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1、钢筋混凝土单层工业厂房设计1. 结构构件选型及柱截面尺寸确定1.1 结构构件选型因该厂房跨度 之间，且柱顶标高大于 ，故采用钢筋混凝土排架结构。1536m8m为了保证屋盖的整体性和刚度，屋盖采用无檩体系。厂房各主要构件选型见表 11：表 11 厂房各主要构件选型构件名称 标准图集 选用型号 重力荷载标准屋面板 预应力混凝土大型屋面板 1.56m1.50kN/ m2屋架 预应力混凝土屋架 YWJ27-1 11.275t/榀吊车梁 钢筋混凝土吊车梁 DL-7 3.95(4.80)t/根轨道连接 吊车轨道连接详图 自重为 0.80kN/m1.2 柱截面尺寸及计算参数由设计资料可知，吊车轨顶标高为 。
2、对起重量为 、工作级别为 的吊9.30m15t4A车，当厂房的跨度为 ，吊车的跨度为 ，轨顶以上高度为24m24.72.kLm，吊车梁高 ，暂取轨道顶面至吊车梁顶面的距离为 ，则2.14m1.0bh 0.2ah牛腿顶面标高为 9.3012.790bah牛 腿 顶 面 的 标 高 =轨 顶 标 高 -由于模数要求，牛腿顶面标高为 ，实际轨顶标高为78m.12.=.考虑吊车行驶所需空隙尺寸 ，柱顶标高为70h.8.2140.=.56m柱 顶 标 高故柱顶（或屋架下沿底面）标高取 1m取室内地面至基础顶面的距离为 ，则计算简图中柱的总高度 、下柱高度0.5H和上柱高度 分别为lHu 1.7052.8
3、3.9luHm根据柱高、吊车的=起重量及工作级别等条件，确定柱截面的尺寸为、 轴 上柱 A C 40bhm口 下柱 I 90150ff m轴 上柱 B 6口 下柱 I4ffbh定位轴线除端桩外，均通过柱截面几何中心。对 、工作级别为 的吊车，15t4A轨道中心至吊车端部的距离 ，吊车桥架外边缘至上柱内边净宽一般取1260Bm。280Bm对中柱，取纵向定位轴线为柱的几何中心，则 ，故30Bm21375026198Be对边柱，取封闭式定位轴线，即纵向定位轴线与纵墙内皮重合，即 ，340Bm故213750264908Bem亦符合要求。由于该厂房工艺无特殊要求，且结构及荷载分布均匀，故可取一榀横向排架
4、作为基本的计算单元，单元的宽度为两相邻柱间中心线之间的距离，即 ，如图6.0B4（a） ，计算简图如图（b ） 。计 算 单 元图 7 计算单元和计算简图由柱的截面尺寸可求得截面几何特征及自重标准值，如表 12。表 12 柱的截面几何特征及自重标准值计算参数柱号 截面尺寸面积 2m（ ） 惯性矩 4（ ） 自重 /kNm（ ）上柱 40口 51.6081.30.0 A C下柱 I 915879469上柱 406口 52.40182.01.0 B下柱 I 1597634492.荷载计算2.1 永久荷载屋盖自重标准值为简化计算，天沟板及相应构造层的自重，取一般屋面自重相同。三毡四油防水层: 20.
5、35/kNm水泥砂浆找平层 : 20m132.4厚水泥珍珠岩制品保温层: 1 21/k一毡两油隔气层: 0.5Nm水泥砂浆找平层 : 20m12 224/k预应力大型屋面板 1.屋盖钢支撑自重: 208/kNm3.屋架重力荷载为 ，则作用于柱顶的屋盖结构自重标准值为12.75/kN榀 241.753628.4GkN 吊车梁及轨道自重标准值 39.0.3 柱自重标准值、 轴 上柱 A C 4.91560ACGkN下柱 583.2轴 上柱 B 4.4BCk下柱 5.910N各项永久荷载作用位置如图 5。图 8 永久荷载作用位置2.2 屋面可变荷载由荷载规范查得，屋面活荷载标准值为 ，屋面雪荷载标准
6、值20.5/kNm为 ，由于后者小于前者，故仅按屋面活荷载计算。作用于柱顶的屋面活20.4/kNm荷载标准值为 1240.563Qk的作用位置与 作用位置相同，如图 5。1Q1G2.3 风荷载对起重量为 的吊车，查附表并将吊车的起重量、最大轮压和最小轮压进行单10t位换算，可得 1150,85,8.4.3maxminQkNPkkNBKQ根据 B 及 K，可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标值，如图6，据此可以求得吊车作用于柱上的吊车荷载。（1） 吊车竖向荷载吊车竖向荷载的标准值为=185(0.2670.5)397.124maxiiniDPy kN图 9 吊车荷载作用下支座反力影响
7、线（2）吊车横向水平荷载作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动为 10.(53).0754TkN同时作用于吊车两端每个排架柱上的吊车横向水平荷载标准值为 5.7(.8.26.)1.9maxiy k2.4 风荷载风荷载标准值按式（3-12） ，基本风压 ， ，按 B 类地面20.45/owkNm1.0z粗糙度，根据厂房各部分标高，由附表 3-1 可查得风压高度变化系数 为z1.804.5zz柱 顶 （ 标 高 17) 檐 口 （ 标 高 3.0m屋 顶 （ 标 高 5风荷载体型系数 如图 7，则由式（3-12）求得排架迎风面及背风面的风荷载s标准值分别为 11022.81.04.5.37189kz
