单层工业房的设计例题

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66m跨度27m柱距6m 设有 20/5t 、10t 各一台中级工作级别吊车，轨顶标高 +。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 ）； 20mn厚水泥砂浆找平层； 100mn水泥膨胀珍珠岩保温层； 一毡二油隔气层； 20mn厚水泥砂浆找平层； 预应力混凝土大型屋面板。 围护结构： 240mm厚普通 砖墙，双面抹 灰；钢框玻璃窗宽X高 ：4000mmX 5100mm和 4000mmx 18001mm。 地面 : 钢筋混凝土地面 , 室内外高差 150mm。 3．设计基本原始资料 自然条件：基本风压为m2，地面按B类，基本雪压为m2,屋面活荷载为m2。 地质条件： 场地地面以下内为填土，填土下层内为粉质粘土，地基承载力特征值 为240kN/m2，地下水位为。 该工程位于非地震区，不考虑抗震设计。 4. 材料 钢筋：箍筋为HPB235级钢筋、受力钢筋HRB335级钢筋。 混凝土：柱采用C40,基础采用C20。 5．设计要求 1）初步确定排架结构布置方案； 2） 对结构上部的标准构件进行选型，并进行结构布置； 3） 排架的荷载计算和内力分析； 4） 排架柱的设计； 5） 柱下独立基础的设计 二、构件选型及屋盖布置 根据厂房的跨度、吊车起重量的大小、轨顶标高，吊车的运行空间等初步确定出排 架结构的剖面如图（ 2）所示。为了保证屋盖的整体性，屋盖采用无檩体系。 1. 屋面板 采用x 6m预应力混凝土屋面板，根据屋面做法求得屋面荷载，采用标准图集92G410 （一）中的丫一WB — 2,屋面板自重标准值为m2 （包括灌缝自重）。 2．天沟板 （外天沟排水 ） 选用92G410（三）标准图集中的JGB77— 1,自重标准值/ m。 3. 屋架采用预应力混凝土折线形屋架，选用标准图集 95G415（三），每榀屋架自重 标准值为 120kN。 4. 屋盖支撑 在端部第二开间的屋架端部和跨中设三道垂直支撑、其他跨相应部位 设下弦系杆，端头第二开间设下弦横向水平支撑。 5. 吊车梁 选用95G425标准图集中的先张法预应力混凝土吊车梁， 梁高1200mm， 每根自重标准值，轨道及垫层构造高度 200mm，轨道及连接重I kN/m。 6. 排架柱 排架的上柱截面为矩形 , 下柱采用工字形截面。 7. 支撑布置 设计采用大型屋面板，可以不设屋架上弦支撑。根据构造要求，设置 相应的屋架下弦支撑，并在跨度中点处布置一道垂直支撑。见 图（3） 本设计跨度27m,大于18m，因此需要布置支撑。柱截面高度h>600mm, 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 1. 排架计算简图的确定 （1）确定柱高。 吊车梁顶标咼=轨顶标咼一轨道构造咼度=—= 牛腿标咼=吊车梁顶标咼一吊车梁咼= 柱顶标咼=轨顶标咼+吊车咼 度H+上部运行尺寸，取为 上柱高Hu二柱顶标高--牛腿标高二一= 全柱高H=柱顶标高一基顶标高=（）= 下柱高 Hi二H--Hu二 Hu/H== （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=400mrH 850mrK 200mm截面尺寸如图（5）所示。 图（5）下柱截面尺寸（单位：mr）i （3） 上柱： 参数计算 1 3 400 450 12 3.0375 10 4 mm 下柱: 比值: 5 0.16 Ii -=L.BB7KI0 图（6）排 :u=3.D37SkLD 排架计算简图如图（6） 2. 荷载计算 1）屋盖结构自重标准值： 二毡三油防水层 20mm厚水泥砂浆找平层； 100mm水泥膨胀珍珠岩保温层； 一毡二油隔气层； 20mm厚水泥砂浆找平层； 预应力混凝土大型屋面板。 