单层厂房课程设计

单层厂房课程设计计算书

一、厂房结构选型与布置

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所示：

厂房平面布置图

厂房剖面图

1、厂房中标准构件选用情况 (1)屋面板采用 G410（－）标准图集中的预应力混凝土大型屋面板，板重（包括灌缝在内）标准值为1.5kN／m2。屋面各层构造见下图。SBS改性沥青卷材或高分子复合防水卷材（二毡三油上铺小石子，去掉2%找坡，以20mm厚水泥砂浆找平层计算）等；做法示意如下：

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(2)天沟板采用G410（三）标准图集中的JGB77-l天沟板，板重标准值为2.1kN／m。

(3)天窗架采用G316中的门型钢筋混凝土天窗架CJ-03，自重标准值为2x36kN／每榀，天窗端壁选用G316中的DB9-3，自重标准值2x60kN／每榀（包括自重、侧板、窗档、窗扇、支撑、保温材料、天窗电动启动机、消防栓等）。 (4)屋架采用G415（三）标准图集中的预应力混凝土折线形屋架，屋架自重标准值106kN／每榀。

(5)吊车梁采用G425标准图集中的先张法预应力混凝土吊车架YXDL6-8，吊车梁高1200mm，自重标准值45kN／根，轨道及零件重1.5kN／m，轨道及垫层构造高度200mm。

（6）基本风压：ω＝0.49kN/m2，地面粗糙度按B类。

（7）地质条件：车间所在场地，地坪下1.0m内为填土，填土下层4.5m内为均匀亚粘土(液性指数Il>0.85)，无软弱下卧层；未经深宽修正地基承载力特征值取fak＝185kN/m2，地下水位为-5.0m，无腐蚀性。 （8）屋面活荷载的取值：

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012取不上人屋面活载， （9）排架柱及基础材料选用情况 A:柱混凝土：取C25；

B:钢筋：纵向受力钢筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HRB235级钢筋。 C:基础混凝土：采用C20，垫层采用C10；钢筋：采用Ⅰ级钢筋。

2、确定柱高

已知立面布置：基础顶面高程-0.5m，柱顶高程+12.4m，轨顶的设计标高10m。吊车梁高1200mm，轨道及垫层构造高度200mm。则： 牛腿标高?轨顶标高-轨道及垫层构造高度-吊车车高?10.0-0.2-1.2?8.6m全柱高H?柱顶标高-基顶标高?12.4?0.5?12.9m上柱高Hu?柱顶标高-牛腿标高?12.4-8.6?3.8m

下柱高Hl=H-Hu=12.9-3.8=9.1m,λ= Hu/H=3.8/12.9=0.294

3、初步拟订柱尺寸

取A,B柱的截面尺寸一样，由厂房剖面图可知： 基础顶至吊车梁顶高度：

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Hk?9.1?1.2?10.3m，

10m?Hk?12m，且Q?20t；

查表得截面高度 h?Hk?10300?858mm，取h?1000mm； 1212截面宽度：

Hb?l?9100?455mm2020，满足?400mm，取b?500mm。 因此，上柱：b?b?500mm?500mm，

下柱：bf?h?b?hf?500mm?1000mm?120mm?150mm， 截面尺寸如下图：

50019019012050015025650100025150500 参数计算：

1上柱：Iu??500?5003?5.208?109mm4

12下柱：

1116502Il??500?10003??380?6503?2??380?25?(??25)2?3.191?1010mm41212223I比值：n?u?0.163Il

二、计算单元及计算简图

1、定位轴线

B1：由附表12可查得轨道中心线至吊车端部的距离B1=260mm;

B2：吊车桥架至上柱内边缘的距离，一般取B2?80mm;

B3：封闭的纵向定位轴线至上柱内边缘的距离，B3?400mm。 B1+B2+B3=260+80+400=740mm<750mm,可以。

A、○B都分别与左、右外纵墙内皮重合。 故取封闭的定位轴线○2、计算单元

由于该厂房在工艺上没有特殊要求，结构布置均匀，除吊车荷载外，荷载在纵向的分布是均匀，故可取一榀横向排架为计算单元，计算单元的宽度为纵向相邻柱间距中心线之间的距离，即B=6.0m。

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三、排架的荷载计算

（一）恒载计算

屋盖结构自重标准值：

Sbs或APP防水卷材 20?0.02?0.4kN/m2

2CC2建筑防水沥青油膏 20?0.02?0.4kN/m

20mm厚水泥砂浆找平层 20?0.02?0.4kN/m2 80mm厚珍珠岩保温层 4?0.08?0.32kN/m2 20mm厚水泥砂浆找坡层 20?0.02?0.4kN/m2

预应力混凝土大型屋面板板重 1.5kN/m2

gk?3.42kN/m2

天沟板自重标准值 2.1?6?12.6kN 天窗架自重标准值 2?36?72kN 天窗端壁自重标准值 2?60?120kN 屋架自重标准值 106kN／每榀

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： P1k?3.42?6?24/2?12.6?36?60?106/2=407.84kN

