單層廠房設(shè)計書

1、單層工業(yè)廠房課程設(shè)計1 設(shè)計資料某煉鋼廠金工車間兩跨等高排架，總長120m，每跨跨度21 m，柱距除端部為5.5m，其余均為6m，中間設(shè)伸縮縫一道；車間內(nèi)每跨設(shè)有兩臺20/5t、15/3t、的a5級吊車，軌頂設(shè)計標高為9.6m，其平面及剖面如圖所示。外墻無連系梁，墻厚240mm，每開間側(cè)窗面積24m2，鋁合金窗，無天窗或有天窗。1.1 工程地質(zhì)條件車間所在地點為某市郊區(qū)，地面下場0.8 m內(nèi)為填土，填土下5.5 m厚為粉質(zhì)粘土，地基承載力特征值fak=220 kn/m2，地下水位為-4.6m，無腐蝕性；基本風壓w0=0.5kn/m2，基本雪壓為0.3kn/m2，。1.2 車間標準構(gòu)件選用構(gòu)件名

2、稱 標準圖集選用型號重力荷載標準值屋面板g410（一）1.56m預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板ywb-ii(中間跨)ywbiis(端跨)1.4kn/m2(包括灌縫重)天溝板g410（三）1.56m預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板tgb6811.56m預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板1.91kn/m屋架g415（三）預(yù)應(yīng)力混凝土折線形屋架ywja-24-1aa93kn/榀0.05kn/m2(屋蓋鋼支撐)吊車梁g426先張法預(yù)應(yīng)力混凝土吊車梁梁高1200yxdl6844.2kn/根軌道及零件重1kn/m，軌道及墊層高200mm天窗架g316圖集gj9-03236kn/榀基礎(chǔ)梁g320鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁jl316.7kn/根1.3 排架柱及

3、基礎(chǔ)材料選用1.3.1 排架柱采用c30混凝土，縱向鋼筋采用hrb400級，箍筋采用hpb235級鋼筋； 1.3.2 基礎(chǔ)，采用c25混凝土，鋼筋采用hpb235或hrb335級鋼。2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型及柱截面尺寸確定由圖1可知柱頂標高12.30m牛腿頂面標高為8.1；設(shè)室內(nèi)地面至基礎(chǔ)頂面的距離為0.5m,則計算簡圖中柱的總高度h、下柱高度hl和上柱高度hu分別為：h=12.3+0.5=12.8m hl=8.1+0.5=8.6m hu=12.8-8.6=4.2m(注：（取300的模數(shù)）軌道標高（300的模數(shù)）-吊車梁高度（1200）-軌道與吊車梁間的連接9600-1200-2008.200 取81

4、00 軌頂標高（300的模數(shù)）軌道標高h2209600+2185+22012005 取12300)表1 主要承重構(gòu)件選型表構(gòu)件名稱 標準圖集選用型號重力荷載標準值屋面板g410（一）1.56m預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板ywb-ii(中間跨)ywbiis(端跨)1.4kn/m2(包括灌縫重)天溝板g410（三）1.56m預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板tgb6811.56m預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板1.91kn/m屋架g415（三）預(yù)應(yīng)力混凝土折線形屋架ywja-24-1aa93kn/榀0.05kn/m2(屋蓋鋼支撐)吊車梁g426先張法預(yù)應(yīng)力混凝土吊車梁梁高1200yxdl6844.2kn/根軌道及零件重1kn/m，軌道及

5、墊層高200mm天窗架g316圖集gj9-03236kn/榀基礎(chǔ)梁g320鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁jl316.7kn/根圖1 廠房剖面圖根據(jù)柱的高度、吊車起重量及工作級別等條件，可由表2并參考表4確定柱截面尺寸，見表2計算參數(shù)柱號截面尺寸/mm面積/mm2慣性矩/mm4自重/（kn/m）a、c上柱矩4004001.610521.3108 4.00下柱i 4009001001501.875105195.38108 4.69b上柱矩4006002.410572108 6.00下柱i 40010001001501.975105256.34108 4.94取一榀排架進行計算，計算單元和計算簡圖如圖2所示 圖

