单层工业房的设计例题

1、单层工业房设计一、设计资料：1. 工程概况某造纸车间为一单跨单层钢筋混凝土厂房，厂房总长 66rm跨度27rm柱距6m设有20/5t、10t各一台中级工作级别吊车，轨顶标高+10.1mo厂房平面图如图（1）2. 设计资料屋面构造：二毡三油防水层（ 上铺绿豆砂） ；20mrff水泥砂浆找平层；100mmK泥膨胀珍珠岩保温层；一毡二油隔气层；20mrff水泥砂浆找平层；预应力混凝土大型屋面板。围护结构：240mmm!普通砖墙，双面抹灰；钢框玻璃窗宽x高：4000mm600mm,下部柱间支撑做成双片，其间距为柱截面高减去200mm见图（4）。图（3）屋架下弦支撑图（4）柱的支撑布置三、排架的荷载计算

2、1 .排架计算简图的确定（1） 确定柱高。吊车梁顶标高=轨顶标高一轨道构造高度=10.10.2=9.9m牛腿标高=吊车梁顶标高一吊车梁高=9.9-1.2=8.7m柱顶标高二轨顶标高+吊车高度H吐部运行尺寸，取为12.6m上柱高二柱顶标高一牛腿标高=12.6 8.7=3.9m全柱高H木顶标高一基顶标高=12.6- （-0.6 ） =13.2m下柱高 H=H-Hu=13.2-3.9=9.3m,入=Hu/H=3.9/13.2=0.295（2）初步拟订柱尺寸根据表一的参考尺寸，取上柱 bx h=400mrH 450mm,下柱bx hx hf=400m* 850mrK 200mm截面尺寸如图（5）所示。

3、图（5）下柱截面尺寸（单位：mm 图（6）排架计邱图（3）参数计算“打”9口 - J12上柱： Iu - 400 4503 3.0375 109mm4荻下柱:比值： n L 0.16Ii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20mnff水泥砂浆找平层；100mme泥膨胀珍珠岩保温层一毡二油隔气层；20mnff水泥砂浆找平层； 预应力混凝土大型屋面板。0.35KN/m2040.05 KN/m20 2X 0.02=0.4 KN/mX0.1=0.4 KN/m221.4 KN/m 2X 0.02=0.4 KN/m2k=3.00 KN/m2大沟板2.0

4、2X 6=12.12 KN屋架自重120 KN则作用在一幅横向平面排架一端柱顶的屋盖自重标准值为2）柱自重标准值：上柱 G2k=25X0.4 X 0.45 X3.9=17.55kN下柱 G 3k=25X9.1 X 0.2 X 0.4 X 2+0.4 X 0.1+2 X注（1.1为考虑下柱仍有部分矩形截面而乘的增大系数）备=03 ）吊车梁及轨道自重标准值：G4k=44.2+1 X6=50.2kN64 =800- 850+ 2=375mm（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Q 1k=0.5 X6X 27+

5、 2=40.5 KN（3）吊车荷载标准值 由DSQD其参数如下吊车吨位 （t）Qk(kN)Qk(kN)吊车宽度B（mim轮距K (mmPnaxk(kN)Pmink(kN)20/532069.7760554100216791024034.6 15980405013651根据BW K及支座反力影响线图（7）,可求得 图（7）求Dma时的吊车位置图其作用点到柱顶的距离2.7 y=Hu he 3.9 1.2 2.7m, y/Hu 0.693.9（4）风荷载标准值。计算qiQ时风压高度变化系数按柱顶离室外天然地坪的高度12.6+0.15=12.75m取值，计算 Wk时风压高度变化系数按檐口标高 14.9

6、m 取值图（8）风载体型系数（长度单位：mm）排架受荷总图如图（9）图（ 9）排架受荷总图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（10）的计算简图图（ 10）恒荷载作用下计算简图1）在Gk作用下M 19k = G1ked = -315.12 X0.0

7、75 = -23.63（kN m ）12k 1k 12）在Gk作用下M 22k = G 2ke2 = -17.55 X0.2 = -3.51（kN m ）3）在Gk作用下M 42k = G4ke4 = 50.2 X0.375 = 18.83（ kN m）叠加以上弯矩M1k= M11k=-23.63（ kN m）M 2k= M12k +M22k +M42k=-63.03-3.51+18.83=-47.7（kN m）已知 n 0.181,0.295,由规范公式：在Mk作用下由规范公式在Mk作用下在Gk、Gk、Gk、Gk共同作用下的弯矩图和轴力图如图（11）图（ 11）恒荷载作用下内力图图（12）屋

8、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Qk作用位置与Gk相同在Qk作用下的M图和他口图（12）所示2）吊车竖向荷载作用下：当DUk作用在A柱时A柱B柱与恒载计算方法相同，可得C2=1.21A柱BftA柱与Bi相同，剪力分配系数 a b 0.5 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Tma晌左作用时n 0.181,0.295 由规范公式可得3 .0.4162 1.8(0.2)y 0.6Hu时,C5当y 0.7Hu时，C5当0.674n213(- 1)n2 2.13 (0243 0.1)- 0.6273 1213 (- 1)n考

9、虑空间作用分配系数，由表12-16可以查得0.85Tma晌左作用的M、N图如图（14）所示Tma川右作用的M、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: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 组合见表二表一A柱内力汇总表柱 号截 面福裁 视 内、恒荷 载屋向活 柚鼓吊车竖向荷载吊车水平荷载风柿栽G1kG2kG3kG4kQ1kDmax,k 在A柱Dmin,k在A柱Tm

10、ax,k向左Tmax,k向右左风右风(1)2345678A柱11M-1.560.51-28.94-28.94-8.918.9129.95-27.3 2N332.6740.500000022M-49.26-7.5998.517.94-8.918.9129.95-27.33N382.8740.5339.8125000033M3.383.9129.5-51.06-97.12978.12260.96-233.67N437.2740.5339.81250000V5.660.91-7.42-7.42-9.4859.48536.93-28.3 9表二 A 柱内力组合表内力 ita由可变荷载效应控制的组合1.

