m,牛腿顶面标高为7.8m。

柱子尺寸：

a)、柱子高度：上柱高

下柱高H[=7.8m+0.6/n=8.4m

柱总高，=11.4〃z+0.6m=12.0m

o

o

寸

400

i

1-12

n<Z'o

no

寸

|252,5.

156归

150-----4

SOO

2-2

图25

b）、柱截面尺寸：建议上柱为方形截面，bXh=400X400mm,下柱为工字形截面，bXhXhf

=400X800X150mm,牛腿尺寸、柱下端矩形截面某些高度尺寸见图25。柱截面几何

特性值为：

4=1.6xIO'""//,=2.13xl09/wrg|=A.0kN/m

4=1.775x10%加2I2=14.38x1()9.2

g2=4A4kN/m

三荷载计算

1、恒载

（1）屋盖恒载

（防水层+隔气层）自重U.35kN/m?

2（加〃〃厚水泥砂浆找平层20kNIw3x0.02M=0.40kN/m3

预应力混凝土屋面板（涉及灌缝）\A0kN/m2

屋盖钢支撑O.O5kN/m2

2.2kN/m2

天窗架37.7RN

天沟重（涉及水重）17.4KV/根

屋架重力荷载为，则作用于柱顶屋盖构造重力荷载设计值：

G,-1.2xC2.2kN/m2x6mx18〃？/2+60.5AN/2+37.7kN+17.4AJV）-244.98AN

（2）吊车梁及轨道重力荷载设计值：

G3=1.2x（50^+0.8AN/mx6m）=65.76AN

（3）柱自重重力荷载设计值：

上柱=G4H=1.2x4ZN/，〃x3.6，〃=17.28AM

下柱GSA=GSB=1.2X4.4UN/"ZX8.4〃Z=44.76AN

柱顶（标高11.4m）4=1.039

檐口（标高13.5m）L=1.098

屋顶（标高16.92m）//.=1.182

排架迎风面及背风面风荷载原则值分别为：

%=尸，&〃二七,=1.0x0.8x1.039x0.55kN/m2=0.457kN/m2

co2k-昆〃、2〃二@,=1.0x0.4x1.039x0.55kN/〃J=0.286LN/

——系系教及排架计算简图

则作用于排架计算简图（图27）上风荷载设计值为：

4=1.4x0.457kNIm2x6m=3.84^/m

1

q2=1.4x0.286kNImx6m=2.40/W/m

屋架各点处：

标高(m)JLI.

13.95l.lll

16.621.176

14.551.127

16,591.175

Fw=yQ2t"/JD0二①=[(0.8+0.5)x2..1x1.098+(0.3+0.6)x0.45x1.111

n=l

4-1.4x2.67x1.176+(-0.84-0.6)x2.04x1.175+01=33.40^

4.吊车荷载

150/30kN吊车参数为：°依照重力荷载之间平衡关系：得：。依照B及K,可算得吊

车梁支座反力影响线中各轮相应点竖向坐标，如图28o

,4400J50,「4400.

Fp.moxFp.moxFp.mcw-p.max-215k

小①cpd)

128吊车髓作用下支藏力的。解

(1)吊车竖向荷载

吊车竖向荷载设计值为：

Dlllax=/c7;,niax^x=1.4x152^(1+0.808+0.267+0.075)=457.52AN

%=废Gm』=14x65.5X2.15=197.155AN

(2)吊车横向水平荷载

作用于每个轮子上吊车横向水平制动力计算：

T=-a(Q+g)△x0.1x(150kN+71.9kN)=5.548AW

44

作用于排架柱上吊车横向水平荷载设计值计算

♦ax=X=14x5.548X2.15=16.7^

四排架内力分析

柱剪力分派系数

〃=/〃/，c,=33+才(1/〃-1)]1/3,

柱子

3

A=HJH^=H/C(lEll

C=2.596

n=0.148o

A,BH3%=，7B=05

2=0.300=§B=0.268x10"°—

E

恒载作用下排架内力分析，计算简图如图29(a)

Gi=G,=244.98kNG=G3+G口=6232kN+\Z28kN=8160kN

=GTI=44.76kN.

