单层工业厂房课程设计

学号： 姓名： 一、

工程名称 钻石加工厂装配车间

二、 设计资料

某单层单跨钢筋混凝土装配车间跨度21米，长66米，柱距6米； ① 建筑地点：成都市郊区（家所在地）

② 车间所在场地，地坪下0.8米内为填土，填土下层3.5米内均质亚粘土，

地基容许承载力标准值fk200kN/m2，地下水位-4.05米，无腐蚀性。基本风压W00.35kN/m2，基本雪压S00.25kN/m2。屋面活荷载为0.5kN/m2。

三、 结构构件选型及柱截面尺寸确定

因该厂房跨度为21m，在15～36m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。厂房各主要构件选型见下表：

主要承重构件选型表

构件名称 屋面板 天沟板 屋架 G410(一) 1.5mx6m 预应力混凝土屋面板 G410(三) 1.5mx6m 预应力混凝土屋面板（卷材防水天沟板） G415(三) 预应力混凝土折线形屋架 （跨度21m） G323(二) 标准图集 选用型号 YWB – 2Ⅱ TGB68—1 YWJA—21—2Ad 重力荷载标准值 1.4 KN/m2 1.91 KN/m2 92.9KN/榀 0.05 KN/m2 40.8KN/根 0.80 KN/m 吊车梁 轨道连接 基础梁 钢筋混凝土吊车梁 （吊车工作级别为A1~A5） DL--9 JL--18 G325(二) 吊车轨道联结详图 G320 钢筋混凝土基础梁 13.1 KN/根

四、排架的荷载计算

1．排架计算简图的确定 (1)确定柱高。

吊车梁顶标高=轨顶标高—轨道构造高度=12.2—0.2=12.0m 牛腿标高=吊车梁顶标高—吊车梁高=12.0-1.2=10.8m 柱顶标高=14.4m

上柱高Hu=柱顶标高--牛腿标高=14.4—10.8=3.6m

全柱高H=柱顶标高—基顶标高=14.4--（-0.5）=14.9m 下柱高Hl=H--Hu=14.9-3.6=11.3m,λ= Hu/H=3.6/14.9=0.24 （2）初步拟订柱尺寸

根据表一的参考尺寸，取上柱b×h=500mm×400mm, 下柱b×h×hf=1500mm

×1000mm×200mm,截面尺寸如图所示。

（3）参数计算 上柱： Iu下柱：

111400900340065031006503- 4253150/36 121212 2.5321010mm4

Inu0.0841Il比值：

140040032.133109mm4 12 IL 排架计算简图如图（6） 2．荷载计算 (1)恒载计算。

1)屋盖结构自重标准值：

二毡三油防水层 0.35KN/m2

20mm厚水泥砂浆找平层； 20×0.02=0.4 KN/m2 100mm水泥膨胀珍珠岩保温层； 4×0.1=0.4 KN/m2 一毡二油隔气层； 0.05 KN/m2 20mm厚水泥砂浆找平层； 20×0.02=0.4 KN/ m2 预应力混凝土屋面板 1.4 KN/ m2 屋盖钢支撑 0.05 KN/ m2

gk=3.05 KN/m2

天沟板 1.91×6=11.46 KN 屋架自重 92.9KN

则作用在一榀横向平面排架一端柱顶的屋盖自重标准值为

2192.9G1k3.05611.46250.06kN

22h500e1u150150100mm

22 2)柱自重标准值：

上柱 G2k=25×0.4×0.5×3.6=18kN

9hh900500200mm e2lu2222

下柱 G3k=25×11.3×[0.2×0.4×2+0.4×0.1+2×

1(0.40.1)0.025]1.154.4kN 2注（1.1为考虑下柱仍有部分矩形截面而乘的增大系数）

e3=0

3）吊车梁及轨道自重标准值：

G4k=40.8+0.8×6=45.6kN

e4=750—1000÷2=250mm

（2）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/m2，不大于基本雪压，屋面活荷载在每侧柱顶产生的压力为

Q1k=0.5×6×21÷2=31.5 KN

（3）吊车荷载标准值

吊车规格表 吊车跨度Lk19.5m

额定起重吊车宽度 轮距 K（m） 吊车总量 G（kN） 小车重 g（kN） 最大轮压 最小轮压 Pmax（kN） Pmin（kN） 量Q（kN） B（m） 200/50 5.55 4.4 280 75 205 35 根据B与K及支座反力影响线图，可求得

