单层工业厂房设计1

单层工业厂房设计1设计资料金加工车间跨度27m,总长60m,柱距6m。车间内设有2台200/50kN中级工作制吊车，其轨顶设计标高10m。建筑地点：株洲市郊区。车间所在场地：低坪下1m内为填土，填土下4m内为均匀亚黏土，地基承载力设计值f=200kN/m2，地下水位-5.0m，无腐蚀。基本风压W=0.35kN/m2，基本雪压W=0.45kN/m2。厂房中标准构件选用情况：（1） .屋面板采用G410（一）标准图集中的预应力混凝土大型屋面板，板重（包括灌浆在内）标准值1.4kN/m2,屋面板上做二毡三油，标准值为0.35kN/m2。（2） ,天沟板采用G410（三）标准图集中的TGB77—1，板重标准值为2.02kN/m。（3） ,屋架采用G410（三）标准图集中的预应力混凝土折线型屋架YWJA—21,屋架辎重标准值124.7kN/每棉。（4） .吊车梁采用G425标准图集中的先张发预应力混凝土吊车梁YXDL6—8,吊车梁高1200mm，翼缘宽500mm,梁腹板宽200mm,自重标准值44.2kN/根,轨道及零件重1kN/m，轨道及垫层构造要求200mm。（5） 材料：柱：混凝土C30基础.混凝土C15钢筋.II级。2结构构件选型及柱截面尺寸确定因该厂房跨度在1536m之间，且柱顶标高大于8m，所以采用钢筋混凝土排架结构。为了是屋盖具有较大刚度，选用预应力混凝土折线形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：

