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1、单层工业厂房结构课程设计计算书 学号: 学院：水利与建筑 专业：土木工程 班级：1103姓名： 一 设计资料1. 某金工车间，单跨无天窗厂房，厂房跨度L=24m，柱距为6m，车间总长度为120m，中间设一道温度缝，厂房剖面图如图所示：2. 车间内设有两台双钩桥式起重机，吊车起重量为200/50kN。3. 吊车轨顶标高为9.6m。4. 建筑地点：哈尔滨。5. 地基：地基持力层为亚粘性层，地基承载力特征值为fak=180kN/m2。最高地下水位在地表15m。6. 材料：混凝土强度等级为C30，纵向钢筋采用HRB400级，(360N/mm2)箍筋采用HPB235级。(300N/mm2)二. 选用结构
2、形式1. 钢屋盖，采用24米钢桁架，桁架端部高度为1.2m,中央高度为2.4m，屋面坡度为，屋面板采用彩色钢板，厚4mm。2. 预制钢筋混凝土吊车梁和轨道链接采用标准图G325，中间跨DL-9Z，边跨DL-9B，梁高。轨道连接采用标准图集G3253. 预制钢筋混凝土取轨道顶面至吊车梁顶面的距离，故牛腿顶面标高=轨顶标高-=9.6-1.2-0.2=8.2查附录12得，吊车轨顶至吊车顶部的高度为2.7m,考虑屋架下弦至吊车顶部所需空间高度为220mm,故柱顶标高=9.6+2.7+0.22=13.52m，三 柱的各部分尺寸及几何参数上柱 bh=400mm400mm (g1=4.0kN/m) Ai=b
3、h=1.6105m2 I1=bh3/12=2.13109mm4 图1厂房计算简图及柱截面尺寸下柱 bfhbhf=400mm800mm100mm100mm（g2=3.69kN/m） A2=1004002+（800-2100）100+225150 =1.475105mm2 I2=5003100/12+2(4001003/12+4001003002)+4（253150/36+343.7521/210025）=8.781010mm4 n=I1/I2=2.13109/(8.78109)=0.248 H1=3.6m；H2=3.6+8.6=12.2m。 =H1/H2=3.6/12.2=0.295四荷载计算
4、1. 恒荷载（1）屋盖自重 SBS防水层 1.20.1=0.12kN/m2 20mm厚水泥砂浆找平层 1.20.0220=0.48kN/m2 大型预应力屋面板（包括灌缝重）1.21.4=1.68kN/m2 总1 g1=3.3kN/m2 屋架 1.260.5=72.6kN 则作用屋架一段作用于柱顶的自重为：G1=693.3+0.572.6=214.5kN（2）柱自重 上柱： G2=1.23.64.0=17.28kN 下柱： G3=1.28.63.69=38.08kN（3）吊车梁及轨道自重：G4=1.2（30.4+0.86）=42.2kN2.屋面活荷载 由荷载规范查得屋面活荷载标准值为0.5kN/
5、m2，因屋面活荷载大于雪荷载0.4kN（50年一遇），故不考虑雪荷载。 Q1=1.40.5612=50.4kN3.风荷载 由荷载规范查得齐齐哈尔地区基本风压为 0=0.45kN 风压高度变化系数 （按B类地面粗糙度取）为 柱顶： （按H2=11.5m）z=1.04 檐口处： （按H2=13.8m）z=1.11 屋顶： （按H2=15.4m）z=1.15 风荷载标准值：1k=zs1z0=1.00.81.040.45=0.37kN/m2 2k=zs2z0=1.00.51.040.45=0.23kN/m2 则作用于排架上的风荷载设计值为：q1=1.40.376=3.15kN/m q2=1.40.23
6、6=1.97kN/m Fw=Q(s1+s2) z0h1+(s3+s4) z0h2B =1.4（0.8+0.5）1.110.452.3+（-0.6+0.5）1.150.451.66=11.85kN （屋面坡度为1/8） 风荷载作用下的计算简图如下图： 图2风荷载作用下计算简图4.吊车荷载 由附表16-2查得 Pk，max=180kN； Pk，min=1/2(G+g+Q)- Pk，max=1/2(228+200)-180=46.5kN B=5600mm，K=4400mm 则根据支座反力影响线求出作用于柱上的吊车竖向荷载为： Dmax=c*Q* Pk，max*yi=0.91.4180（1+0.267
