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1、单层厂房设计示例一 设计资料（一） 设计题目：某金属装配车间双跨等高厂房（二） 设计内容：1 计算排架所受的各项荷载。2 计算各种荷载作用下的排架内力（对于吊车荷载不考虑厂房的空间作用）3 柱及牛腿设计，柱下单独基础设计。4 绘施工图：柱模板图和配筋图，基础模板和配筋图。（三） 设计资料：1 金属结构车间为两跨厂房，跨度均为21m，厂房总长54m，柱距6m。厂房剖面如例图-1。2 厂房每跨内设两台吊车，A4级工作制，吊车的有关参数见例表-1。吊车的有关参数参数表 例表-1吊车位置起重量（KN）桥跨LK（m）小车重g（KN）最大轮压Pmax,k(KN)大车轮距K（m）大车宽B（m）车高H（m）吊
2、车总重（KN）左跨（AB）吊车200/5019.5 70.1 187 4.45.62.184264右跨（BC）吊车200/5019.570.11874.45.62.8142643 建设地点为东北某城市（基本雪压0.35KN/m2,基本风压0.55KN/m2，冻结深度1.8m。4 厂区自然地坪下0.8m为回填土，回填土的下层8m为均匀粘性土，地基承载力特征值fa=220，土的天然重度为17.5 KN/m2，土质分布均匀。下层为粗砂土，地基承载力特征值fa=350，地下水位-5.5m。5 厂房标准构件选用及荷载标准值（1） 屋架采用21m预应力折线型屋架，自重标准值95屋架。（2） 吊车梁选用钢筋
3、混凝土等截面吊车梁，梁高900mm，自重标准值39KN/ 根，轨道及零件自重0.8KN/m，轨道及垫层构造高度200mm。（3） 天窗采用矩形纵向天窗，每榀天窗架每侧传给屋架的竖向荷载为34KN（包括自重，侧板，窗扇支撑等自重）（4） 天沟板自重标准为2.02KN/m（5） 维护墙采用240mm厚面粉刷墙，自重5.24KN/m2。钢窗：自重0.45KN/m2，窗宽4.0m，窗高见剖面图（例图-1），维护墙直接支撑与基础梁上，基础梁截面240*450mm。基础梁自重2.7KN/m6 材料：混凝土强度等级为C25，柱的纵向钢筋采用HRB335级，其余钢筋采用I级。7 屋面卷材防水做法及荷载标准值如
4、下： 三毡四油防水层上铺小石子：0.4 KN/m2 25厚水泥沙浆找平层：0.5 KN/m2 100厚珍珠岩制品保温层：0.4 KN/m2一毡二油隔气层：0.05KN KN/m2二、结构计算简图本装配车间工艺无特殊要求，荷载分布均匀。故选具有代表性的排架进行结构设计。排架的负荷范围如例图-2（a）所示。结构计算简图如例图-（2）所示。下面来确定结构计算简图中的几何尺寸。(a) (b)（一） 排架柱的高度1. 基础的埋置深度及基础高度：考虑冻结深度及回填土层，选取基础至室外地面为1.8m。初步估计基础的高度为1.0m，则基础顶面标高为-0.95m。2. 牛腿顶面标高确定：由附表可得牛腿顶标高为7
5、.6m，吊车梁高0.9m，轨道及垫层高度为0.2m。因此，轨顶标高为：7.6+0.9+0.2=8.7m3. 上柱标高的确定：如例图-1所示，上柱顶距轨顶2.4m，则上柱顶的标高为：8.7+2.4=11.1m4. 计算简图中上柱和下柱的高度尺寸确定：上柱高：HU =11.1-7.6=3.5m下柱高：HL=7.6+0.95=8.55m柱的总高度：.H=12.05m 5. 柱截面确定：上柱选矩形截面，下柱选工字形截面。由表-13-8确定柱的截面尺寸，并考虑构造要求。对于下柱截面高度h：由于下柱，吊车梁及轨道构造高度为1.1m，因此，基础顶至吊车梁顶的高度Hk=8.55+1.1=9.65m11m下柱截
6、面高度hHK/9=9.65/11=1.072m下柱截面高度BHL /20=8.55/20=0.4275m。并且B400m对于上柱截面主要考虑构造要求，一般截面尺寸不小于400*400mm。对于本设计边柱，即A，C轴柱（例图-3（a）所示）：上柱取500*500mm下柱取500*1300*100mm对于本设计中柱，即B轴柱（例图-3（b）所示）：上柱取500*700mm下柱取500*1500*100mm（a）（b）例图-3 柱的截面详图6. 截面几何特征和柱的自重计算截面几何特征包括：截面面积A，排架方向惯性矩IX和回转半径RX，垂直于排架方向惯性矩IY和回转半径RY。单位长度柱的自重用G表示。
7、 （1）A，C轴柱截面几何特征：上柱：A=500*500=250*103mm2 G=25*0.25=6.25KN/m IX=IY=（1/12）*500*5003=5208*106 mm4 RX=RY=（IX/A）1/2=141.82mm 下柱：IX=(1/12)*100*13003+4(1/12)*200*1003+200*100*6002+4(1/36)*25*(550-(25/3) 2 =50109.38*106mm4 IY=2*（1/12）*100*5003+（1/12）*（1300-200）*1003+4（1/36）*25*2003+（1/2）*200*25*（50+（200/3）2）
