单层工业厂房结构设计
单层工业厂房结构安装工程课程设计[003]
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b.直吊绑扎法
（a）柱翻身绑扎法；（b）柱直吊绑扎法
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2)柱子的吊升:柱子的吊升方法，根据柱子的重量、现场预制构 件情况和起重机性能而定，按起重机的数量可分为单机起吊和 双机抬吊；按吊装方法分为旋转法和滑行法。
采用单机吊装时一般采用旋转法和滑行法。
图3 旋转法吊柱示意图
（a）旋转过程.；（b）平面布置
图10 柱子的纵向布置
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（3）屋架的平面布置 为便于吊装，屋架一般在跨内叠层预制，每叠3～4榀。 布置的方式有：正面斜向布置、正反斜向布置、正反纵向 布置，优先考虑采用正面斜向布置。
1）屋架布置时要考虑抽管和穿筋长度；
一端抽管留出长度L+3 m；两端抽管留出长度L/2+3 m。
2）屋架布置时不要和就位位置相干扰。
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图15 数解法求最小起重臂长
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为了求得最小杆长，可对上式进行微分，并令 :
dL da
0
得： a arctg3 h f g
将 值代入上式，即可得出所需起重臂的最小长度L 。 据此，选用适当的起重臂长，然后根据实际采用的L及
值，计算出起重半径 RFLcoas
F－起重机回转中心至起重臂底脚的距离。
劳动量可按下式计算：P=QH或P=Q/S Q—工程量； H—时间定额； S—产量定额 例：需进行吊装24根砼柱，计算其施工持续时间。 解：查定额构件重50KN，其安装定额为0.2/46，则需要的 劳动量为：24Χ0.2=4.8工日 每天需要人数为：0.2Χ46=9.2人 施工持续天数为：t =4.8/9.2=0.521天
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图14 起重机的起重高度
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。
钢结构单层工业厂房设计(工字钢)
钢结构单层工业厂房设计(工字钢)1.1整体布置选型1.1.1 建筑平面的选择工业建筑中生产工艺要求是其设计主要依据，本厂房的生产工艺流程为直线型，生产工艺流程较简单。
充分考虑到生产流程及建筑和结构的简单及合理性，平面采用矩形平面形式，本厂房采用单跨结构。
①柱网的选择本厂房所承受荷载较小，故选择质量较轻，工业化程度较高，施工周期短，结构形式选钢筋混凝土排架结构。
为便于机械化生产，减少造价，横向选择柱距6m，纵向选择柱距6m。
②定位轴线的划分横向定位轴线：从左向右依次编号为1，2，3，4，5……，10。
横向定位轴线一般通过柱截面的几何中心，在厂房纵向尽端处，横向定位轴线位于山墙内边缘，并把端柱中心线内移600mm。
厂房的纵向结构构件如屋面板，吊车梁，连系梁的标志长度皆以横向定位轴线为界。
纵向定位轴线：由下向上依次编号为A，B，……，E。
1.1.2厂房天然采光设计根据我国《建筑采光设计标准》（GB/T50033—2001）规定可知，本厂房的采光等级为Ⅲ级。
本厂房拟采用双侧采光，因此根据《建筑采光设计标准》应大于1/7。
（GB/T50033—2001）的规定，窗地面积比为Ac/Ad由于侧面采光的效果较好，应用较多。
又由于单侧采光光线衰减幅度较大，光线不均匀，工作面上近窗点光线强，远光点光线弱，所以本厂房采用双侧采光。
为了满足采光面积又不使窗高过大，本厂房将侧窗开为上下两层。
门窗明细表见表2-1所示。
表2-1 门窗明细表1.1.3厂房屋面排水设计为了减少室内排水设施，避免排水管道对生产工艺的影响，本厂房采用有组织外排水方式。
本厂房采用卷材防水，厂房屋面排水坡度取2%，天沟纵向坡度取1%。
1.1.4 结构选型及排架计算简图确定根据厂房的跨度、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3-1所示。
为了保证屋盖的整体性，屋盖采用无檩体系。
图3-1 厂房剖面图1.1.5屋面板采用1.5m×6m预应力混凝土屋面板，根据屋面做法求得屋面荷载，采用标准图集04G410-1中的Y—WB—2，屋面板自重标准值为1.4KN/m2（包括灌缝自重）。
钢筋混凝土单层厂房结构设计
钢筋混凝土单层厂房结构设计在现代工业建筑中，钢筋混凝土单层厂房因其结构简单、施工方便、空间利用率高等优点，被广泛应用于各类工厂、仓库等场所。
钢筋混凝土单层厂房的结构设计是一项复杂而重要的工作，需要综合考虑多方面的因素，以确保厂房的安全性、适用性和经济性。
一、设计前的准备工作在进行钢筋混凝土单层厂房结构设计之前，需要进行充分的准备工作。
首先，要收集相关的设计资料，包括厂房的工艺要求、使用功能、地质条件、气象资料等。
工艺要求决定了厂房的跨度、柱距、高度等基本参数；使用功能影响着厂房的荷载取值；地质条件和气象资料则对基础设计和屋面设计有着重要的影响。
其次，要根据收集到的资料，确定厂房的结构形式。
常见的钢筋混凝土单层厂房结构形式有排架结构和刚架结构。
排架结构由屋架、柱和基础组成，具有受力明确、计算简单的优点；刚架结构则由横梁和柱组成刚架，具有结构刚度大、节省材料的特点。
选择结构形式时，需要综合考虑厂房的跨度、高度、吊车起重量等因素。