M=可G二244.98ZNx0.05"z=12.25ZN/m

Af2=(Gj+G上J(一G3e3

=(244.9弘N+17.28AMx0.2m-64.32%Nx0.35〃z=29.94AN

排架为对称构造且作用对称荷载，排架构造无侧移，故各柱可按柱顶为不动较支座计算内

力。对于A.B柱。

1-22

G=---------^-=1.971,C.=--=1.181

232

1+2(--1)1+A3(--1)

nn

八M、-M,「12.25ZN•mxl.9714-29.94ZN•mxl.184)»…

R,\=--C|+--C-----------------------------------=496kN

八H1H312

RB=—4.96ZN

129——

求得后，由于平衡条件可得各柱截面弯矩和剪力。柱各截面轴力为该界面以上重力荷载之

和，恒载作用下轴力弯矩如图29(b)(c)。

I、屋面活荷载作用下排架内力分析

排架计算简图如图30(a)o

其中，它在柱顶及变阶处引起力矩为:

A/,4=71.82A:Nx0.05/n=3.59kNm,M2A=71.82x0.20=14.36W/n,C,=1.971,

G=L181则

rAM3.59AM相x1.971+l4.36kNmx1.181

R"=2.()(次N(—>)

H1H12

排架各柱疗矩轴力图如图30(b)(c)o

图30屋面活有薪作用下的排架内力分所

2、风荷载作用下排架内力分析

(1)左风吹时

计算简图如图31(a)。

A,B柱〃=0.148,2=().300有表2.5.2得

3[1+24(1-1)1

C,,=-----------；——=0.340

8fl+23F-l)l

n

RA=-q.HC],=-3.S4kN/mx12mx0.34=-15.7^A/(<-)

RB=-q2HC“=—2.4kN/mx12mx0.34=一9.792kN(~)

R=R,+RH+FW=-l5.7kN-9.79攵N-33.43ZN=—58.92ZN(<-)

各柱顶剪力分别为：

匕=R「77八R=-15.7ZN+0.5x58.920V=17.36ZN(<-)

%=RBfR=—9.79KV+0.5X58.92AN=19.67ZN(->)

排架内力如图31(b)

E31左风姗的排架内力分析

(2)右风吹时

由于死单跨，与左风吹状况相似，内力反向，计算简图和内力图如图32。

032右风姗的排架内力分析

3、吊车荷载作用卜排架内力分析

(1)作用干A样

计算简图如图33(a),其中吊车竖向荷载在牛腿顶面处引起力矩为

MA=Pinaxe3=457.52ZNx0.35m=I60.13ZN•小

MB=。而与=197.16kNx0.35，〃=69kNm

对于A柱，。3=1.18,则

MA160.13攵M〃？.....、

R、=----C=------------xl.l8=-15.7AN(<-)

H312m

八MR「69kNm,、

R=-----C=-------x1.18=6.79AMf)

f{H31Im

R=R八+R”-15.7kN+&79kN=—8.9KM-)

排架各柱顶剪力分别为：

匕=RAFAR=-15.7^4-0.5X8.9IAN=-11.25kN(一)

匕=%-77/=-6.79ZN+0.5x8.9UN=6.79ZN(f)

排架各柱弯矩图、轴力图及柱底剪力如图33(b)(c)o

S35Dm除用秘柱上的敝内力分析

(1)0max作用于B柱

由同理可得，内力图如图34。

034Dm。酢用在B柱上的排架内力分析

(3)Max作用下

当作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图35(b)o

对于A柱,M=0.148,2=0.300,a=(3.6加—1.2加)/3.6m=0.670,则

2-JCIA+A[--------------(2-3〃)]

C5=-----------------m---------------=0.627

n

-16.70^x0.627=-10.48^M<-)

