某房地产公司做的单层厂房结构设计方案

某房地产公司做的单层厂房结构设计方案

1.结构构件选型及柱截面尺寸确定

因该厂房跨度在15〜36m之间，且柱顶标高大于8m,故使用钢筋混凝十.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,

则计算筒图中柱的总高度H,下柱高度Hi，与上柱高度Hu分别为：

〃=10.2m+0.5m=10.7m

H1=6m+0.5m=6.5m

Hu=10.7m-6.5m=4.2m

图2-54厂房剖面图

根据柱的岛,吱、吊车起事量及，作级别等条件，用确定柱的破面尺寸，见表2-22。

表2-22柱截面尺寸及相应的计算参数

计算参数

假面尺、J7mm面积/mnf惯性矩/mm4自重/(kN/m)

柱号

上柱矩400X4001.6X10"21.3X10'4.0

A,C

下柱I400x900x100x1501.875x105195.38x1084.69

上柱矩400X6002.4X10572x10"6.0

B

下柱1400X1000X100X1501.975X105256.34x10H4.94

本设计仅取一根力P架进行计算，计算单元与计算'笥图如图2-55所示。

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图2-55计算单元与计算筒图

2.荷载计算

L恒载

⑴屋盖恒载

绿豆砂浆保护层

0.35kN/m2

二毡三油防水层

32

20号水泥砂浆找平层20kN/mxO.O2m=0.40kN/m2

32

80厚泡沫混凝土保温层8kN/mx0.08m=0.64kN/m

2

预应力混凝土大型屋而板（包含灌缝）1.4kN/m

屋盖钢支撑0.05kN/m2

总计2.84kN/m2

屋架重力荷载为60.5kN/温，则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设计值为:

G1=1.2X(2.84kN/mx6mx⑻2m+60.5/2kN)=220.33kN

(2)吊车梁及轨道重力荷载设计值：

G3=1.2X(44.2kN+0.8kN/mx6m)=58.8kN

(3)柱自重重力荷载设计值

A、C柱：

"G4A=G4C=1.2X4.0kN/mx3.6m=17.28kN

二GSA=G5c=L2x4.69kN/mx6.5m=36.58kN

下柱：'A

B柱：

,G=1.2X6.0kN/mx3.6m=25.92kN

-1—>|JL•4B

...=1.2X4.94kN/mx6.5m=38.53kN

卜杜：

各项恒载作用位置如图2-56所示。

400

I

|G5C=36.58

500

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/m二雪荷载标准值为O/kN/m'后者小于前者，故仅按前者

计算。作用于•柱顶的屋面活荷载设计值为：

Qi=1.4xO.5kN/m2x6inx18/2m=37.8kN

°的作用位置与G作用位置相同，如图2-56所示。

3.风荷载

2

风荷载的标准值按％=0从从卬0计算，其中%=O.5kN/mpz=1.0〃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）=1.000

樵口（标高lL75m）=1.049

屋顶（标高12.80m）Az=1.078

“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:

22

wk=Bji/氏\W。=1.0x0.8x1.0x0.5kN/m=OAkN/m

卬2k=笈z〃z〃、2卬。=1.0x0.4x1.0xO.5kN/m2=0.2kN/m2

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:

q,=1.4x0.4kN/m2x6.0m=3.36kN/m

/?=0.109Co=2.192

A,C柱7A=7c~0277

2=0.3566A="：=2.406X10-8/E

〃=0.281C()=2.690

B柱〃B=0.446

2=0.356盘=1.494X10-8/E

Gy=G)=220.33kN.Gi=G3+G4A=58.8kN+17.28kN=76.08kN

G3=G5A=36.58kN.34=2G=2x220.33kN=ddO.66kN

G6=G5fi=38.53kN,G5==2G3=25.92kN+2x58.8kN=143.52kN

~M~X=G^=220.33kNx0.05m=U.02kNm

知2=(G+G4A)4-6363

=(220.33kN+17.28)x0.25m-58.8kNx0.3m=41.76kN-m

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

动较支座计算内力。柱顶不动钱支座反力叫可根据相应公式计算。关于Ac柱〃=0/09,

2=0,356则,勺=—6.39(<-)