6、2 4200 12800計算簡圖3 荷載計算3.1 恒載3.1.1 屋蓋恒載兩氈三油防水層 0.35kn/20mm厚水泥砂漿找平層 0.40 kn/一氈兩油隔氣層 0.05 kn/20mm厚水泥砂漿找平層 0.40 kn/預(yù)應(yīng)力混泥土屋面板 1.40 kn/屋蓋鋼支撐 0.05 kn/100mm厚水泥蛭石保溫層 0.5 kn/ 3.15 kn/屋架中立荷載為93kn/榀，則作用于柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)重力荷載設(shè)計值為：g1=1.2（2.75621/2+93/2）=344.1kn3.1.2 吊車梁及軌道重力荷載設(shè)計值：g3=1.2(44.2+16)=60.24 kn3.1.3 柱自重重力荷載設(shè)計值： a

7、,c柱上柱：g4a=g4c=1.244.2=20.16 kn下柱：g5a=g5c=1.24.698.6=48.40 kn b柱上柱：g4b=1.26.04.2=30.24 kn下柱：g5b=1.24.948.6=50.98 kn 荷載作用位置圖（單位kn）3.2 屋面活荷載：由荷載規(guī)范查得屋面活荷載標準值為0.5kn/m2.(不考慮學(xué)荷載)q1=1.40.5621/2=44.1kn3.3 風荷載：深圳地區(qū)的幾本風壓值為0=0.5 kn /m2(50年重現(xiàn)期考慮)風壓高度變化系數(shù)uz按各部分標高及b類地面粗糙度查得uz=1.000(z/10)0.32柱頂（標高12.30m） uz1=1.064檐

8、口（標高14.60m） uz2=1.129屋頂（標高16.00m） uz3=1.170us如圖所示： -0.5 -0.4 -0.4 -0.6 +0.8 -0.4 a b c fw q1 q2 a b c 風荷載體型系數(shù)及排架計算簡圖 排架的均布風荷載標準值： 迎風面：1k=us1*uz1*0=0.81.0640.5=0.426kn/ 背風面：2k=us2*uz1*0=0.41.0640.5=0.213 kn/作用在廠房排架邊柱上的均布荷載設(shè)計值： q1=q*1*b=1.40.4266.0=3.58 kn/ q2=q*2*b=1.40.2136.0=1.79 kn/作用于柱頂標高以上的均布荷載設(shè)

9、計值： fw=q*( us1+ us2)* uz2h1+( us3+ us4)* uz3h2*0*b=1.4(0.8+0.4) 1.1292.3+(-0.6+0.5) 1.171.4 0.56.0=12.4kn3.4 吊車荷載由圖集得20/5t吊車的參數(shù)為b=5.944m k=4.10m g=68.56 kn q=200 kn pmax=191 kn pmin=53.9 kn15/3t吊車的參數(shù)為b=5.944m k=4.10m g=62.27 kn q=150 kn pmax=168 kn pmin=52.1 kn3.4.1 吊車豎向荷載為dmax=q*c*pmax*yi=1.40.9168

10、(0.009+0.693)+191(1.0+0.317)=465.55 kndmin=q*c*pmin*yi=1.40.952.1(1.0+0.317)+53.9(0.009+0.692)=134.13 kn3.4.2 吊車橫向水平荷載為對于15/3t t1=/4*(g1+q1)q=0.250.1(150+62.27)1.4=7.43 kn對于20/5t t2=/4*(g2+q2)q=0.250.1(200+68.56)1.4=9.39 kn作用于排架柱上的吊車橫向水平荷載設(shè)計值為：tmax=t1*yi1 +t2*yi2=0.97.43(0.009+0.693)+9.39(1+0.317)=4

11、65.55 kn 吊車荷載作用下支座反力影響線4 排架內(nèi)力分析 該廠房為兩跨等高排架，可用剪力分配法進行排架內(nèi)力分析。其中柱的剪力分配系數(shù)i如表：柱別n=iu/il=hu/hc0=3/1+3(1/n-1)=h3/c0eili=(1/i/(1/i)a c柱n=0.109=0.328c0=2.328a =c=0.22010-10*3/ea=c=0.314b柱n=0.281=0.328c0=2.752b=0.18610-10*3/eb=0.3724.1恒載作用下排架內(nèi)力分析：恒載作用下排架的計算簡圖如圖： m1 m1 m2 m2 恒載作用下排架的計算簡圖如圖g1=g1=293.94 kn; g2=g