RA=-TMAXC5=

同理，对于右柱，/!=0.148,4=0.305,〃=0.670,Gs=0.627贝ij

%="naxG=-16.70^x0.627=-io.48^(<-)

排架柱顶总反力R为：

R=RA+RR=T0.48ZN+(-10.4弘N)=—20.96kN(一)

各柱顶剪力为：

VA=RA-〃4R=-10.4弘N+0.5X(-20.96MN=0

VB=RB-r]BR=-[()ASkN+().5x(—2().96)ZN=0

排架各柱弯矩图及柱底剪力如图35(a)o

0351酢用下的排架内力分析

五、内力组合

表1A柱内力设计值汇总表

吊车竖向荷载

荷载类别恒载屋面活载Rnax作用在。小作用在

柱号及正向内力

A柱B柱

序号①②③④

M5.613.61-40.57-40.57

rI-I

N262.2671.8200

口

M-24.33-10.75119.5628.43

II-II

LN326.5871.82457.52197.16

M17.336.0524.89-66.24

J1ni-mN371.3171.82457.52197.16

1"V

卜V4962.00-11.27-11.27

注：M（单位为）,V（单位为）。

表2A柱内力设计值组合表

截面+Mmax及相应M,N一Mnax及相应N"刈”及相应Mn出及相应上

①

M75.83-123.82-82.02-1

①

①+0.9[②+o.q。

②+

I—I+0.9(③+

q(③+⑤)

N326.90262.26⑤)+01345.32q(③十⑤)26

⑥)

+⑦]+⑦]

①①

M158.42-111.64152.84-1

①+0.9[②

+o.q[o.+。用便+①+o.q⑦

II-II+0.9(③

N697.17391.22+⑤)+⑥]761.8132

q(③+⑤)⑦）

+⑥]

M572.94-536.52572.9441

N①806.54531.01806.5437

+。.父②

V65.01-61.29①+0.9[②65.015t

III-IH+0.9(③①⑥

+O.Q(③彳（④+⑤）

肛411.31-381.17+⑤)+⑥]411.3129

+⑤)+⑥]©

620.30423.506203030

匕47.03-43.1947.034;

注:M（单位为）,N（单位为）,V（单位为）

六、柱截面设计

1、混凝土强度级别为C30,；采用HRB335级钢筋，。上下柱均采用对称钢筋。

2、上柱配筋计算

有内力组合表可见，上柱截面共有4组内力取经鉴别，均为大偏压，选用一组最不利

荷载组合。

M=-123.82,N=262.26

由附表11.1查有吊车厂房排架方向上柱计算长度=2x3.6〃?=7.2/〃。附加偏心距〃

取20〃〃〃(不不大于3())o

由，故应考虑偏心距增大系数。

〃0.5fA0.5X14.3N/〃"〃2X4O)2〃〃"2

L.=-------=--------------------------------=4.362>1.()

N262260N

取1=1.0o

22^)=0.97

<2=1.15-O.O1--=1.15-O.O1X(

400〃"〃

17800〃〃〃

E+扁g+3)0x(270叫400〃〃〃)x1.0x0.97=1.164

ho360mm

N262260N=o.127<'=理丝L=0,222

1.0x14.37V/nmi~x400/〃〃？x36°〃〃〃%)360〃?〃？

取x=2应进行计算。

e=qet-h/2+a,.=1.164x270mm-400w〃？/2+40mm=412.Smm

Ne'262260Nx412.8〃〃〃

=1127.7mm2

A,二4/(%_〃')300N/mm2(360min-40/?z/n)

选用，则

,满足规定

由附表ILL得垂直于排架方向柱计算长度，则

4500/77/7?/400/?7/77=11.25,(p=0.961。

2

N“=0.90(/.A+fyAs)=0.9x0.961x(14.3/V/mmx400/77/??x400〃〃〃+

30()N/mm2x1256mm2x2)=2630.94ZN>=345.32ZN

EldX

满足弯矩作用平面外承载力规定。

3、下柱配筋计算

取，与上柱分析办法类似，在内力组合表8组内力中选用卜列2组最不利内力。

M=414.77kN,m,N=3713、kN.