11、2怛载+1.4任一怙载组合项Mma湘应N、V组合 项Mmin相应N、V组合项Nmax相应M V组合项Nmin相应M V1-11740.0618-40.1212-1.161740.06399.2339.2455.9399.22-21378.7918-97.371378.7918-97.37935.16459.44935.16459.443-317369.418-323.081343.5617369.4524.72524.721000.44524.7258.49-32.95-36058.49内力由可变荷载效应控制的组合1.2恒载+1.4 X 0.9（任意两个或两个以上活载）组合项Mma湘应N、V组

12、合项Mmin相应N、V组合项Nmax相应M V组合项Nmin相应 gV1-112736.511368-61.5312368-60.891368-61.53450.23399.2450.23399.22-2135791.51128-103.11123793.1718-93.55887.59510.47938.67459.443-312367491.331458-477.0812367491.3317332.87957.80682.74957.80524.7257.07-50.2857.0746.53内力由永久荷载效应控制的组合组合项Mma湘应N、V组合 项Mmin相应N、V组合项Nmax相应M

13、V组合 项Nmin相应M V1-112-1.61123-29.97124-29.9718-28.88488.79488.79488.79449.12-21330.0312-73.9412322.59849.88556.56889.573-312337.314-45.48963712.81-6.380.37注Qi为活荷载组合系数，见荷载规范。 q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

14、面33的弯矩和轴向力均比截面22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e、计算长度10偏心距增大系数列于表二中表二柱在排架平面内的计算参数截面内力组1禧面1-1M(kN m)-29.9761415810.7378004500.9771.784N(kN)488.79M-61.53154415174178004500.9771.500N399.23-3M369.47048157241198008500.9171.400N524.72M491.335138155331930085011.1.31N957.8注1e0 M/N，e

15、i e0 ej ,ea 20、h/30的较大者，考虑吊车荷载时,M(hN- m)一14. 6333365530. 5978004000.9551. 896M一76. 77216365236178004000.9551. 341N355.58M318.546797657061 19助08000.9031. 364M441.2468765461193008001.0001. 127N942. 6柱在排架平面内的配筋计算过程在此略去，计算结果见表四截面内力组x偏 心 情 况计算实配1-1M(kN m)-29.73811.78433564228大 偏 压0N(kN)488.79M-94.511741.

16、545152228大 偏 压2182363_0 10N399.23-3M317.877241.4140469448大 偏 压13721520他22N514.25M441.455331.131993125448大 偏 压99312564J1 20N993.48表四柱在排架平面内的配筋计算注 1. e ei asi2 s2. b =0.5502 .柱在排架平面外的承载力验算上柱，Max =488.79kN,考虑吊车荷载时，按规范有由规范知 0.935下柱Max=1000.4,当考虑吊车荷载时，按规范有故承载力满足要求。3 .裂缝宽度验算(1)1 1 截面：(2)下柱33截面验算裂缝宽度的荷载标准组

17、合值，按GB50009-2001荷载规范有=3.38+260.96+(3.91 X 0.7+29.5 X 0.7+97.12 X 0.7 ) =288.46 kN m裂缝间纵向钢筋应变不均匀系数一,d ac6 = cr sk(1.9c 0.08，) Este4 .柱牛腿设计(1)牛腿几何尺寸的设计。牛腿宽b=400,若取吊车梁外侧至牛腿外边缘的距离C=80mm吊车梁下部尺寸为340mm则牛腿水平截面高度800 340 80 1050mm,牛腿外边缘高度2hi=500mm 倾角 =45 ,牛腿高度 h=500+200=700mm(2) 牛腿配筋。由于吊车垂直荷载作用于下柱截面内，故 a=800-

18、850=-50mm61.6 kN m。满足要求。(4)裂缝宽度验算。由承载力计算可知，只验算1 1截面即可。钢筋应力如下裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数故最大裂缝宽度为排架柱施工图见附录一六、基础设计1 .由柱传至基顶的荷载(1)由表11 7选出两组最不利内力(2)由基础梁传至基础顶面的荷载：钢框玻璃窗1.2 (4 5.1 4 1.8) 0.45 14.9kN基础梁1.2 (0.2 0.3) 0.45 2 6 25 20.3kNG5=414.4kN(3)由基础梁传来的荷载 G对基础底面产生的偏心弯矩设计值为(4)作用于基底的总弯矩和轴向力设计值为(假定基础高度H=1100mm第一组 Mbot 491.33 57.07 1.1 238.3 310.1kN m第二组 M bot 477.08 50.28 1.1 238.3770.7kN m基底受力情况如图2 .基底尺寸的确定由第二组确定b和1:取 b=2.5m,1=4.0m,A=10m2第一组基底尺寸验算第二组基底尺寸验算1.71097.14 ”222.5 4.0770.7121 2.5 4.026_ 2=267.80（可以）；P m=147.2 kN/mm2240 kN/mm2该房屋是可不作地基变形的二级建筑物，不作