12、3+g4a=60.24+20.16=80.40kng3=g5a=48.46kn g4=2g1=2293.94=587.88 kng6=g5b=50.98 kn g5=g4b+2g3=30.24+260.24=150.72 kn m1=g1*e1=293.940.05=14.70kn m2=g1(e0+e1)+g4a*e0-g3*e3=293.94(0.05+0.25)+20.160.25-60.240.3=75.26 kn由圖可知所示排架為對稱結(jié)構(gòu)且作用對稱荷載，排架結(jié)構(gòu)無側(cè)移，所以各柱可按柱頂為不動鉸支座計算內(nèi)力。對于a c柱，n=0.109 =0.328 則c1=1.5*1-2*(1-1/

13、n)/1+3*(1/n-1)=2.188 c3=1.5*(1-2)/1+3(1/n-1)=1.039ra=m1c1/h+m2c2/h=(14.702.188+75.261.039)/12.8=8.62 knrc=-8.62 kn因為rb=0,在求得ri后，可用平衡條件求出柱各截面的彎矩和剪力。柱各截面的軸力為該截面以上重力荷載之和，恒載作用下排架結(jié)構(gòu)的彎矩圖和軸力圖分別如圖： 293.94 587.88 293.9421.50 53.76 53.76 21.50 314.10 618.12 314.10 374.34 736.60 374.34 + + +20.37 20.37 422.74

14、789.58 422.74 恒載作用下排架內(nèi)力圖4.2 屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析4.2.1 ab跨作用屋面活荷載排架計算簡圖如圖所示。其中q1=44.1 kn,它在柱頂及變階處引起的力矩為 m1a=44.10.05=2.21knm m2a=44.10.25=11.03 knm m1b=44.10.15=6.62knm對于a柱， c1=1.5*1-2*(1-1/n)/1+3*(1/n-1)=2.188 c3=1.5*(1-2)/1+3(1/n-1)=1.039ra=m1ac1/h+m2ac2/h=(2.212.188+11.031.039)/12.8=1.27kn 對于b柱，n=0.281

15、=0.328 則c1=1.5*1-2(1-1/n)/1+3(1/n-1)=1.755rb=m1bc1/h=6.621.755/12.8=0.91kn 則排架柱頂不動鉸支座總反力為r=ra+rb=1.27+0.91=2.18 kn將r反力作用于排架柱頂，計算相應(yīng)的柱頂剪力，并與柱頂不動鉸支座反力疊加，可得屋面活荷載作用于ab跨時的柱頂剪力，即va=ra-a*r=1.27-0.3142.18=0.59 kn vb=rb-b*r=0.91-0.3722.18=-0.09 kn vc=-c*r=-0.3142.18=-0.68 kn 排架各柱的彎矩圖，軸力圖及柱底剪力如圖所示 q1 q2 m1b m1

16、a m2a 2.21 6.62 44.10 44.10 0.27 10.76 7.00 2.86 + + 0.59 0.09 0.68 5.69 7.77 8.70 44.10 44.10 ab跨作用屋面活荷載時排架內(nèi)力圖 (2).bc跨作用屋面活荷載由于結(jié)構(gòu)對稱，且bc跨與ab跨作用何在相同，所以只將上圖中個內(nèi)力圖的位置及方向調(diào)整一下即可，如圖所示： q1 q2 m1b m1c m2c 6.62 2.21 44.10 44.10 2.86 7.00 10.76 0.27 + + 0.68 0.09 0.59 8.70 7.77 5.69 44.10 44.10 bc跨作用屋面活荷載時排架內(nèi)力

17、圖5 風荷載作用下排架內(nèi)力分析5.2 左吹風時計算簡圖如圖所示，對于a,c柱，n=0.109 =0.328 c11=0.319ra=-3.5812.80.319=-14.62 knrc=-1.7912.80.319=-7.31knr=ra+rc+fw=-14.62-7.31-12.40=-34.33 kn各柱頂剪力分別為：va= -14.62+0.31434.33=-3.84 knvb=0.37234.33=12.77 knvc= -7.31+0.31434.33=3.47 kn排架內(nèi)力圖如圖所示 fw q2 q1 15.45 53.63 30.36 41.08 12.77 26.38 244