二、结构布置结构布置是钢筋混凝土单层厂房结构设计的关键环节。
合理的结构布置不仅能够保证厂房的结构安全，还能够提高厂房的使用空间和经济性。
1、柱网布置柱网布置应根据厂房的工艺要求和使用功能确定，同时要考虑结构的合理性和经济性。
常见的柱距有 6m、9m、12m 等，跨度则根据工艺要求和吊车跨度确定，一般在 12m 至 36m 之间。
柱网布置应尽量规则、整齐，以方便施工和使用。
2、屋盖结构布置屋盖结构一般采用有檩体系或无檩体系。
有檩体系由屋架、檩条和屋面板组成，适用于小型厂房；无檩体系由屋面板直接搁置在屋架上，适用于大中型厂房。
屋盖结构的布置应考虑屋面排水、保温隔热等要求。
3、吊车梁布置吊车梁的布置应根据吊车的起重量、工作级别和跨度确定。
吊车梁一般沿厂房纵向布置，其两端支撑在柱的牛腿上。
4、支撑系统布置支撑系统包括屋盖支撑和柱间支撑。
屋盖支撑包括上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑和系杆等，其作用是保证屋盖结构的空间稳定性。
单层工业厂房排架结构设计范例
单层工业厂房排架结构设计范例设计目标：设计一种单层工业厂房的排架结构，以满足建筑物的承载力、稳定性和经济性的要求。
1.设计参数：-工业厂房建筑面积：1000平方米-建筑高度：10米-使用荷载：每平方米1000N-特殊荷载：吊装设备荷载，需根据实际情况进行计算-设计使用年限：30年2.结构设计：-地基：采用深基础，基础底面积为建筑面积的1.2倍，基础深度为2.5米。
地基使用混凝土建造。
-柱子：柱子采用钢结构，根据荷载计算确定柱子的数量和尺寸。
柱子的布置需要满足建筑物的整体平衡和稳定性要求。
-梁：梁采用钢结构，根据荷载计算确定梁的尺寸和布置。
梁的跨度应合理，以确保建筑物的承载能力。
-屋面：采用金属屋面板覆盖，屋面结构采用钢构件支撑。
屋面板应具有防水、保温和隔音功能。
-墙体：墙体采用砖混结构或钢板结构，根据实际情况进行选择。
墙体应满足建筑物的承重和隔热要求。
-排水系统：设计合理的排水系统，确保雨水能够及时排出，避免水浸和漏水问题。
-防火设计：根据建筑物所处的防火等级要求，设计合理的防火措施，确保建筑物的安全性。
3.结构计算：-根据使用荷载和特殊荷载的要求，计算柱子、梁和屋面等结构的截面尺寸和受力情况。
-根据设计使用年限，确定结构的材料使用寿命和抗震要求。
4.结构施工：-根据设计图纸和施工方案，进行结构施工和安装。
施工过程中需进行检查和验收，确保施工质量。
5.结构检验：-结构竣工后，进行结构的静荷载试验和动荷载试验，确保结构的安全性和满足设计要求。
6.结构维护：-建立定期维护和检修制度，对结构进行定期检查和维护，确保结构的正常使用寿命。
总结：单层工业厂房排架结构设计需要充分考虑建筑物的承载力、稳定性和经济性要求。
设计过程中，需要进行材料计算、结构设计和施工等方面的工作，确保结构的安全性和稳定性。
在设计完成后，需进行结构的试验和验收，定期进行维护和检修，以确保结构的正常使用寿命。
单层工业厂房结构设计详解
单层工业厂房结构设计详解一、工业厂房结构设计的基本原则1.满足使用功能：根据工业厂房的用途和工艺流程的要求，设计合理的建筑间距、层高、柱网和通道分布，以便工作人员顺利完成生产任务。
2.提高使用寿命：选择质量优良、耐久性强的建筑材料，考虑建筑材料的防腐蚀性和抗风荷载能力，确保工业厂房具备长期使用的条件。
3.强化结构安全：根据规范要求和设计荷载，合理选取结构材料、断面尺寸、构造形式等，确保工业厂房在承受荷载时具备足够的强度和刚度，避免发生倒塌等安全事故。
4.提高施工效率：尽可能采用标准化构件，减少现场加工；预制构件的使用，可提高施工速度和质量。
5.提高经济效益：在满足使用功能和结构安全的前提下，通过合理计算和设计，尽可能减少材料使用量，降低建造成本。
二、单层工业厂房的结构形式1.钢结构厂房：采用钢材作为主要结构材料，具有轻质、高强度、可重复使用等特点，适用于大跨度、大空间要求的厂房。
2.砖混结构厂房：采用砖石、混凝土等材料作为主要结构材料，具有良好的保温、隔音、防火性能，适用于小跨度、小空间要求的厂房。
3.钢筋混凝土结构厂房：采用钢筋混凝土作为主要结构材料，结合了钢材和混凝土的优点，适用于中跨度、中空间要求的厂房。
三、单层工业厂房结构设计的要点1.基础设计：根据土壤特性和荷载特点，合理确定基础的类型和尺寸。
常见的基础类型包括浅基础（如承台、承板）和深基础（如桩基）。
2.柱网布置：根据使用要求和受力要求，在厂房内部确定柱网的位置和尺寸，使得柱网能够承受来自屋盖和墙体的荷载，并提供充足的工作空间。
3.屋面结构设计：根据屋面的形状和材料选择，设计屋面的结构形式（如桁架结构、刚架结构），保证其抗风、抗震和自重荷载的安全性。
4.墙体结构设计：根据墙体的高度和使用要求，选择适宜的墙体结构形式（如剪力墙、框架墙），保证其承载力、刚度和稳定性。
5.梁设计：根据荷载特点和柱网布置，设计适宜的梁结构形式（如梁柱节点连接方式、梁跨度），确保梁能够有效传递荷载到柱上。
单层工业厂房设计
3.1.3 横向变形缝处柱与横向 定位轴线的定位
横向伸缩缝、防震缝处的柱应 采用双柱及两条横向定位轴线。
此定位方法，既保证了双柱 间有一定的距离且有各自的基础 杯口，以便于柱的安装，同时又 保证了厂房结构不致因设有伸缩 缝或防震缝而改变屋面板、吊车 梁等纵向构件的规格，施工简单。
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3.2 纵向定位轴线
D 10
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三 定位轴线