表4.1主要承重构件选型表构件名称标准图集选用型号重力荷载标准值屋面板G410（一）1.5mx6m预应力混凝土屋面板YWB—2II1.4kN/m2（包括灌浆在内）天沟板G410（三）1.5mx6m预应力混凝土屋面板（卷材防水天沟板）TGB68—12.02kN/m屋架G415（三）预应力混凝土折线形屋架（跨度27m）YWJA—27—1Aa124.7kN/每根。吊车梁G323（二）钢筋混凝土吊车梁（吊车工作等级中级）DL—9Z（中间跨）DL—9B（边跨）44.2kN/根轨道连接G325（二）吊车轨道联结详图1kN/m基础梁G320钢筋混凝土基础梁JL—316.7kN/根由设计资料可知柱顶标高16m，轨顶标高为10m，设室内地面至基础顶面的距离为0.5m，则计算简图和吊车梁的高度求总高度H、下柱高度H和上柱高度H分别为：H=12.4m+0.5m=12.9m，H广12.9m-3.8m=9.1mH=12.9m-9.1m=3.8mu根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，可查表确定柱截面尺寸：表4.2柱截面尺寸及相应的计算参数计算参数\柱号截面尺寸/mm面积/mm2惯性矩/mm4自重/(kN/m)AB上柱矩400x4001.6X10521.3x1084.0下柱I400x900x1501.875x105195.38x1084.693荷载计算3.1恒载屋面恒载两毡三油防水层：0.35kN/m220mm厚水泥砂浆找平层：20kN/m3x0.02m=0.40kN/m2100mm厚水泥砾石保温层：5kN/m3x0.1m=0.50kN/m2一毡两油隔气层：0.05kN/m220mm厚水泥砂浆找平层：20kN/m3x0.02m=0.40kN/m2预应力混凝土屋面板：1.4kN/m2屋盖钢支撑：0.05kN/m2人」 0.35kN/m2+0.40kN/m2+0.50kN/m2+0.05kN/m2合计：+0.40kN/m2+1.4kN/m2+0.05kN/m2=3.15kN/m2屋架重力荷载为85.2kN/每棉，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为：G=1.2x(3.15kN/m2x6mx27m:2+124.7kN:2)+1.2x2.02x6m=395.5kN1吊车梁及轨道重力荷载设计值：G3=1.2x(44.2kN+1kNx6m)=60.24kN柱自重重力荷载设计值：A、B柱：上柱：GAA=G#=1.2x4kN/mx3.8m=18.24kN下柱：G5A=G5b=1.2x4.69kN/mx9.1m=51.21kN3.2屋面活荷载屋面活荷载标准值为0.05kN/m2，雪荷载标准值为0.45kN/m2，后者小于前者，所以仅按前者计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：21=1.4x0.5kN/m2x6mx27m:2=56.7kNq的作用位置与§作用位置相同。3.3风荷载垂直于建筑物表面上的风荷载标准值计算公式4.1[1]:rn=gpp3kzsz0式中 气—基本风压，是以当地比较空旷平坦地面上离地10m高统计所得的50年一遇10min平均最大风速为标准确定的风压值；g一高度z处的风振系数，对高度小于30m的单层厂房，取g=1.0；P，一风荷载体型系数，是风吹到厂房表面引起的压力或吸力与理论风压比值，与厂房的外表体型和尺度有关，可根据建筑体型查得；七一风压高度变化系数，根据所在地区的地面粗糙程度类别和所求风压处离地面的高度查得。30=0.35kN/mg=1.0根据厂房各部分标高及B类地面粗糙查表得：柱顶（标高12.4m）p=1.067檐口（标高14.60m）p=1.129屋顶（标高16.00m）p=1.17可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：co=。日日co=1.0x0.8x1.067x0.35kN/ =0.299kNIm2Ikzsiz0①=。日日①=1.0X0.5X1.067X0.35W/m2=0.187W/m22kzs2z04IJ.8图4IJ.8图4.1风荷载体型系数则用于排架计算简图上的风荷载设计值为：q—1.4xO.299W/m2x6m—2.5\kN/m1q—1.4x0.187W/m2x6m=1.57kN/m2F=Y[(|Ll+|LL)|Ll/l+(|Ll+|Ll)|Ll/l]pCOBwqsis2z1s3s4z2z0=1.4x[(0.8+0.5)xl.l29x2.2m+(-0.6+0.5)xl,17xl.4]xl.0x0.35x6=9.0\kN3.4吊车荷载200/50S吊车的参数为：B=5.55m,K=4.40m,g=75kN,Q=200kN,F=215kN,F=453。根据B及K,可算得吊车梁支座反力影响线中各pmax pmin轮压对应点的竖向坐标值，如图4.2所示。0.808\000图4.2吊车荷载作用下支坐反力影响线吊车竖向荷载D=" £y^=1.4x215x(1+0.808+0.267+0.075)x0.9=582.44居 'D.=7F.£y.=1.4x45x(1+0.808+0.267+0.075)x0.9=121.91kN吊车横向水平荷载作用于每一个轮子上的吊车荷载水平制动力计算公式4.2[1]:T=1a(Q+g)4式中 T一每一个轮子作用在轨道上的横向水平制动力；a一横向水平制动系数；Q一吊车的额定起重量的重力荷载；g一小车的重力荷载。T=-a(Q+g)=—x0.1x(200kN+75kN)=6.875kN4 4作用于拍架上的吊车横向的水平荷载设计值计算公式4.3[1]:"ZTy式中 T—第，个大车轮子的横向水平制动力；i《一吊车梁传给柱的最大横向反力的标准值；x—影响线数值。T=£Ty.=1.4X6.875kNx(1+0.808+0.267+0.075)=20.69kN4排架内力计算该厂房为一跨等高排架，可用剪力分配法进行内力分析。其柱的剪力分配系数门见表4.3：i表4.3柱剪力分配系数柱号n=-uHC。=3/[1+人3(1/n-1)]5=H3/C0EI,1/51-£1/5.A、B柱n=0.109人=0.295c0=0.24805A=5b=0.210x10-10牛叩=叩=0.54.1恒荷载作用下排架内力分析恒荷载作用下排架的计算简图如图所示，图中的重力荷载G及力矩M是根据下图确定： G=G1=395.5kNG=GAA=51.21kNM=Ge=395.5kNx0.05m=19.775kN-m1 11M=G+G)e-Ge2 1 4A0 3A3A=(395.5kN+18.24kN)x0.25m-51.21kNx0.3m=88.07kN-m由图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