500e1??150?100mm2 柱自重标准值：

上柱: P2k?25?0.5?0.5?3.8?23.75

1000500e2???250mm22

下柱:

P3k?25?9.1??0.15?0.5?2?0.65?0.12?2?0.025?(0.5?0.12)/2??1.1?59.43KN 注：（1.1为考虑下柱仍有部分矩形截面而乘的增大系数）

e?0mm 3

吊车梁及轨道自重标准值：

P4k?45?1.5?6?54kN

1000e4?750??250mm2

（二）活荷载 1.屋面活荷载

由《荷载规范》及任务书说明可知，不上人屋面均布活荷载标准值0.5kN/m2，屋面积灰荷载0.5KN/m2。

e?100mm Q?(0.5?0.5)?6?24/2?72KN 11k 2.吊车荷载

车间内设有两台200／50kN中级工作制吊车，其轨顶的设计标高10m。吊车的主要参数如下:

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跨 度Lk 最大轮压小车重 总重G+g （m） Pmax（kN） g（kN） （kN） 20/5 22.5 215 78 320 P?215kN由最大轮压max,k，得: 起重量Q（t） 轮 距 K(mm） 4400 吊车宽 B（mm） 5550 G+g?Q320?20?10?Pmax,k??215?45kN 222（这里，g 取10m/s），查表得??0.9。 Pmin,k?吊车梁的支座竖向力影响线如图所示： D时的吊车位置图求max：

吊车荷载计算简图

竖向吊车荷载：

?0.454.851.6?Dmax,k??Pmax,k?yi?0.9?215??1?????416.03kN666??Dmax??Q?Dmax,k?1.4?416.03?582.44kN

0.454.851.6??Dmin,k??Pmin,k?yi?0.9?45??1?????87.08kN666??Dmin??Q?Dmin,k?1.4?87.08?121.91kN水平吊车荷载：

11Tk??(g?Q)??0.1?(78?200)?6.95kN44

0.454.851.6??Tmax,k??Tk?yi?0.9?6.95??1?????13.45kN666??Tmax??Q?Tmka??13.?451kN8. 8 3 x1,.4其作用点到柱顶的距离：

y?Hu?h?3.8-1.2?2.6m y2.6 ??0.684 Hu3.8 3.风荷载

求均布风荷载q：由题意已知基本风压?0?0.49kN/m2；风压高度变化系数

?z按B类地区考虑，查荷载规范得知风荷载体型系数?s如图：

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柱顶离室外天然地坪的高度为12.4?0.15?12.55，用线性内插法求得离地面高12.55m的?z值：

屋架檐口离室外地坪高度为：14.3?0.15?14.45m，用线性内插法求得离地面高14.45m的?z值：

天窗屋架交界处离室外地坪高度为：15.99?0.15?16.14m，用线性内插法求得离地面高16.14m的?z值：

天窗檐口离室外地坪高度为：19.88?0.15?20.03m，用线性内插法求得离地面高20.03m的?z值：

天窗顶离室外地坪高度为：20.31?0.15?20.46m，用线性内插法求得离地面高20.46m的?z值：

故： q1,k??z?s?z?0B?1?0.8?1.07?0.49?6?2.52kN/m(?) 求集中风荷载W：

q3,k?1?0.8?1.12?0.49?6?2.63kN/m???

?z?1?1.14?1.00?12.55?10??1.0715?10；

?z?1?1.14?1.00?14.45?10??1.1215?10；

?z?1.14?1.25?1.14?16.14?15??1.1720?15；

?z?1.25?1.42?1.25?20.03?20??1.2530?20；

?z?1.25?1.42?1.25?20.46?20??1.2630?20

q2,k??z?s?z?0B?1?0.5?1.07?0.49?6?1.57kN/m(?)

q4,k?1?0.5?1.12?0.49?6??1.65kN/m???

q5,k?1?(?0.2)?1.17?0.49?6??0.68kN/m??? q6,k?1?0.6?1.17?0.49?6??2.06kN/m???

q7,k?1?0.6?1.25?0.49?6?2.21kN/m??? q8,k?1?0.6?1.25?0.49?6??2.21kN/m???

q9,k与q10,k在水平方向相抵消所以不计算。

Wk????q3k?q4k??(14.45?12.55)??q5k?q6k???16.14?14.45???q7k?q8k???20.03?16.14???????2.63?1.65??(14.45?12.55)??2.06?0.68???16.14?14.45???2.21?2.21???20.03?16.14????27.66kN???故W??Q?Wk?1.4?27.66?38.72kN??? 集中风荷载W作用点标高为12.4m。

排架的计算简图及荷载作用位置图如图所示。

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计算简图及荷载作用位置

因为屋盖自重为对称荷载，排架无侧移，故按柱顶为不动铰支座计算。

四、荷载作用下的内力分析

（一）恒荷载作用下的排架内力

由于单层厂房多属于装配式结构，柱、吊车梁和轨道的自重，多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，为了与其他荷载项的计算方法相一致，在柱、吊车梁和轨道的自重作用下仍按排架结构进行内力计算。 1.在P1k作用下： M11k?P1k?e1??407.84?0.1??40.78kN?m