3. 1 横向定位轴线
厂房横向定位轴线主要用来标定纵向构 件的标志端部，如屋面板、吊车梁、连系梁、 基础梁、墙板、纵向支撑等。
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3.1.1 中间柱与横向定位轴线的定 位
除了靠山墙的端部柱及 横向变形缝两侧的柱以外， 一般中间柱的中心线与横向 定位轴线相重合，且横向定 位轴线通过柱基础、屋架中 心线及各纵向连系构件的接 缝中心。
• 无变形缝时的等高跨中柱
等高厂房的中柱宜设单柱和一条纵向定位轴线，柱
的中心线宜与纵向定位轴线相重合(图(a)) 。
等高厂房的中柱，由
于相邻跨内的桥式吊
车起重量在30t以上，
厂房柱距较大或有其
他构造要求时需设置
插入距。中柱可采用
单柱，并设两条纵向
定位轴线(图(b)) 。
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• 设变形缝时的等高跨中柱
纵横跨交接处一般设有变形缝，使两侧结构 各自独立，所以纵横跨分别有各自的柱列和定位 轴线，可按各自的柱列和定位轴线关系，遵循各 自原则定位。
(1)当山墙比侧墙低，且长度等于或小于侧 墙时，采用双柱单墙处理，墙体属于横跨。
(2)当山墙比侧墙短而高时，应采用双柱双 墙(至少在低跨柱顶及其以上部分用双墙)，并设 置伸缩缝或防震缝。
单层工业厂房设计
1 单层厂房的结构组成与布置
建筑结构设计单层工业厂房
作用：加强屋盖构造旳横向水平刚度；确保横向水平荷载旳纵向分布， 加强厂房旳空间工作；确保托架上弦旳侧向稳定。
布置：当设有软钩桥 式吊车且厂房高度大 (>15m)、吊车起重量 较大（>50T)、设有托 架时，应在屋架下弦 端节间沿厂房纵向通 长或局部设置一道； 当已设有下弦横向水 平支撑时，为确保厂 房空间刚度，应尽量 与横向水平支撑连接， 以形成封闭旳水平支 撑系统。
下柱柱间支撑 ：位于牛腿下部；承受上部支撑传来旳内力、 吊车纵向制动力和纵向水平地震作用等，并将其传至基础 。
3.3 构造布置
第三章 单层厂房构造
布置：当设有A6～A8旳吊车，或A1～A5旳吊车起重量≥10t时或 厂房跨度≥18m，或柱高≥8m时或厂房每列纵向柱总数＜7根时或 设有3t以上旳悬挂吊车时或露天吊车栈桥旳柱列，应设置柱间支 撑。
柱间支撑作用示意图
3.3 构造布置
第三章 单层厂房构造
形式：十字交叉形；当柱 间要通行或放置设备，或 柱距较大而不宜采用交叉 支撑时，可采用门架式支 撑或人字形支撑。
门架式柱间支撑
分类：对于有吊车旳厂房，按其位置可分为上柱柱间支撑和下 柱柱间支撑。
上柱柱间支撑 ：位于牛腿上部，并在柱顶设置通长旳刚性系 杆；承受作用在山墙及天窗壁端旳风荷载，并确保厂房上部 旳纵向刚度。
横向平面排架构成及荷载图
3.2 构造构成
第三章 单层厂房构造
纵向承重 ——
系统
由连系梁、吊车梁、纵向柱列、柱间支撑和基础等构件构 成旳纵向平面骨架。作用是确保厂房构造旳纵向稳定性和 刚度，承受吊车纵向水平荷载、纵向水平地震作用、温度 应力以及作用在山墙及天窗架端壁并经过屋盖构造传来旳 纵向风荷载等
工业厂房因为生产性质、工艺流程、机械设备和产品旳不同，按层数分类， 可分为：
单层工业厂房结构设计任务书
单层工业厂房结构设计任务书单层工业厂房结构设计任务书单层工业厂房结构设计任务书一.设计资料：1.工程名称：某厂金工车间2.工程说明：⑴.建筑平、剖面图祥附图。
⑴.结构形式为单层单跨装配式钢筋混凝土结构，围护墙采用240mm厚双面清水墙。
⑴.起重设备：中级制300/50kn及150/30kn桥式吊车各一台，跨度lk=22.5m，轨顶标高：9.0m。
⑴.屋面防水做法：二毡三油坊水层上铺绿豆沙（0.35kn/m2），水泥砂浆找平层15厚（0.3kn/m2），加气混凝土保温层100厚（0.60kn/m2），冷底子油一道、热沥青二道（0.05kn/m2），水泥砂浆找平层15厚（0.3kn/m2）。
3.自然条件：基本分压w0=0.35kn/m2，风压高度系数按b类地面取，基本雪压s0=0.30kn/m2，4.地质条件：地表以下0.8m为杂填土，其下为粘性土，地基承载力标准值fk=230kn/m2，土质均匀，地下水位在天然地表下2.8m，且无侵蚀性（取γ0=16kn/m3，ηd=1.6）。
5.材料：柱，混凝土c30，纵向钢筋hrb335，箍筋hpb235；基础，混凝土c25，钢筋hpb235。
二.设计任务：1.选用构件（屋面板、吊车梁、基础梁、支撑等）；2.确定柱几何尺寸、荷载计算、排架内力计算、内力组合；3.柱的配筋计算、基础设计；4.完成施工图；包括：柱、基础、基础梁布置图、基础祥图、吊车梁、柱间支撑布置图、屋盖结构布置图、柱的模板图及配筋图、设计说明。
三.300/50kn桥式吊车基本参数：最大轮压pmax=290kn，最小轮压pmin=70kn，卷扬机小车重g=118kn，轮距k=4800mm，桥宽b=6150mm；150/30kn桥式吊车基本参数：最大轮压pmax=1850kn，最小轮压pmin=50kn，卷扬机小车重g=74kn，轮距k=4400mm，桥宽b=5550mm。
四.标准图：《钢筋混凝土基础梁g320》、《钢筋混凝土吊车梁cg426（二）》、《预应力钢筋混凝土屋面板g410（一）、（二）、（三）》。
轻、重型单层工业厂房钢结构设计区别与联系
计算力及吊车台数组合表
表4-5
内力分析
竖向荷载全部由吊车梁承受； 横向水平制动力由制动结构承受；
纵向水平制动力由吊车梁支座下翼缘与柱子的连接来承受并传递；
吊车梁的上翼缘需考虑竖向和横向水平荷载共同作用产生的内力。 在选择和验算吊车梁的截面前，必须算出吊车梁的绝对最大 弯矩以及相同轮位下制动结构的弯矩和剪力。