顶为不动铰支座计算式内力。柱顶不动支座反力R可根据表所列的相应公式计算。对于A柱，n=0.109，人=0.295，贝V31—X2(1—!)C= =2.122121+X3(!—1)n_3—21—人2_3—21+人3(!—1)n八M八 \9.775kN-mx2.122+88.07kN-mx1.13212.9mC+用C= =10.98kN(t12.9mRb=10.98kN(―)柱各截面的轴力为该截面以上重力荷载之和，恒载作用下排架结构的弯矩图4.4和轴力图分别见图4.5。图4.4荷载作用位置图图4.4荷载作用位置图图4.5恒载作用下排架内力图4.2屋面活荷载作用下排架内力分析AB跨作用屋面活荷载排架计算简图如图4.6所示。其中Q1=56.7kN，它在柱顶及变阶引起的力矩为：Mm=56.7kNx0.05m=2.835kN-m；M2^=56.7kNx0.25m=14.175kN-m；对于A柱，C1=2.122,C3=1.032，则图4.6AB跨作用屋面活荷载时排架内力图R=虬C+M^aC=2.835S・mX2」22+*\75kN・mx尝小狗㈠）AH1H3 12.9mR=—1.710kN（一）BR=Ra+RB=0kN将R反向作用于排架柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与柱顶不动铰支座反力叠加，可得屋面活荷载作用与AB跨时的柱顶剪力：匕=RAVB=RB弯矩见弯矩图4.7，剪力图4.8。图4.7AB跨作用屋面活荷载时的弯矩图图4.7AB跨作用屋面活荷载时的弯矩图Ji/.1图4.8AB跨作用屋面活荷载时的剪力图4.3风荷载作用下排架内力分析（1）左吹风时计算简图如图4.9所示。对于A柱，n=0.109，X=0.295，由表得:3[1+人4（1-1）]十8^=0329nRA=-qiHC^=-2.51kN/mx12.9mx0.329=-10.65kN（一）RB=-q2HC11=-1.57kN/mx12.9mx0.329=-6.66kN（一）R=Ra+RB+F^=-10.65kN-6.66kN-9.01kN=-26.32kN（一）各柱顶剪力分别为：匕=Ra一门AR=-10.65kN+0.5x26.32kN=2.51kN（一）匕=RB一门BR=-6.66kN+0.5x26.32kN=6.5kN（—）排架内力图如图4.10所示。

图4.10排架内力图如图右吹风时计算简图如图所示。将图所示A柱内力图对换且改变内力符号后可得，如图4.11所示。4.4吊车荷载作用下排架内力分析(1)D作用在A柱计算简图如图4.12所示。其中吊车竖向荷载Dmax,Dmin在牛腿顶面处引起的力矩为：图4.12Dmax作用在A柱时排架内力图Ma=De3=582.44kNx0.3m=\74.73kN-mMb=D.e3=\2\.9\kNx0.3m=36.57kN-m对于A、B柱，C3=L090，则R=-MaC=-\74・73kN•m乂\.\32=-\5.33kN(—)H3 \2.9mM八 36.57kN-m,Rb=H^C3=一\29 X1.132=3.2项kN(—)R=Ra+RB=-\2.\2kN(一)排架各柱顶剪力分别为：VA=Ra一门R=-\5.33kN+0.5x\2.\2kN=-9.27kN(一)VB=Rb-y=3.2\kN+0.5x\2.\2kN=9.27kN(一)

排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图4.13和4.14所示。图4.135W.图4.135W.：1.■/图4.14^^作用在A柱时的排架内力图（2）D作用在B柱计算简图如图4.15所示。其中吊车竖向荷载Dmax，Dmin在牛腿顶面处引起的力矩为：Ma=D.匕=121.913x0.3m=36.57kN-mMb=De3=582.44kNx0.3m=\74.73kN-m对于A、B柱，£=1.090，则八M八 36.57kN-m.R=aC= x\.132=3.210kN(—)aH3 12.9mM八174.73kN-m.R=-—bC=-—]29 x1.132=-15.33kN(—)R=Ra+RB=-12.12kN(一)排架各柱顶剪力分别为：匕=RA—门R=9.27kN(―)匕=RB-nBR=-9.27kN(―)排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图4.15所示。图4.15^^作用在B柱时的排架内力图T作用于AB跨柱当AB跨作用于吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图4.18所示。对于A、B柱，n=0.109，人=0.295，由表得a=(3.8m—1.2m)/3.8m=0.684，贝。

