单层工业厂房结构课程设计说明书

单层工业厂房的结构设计目录一、设计条件3二、计算简图的确定5三、荷载计算7四、力计算10五、最不利荷载组合19六、柱截面设计25七、牛腿设计29八、柱的吊装验算32九、基础设计35一、设计条件1.1项目概述某厂装配车间为单跨钢筋混凝土厂房，跨度24m ，长66m ，柱顶标高12.4m ，轨顶标高10.0m ，厂房设有天窗，使用两台5~20t 中间作业吊车。

防水层采用聚氨酯防水胶，维护墙采用240mm 厚双面砖墙，钢门窗，混凝土地面，室外高差150mm 。

建筑剖面见图1。

1.2结构设计数据自然条件：基本风压值为20.55/KN m 。

地质条件：天然地面下1.2米处为老土层，修正后的地基承载力为2120/KN m ，地下水位在地面下2.5米。

1.3 吊车使用情况车间设有两台200/50KN 中级工作制吊车，轨顶标高为10.0米，吊车的注：min max p ()/2G Q p =+-1.4车间标准件的选择屋顶板采用1.5X6m 预应力钢筋混凝土屋面板，标注其自重(含填缝)。

该值必须为1.4kN/m2。

1.4.2沟板天沟板标准重量为17.4KN/块(含积水重量)。

天窗框架门窗用钢筋混凝土天窗框架的自重荷载标准，以及每个天窗框架到屋顶框架的支柱 该值为36KN 。

屋顶桁架采用预应力钢筋混凝土折线屋架，标准重量106KN/跨。

屋架支撑屋架支撑自重标准值为0.05kN/m2。

吊车梁起重机为预应力钢筋混凝土吊车梁，高度为1200mm，自重标准值为44.2kN/根。

轨道部件重量的标准值为1kN/m，轨道垫层的高度为200毫米。

1.4.6连续梁和过梁均为矩形截面，尺寸见图集。

基础梁基础梁的尺寸；基础梁截面为梯形，顶部宽300mm，底部宽300mm。

200毫米，高度500毫米。

1.5材料选择1.5.1栏混凝土:C20 ~ C30；钢筋:采用HRB335级钢。

1.5.2基础混凝土:C20；钢筋:采用HRB335级钢。

屋面做法大屋面板抹20厚1: 3水泥砂浆找平层，找平层厚2.5毫米。

厚聚氨酯防水层。

1.6屋顶或在标准值。

2qkN/4.0m1.7 相关建筑材料的基本数据钢筋混凝土容重3kN m25/水泥砂浆容重3kN m20/石灰水泥混合砂浆容重3kN m19/240厚双面粉刷机制砖墙重2kN m5.3/钢门窗自重2.0mkN40/聚氨酯防水层自重2.0mkN/30找平层自重2kN.0m/40图1.1 建筑剖面图二、计算简图的确定2.1 计算上柱高与柱全高根据任务书的建筑剖面图：上柱高u H =柱顶标高-轨顶标高+轨道构造高度+吊车梁高 =12.4-10+1.2+0.2=3.8m全柱高H=柱顶标高—基顶标高=12.4-（-0.5）=12.9m 下柱高l H =H-u H =12.9-3.8=9.1m λ= u H /H=3.8/12.9=0.2952.2 初步确定柱截面尺寸根据柱的高度、吊车起重量与工作级别等条件，可确定柱的截面尺寸，见表2.1。

验算初步确定的截面尺寸对下柱截面宽度9100400=(2222lHmm b==可以）对于下柱截面高度，有吊车时9100758900()1212lHmm h mm==<=可以无吊车时31.5 1.512.910774900()2525Hmm h mm⨯⨯==<=可以排架计算单元和计算简图如下图所示。

图2.1 计算单元和计算简图三、荷载计算3.1 恒载3.1.1 屋盖结构自重2.5mm 厚聚氨酯防水层20.30/kN m 20m 厚1：3水泥砂浆找平层20.4/kN m 预应力混凝土屋面板（包括灌缝）21.4/kN m 屋盖支撑20.05/kN m22.151.2 2.58k /N m ⨯=天沟板 1.2×17.4=20.88kN 天窗 1.2×36=43.2kN 屋架自重 1.2×106=127.2kN G 1=2.58×6×12+20.88+43.2+127.2×0.5=313.44kNmm h e u 50150240015021=-=-=3.1.2 柱自重 A 、C 柱上柱 G 4A = G 4C =1.2×4×3.8=18.24kN 下柱 G 5A = G 5C =1.2×4.69×9.1=51.21kNmm e A 2504=5e =0B 柱上柱 G 4B =1.2×6×3.8=27.36kN下柱 G 5B =1.2×4.94×9.1=53.94kN5e =0 mm e B 04=3.1.3 吊车梁与轨道自重G3=1.2×（44.2kN+6m ×1kN/m ）=60.24kNA e 3=300mmB e 3=750mm各项恒荷载作用位置如图3.1所示。

图3.1 荷载作用位置图(单位:kN ）3.2 屋面活荷载标准值由《荷载规》可知，不上人屋面均不活荷载为0.4 KN/m 2，不大于基本雪压，屋面活荷载在每侧柱顶产生的压力为kN Q 32.401264.04.11=⨯⨯⨯=mm e 501=1Q 的作用位置与1G 作用位置一样，如图3.1所示。