18、.12 163.46 191.05 左吹風時排架內(nèi)力圖 5.3 右吹風時 計算簡圖如圖所示，將上圖所示a,c柱內(nèi)力圖對換且改變內(nèi)力符號好可得，如圖所示 fw q1 q2 30.36 53.63 15.45 26.38 12.77 41.08 191.05 163.46 244.12 有吹風時排架內(nèi)力圖6 吊車荷載作用下排架內(nèi)力分析6.2 dmax作用于a柱計算簡圖如圖所示，其中吊車豎向荷載dmax ,dmin在牛腿頂面處引起的力矩為knmknm對于a柱，c3=1.039 則 kn 對于b柱，n=0.281,=0.328 則有 kn kn排架各柱頂剪力分別為： kn kn kn排架各柱的彎矩圖，

19、軸力圖及柱底剪力值如圖所示 ma mb dmax dmin 94.27 454.51 165.28 45.40 43.18 57.42 2.23 + + 10.81 10.28 0.53 16.10 30.98 6.78 454.51 165.28 dmax作用于a柱時排架內(nèi)力圖 （2）.dmax作用于b柱左 計算簡圖如圖所示，ma mb計算如下： knm knm柱頂不動鉸反力ra rb及總反力r分別為 kn knkn各柱剪力分別為： kn kn kn排架各柱的彎矩圖，軸力圖及柱底剪力值如圖所示： ma mb dmin dmax 53.5913.35 93.45 255.71 39.86 13

20、4.13 465.5512.76 22.25 9.49 64.36 121.47 134.13 465.55123.09 dmax作用于b柱左時排架內(nèi)力圖 （3）.dmax作用于b柱右 根據(jù)結(jié)構(gòu)對稱及吊車噸位相等的條件，內(nèi)力計算與“dmax作用于b柱左”的情況相同，只需將a c柱內(nèi)力對換并改變彎矩及剪力符號，如圖所示： mb mc dmax dmin 465.55 134.13 39.86 255.71 93.45 53.59 13.35 + + 9.49 22.25 12.76 121.47 64.36 123.09 465.55 134.13 dmax作用于b柱右時排架內(nèi)力圖 (4) dm

21、ax作用于c柱 根據(jù)結(jié)構(gòu)對稱及吊車噸位相等的條件,將（dmax作用于a柱）的情況的a,c柱內(nèi)力對換，并改變符號，可求得各柱的內(nèi)力，如圖所示： mb mc dmin dmax 134.13 465.55 2.23 57.42 43.18 45.40 94.27 + +0.53 10.28 10.81 6.78 30.98 1.30 134.13 465.55 dmax作用于c柱時排架內(nèi)力圖（5）tmax作用于ab跨柱當ab跨作用吊車橫向水平荷載時，排架計算簡圖如圖所示。對于a柱，n=0.109，=0.328 a=(4.2-1.2)/4.2=0.643 則kn同理，對于b柱，n=0.281,=0.

22、328,a=0.643則 kn排架的總反力r為：kn各柱頂剪力為： knknkn排架各柱的彎矩圖及柱底剪力值如圖所示。當tmax方向相反時，彎矩圖和剪力只改變符號，方向不變。 9.396 9.42 9.13 9.09 29.27 tmzx tmax 12.35 12.99 6.97 115.34 115.21 89.22 tmax作用于ab跨柱時排架內(nèi)力圖 （6）tmax作用于bc跨柱 由于結(jié)構(gòu)對稱及吊車噸位相等，所以排架內(nèi)力計算與“tmax作用于ab跨柱”的情況相同，只需將a柱與c柱的內(nèi)力對換，如圖所示： 9.42 9.40 29.27 9.09 9.13 tmzx tmax 6.97 12

23、.34 12.35 89.22 115.21 115.34 tmax作用于bc跨柱時排架內(nèi)力圖4. 內(nèi)力組合 a柱內(nèi)力匯總表標號及正向內(nèi)力荷載類別恒載屋面荷載吊車豎向荷載吊車豎向荷載吊車水平荷載風荷載作用在ab跨作用在bc跨dmax作用在a 柱dmax作用在b柱左dmax作用在b柱右dmax作用在c柱tmax作用在ab跨tmax作用在bc跨左風右風序號m21.500.272.86-45.40-53.5939.86-2.239.1329.2715.45-30.36mk17.920.192.04-32.43-38.2933.22-1.596.5220.9111.04-21.69n314.1044.