2-3a人+人3[(2+a)(1-a)2-(2-3a)]十 2"‘(Li)] =0.60nRA=-TC5=—18.62kNx0.6=-\\.793kN(一)RB=-TC=-18.62kNx0.6=-11.17kN(—)排架柱顶总反力R为：R=Ra+RB=-11.793kN-11.793kN=22.34kN各柱顶剪力为：VB=RB-nBR=-11.17kN+0.9x0.5x23.586kN=1.12kN(—)v^Vb的方向相反。弯矩图排架各柱的弯矩图柱底剪力值如图4.19所示。当Tmax方向相反时，和剪力只改变符号，方向不变。弯矩图20B.969/0.S69KN图4.17TmJ乍用于AB跨时排架内力图5内力组合以A柱为例。表4.4A柱内力设计值汇总表柱号及正向内力荷载类别恒载屋面荷载吊车竖向荷载吊车水平荷载风何载匕作用在A柱Dmax作用在B柱左风右风序号0）0③④⑤⑥⑦I—IM21.963.360-35.230-21.810±21.81027.660-36.040LN413.74056.70000000II—IIM-66.110-10.540139.5001.340±21.81027.660-36.040N473.98056.700582.440121.910000III—IIIM33.805.05055.150-83.010±181.060241.222-214.480土N525.19056.700582.440121.91000V10.9801.710-9.270-9.270±17.50034.890-26.750注：M（单位为kNm）,N（单位为kN）,V（单位为kN）。

表4.5A柱内力组合表截面+Mmax及相应的N,V-M 及相应max的N,VNmax及相应M、NN.及相应M、NI—IM+0.9+0.9⑤+⑥]:-26.35①+0.9[0.9(③⑦]-61.81①+②49.880①+0.9(⑤+⑥)-61.81N464.77413.74464.770413.740II—IIM①+0.9[0.9(③+⑤)+⑥]69.58①+0.9[②++⑦]-102.15①+0.9(②+③)103.960①+0.9(④+⑤)-126.46N1049.21473.98998.180634.730III一IIIM①+0.9[0.9(③+⑤)+⑥]250.93①+0.9[0.9④+⑦]-275.02①+0.9(②+③)373.650①+0.9(④+⑤)--247.480N1100.42525.191100.420634.910V19.93-45.8751.330--37.190MK213.35-206.456335.094134.683NK750.39427.359751.765348.992VK33.39-16.75235.683-11.012注：M（单位为kN-m）,N（单位为kN）,V（单位为kN）。6柱的设计6.1设计资料截面尺寸：上柱400x400mm正方形截面下柱/字形截面b=100mm,h=900mmb'=b=400mm;h'=h=150mm材料等级：混凝土：C30,f=14.3N/mm2钢筋：纵向受力钢筋为HR&335级钢筋^=广=300N/mm2箍筋.预埋件和吊钩为HPB235级钢町=210N/mm26.2柱截面配筋计算(1由于截面3-3的玩矩和轴向力设计值均比截面2-2的大,故下柱配筋由截面3-3的最不利组合确定，而上柱配筋由1-1的最不利组合内力组合确定.经比较，用与上下柱截面配筋计算的最不利组列入2-18内.确定柱在排架方向的初始偏心距e.计算长I。及偏心距增大系数门见表2-19所列.柱在排架平面内的配筋计算表见表所列.0柱在排架平面外承载力计算上柱N=464.10KN,当不考虑吊车荷载时，有：l=1.2H=1.2x12900=154800mml/b=154800/500=30.96,查表知©=0.48A=A'=339mm2N=^IfA+2fA')=0.48x(14.3x400+2x300x339)=1195.87KN>Nmax=464.77KN满足要求下1ttN=1100.42Kn,当考虑吊车荷载时,有:l=1.0H=9100mmI=I=195.38x108A=400x900-2x(550+600)x190+2=141500mm2i='匕=372mm\A10/i=9100/372=24,查表©=1.0A=A'=1964mm2故sN广侦件+2f^A^')=1.0x(14.3x141500+2x300x1964)=2025.4KN>N=1100.42KN满足要求 maX

柱在排架方向的el及门i0截面内力组e(mm)h(mm)e(mm)&il(mm)h(mm)&2门1-1M(KN.m)-26.3557365770.7776004000.961.768N（KN）464.77M-61.811493651691.076004000.961.454N413.74M49.881073651271.076004000.961.605N464.773-3M250.932288652581.091009001.01.208N1100.42M275.025248655541.091009001.01.097N525.19M373.653408653701.091009001.01.145N1100.42M-247.483908654201.091009001.01.128N634.91e表中:e=M/N;e=e+e;e取20刀刀和龙/30的较大值;&=0.2+2.7t,&>1.0时,&=1.0;

0 0aa 1 h1 10&=1.15-0.01匕,匕<15时,取&=1.0,考虑吊车荷载l=2.0H(上柱)，不考虑吊车荷载l=1.0H2 hh 2 0 u 0 l门=cm1+前―中亨2'排架结构属于有侧移结构,c=L0,门=cmi0