3.3 风荷载某地区的基本风压2=0.55/o w kN m ，对21,q q 按柱顶标高12.4m 考虑，查规得067.1=z μ，对w F 按天窗檐口标高14.3考虑，查规得12.1=z μ。

屋顶标高15.99m 考虑，查规得255.1=z μ。

天窗标高19.86m 考虑，查规得247.1=z μ。

风载体型系数s μ的分布如图下图3.2 风荷载体型系数与排架计算简图则作用于排架计算简图(图3.2）上的风荷载设计值为：)(/97.1655.0067.14.04.1)(/94.3655.0067.18.04.10201→=⨯⨯⨯⨯==→=⨯⨯⨯⨯==m kN B w q m kN B w q z s Q k z s Q k μμγμμγ12134202[()()]1.4[(0.8+0.4) 1.120(14.3-12.4)m+(-0.2+0.4) 1.162(15.99-14.3)m +(0.6+0.5+0.6+0.2) 1.249(19.86-15.99)m] 1.00.55KN/m 6.0m =55.97KNw Q s s z s s z z F h h w γμμμμμμββ=+++=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯3.4 吊车荷载图3.3 吊车荷载作用下支座反力影响线3.4.1 吊车竖向荷载由公式求得吊车竖向荷载设计值为：)(4321max ,max y y y y P D Q k +++=γ=1.4×202×（1+0.267+0.8+0.067）=603.5KNKN D P P D 3.1795.60320260max max min min =⨯==3e =750—800÷2=350mm3.4.2 吊车横向水平荷载作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力为：11()0.1(20077.2) 6.9344T Q g kN kN kNα=+=⨯⨯+= 作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为：max 1.4 6.93 2.13420.7Q iT TyKN γ==⨯⨯=∑其作用点到柱顶的距离y=684.08.36.2/,6.22.18.3===-=-u e u H y m h H 四、力计算4.1 恒载作用下排架力分析该厂房为两跨等高排架，可用剪力分配法进行排架力分析。

其中柱的剪力分配系数计算，见表4.1。

i η在G1作用下：KN G 44.313G 11==KN G G A 48.78G 432=+=KN G A 18.53G 53==KN G 32.6522G 14== KN G G B 84.1472G 345=+=KN G B 94.53G 56==111M =G e =313.440.05=15.672kN m ⨯⋅214A 4A 33M =(G G )e -G e =(313.4418.24)0.25-60.240.3=64.848kN m ++⨯⨯⋅对A 、C 柱，已知295.0,109.0==λn 由规公式：=-+--⨯=-+--⨯=)1109.01(295.01)109.011(295.0123)11(1)11(12332321n n C λλ 2.122132.1)1109.01(295.01295.0123)11(112332323=-+-⨯=-+-⨯=n C λλ因此，在21M M 和共同作用（即在G1作用下）柱顶不动铰支承的反力1212128.27A M MR R R C C kN H H=+=+= 8.27C R kN =-图4.1 恒载作用下排架力图4.2 在屋面活荷载作用下排架力分析4.2.1 AB跨作用屋面活荷载排架计算简图如图2.1所示，其中Q1=40.32KN，它在柱顶与变阶处引引起的力矩为：mkNMA•=⨯=016.205.032.401mkNMA•=⨯=08.1025.032.402mkNMB•=⨯=045.615.032.401对A柱，1C=2.122，3C=1.132kNCHMCHMR AAA26.19.12132.16.10122.2016.23211=⨯+⨯=+=对B柱，1C=1.721kNCHMR BB806.09.12721.1045.611=⨯==则排架柱顶不动铰支座总反力为：kNRRRBA066.2806.026.1=+=+=将R反向作用于排架柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与柱顶不动铰支座反力叠加，可得屋面活荷载作用于AB跨时的柱顶剪力，即kNRRVAAA669.0066.2286.026.1=⨯-=-=ηakN R R V B B B 078.0066.2428.0806.0-=⨯-=-=ηkN R V C C 590.0066.2286.0-=⨯-=-=η图4.2 AB 跨作用屋面活荷载时排架力图4.2.2 BC 跨作用屋面活荷载由于结构对称，且BC 跨与AB 跨作用的荷载一样，故只需将图4.2中个力图的位置与方向调整一下即可，如图4.3所示。

图4.3 BC 跨作用屋面活荷载时排架力图4.3 吊车荷载作用下排架力分析4.3.1 D max 作用在A 柱 A 柱：m kN e DM k k⋅=⨯==05.1813.05.6033max,max,B 柱：m kN e D M k k ⋅=⨯==48.13475.03.1793min,min, 对A 柱132.13=C 3181.05. 1.13215.8912.9A A M KN mR C KN H m=-=-⨯=- 对B 柱23331 1.285121(1)C nλλ-=⨯=+- 3134.45. 1.28513.4012.9B B M KN m R C KN H m==⨯=( )15.8913.40 2.49A B R R R KN KN KN =+=-+=-( )排架各柱顶剪力分别为：15.890.286 2.4915.18A A A V R R KN KN KN η=-=-+⨯=-( )13.400.429 2.4914.47B B B V R R KN KN KN η=-=+⨯=( )0.286 2.490.71C C V R KN KN η=-=⨯=( )排架各柱的弯矩图，轴力图和柱底剪力值如图4.4所示。