„「11.02kN-mX2.231+41.76kN-mx0.957……/、

R.=-LC.+--G=--------------------------------------=6.39kN(tJ

H[H“1().Im7

木例中RB二°。求得"后，可用平衡条件求出柱各截面的弯矩与剪力。柱各截面的轴力为该截面以

上重力荷载之与，恒载作用下排架结构的弯矩图与轴力图分别见图2-59〃、C。

图259d为排架柱的夸炬、剪力与轴力的正负号规定，下同.

Qc440.66

.。2220.33Q220.33

00

29.7：\n.98

11.98/J9178237.61466.58237.61

J96.41584.181*96.41

OOO

11.76/J39&39。1.76332.99B32.91

////////〃〃////////

©©©

+N

+V

舔…4

，&1

+M/

〃//////////♦+N

©©

图2-59恒载作用下排架内力图

2.屋面活荷载作用下排契内力分析

(DAB跨作用屋面活荷载

排架计算简图如图2-60。所示，其中Qi=37.8kN,它在柱顶及变阶处引引起的力矩为:

M\IMA=37.8kNx0.05m=1.89kNm

M八=37.8kNx0.25m=9.45kNm

MlB=37.8kNx0.15m=5.67kNm

关于A柱，G=2.231,。3=0.957,则

MAM2A「_1-89kN-mx2.231+9.45kN-mx0.957

心=G+~~~ci~■=L31kN(f)

HH10.Im

关于B柱〃=0281,4=0.356,则

1-A,2

c'=l-If=L781

1+23--1

J

3誓G二受落

/?=/?A+/?H=1.31kN+1.00kN=2.31kN(一)

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较支座反力度

加，可得屋面活荷载作用于AB跨时的柱顶剪力，即

VA=/?A-7/A/?=1.31kN-0.277x2.31kN=0.67kN(f)

VB=/?B=LOOkN-0.446x2.31kN=-ClO3kN(f

匕="(,R=-0.277x2.31kN=-0.64kN(<-)

排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图260b,c所示。

37.837.8

////////////

©©

图2-60AB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

可,如图2-61所示。

03711H5.671.89

!

2.305.788.93\0.52

/1

0.67,4.58

>.46/0.645.981

////£

〃//////〃//*/

@©©

037.8

o。3乙8

OO

37.837.8

〃〃////////

@©

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刀分析

(1)左吹风时

计算简图如图2-62a所示。关于A,C柱，〃二°1°9.X=°.356得

RA=-^HCn=-3.36kN/mx10.1mx0.31=-10.52kN(一)

Rc=一%"G|kN/mxlO』mx0.31=-10.52kN«-)

R=RA+RC+F&,=-10.52kN-5.26kN-10.89kN=-26.67kN(<-)

各柱顶的剪力分别为

VA=/?A-/?=-10.52kN+0.277x26.67kN=-3.13kN(<-)

VB=，7pR=0.446x26.67kN=11.89kN(f)

Vc=Rc-f]cR=-5.26kN+0.277x26.67kN=213kN(f)

排架内力如图2-62b所示

一?!

二••

三

三

三

三

二

三

三

方

客

®

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。

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

(l)°mx作用于A柱

计算简图如图2-64a所示。其中吊车竖向荷载“max,Omin。在牛腿顶面处引起的力矩为:

=De.=552.00kNx0.3m=165.6kN•m

III41A

“B==118.97kNx0.75m=89.23kN-m

关于力柱，C3=0957，则

"L野9(一)

关于B柱，〃=0.281,4=0.356,得

1-/12

、=1.174

3答G二*「"37(-)

R=R、+RB=-15.69kN+10.37kN=-5.32kN(<-)

排架各柱顶的剪力分别为：

VA=R\一〃AR=T5.69kN+0.277x5.32kN=-14.22kN(<-)

%=七一%R=l().37kN+0.446x5.32kN=12.74kN(—)

VC=7]CR=0.277x5.32kN=1.47kN(->)