2 m 20 x = KN/m2 4x = KN/m2 KN/m2 20 x = KN/m2 KN/m2 天沟板 gk= KN/m 2 x 6= KN （1）恒载计算 屋架自重 120 KN 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 2）柱自重标准值： 上柱 G2k=25 xxx = 下柱 G3k=25 xx [ xx 2+X +2X 注（为考虑下柱仍有部分矩形截面而乘的增大系数） es=0 3）吊车梁及轨道自重标准值： G4k=+1 x 6= ©4 =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 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 Qik= X 6x 27— 2= KN (3) 吊车荷载标准值 由DSQD型其参数如下 吊车吨位 (t) Q1k (kN) Q2k (kN) 吊车宽度B (mm) 轮距K (mm) P maxk (kN) Pmink (kN) 20/5 320 6055 4100 216 79 10 240 5980 4050 136 51 根据B与K及支座反力影响线图(7)，可求得 图(7) 求Dmax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 0.69 3.9 (4) 风荷载标准值。 计算卬皿时风压高度变化系数按柱顶离室外天然地坪的高度 +=12.75m取值，计算Wk时风压高度变化系数按檐口标高 14.9m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 M 12k = G1ke1 = -315.12 X0.075 = -23.63(kN m ) 2)在G2k作用下 M 22k = G2ke2 = -17.55 X0.2 = -3.51(kN m ) 3)在G4k作用下 M 42k = G4ke4 = 50.2 X0.375 = 18.83( kN m)) 叠加以上弯矩 M 1k= M 11k=( kN m ) M2k= M12k +M22k +M 42k= kN m 已知 n 0.181, 0.295,由规范公式： 在M1k作用下 由规范公式 在M2k作用下 在Gik、G2k、G3k、G4k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0你作用位置与G1k相同 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 B柱 与恒载计算方法相同，可得C2= A柱 B柱 A柱与B柱相同，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Tmax向左作用时 n 0.181, 0.295由规范公式可得 2 1.8 3（0.416 0.2） y 0.6Hu时，C5 严 0.674 2[1 3（- 1）] 当 n 2 2.1 3（°243 0.1） y 0.7Hu时，C5 汁 0.627 2[1 3（- 1）] 当 n 考虑空间作用分配系数，由表12-16可以查得 O.85 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： 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 X荷载项 \ 恒何载 屋面活荷 载 吊车竖向何载 吊车水平荷载 风荷载 G1kG2k G3kG4k Q1k Dmax,k 在A柱 Dmin,k 在A柱 Tmax,k 向左 Tmax,k 向右 左风 右风 ⑴ 2 3 4 5 6 7 8 A 柱 1-1 M N 0 0 0 0 0 0 2-2 M N 125 0 0 0 0 3-3 M N 125 0 0 0 0 V 表二 A柱内力组合表 \内力 截面 由可变荷载效应控制的组合 恒载+任一活载 组合项 Mmax相应 组合 项 Mmin相应 N、V 组合项 Nmax相应 M、V 组合项 Nmin相应 M、V N、 V 1--1 1 1 1 1 7 8 2 7 2--2 1 1 1 1 3 8 3 8 3--3 1 1 1 1 7 8 3 7 -360 \内力 由可变荷载效应控制的组合 截面 恒载+*任意两个或两个以上活载） \ 组合项 Mmax相应 组合项 Mmin相应 组合项 Nmax相应 组合项 Nmin相应 \ N、 V N、V M、V M、V 1--1 1 1 1 1 2 3 2 3 7 6 3 6 8 6 8 8 2--2 1 1 1 1 3 2 2 8 5 8 3 7 7 3--3 1 1 1 1 2 4 2 7 3 5 3 P 6 8 6 7 7 \内力 由永久荷载效应控制的组合 截面 \ 组合项 Mmax相应 组合 Mmin相应 组合项 Nmax相应 组合 Nmin相应 \ 项 项 \ N、 V N、V M、V M、V 1--1 1 2 1 2 3 1 2 4 1 8 2--2