8、 =2333.33*106mm4 RX=（IX/A）1/2=477.25mm RY=（IY/A）1/2=102.99mm （2）中柱B轴柱截面几何特征： 上柱：A=500*700=350*103mm2 G=25*0.35=8.75KN/m IX=（1/12）*500*7003=14291.67*106mm4 IY=（1/12）*700*5003=7291.672*106mm4 RX=（IX/A）1/2=202.07mmRY=（IY/A）1/2=144.34mm下柱：A=2*500*700+100*1300+4*1/2*25*200=240*103mm G=25*0.24=6.00KN/mIX=
9、(1/12)*100*15003+4(1/12)*200*1003+200*100*7002+4(1/36)*200*25+1/2*200*25(650-(25/3) 2 =71509.38*106mm4 IY=2*（1/12）*100*5003+（1/12）*（1500-200）*1003+4（1/36）*25*2003+（1/2）*200*25*（50+（200/3）2）=2350*106mm4 RX=（IX/A）1/2=545.85mm RY=（IY/A）1/2=98.95mm为便于后面使用，各柱的截面几何特征列于例表-2。例表-2各柱的截面几何特征柱号A（*103）IX（*106mm4
10、）IY（*106mm4）RX（mm）RY（mm）G（KN/m）A，C上柱25052085208144.3149.36.25A，C下柱22050109.382333.33471.25102.995.5B上柱35014291.677291.67202.07144.348.75B下柱24071509.382350545.8598.956二、荷载计算与计算简图的确定 把各荷载算至排架的相应位置 。（一） 屋盖结构自重标准值（G1K）：屋面均布荷载汇集：三毡四油防水层上铺小石子：0.4KN/m225mm厚水泥沙浆找平层：0.5KN/m2100mm厚珍珠岩制品保温层：0.4KN/m2一毡二油隔气层：0.0
11、5KN/m225厚水泥沙浆找平层：0.5KN/m26m预应力大型屋面板：1.4KN/m2合计：3.25 KN/m2屋盖结构自重由屋架传给排架柱的柱顶G1K按负荷范围计算：其值为：屋面结构传来：3.25*6*21*0.5=204.75KN天窗架传来：34KN天沟板传来：2.02*6=12.12KN屋架自重标准值：95/2=47.5KN合计：G1K=298.37KN对于A，C轴柱：G1AK=G1CK=298.37KN。对柱顶的偏心距e1A=e1C=250-150=100mm。如例图-4（a）所示。对于中柱：GBK=GBK=2*298.37=596.74KN。对柱顶的偏心距e1B=0。如例图-4（b
12、）所示。例图-4 各柱G1BK作用位置G1BKG1BK 2上柱自重G2K（见例-5） 对于边柱：G2A，K=G2C，K=6.25*3.5=21.875KN。其偏心距e2A=e2C=650-250=400mm 对于中柱：G2B，K=8.75*3.5=30.625KN。其偏心距e2B=03吊车梁、轨道与零件的自重G3K（见例-5） 边柱牛腿处：G3A，K=G3C，K=38+0.8*6=43.8KN。其偏心距e3A=e3C=750-650=100mm 对于中柱牛腿处：G3B，K左=G3B，K左=43.8KN 。其偏心距：e3B，K左=e3B，K=750mm。4下柱自重G4K（见例-5） 对于边柱：G
13、4A，K=G4C，K=8.55*5.5*1.1=51.78KN。其偏心距e4A=e4C=0 对于中柱：G4B，K=6.00*8.55*1.1=56.43 KN。其偏心距e4B=05基础连系梁与上部墙体自重（G5K，G6K） ，（见例-5） 由于只在基础顶设置一道连系梁，因此，基础连系梁与上部墙体自重直接传给基础，故G5K=0。 为了确定墙体的荷载，需要计算墙体的净高：基础顶标高为-0.950m。轨顶标高+8.7m。根据单层厂房剖面图（见例图-1）：檐口标高为：8.7+2.4+1.4=12.5m。基础梁高：0.45m，因此，墙体净高为：12.5+0.95-0.45=13.0m。窗宽4m，窗高4.8+1.8=6.6m。 基础连系梁与上部墙体自重：5.24*（13.0*6-4*6.6）+0.45*4*6.6=182.264KN。 基础连系梁自重：2.7*6=16.2KN 基础连系梁与上部墙体自总重：G6A，K=G6C，K=282.264+16.2=298.464KN 。 这项荷载直接作用在基础顶面。对下柱中心线的偏心距为：e6A=e6C=120+650=770mm。中柱列没有维护墙，G6B，K=0 各永久荷载的大小和作用位置如例图-5所示。恒荷载（永久荷载）计算简图的确定：根据永久荷载点的作用位置，可以把永久荷载换算成对于截面形心位置的轴向力距例图-5