排架各柱弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图2-64b,c所示。

o

114.4]\45.8643.375.29

\51.19

21.98\14.22/1.47

〃///////////〉八39.44〃//M.85////*

©©

Oo

552118.97

oo

〃//552////118.97////

图2-640max作用在A柱时排架内力图

(1)0max作用于B柱左

计算简图如图2-65a所示知人,"B计算如下:

M、=D.e.=118.97kNx0.3m=35.69kN-m

Mf.=De.=552.00kNx0.75m=414.00kN-m

柱顶不动锐支反力,RB及总反力R分别为：

8“等g=_2^1x0957=-3.38kN(j)

414.00kN-m

xl,174=48.12kN

H310.1m

R=RA+Rti=-3.38kN+48.12kN=44.74kN(f

各柱顶剪力分别为：

VA=RA-〃AR=-3.38kN-0.277x44.74kN=-15.77kN(<-)

VB=RB-〃BA=48.12kN—0.446x44.74kN=28.17kN(->)

%=2、R=-0277x44.74kN=-12.39kN(<-)

排架各样的弯轮图、轴力图及柱底朗力侑如图2-65b,c所示

0OooOO

Q",、

屎3118.97552

0O

〃//////////〃/7118.97////552////

©©©

图2-650max作用于B柱左时排架内力图

(3)"max作用于4柱右

根据结构对称性及吊车吨位相等的条件，内力计算与"max作用于B柱左的情况相同，只需将A.C柱

内力对换并改变全部弯矩及剪力符号，如图2-66所示。

〃〃////

552118.97

OO

〃//////552Z///118.97

®©

图2-660max作用于B柱右时排架内力图

(4)0max作用于c柱

同理，将作用于力柱情况的小。柱内力对换，并注意改变符号，可求得各柱的内力，如图2-67所

Zjxo

/111.41

2943,37\45.86

乐”yxM.51.19/

12.741”L98

Z///14.859.44

〃〃////////

©©©

118.97552

〃〃////118.97////552

©©

“max作用在柱右时排架内力图

图2-67C

(5)Oux作用于AB跨柱

当AB跨作用吊车低向水平萄载时、排袈计算简图如图2-68a所示,关于A柱，〃=0.109,

4=0.356,得(3.6m—1.2m)/3.6m=0.667则

(2+〃X「d

2-3aA+^

n

1二0.515

(\

21+23--1

l几

RA=-Tm.^C5=-21.30kNx0.515=-10.97kN(<-)

同理，关于B柱，〃=0281,2=0.356,«=0.667,Q=0.598

，则:

RB=FaxG=-21.30kNx0.598=-12.74kN(<-)

排架柱顶总反力R为：

R=RA+RR=-10.97kN-12.74kN=-23.71kN(<-)

各柱顶剪力为：

VA=R\_\\R=-10.97kN=().277x23.71kN=-4.4()kN(<-)

VB=/?B-；7B/?=-12.74kN+0.446x23.71kN=-2.17kN(<-)

匕,=—%/?=0.277x23.71kN=6.57kN(f)

T

排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如性I2-68〃所示。当,max方向相反时，弯矩|幻与剪力只改变符号，方

