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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5
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
11
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
郊区单层双跨工业厂房结构设计
郊区单层双跨工业厂房结构设计1、结构构件选型及柱截面尺寸确定该厂房是某市郊区内的一个高双跨（18m+18m）生产车间。
车间长总36m，纵向柱矩6m，在车间中部，有温度伸缩逢一道，厂房两头设有山墙。
柱顶标高大于8m，故采用钢筋混凝土排架结构。
为了使屋架具有较大刚度，选用预应力混凝土折线形屋架及预应力混凝土屋面板，选用钢筋混凝土吊车梁及基础梁。
厂房的各构选型见表1-1表1-1主要构件选型由图1-1可知柱顶标高是8.4米，牛腿顶面标高为9.0m；室内地面至基础顶面的距离为0.5米，则计算简图中柱顶标高H，下柱高度H l和上柱的高度Hu 分别为：H=12.9m+0.5m=13.4mH1=8.4m+0.5m=6.5mH u =10.7m-6.5=4.2m根据柱的高度，吊车起重量及工作级别等条件，确定柱截面尺寸，见表1-2。
见表1-2 柱截面尺寸及相应的参数2.荷载计算2.1恒载 2.1.1屋盖恒载2222222224.95kN/m 总计0.05kN/m 屋盖钢盖钢 1.9kN/m 板预应力混凝土大型天沟 1.4kN/m 缝）（包括 板预应力混凝土大型屋面 0.4kN/m 厚水泥砂浆20mm 0.05kN/m 一毡毡二油隔气 0.4kN/m 厚水泥珍珠岩保温层100mm 0.4kN/m 厚水泥砂浆20mm 0.35kN/m 二毡毡三油防水灌找平层层找平层层屋架重力荷载为106.0kN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设计值为：()410.4kN kN/m 2/1062/246kN/m 95.42.111=+⨯⨯⨯==m m G G B A 2.1.2吊车梁及轨道重力荷载设计值:()kN 72.5460.8kN/m kN 8.402.13=⨯+⨯=m G2.1.3柱自重重力荷载设计值: A 、C 柱:上柱：G 4A =G 4C =1.2×4.0kN/m ×3.35m=16.08kN 下柱: G 5A =G 5C =1.2×4.69kN/m ×9.5m=53.47kN B 柱:上柱: G 4B =1.2×6.0kN/m ×3.35m=24.12kN 下柱: G 5B =1.2×6.94kN/m ×9.5m=79.12kN 各项恒载作用位置如图2-1所示。
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：
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两毡三油防水层
0.35KN/m2
20mm水泥砂浆找平层
20
KN/m3×0.02m=0.40 KN/m2
预应力混凝土屋面板
1.40 KN/m2
屋盖0.29 KN/m2
2.49KN/m2 屋架重力荷载为106KN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设 计值： G1=1.2×（2.49 KN/m2×6m×18m/2+106 KN/2）=224.95KN
G410（一） 屋面 1.5米×6.0米预应力混凝 板 土屋面板
YWB-II（中 间跨）
YWB-II s（端跨）
1.4 （包括灌缝
重）
G410(三)
1.91
天沟 1.5m×6m预应力混凝土屋 TGB68—1
板 面板
（卷材防水屋面板TGB68—
1）
屋架 预应力混凝土折线屋架 （跨度18米）
106KN/榀 YWJA-24-1Aa 0.05
作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力计算；（由于软钩 吊车起重量在160~500KN时，a=0.10）
吊车横向荷载设计值： =35.30Kn 3、排架内力分析 该厂房为两跨等高排架，用剪力分配法进行排架内力分析。其中柱的剪 力分配系数计算，结果见表三。
表三：柱剪力分配系数
柱别
A,C柱
n=0.119 λ=0.280
（1） 吊车竖向荷载 Dmax=γQFpmax∑yi=1.4×[195×(1.0+0.267)+165×(0.792+0.058)]=542.24kN
Dmin=γQFpmin∑yi=1.4×[30×(1.0+0.267)+35×(0.792+0.058)]=94.86kN
图四：吊车荷载作用下支座反力影响线 (2)吊车的横向荷载
(4)、柱自重重力荷载设计值 A，C柱 上柱 G4A= G4C=1.2×5kN/m×4.4m=26.40kN 下柱 G5A= G5C=1.2×7.04kN/m×11.3m=95.46kN B柱 上柱 G4B =1.2×7.5kN/m×4.4m=39.60kN 下柱 G5B =1.2×7.64kN/m×11.3m=103.60kN 各项荷载作用位置如图所示。