Dmax,kPmax1,ky

1.40.9[205(10.8080.2670.075)]

555.35kN

Dmin,kPmin1,ky

1.40.9352.15 94.82kN Tk

11(Qkg)0.1(20075)6.875kN 44

Tmax,kTky

1.40.96.8752.1518.62kN

其作用点到柱顶的距离

y=Huhe3.61.22.4m,y/Hu2.40.67 3.6

（4）风荷载标准值。

q2时风压高度变化系数按柱顶离室外天然地坪的高 计算q1、度14.4+0.15=14.55m取值，计算Wk时风压高度变化系数按檐口标

高16.85m取值

1.141.00(14.5510)1.131510.0q1kszw0B0.81.130.3561.90kN/m()z1.0q2kszw0B0.51.130.3561.18kN/m() z1.01.141.00(16.8510)1.191510.0Wk[(0.80.5)h1(0.50.6)h2]zw0B[1.31.650.11.65]1.130.50.66.7kN/m()

3．内力计算 (1)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G1k、上柱自重G2k、吊车轨道及连接G4k作用下，由于结构对称、荷载对称，故可简化为如图（10）的计算简图

图（10）恒荷载作用下计算简图 1）在G1k作用下

M12k=G1ke1=-250.06×0.1=-25.01(kNm )

M12k=G1ke2=-250.06×0.2=-50.012(kNm )

2) 在G2k作用下

M22k=G2ke2 =-18.0×0.2=-3.6(kNm ) 3) 在G4k作用下

M42k=G4ke4= 45.6×0.25=11.4( kNm))

叠加以上弯矩

M1k= M11k=-25.01(kNm)

M2k= M12k +M22k +M42k=-50.012-3.6+11.4=-42.21(kNm) 已知n0.081,0.242,由规范公式：

C312(111n)10.2422(11)230.0810.43 13(1n1)210.2423(10.0811)

在M1k作用下 RM1k1C1H0.4325.0114.90.72kN() 由规范公式

12 C3210.24221.22 13(1n1)210.2423(10.0811) 在M2k作用下

RM42.212C2k2H1.2214.93.46kN()

在G1k、G2k、G3k、G4k共同作用下的弯矩图和轴力图如图（11）

在G1k、G2k、G3k、G4k共同作用下的弯矩图和轴力图如图

图（11）恒荷载作用下内力图

图（12）屋面活荷载作用下的计算简图

（2）活荷载作用。 1）屋面活荷载作用下：

由于Q1k作用位置与G1k相同

MQ11kQ1ke131.50.13.15(kNm) MQQ1ke231.50.26.3(kNm)

12kRQC11kMQ11kHMQ12kH0.431.223.150.09kN()14.96.30.516kN() 14.9RQ2kC2在Q1k作用下的M图和N如图（12）所示 2）吊车竖向荷载作用下： 当Dmax,k作用在A柱时 A柱

MDe555.350.25138.84kNm

max,kmax,k4 B柱

Mmin,kDmin,ke494.820.2523.71kNm 与恒载计算方法相同，可得C2=1.22 A柱

RAC2Mmax,kHDmin,k1.22138.8411.37kN(),VA111.37kN() 14.9B柱

23.711.94kN(),VB11.94kN()

H14.9A柱与B柱相同，剪力分配系数AB0.5

VB2VA2A(RARB)0.5(11.371.94)4.72kN()RBC21.22VAVA1VA211.371.949.43kN(),VB9.43kN()

内力图如图（13）

图（13）吊车竖向荷载作用下内力图

3）吊车水平荷载作用下：

当Tmax向左作用时

y3.61.20.67 Hu3.6 n0.081,0.242 由规范公式可得

223(0.290)n0.675 12[13(1)]n当y0.67Hu时，C5RARBC5Tmax,k0.67518.6212.57kN,VA1VB112.57kN()

考虑空间作用分配系数，由表12-16可以查得0.85

VA2VB2Au(RARB)0.50.85(12.5712.57)10.68kN() VAVA1VA212.5710.681.89kN()VBVB1VB21.89kN()