向不变。

////////

图2-687max作用于AB跨时排架内力图

(6),max作用于K跨柱

7m

由于结构对称及吊车吨位相等，故排架内力计算与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。

T

图2-69max作用于肮跨时排架内力图

5.内力组合

以A柱内力组合为例。表2-24为各类荷载作用下A柱内力标准值汇总表，表2-25〜

表2-32、表2-33为A柱内力组合表，这两表中的操纵截面及正号方%%率2-24中的例图所示。

对柱进行裂缝簪验鹘，内力使用标准值，同时弓将对的柱进行验算。为此，表

2-33中亦给出了用卜与M的组合值，它们均满足4/%>055的条件，对设计来说，这些值均取

自Nmin及相应的M与V一项。

表2-24A柱内力设计值汇总表

屋面活我~吊车竖向荷较_吊车水平期R风荷较

作

柱号及正4”作用“max作作Rn”'m・x作'm.x作

荷俄类别恒载作用在

向内力

人s跨鸳用在川在用在用在用在左凤古风

在A柱%A8特

B柱左B柱右BC蹿

序号1234567891011

M±9.72±23.65

I-I11.980.522.30-51.19-56.7744.60-5.2310.50-18.55

N237.6137.8000000000

M44.60±9.72±23.65

il-II-29.78-8.932.30114.41-21.08-5.2510.50-18.55

N296.4137.80552118.97000000

M11.76T.586.46-123.59125.14-14.85±119.57±66.36)39.76-107.20

III-HIN332.9937.80552118.97000000

V6.390.670.81-14.22-15.7712.39-1.47±16.9±6.5730.81-19.10

7

/J1

4卜

11

弯矩图11

11J

i

\

注：W中位（kN・m）,N单位kN,V小位kN.

一表2-251.2恒载+1.4屋面活荷载

十+Mm…ax…及小---------------------------------------------

组组

组组-Mmax及相+Nmax及相“min及相应

截面合相应的合应的N、V合应的M、V合的M、V

项N、V项项项

1

114.811.98114.814.8

I-I212

3

3275.41237.613275.41237.61

11

1-27.4£-38.71-38.71-29.78

II-II1

322

296.41334.21334.21296.41

111

118.227.1813.6418.22

III-III2

323

332.99370.793370.79332.99

嗫ax相应的

1相应的M

2N

37.7'13.64370.79

注：M单位（kN，m）,N单位kN,V单位kN。

..表2-261.2恒载4吊车荷戢、，

十/"max及—M十/max及相

组组max及组组N口m及相应的

截面合相应的合相应的合应的M、合

M、V

项N、V项NV项V项

1

173.405-58.95173.405173.405

5

1-1666

7

9237.61237.619237.619237.61

9

111

118.713-72.161118.7131-55.826

454

II-II7

676

738.01391.586738.019296.41

999

11

237.0691-207.084237.0691184.11

44

III-III56

66

774.598440.063774.599332.99

88

1Vmax相应的M相应的N

6

923.454184.11332.99

注：A7单位（kN,m）,N单位kN,V单位kN,

表2-271.2恒载+1.4风荷载

组+M组_M组+N组

十Mmax及相max及相应max及相min及相

截面合合合合

应的N、V的N、V应的M、V应的M、Y

项项项项

122.481-6.57122.48122.48

I-I

10111010

237.61237.61237.61237.61

1-19.281-48.331-48.331-48.33

II-II

10111111

296.41296.41296.41296.41

1151.521-95.441151.521151.52

III-III

10111010

332.99332.99332.99332.99

1相应的M相应的N

1037.2151.52332.99

注：M单位（kN・m）,N单位kN,丫单位kN。

十用表2,281.2.载萨.9'：.4、（骨曾产载+吊车荷载+风落

十Mmax一M“max

maxmin及

组合组合组合

截面及相应论及相应的及相应的组合项相应的

项项项

N、VN、VM、VM、V

1,2

1,279.2511,5-68.55579.2511,378.783

3,6

I-I3,67,96,9

9

9

9,10271.63237.6110271.6310237.61

1,2

1,3115.3841,2-92.655107.3471,7-69.916

3,4

II-II4,65,79

6,9

9,10

693.859,11416.081()727.8711236.41

1,2

1,3346.1361,2-285.802342.1041,3298.473

3,4

IIIIII4,65,86,9

6,8

8,1()11

730.43463.37610764.4510332.99

1,2相应的M相应的N

3,6

9,1050.656294.351367.01

注：M单位（kN­m）,N单位kN,V单位kN

表2-29一1.2恒载+0.9xL4x工屋面活荷学%+吊车布f载）、，

—/V7

十lV1max及max及相+Nmax及2Vmin及相

组合

截面相应的组合项应的N、组合项相应的组合项应的

项

N、VVM、VM、V

11

1,269.801-51.8601,269.80169.333

53

I-I3,63,6

6

979

9

271.639237.61