M=-536.52ZNm,N=531.OMN.

(I)板M=4\4.77kN・m,N=37\.31kN.a莫

下柱计算长度取，附加偏心距

/f

(大于20皿〃),Z?=100mm,bf=400〃?〃2,力,=150〃?〃?。

由，故应考虑偏心距增大系数。且取。

/_()"A_

0.5x14.3N/nun2x[400mmx800/n/??-300/〃〃？x(800，〃〃?一2x150mm-25〃〃〃)]

3713107V

=3.42>1.0

取6=1.0。

"=1+—^小修么二人1860()〃〃〃

)xl.0xl.0=1.055

1400员h1143.7w/??800〃〃〃

1400x(----------)

%76()〃〃〃

77G=1055x1143.7nun-1206.6mm>0.3%—0.3x760nun-228〃?〃?

故为大偏心受压。先假定中和轴位于翼缘内，则

N37131O7V

X-=64.9〃〃〃<150mm

1.0x14.3N/"I"/x40()〃〃〃

afbf

hI”，/800/7?/?:,

e=Tie：d----a=120o.oinmd---------=40〃〃〃=1566.6，〃"z

12r52

'Ne'-aJEx(h0-x/2),

A=&=?=[3713IONx1566.6m"?\.0x\4.3N/mm2

x400〃〃〃x649〃〃？CJ60mnj-64.9〃“〃/2)]/[300N/mm~x(760〃〃7?-40〃〃〃)]

=1442.6〃〃〃？

(2)按M=-536.52ZM几N=53LOIkN.计算

计算办法同上述相似。计算过程从略，计算成果。

粽合上述计算成果，下柱截面选用按此配筋，经验算柱弯矩作用平面外承载力亦，满足规

定。

4、柱裂缝宽度验算

《规范》规定，对柱应进行裂缝宽度验算。上柱及下住均浮现内力。故应进行裂缝宽度

验算。验算过程见表3,其中上柱，下柱；构件特性系数，混凝土保护层厚度c取o

表3主裂缝宽度验算表

柱截面上柱下柱

M卜/(kNni)88.78381.17

内力原则值

NJkN218.55423.50

%=Mk/Nx/mm406.2>0.55%900>0.55Ao

40.0157<0.01,取

P,e

-0.5bh+(B,-b)hf0.0231

Pte=0X)1

1=1+----!——也尸1.0(殳<14)

1.072

54000%/%hh

e=%()+〃/2-《/〃〃〃595.41260

fff

Yf=hf(bf-b)/b\}00.592

z=[0.87-0.12(1-y；)(九)]%/mm

297.4647.7

e

_N长(e-z)i2)

mm174.4203.8

勺

甲-1.1-0.65九

0.620.82

等(1.9"°.。8M.0.17<0.30.24<0.3

ESPte（满足规定）（满足规定）

5、柱箍筋配备

6、非地震区单层厂房柱，其箍筋数量普通有构造规定，上、下柱均选用箍筋。

7、牛腿设计

（1）依照吊车梁支承位置、截面尺寸及构造规定，初步拟定牛腿尺寸，如图36.。其中牛

腿截面宽度，牛腿截面高度。

（2）牛腿截面高度验算

其中分=0.65,兀=2.01N/Fhk=0（牛柱腿顶面没水平荷载）,。=

-+20nun=-130ww<0,取a=0,6K按下式确定：

5J57.53A%必空380.4MN

%=2max

YQYG1.4

以1-0.5%八,匚2.017V/mnrx400/〃加x565mm_...「

=0.65x----------------------------=590.54攵xN>F

%0.5+—0.5vA

%)

故牛腿截面高度满足规定。

y

g

、

750150200

——<,—<