M12k?P1k?e2??407.84?0.25??101.96kN?m

2.在P2k作用下：

M22k?P2k?e2??23.75?0.25??5.94kN?m 3.在P3k作用下：

因为e3?0，所以M3k?0。

4.在P4k作用下：

M42k?P4k?e4?54?0.25?13.5kN?m

叠加以上弯矩：

M1k?M11k??40.78kN?m

M2k?(M12k?M22k?M42k)??101.96?5.94?13.5??94.4kN?m

I已知n?u?0.163，

Ilλ= Hu/H=3800/12900=0.295 查附录9，图9-2和图9-3得

1??2(1?1/n)C1?1.5??1.917；

1??3(1/n?1)- 7 -

1??2C3?1.5??1.210； 31??(1/n?1)由于A柱和B柱的类型一样，故

MC40.78?1.917RA,1k??RB,1k?1k1??6.06kN???

H12.9MC94.4?1.210RA,2k??RB,2k?2k3??8.85kN???

H12.9RAk??RBk?RA,1k?RA,2k?6.06?8.85?14.91???

为了撤销附加的不动铰支座，需在排架的柱顶施水平集中力-RAk和-RBk,因A柱与B柱相同，故剪力分配系数?A??B?0.5。

所以排架柱不动铰支座总反力：Rk?RAk?RBk?0kN 各柱柱顶最后剪力为：

VAk?RAk??A?Rk?14.91?0.5?0?14.91kN??? VBk?RBk??B?Rk??14.91?0.5?0??14.91kN???

恒载作用下的弯矩图和轴力图如下：

恒荷载作用下弯矩和轴力图

（二）活荷载作用下的内力分析 1.屋面活荷载作用下

由屋面活荷载在每侧柱顶产生的压力：

Q1k?(0.5?0.5)?6?24?72KN 2在A,B柱顶处和变截面处引起的弯矩分别为： M1k?Q1k?e1?72?0.1?7.2kN?m

M2k?Q1k?e2?72?0.25?18kN?m

根据上述，已知n=0.163，λ= 0.295

查附录9，图9-2和图9-3得C1?1.917，C3?1.210； 由于A柱和B柱的类型一样，故

MC7.2?1.917RA,1k??RB,1k?1k1??1.07kN???

H12.9MC18?1.210RA,2k??RB,2k?2k3??1.69kN???

H12.9RAk??RBk?RA,1k?RA,2k?1.07?1.69?2.76???

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所以排架柱不动铰支座总反力：Rk?0kN 各柱柱顶最后剪力为：

VAk?RAk??A?Rk?2.76?0.5?0?2.76kN??? VBk?RBk??B?Rk??2.76?0.5?0??2.76kN???

活

荷

载

作

用

下

弯

矩

图

和

轴

力

图

如

图

：

活荷载作用下弯矩图和轴力图

2.吊车竖向荷载作用下

由于A,B柱类型一样就有两种可能：

（1）当Dmax,k在A列柱时：

M?Dmax,k?e4??416.03?0.25??104.01kN?mA柱：max,k

M?Dmin?e4?87.08?0.25?21.77kN?mB柱：min,k 根据上述，已知n=0.163，λ= 0.295，

查附录9，图9-2和图9-3得C3?1.210；

由于A柱和B柱的类型一样，故：

MC?104.01?1.210RAk?max,k3???9.76kN???

H12.9MC21.77?1.210RBk?min,k3??2.04N???

H12.9所以排架柱不动铰支座总反力：

Rk?RAk?RBk??9.76?2.04??7.72kN??? 各柱柱顶最后剪力为：

VAk?RAk??A?Rk??9.76?0.5?7.72??5.90kN???

VBk?RBk??B?Rk?2.04?0.5?7.72?5.90kN???

绘制弯矩图和剪力图如图： （2）当Dmin,k在A列柱时：

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A柱：Mmin,k?Dmin,k?e4??87.08?0.25??21.77kN?m B柱：Mmax,k?Dmax,k?e4?416.03?0.25?104.01kN?m 根据上述，已知n=0.163，λ= 0.295，

查附录9，图9-2和图9-3得C3?1.210， 由于A柱和B柱的类型一样，故：

MC104.11?1.210RBk?max,k3??9.76N???H12.9

Mmin,kC3?21.77?1.210RAk????2.04N???H12.9所以排架柱不动铰支座总反力：

Rk?RAk?RBk?9.76?2.04?7.72kN??? 各柱柱顶最后剪力为：

VAk?RAk??A?Rk??2.04?0.5?7.72??5.90kN??? VBk?RBk??B?Rk?9.76?0.5?7.72?5.90kN???

绘制弯矩图和剪力图如下：

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/umv5.html