24、10000000000nk216.7531.5000000000m-53.76-10.762.8694.27-13.3539.86-2.239.1329.2715.45-30.36mk-44.80-7.692.0467.34-9.5433.22-1.596.5220.9111.04-21.69n374.3444.100465.55134.13000000nk311.9531.50332.5495.81000000m20.37-5.698.701.30-123.09121.47-6.78115.3489.22244.12-191.05mk16.98-4.066.210.93-87.9286.76

25、-4.8482.3963.73174.37-136.46n422.7444.100465.55134.13000000nk352.2831.50332.5495.81000000v8.620.590.68-10.81-12.769.49-0.5312.356.9741.08-26.38vk7.180.420.49-7.72-9.116.78-0.388.824.9829.34-18.84注：（1）內(nèi)力的單位，彎矩為knm，軸力kn，剪力kn；（2）表中彎矩和剪力符號對桿端以順時針轉(zhuǎn)動為正，軸向力以壓為正； （3）表中第一項恒荷載包括屋蓋自重、柱自重、吊車梁及軌道自重； （4）組合時第4項與第5

26、項、第6項與第7項、第8項與第9項、第10項與第11項兩者不能同時組合（5）有t值作用必須有dmax或dmin 同時作用 a柱由可變荷載效應(yīng)控制的組合荷載組合組合內(nèi)力名稱 m n m n m nv+mmax+0.9+0.9(+)+0.9+0.8(+)+0.9+0.9+0.8(+)+0.9+94.22353.7983.00709.54429.73757.9455.26- mmax+0.90.8(+)+0.9+0.9+0.8(+)+0.9+0.9+0.8(+)+0.9+-69.72314.10-125.69510.60-343.63559.00-34.16nmax+0.9+0.9(+)+0.9+0

27、.8(+)+0.9+0.9+0.8(+)+0.9+94.22353.7970.74749.23424.61797.69355.79nmin+0.9+0.9(+)+0.90.9(+)+0.9+0.9(+)+93.98(69.68)314.10(261.75)-106.60374.34418.57(301.41)422.74(352.28)59.54(43.55)注：（1）可變荷載效應(yīng)控制的組合值: ，此表用設(shè)計值計算， 值：活（0.7）；風（0.6）；吊（0.7）（2）組合，時，m取絕對值相等。因為對稱配筋，所以只取了正值。 （3）0.9為參與吊車豎向荷載為2臺時的荷載折減系數(shù) （4）0.8為參

28、與吊車豎向荷載為4臺時的荷載折減系數(shù)。 a柱由永久荷載效應(yīng)控制的組合荷載組合組合內(nèi)力名稱 m n m n m nv+mmax1.35+0.71.4+0.91.35+0.71.4+0.8+1.35+0.71.4+0.8(+)55.68323.4820.36681.8497.76736.299.44- mmax1.35+0.71.40.8(+)1.35+0.71.4+0.8(+)1.35+0.71.4+0.8(+)-7.07292.61-76.74527.12-53.78581.562.66nmax1.35+0.71.4+0.91.35+0.71.4+0.8(+)1.35+0.71.4+0.8(+

29、)55.68323.48-16.47712.7187.69767.169.37nmin1.35+0.71.4+0.91.35+0.71.40.91.35+0.71.4+0.955.49292.61-61.88421.13105.53475.5814.31 注：（1）永久荷載效應(yīng)控制的組合值: ，此表用標準值計算，=1.35，=1.40，值：活（0.7）；風（0.6）；吊（0.7）（2）組合，時，m取絕對值相等。因為對稱配筋，所以只取了正值。 （3）0.9為參與吊車豎向荷載為2臺時的荷載折減系數(shù) （4）0.8為參與吊車豎向荷載為4臺時的荷載折減系數(shù)a柱標準組合荷載組合組合內(nèi)力名稱 m n m n m nv+mmax+0.9+0.7(+)+0.70.9+0.6+0.8+0.7+0.7(0.8+0.9)+0.6+0.7+0.8(+)+0.9)69.18238.8048.90577.98296.71538.5041.89- mmax+0.8+0.7(0.8+0.9)+0.6+0.7+0.70.8(+)+0.9+0.7+0.8(+)+0.9)-39.79216.75-89.41371.56-226.17427.98-22.24nmax+0.7+0.70