柱在排架内的截面配筋计算截面内力组e(mm)门e(mm)x(mm)qh(mm)偏心情况A=A(mm2)计算值实配值1-1M(KN.m)-26.35771.76830181201大-1064虫12(A=452mm2)sN（KN）464.77M-61.811691.45441172201大349N413.74M49.881271.605136981201大214N464.773-3M250.932581.208727320476大15774由25(A=1964mm2)sN1100.42M275.025541.097102392476大427N525.19M373.653701.145839320476大2072N1100.42M-274.484201.128889111476大203N634.91表中：em见表2-19；e=门e+--a；x:上柱/ / 2 ，N Nx= = baf 400x1xN Nx= = baf 400x1x14.31cNN

x= = ba、f 400x1x14.3A,A':上柱x〈匚h,ss b05720 ，5720A=A'=A'当N<b'h'af时，ff1cfc时，-(一 x\N-bxh-—oN-('-b)haf

ff1c

bOf

1c下柱，当2a'<x<h'时，A=A'A=A'xv2a；时，A=A'=6.3牛腿配筋计算由于a=-150mm+20mm=-130mmv0，因而该牛腿可按构造要求配筋。根据构造要求，A$>p.bh=0.002x400mmx600mm=480mm2。实际选用引18(A=A'=1017mm2)。水平箍筋选用^8@100。7基础设计7.1.荷载计算：由柱传至基顶的荷载由内力组合表可得荷载设计值如下：第一组：M=373.65KN-m,N=1100.42KN,V=51.33KN第二组：M"3"=-247.48KN-m,N=634KN,V=-37.19KNmin第三组：N=1100.42KN-m,M=250.93KN,V=19.93KN第四组：n"1"'=525.19KN-m,M=275.02KN,V=45.87KN由基础梁传至基础顶的荷载墙重：19KNm3x0.24mx〔6mx14.65m-(4.8m+1.8m)x3.6m]=292.485KN窗重：0.45KNm2x(4.8m+1.8m)x3.6m=10.69KN基础梁：16.70KNN=319.87KNN距基础形心的偏心距ew为：ew=(240+900)/2=570mmN=1.2N=1.2x319.87=383.84KNwk

7.N^€=383.84x0.57=218.79KN•m7.2.基础尺寸及埋置深度(1)假定基础高度为850+50+250=1150mm则作用于基底的弯矩和相应基顶的轴向力设计值为：第一组：Mb=373.65=1.15x51.33-218.79=213.89KN•mN=1100.42+383.84=1484.26KN第二组：M=-247.84-1.15x37.19-218.79=-509.04KN•mbotN=634.91+383.84=1018.75KN第三组：Mo=250.93+1.15x19.93-218.79=55.06KN•mN=1100.42+383.84=1484.26KN第四组：Mo=275.02+1.15x45.87-218.79=108.98KN•mN=525.19+383.84=909.03KN(2)基底尺寸的确定由第二组荷载确定l和0，即：A>fk= 1018.75 =610f-rd(200-20x1.65) .取l=3.6,0=2.6，A=lb=3.6x2.6=9.36m2计算基底压力及验算地基承载力:GrdA=20x1.65x9.36=308.88KNw=上lb2=Lx2.6x3.62=5.616m3，符合要求。6 6验算其它两组荷载设计值作用下的基底压力：第一组:八NMN1M第一组:P= bot~+ bot= +rd+ botmaxAwAaw1484.269.36+1484.269.36+20x1.65+213.895.616=158.57+33+38.08=229.65KN/m2，符合要求。P.=158.57+33-38.08=153.49KN^2>0，

P=158.57+33=191.57^^2<f=200，符合要求。第二组:P=也+Mt=N+rd+虬

maxAwAaW第二组:1484.269.36+20x1484.269.36+20x1.65+55.065.616=158.57+33+9.8=201.37kN"符合要求。，--m2P.=158.57+33-9.8=181.77KN/m2>0,=200，符合要求。P=158.57+33=191.57KN/m2=200，符合要求。第四组:P=Not+/=N+rd+虬

maxAWAaW第四组:909.039.36+909.039.36+20x1.65+108.985.616符合要求。符合要求。=97.12+33+19.41=149.53KN/,符合要求。符合要求。m2P.=97.12+33-19.41=110.71KN/m2>0,P=97.12+33=130.12<f=200KN/m7.3.确定基底的高度前面已初步假定