8、swkN则作用于排架计算简图上的风荷载标准值为120.376.2/89134qkNm1120()()wszszFhhwB0.4.0.65.1.80.456=659kN图 10 风荷载体型系数及排架计算简图3. 排架内力分析排架内力分析有关系数柱剪力分配系数柱顶位移系数 和柱的剪力分配系数 结果如表 13oCi表 13 柱的剪力分配系数柱号 /ulnIH30/1(/)olCnHEI1/ii， A柱 C0.19321032.6/oAC0.283AC柱 B.80n3.78014/oBHE.4B由上表知 。1.ABC单阶变截面柱柱顶反力系数不同荷载作用下单阶变截面柱的柱顶反力系数计算结果如表 14：表
9、 14 单阶变截面柱的柱顶反力系数简图 柱顶反力系数 ， A柱 C B柱2131()nC2.173 1.7472331()Cn1.062 1.242235()12(3)1aanC0.537 0.631413(1)8nC0321 -3.1 永久荷载作用下排架内力分析永久荷载作用下排架的计算简图如图 8，途中重力荷载 及力矩 根据图确定，GM即， 123454153612438.7015.69.0.92=.4812.07.5.09()8.24.ABAoGkNkNkGkNMemGe3605km各柱按柱顶为不动铰支座计算内力，柱顶不动铰支座反力 为iR12314.72361.0527.8()7.8()
10、0ACBMR kNHkN恒载作用下排架机构的弯矩图，轴力图和柱底剪力图分别见图 8。图 11 恒载作用下排架内力图3.2 屋面可变荷载作用下排架内力分析3.2. AB 跨作用屋面活荷载排架计算简图如图 9。屋架传至柱顶的集中荷载 ，它在柱顶及变阶140.5QkN处引起的力矩分别为 1236.05.8290.1.4AMmkN柱顶不动铰支座反力 iR1231.802739.0621.04()15.4.()AABCkHMkN则排架柱顶不动铰支座总反力为 1.04.718()ABRk屋面活荷载作用于跨时的柱顶剪力为 .23.0.5()0741874.85.AABBCVNkR排架各柱的弯矩图，轴力图和柱
11、底剪力值如图 9。图 12跨作用屋面活荷载时排架内力图3.2. B跨作用屋面活荷载由于结构对称，且与跨作用荷载相同，故排架各柱的弯矩图，轴力图和柱底剪力值如图图 13跨作用屋面活荷载时排架内力图3.3 吊车载作用下排架内力分析3.3.1 作用于 柱maxD A计算简图如图。其中吊车竖向荷载 、 在牛腿柱顶面处引起的力矩分maxDin别为 397.50319.124AmaxBinMekN柱顶不动铰支座反力 分别为iR39.1062.39().54.5987()ABACkNHMRk排架柱顶剪力分别为 10.320.1.4()954879.8.5()AABBCVNkR排架各柱的弯矩图，轴力图和柱底剪
12、力值如下图4.图 14 作用于 柱时排架内力图maxD A3.3.2 作用于 柱左maxD B计算简图如图。其中吊车竖向荷载 、 在牛腿柱顶面处引起的力矩分maxin别为 3124.703.4195298AminBaxMDekN柱顶不动铰支座反力 分别为iR37.410623.()298.7.1()ABACkNHMRk排架柱顶剪力分别为 3.26087.0.93()416.()AABBCVNkR排架各柱的弯矩图，轴力图和柱底剪力值如图图 15 作用于 柱左时排架内力图maxD3.3.3 作用于 柱右maxD B计算同“ 作用于 柱左”图 16 作用于 柱右时排架内力图maxD3.3.4 作用于
13、 柱maxD C计算同“ 作用于 柱” 。ax图 17 作用于 柱时排架内力图maxD3.3.5 作用于 跨柱maxTAB排架计算简图如图， (3.912)/.0692柱顶不动铰支座反力 分别为iR5.537.8()1096.812.4AmaxBTCkN排架柱顶剪力分别为 5.603.7.5()84123.2.()AABBCVRkN图 18 作用于 跨柱排架内力图maxTAB3.3.5 作用于 跨柱maxTBC同 作用于 跨柱A图 19 作用于 跨柱排架内力图maxTBC3.4 风荷载作用下排架内力分析3.4.1 左吹风时柱顶不动铰支座反力 分别为iR12.621.038.6()4528.9.
14、70ACwqHkNF排架柱顶剪力分别为 .6023.2()4789()5.0.61AABCVRkNk排架内力如图图 20 左吹风时排架内力图3.4.2 右吹风时同左吹风，排架内力如图图 21 右吹风时排架内力图4. 内力组合4.1 、 柱内力组合 A C以 柱为例。控制截面取上柱底部截面 I-I、牛腿柱截面 II-II 和下柱底截面 III- AIII，如图 19。表 15 为各种荷载作用下 柱各控制截面的内力标准值汇总表。 A在每种荷载效应组合中，对矩形和 I 形截面柱均应考虑以下四种组合，即maxaxminMNV（ 1） +及 相 应 的 、 ；（ 2） -及 相 应 的 、 ；（ 3） 及 相 应 的 、 ；（ 4） 及 相 应 的 、 ；表 16表 18 为 柱荷载效应的基本组合。图 22 柱的控制截面各种荷载单独作用下 A 柱各