（4）疲劳强度验算
（5）翼缘和腹板局部稳定验算 翼缘自由外伸宽度b与其厚度t的比值
b 250 235 11.4 15 12.4 t 22 345
腹板高厚比
hw 1600 235 114 170 140 t 1.4 10 345
lz f
1.11.35 1.4 324000 4.8mm 2 150 5 20 50 1.0 310
选用腹板：1600×14
（3）翼缘尺寸
A1 Wx hwtw 22879000 1600 14 10566mm2 hw 6 1600 6
试用500×22
（4）截面几何特征
毛截面几何特性
1 I x 50 2.2 81.1 2 1.4 1603 12 1924853 104 mm 4
2
1924853 Wx 23417 103 mm3 82.2
净截面几何特性
制动梁的截面特性（毛截面和净截面） 4.承载能力和刚度验算 (1)强度验算
（3）刚度验算
1）竖向挠度计算
（4）疲劳计算
M p max -M p min α f Δσ α f y Δσ 2106 (4-41) Inx
M p max、M pmin、 Δσ2106 ---疲劳验算处截面的最大、最小弯矩；
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7.1 选取控制截面的最不利内力............................................................................................... 16 7.2 纵向受力钢筋的计算(表 4)................................................................................................ 16 7.3 箍筋的配置............................................................................................................................16 7.4 排架柱平面外轴心受压承载力验算................................................................................... 16 7.5 牛腿的设计............................................................................................................................17 7.6 牛腿截面尺寸的验算:..........................................................................................................18 7.7 牛腿顶面局部受压验算........................................................................................................19 7.8 牛腿纵向受拉钢筋的计算................................................................................................... 19 7.9 牛腿箍筋的计算....................................................................................................................19 7.10 使用阶段柱的裂缝宽度的验算......................................................................................... 20 8.柱的吊装验算...................................................................................................................................21 8.1 柱吊装时的承载力验算........................................................................................................21 9.基础的设计.......................................................................................................................................23 9.1 地基承载力的验算................................................................................................................23 9.2 基础的受冲切承载力验算................................................................................................... 25 9.3A 柱基础底板的配筋计算......................................................................................................26 9.4 柱基础底板的配筋计算........................................................................................................27 10.绘制施工图..................................................................................................................................... 30 结论....................................................................................................................................................... 33 参考文献............................................................................................................................................... 34 致 谢................................................................................................................................................... 35
6.排架的内力组合...............................................................................................................................15 7.柱的截面设计...................................................................................................................................16
3.确定柱的截面尺寸.............................................................................................................................4 4.1 恒载计算..................................................................................................................................5 4.2 屋面活荷载..............................................................................................................................5 4.3 吊车荷载..................................................................................................................................5 4.4 风荷载...............................................................................................6
5.排架的内力分析.................................................................................................................................8 5.1 剪力分配系数的确定..............................................................................................................8 5.2 恒载作用下排架的内力..........................................................................................................8 5.3 屋面活荷载作用下排架的内力............................................................................................. 9 5.4 其他荷载作用下排架的内力............................................................................................... 10