图）及B类地面粗糙度查表确定如下：
柱顶（标高15.20m）
=1.144
檐口（标高17.10m）
=1.186
屋顶（标高18.50mm）
=1.217
图三：风荷载体型系数及排架计算简图 如图三所示，由式可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为： =1.0×0.8×1.144×0.35=0.320 kN/ =1.0×0.4×1.144×0.35=0.160 kN/
吊车 G323 梁 钢筋混凝土吊车梁
DL—9Z(中间 跨)
DL—9B（边 跨）
39.5KN/根 40.8KN/根
轨道 G325(二) 连接 吊车轨道联结详图
0.80KN/m
基础 G320 梁 钢筋混凝土基础梁
JL—3 16.7KN/根
图一：厂房剖面图
柱的高度为 H=0.3m+4.8m+6.9m+3.2m+0.5m=15.7m =12m-1.2m+0.5m=11.3m =15.7m-11.3m=4.4m 根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，查表确定柱截面尺寸， 见表一。
图二：荷载作用位置图
2屋面活荷载
屋面活载标准值为0.5kN/,雪荷载标准值为0.25 kN/，后者小于前者，
故仅需计算雪荷载。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为:
Q1=1.4×0.5kN/×6m×18m/2=37.8kN
Q1的作用位置与G1作用位置相同，如图二所示。
3、 风荷载
风荷载标准值按计算，其中，，按厂房各部分标高（见图：厂房剖面
1、 结构构件选型及柱截面尺寸确定 根据厂方跨度、柱顶高度及起重机重量大小，采用钢筋混凝土排
架结构。为了保证屋盖的整体性及空间刚度，屋盖采用无檩体系，选用 预应力混凝土折线屋架及预应力混凝土屋面板。选用钢筋混凝土吊车梁 及基础梁。厂房各主要构件选型见表一。
表一：主要承重构件选型表
构件 名称
标准图集
选用型号 重力荷载标 准值
(2)、悬墙荷载设计值 G2=1.2×19.0 KN/m2（4.9 m ×6 m×0.24-3.6 m×3.2 m×0.24m） +1.2×20×（4.9 m ×6 m×0.02-3.6 m×3.2 m×0.02） =115.01kN
(3)、吊车梁及轨道重力设计值 G3=1.2×（39.5kN+0.8kN/m×6m）=53.16kN
B柱
n=0.161
λ=0.280
1、 恒载作用下排架的计算简图如图5a所示。图中的重力荷载及力 矩M是根据图二确定的，即
=224.95kN；=115.01+53.16+26.40kN=194.57kN
；; ; =（224.95kN+26.40kN）×0.25m－53.16kN×0.25m=49.55kN·m 由于图5a所示排架为对称结构且作用对称荷载，排架无侧移，故各柱可 按柱顶为不动铰支座计算内力。柱顶不动铰支座反力可根据查表所得的 相应公式计算。对于A,C柱，n=0.119, λ=0.280,则 。求得后，利用平衡条件求出柱各截面的弯矩和剪力。柱各截面的轴力 为该截面以上重力荷载之和，横载作用下排架结构的弯矩图和轴力图分 别见图5b,c 。
表二：柱截面尺寸及相应的计算参数
计算 截面尺寸/mm 参数 柱号
面积/ 惯性 矩/
自重()
上柱 A、 C 下柱 I500×1000×200×120
B 上柱
500×600
下柱 I500×1200×200×120
5.00 7.04
7.50 7.64
由于厂房内柱子布置一致，选中间跨和边跨分别进行计算，但为了 减少构件种类，边柱和中间柱取为相同，故只取中间一跨进行计算。
图5（d）为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定。
图5：恒载作用下排架内力图 2、 屋面活荷载作用下排架内力分析 （1）、AB跨作用屋面活荷载
排架计算简图如图6a所示。其中Q1=37.8KN，则在柱顶和变阶处的 力矩为： ；；。
图6：AB跨作用屋面活荷载时排架内力图 对于柱A，,则 对于柱B，n=0.161, λ=0.280,则 则排架柱顶不动铰支座总反力为： 将R反向作用于柱顶，计算相应柱顶剪力，并与柱顶不动铰支座反力叠 加，得屋面活荷载作用于AB跨时柱的剪力，即 排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图6b,c所示。 (2)BC跨作用屋面活荷载 由于结构对称，且BC跨与AB跨作用荷载相同，故只需将图6中各内力图 的位置及方向调整即可，如图7所示。
Fw= =1.4×[(0.8+0.4)×1.186×1.9+
(-0.6+0.5)×1.217×1.4]×1.0×0.35×6 =7.45KN
4、 吊车荷载 查表得200/30kN吊车的参数为：B=5.65m，轮矩K=4.40，
Fpmax=195kN, Fpmin=30kN,g=75kN，Q=200 kN。150/30kN吊车的参数 为：B=5.65m，轮矩K=4.40，Fpmax=165kN, Fpmin=35kN,g=69kN， Q=150kN。根据B和K，可算出出吊车梁支座反力影响线中个轮压对应点 的竖向坐标值，如图4所示：
图7：BC跨作用于屋面活荷载时排架内力图