7、+0.8+0.067） =483.99kN Dmin=c*Q* Pk，min*yi=0.91.446.5（1+0.267+0.8+0.067） =125.03kN 作用于每一轮子上的吊车横向水平刹车力 Fh1=Q*/4(Q+g)=1.40.1/4（200+77.2）=9.702kN 则两台吊车作用于排架柱顶上的吊车横向水平荷载为 Fh=c* Fh1*yi=0.99.702（1+0.267+0.8+0.067） =18.63kN五内力计算1恒荷载 （1）屋盖自重作用 因为屋盖自重是对称荷载，排架无侧移，故按柱顶为不动铰支座计算。由厂房计算简图及柱截面尺寸图取用计算截面图 图3 取用计算截面e1=
8、0.05m,e0=0.15m,G1=214.5kN,根据n=0.248，=0.295查表得C1=1.760，C3=1.268，则可得 R=-G1/H2(e1*C1+e0*C3)=-214.5/12.2(0.051.760+0.151.268)=-4.97kN() 计算时对弯矩和剪力的符号规定为：弯矩图绘在受拉一边；剪力对杆端而言，顺时针方向为正（ ），剪力图可绘在杆件的任意一侧，但必须注明正负号，亦即取结构力学的符号。这样，由屋盖自重对柱产生的内力如下图： 图4 恒荷载内力图 M=-214.50.05+4.973.6=7.17kNm M=-214.50.15+4.973.6=-14.28kNm
9、 M=-214.50.15+4.9712.2=28.46kNm N= N=N=214.5kN，V=4.97kN（2）柱及吊车梁自重作用 由于在安装柱子时尚未吊装屋架，此时柱顶之间无连系，没有形成排架，故不产生柱顶反力；因吊车梁自重作用点距离柱外边缘不少于750mm，则内力如下图4所示：M=0，M=M=+42.20.50-17.280.15=18.51kNmN=17.28kNN=17.28+42.2=59.48kNN=59.48+35.50=94.98kN2.屋面活荷载作用 因屋面活荷载与屋盖自重对柱的作用点相同，故可将屋盖自重的内力乘以下列系数，即得屋面活荷载内力分布图如图4所示，其轴向压力及
10、剪力为： Q1/G1=50.4/214.5=0.235 N= N= N=50.4kN，V=0.2354.97=1.168kN3.风荷载作用 为计算方便，可将风荷载分解为对称及反对称两组荷载。在对称荷载作用下，排架无侧移，则可按上端为不动铰支座进行计算；在反对称荷载作用下，横梁内力等于零，则可按单根悬臂柱进行计算。 图5 柱作用正风压图当柱顶作用集中风荷载Fw时，当墙面作用均布风荷载时，查表得C11=0.355，则得 R3= C11H21/2(q1-q2)=0.35512.21/2(3.15-1.97)=2.56kN 当正风压力作用在A柱时横梁内反力R： R=R1+R3=8.49kN A柱内力图
11、如图6所示，其内力为 M=(Fw-R)x+1/2q1x2 M=M=(11.85-8.49)3.6+1/23.153.62=36.07kNmM=(11.85-8.49)12.2+1/23.1512.22=275.42kNmN=N=N=0V=(Fw-R)+q1x=(11.85-8.49)+3.1512.2=42.14kN图柱作用正风压图柱作用负风压当负风压力作用在柱时（如图所示），其内力为M=-Rx1/2qx2 M=M=-8.493.61/21.973.62=-43.33kNmM=-8.4912.21/21.9712.22=-250.19kNmN=N=N=0V=-R-q2x=-8.49-3.151
12、2.2=-32.52kN4吊车荷载 (1)当Dmax值作用于A柱 （如图8-a所示） 根据n=0.248，=0.295查表得C3=1.268。吊车轮压与下柱中心线距离按构造要求取e4=0.35m，则得排架柱上端为不动铰支座时的反力值为： R1=-Dmaxe4C3/H2=-483.990.351.268/12.2=-25.15kN() R2=-Dmine4C3/H2=-125.030.351.268/12.2=6.50kN() 故R=R1+R2=-25.15+6.50=-18.65kN() 再将R值反向作用于排架柱顶，按剪力分配进行计算。由于结构对称，故各柱剪力分配系数相等，即A=B=0.5。（如图8-b所示）各柱的分配剪力为： VA=-