Tmax向左作用的M图、N图如图（14）所示。

Tmax向右作用的M图、N图于上述情况相反。

图（14）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：

11[14(1)][10.2424(1)]33n0.0810.34 C631181(n1)]8[10.2423(1)]0.081R1C6q1H0.341.9014.99.63kN(),VA19.63kN()R2C6q2H0.341.1814.95.98kN(),VB15.98kN()VA2VB2A(WkR1R2)0.5(6.79.635.98)11.16kN()VAVA1VA211.169.631.53()VBVB1VB211.165.985.18()

风荷载作用下的M、N图如图（15）

当风从右向左吹时，其M、N图与上述情况相反。

图（15）风荷载作用下内力图

四、最不利内力组合

由于排架单元为对称结构，可仅考虑A柱截面，荷载内力汇总表见表一，内力组合见表二

C 表一 A柱内力汇总表 柱截号 面 荷载项 恒荷载 屋面活荷 载 G1kG2k Q1k G3kG4k 内力 (1) 2 M -6.15 0.53 吊车竖向荷载 Dmax,k 在A柱 Dmin,k 在A柱 吊车水平荷载 Tmax,k向左 Tmax,k向右 风荷载 左风 右风 3 -33.98 4 -33.98 5 -10.14- 6 -10.14 7 6.38 8 -7.05 1-1 A 2-2 柱 3-3 N M N M N V 263.06 -61.66 313.66 2.11 368.06 5.27 30.6 -8.37 31.5 6.57 31.5 0.74 0 104.9 555.35 8.12 555.75 -9.43 0 28.9 94.82 71.4 94.38 -9.43 0 -10.14 0 -146.56 0 -14.14 0 -10.14 0 146.56 0 14.14 0 6.48 0 176.24 0 21.86 0 -7.18 0 -158.44 0 -16.82

五、排架柱的设计

1．柱在排架平面内的配筋计算 (1)截面尺寸。

(2)材料等级。混凝土：C40, fc19.1N/mm2

钢筋：受力筋为HRB335,fyfy300N/mm2 箍筋为:HPB235,fy210N/mm2

(3)截面最不利内力。由于截面3—3的弯矩和轴向力均比截面2—2的大，故下柱配筋由截面3—3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l0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 1--1 内力组 M(kNm) N(kN) M N 3--3 M N M N 注 1.

-34.36 376.88 -38.12 308.44 282.18 432.80 458.56 954.32

482 942 557 1 10600 1000 1 1.129 612 942 642 1 21800 1000 0.920 1.489 122 458 142 1 7800 500 0.989 1.468 'e0 h0 ei 1 1 l0 h 500 2  90 458 108 7800 0.989 1.612 e0M/N,eie0ea,ea20、h/30的较大者，考虑吊车荷载时，l02.0Hu(上柱），荷载时，l01.5H。l01.0Hl,不考虑吊车

2.cm[1lK(0)212],对于单厂为有侧移结构，cm1,K0.85.1400ei/h0h

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

表四 柱在排架平面内的配筋计算

截面 内力组 ei-34.36 376.88 -38.12 308.44  e x bh0 250 偏心情况 大偏压 AsAs(mm) 计算 0 实配 '1--1 M(kNm) N(kN) M N 90 1.612 358 48 122 1.468 412 40 250 527 大偏压 大偏压 大偏压 50 2584 2662 56 2Ф6 2810 4Ф30 3180 4Ф32 3--3 M N M N 注1. eei282.18 612 432.80 458.56 482 954.32 1.489 1404 57 1.129 1054 125 527 has 2 2. b=0.550

2.柱在排架平面外的承载力验算

上柱，Nmax =376.88kN,考虑吊车荷载时，按规范有 l01.5Hu1.536005400,由规范知0.971

Nu(fcAc2fyAs)0.971(19.1400500230056)3658Nmax

l054001.08 b500下柱Nmax=954.32,当考虑吊车荷载时，按规范有

l01.0Hl9300mm,在排架平面外

IIl2.8421010mm4

A40010002(550600)300227500mm22

Il2.8421010i108mm5A2.27510l011400104,则0.54i108

Nu(fcAc2fyAs)0.54(19.1227500023003180)3184kNNmax

故承载力满足要求。