单层工业房的课程设计例题

单层工业房设计一、设计资料：1. 工程概况某造纸车间为一单跨单层钢筋混凝土厂房，厂房总长66m，跨度27m，柱距6m，设有20/5t、10t各一台中级工作级别吊车，轨顶标高+10.1m。

厂房平面图如图（1）2. 设计资料屋面构造：二毡三油防水层(上铺绿豆砂)；20mm厚水泥砂浆找平层；100mm水泥膨胀珍珠岩保温层；一毡二油隔气层；20mm厚水泥砂浆找平层；预应力混凝土大型屋面板。

围护结构：240mm厚普通砖墙，双面抹灰；钢框玻璃窗宽×高：4000mm×5100mm 和4000mm×1800lmm。

地面:钢筋混凝土地面,室内外高差150mm。

3．设计基本原始资料自然条件：基本风压为0.5kN/m2，地面按B类，基本雪压为0.3KN/m2，屋面活荷载为0.5kN/m2。

地质条件：场地地面以下0.8内为填土，填土下层4.8m内为粉质粘土，地基承载力特征值为240kN/m2，地下水位为-5.5m。

该工程位于非地震区，不考虑抗震设计。

4. 材料钢筋：箍筋为HPB235级钢筋、受力钢筋HRB335级钢筋。

混凝土：柱采用C40，基础采用C20。

5．设计要求1)初步确定排架结构布置方案；2)对结构上部的标准构件进行选型，并进行结构布置；3)排架的荷载计算和内力分析；4)排架柱的设计；5)柱下独立基础的设计二、构件选型及屋盖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（2）所示。

为了保证屋盖的整体性，屋盖采用无檩体系。

1.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92G410（一）中的Y—WB—2，屋面板自重标准值为1.4KN/m2（包括灌缝自重）。

2．天沟板(外天沟排水)选用92G410(三)标准图集中的JGB77—1，自重标准值2.02kN／m。

3．屋架采用预应力混凝土折线形屋架，选用标准图集95G415(三)，每榀屋架自重标准值为120kN。

4．屋盖支撑在端部第二开间的屋架端部和跨中设三道垂直支撑、其他跨相应部位设下弦系杆，端头第二开间设下弦横向水平支撑。

5．吊车梁选用95G425标准图集中的先张法预应力混凝土吊车梁，梁高1200mm，每根自重标准值44.2kN，轨道及垫层构造高度200mm，轨道及连接重l kN/m。

6．排架柱排架的上柱截面为矩形, 下柱采用工字形截面。

7. 支撑布置设计采用大型屋面板，可以不设屋架上弦支撑。

根据构造要求，设置相应的屋架下弦支撑，并在跨度中点处布置一道垂直支撑。

见图（3）本设计跨度27m,大于18m，因此需要布置支撑。

柱截面高度h>600mm,下部柱间支撑做成双片，其间距为柱截面高减去200mm，见图（4）。

图（3）屋架下弦支撑图（4）柱的支撑布置三、排架的荷载计算1．排架计算简图的确定(1)确定柱高。

吊车梁顶标高=轨顶标高—轨道构造高度=10.1—0.2=9.9m牛腿标高=吊车梁顶标高—吊车梁高=9.9-1.2=8.7m柱顶标高=轨顶标高+吊车高度H+上部运行尺寸，取为12.6m 上柱高H u=柱顶标高--牛腿标高=12.6—8.7=3.9m全柱高H=柱顶标高—基顶标高=12.6--（--0.6）=13.2m下柱高H l=H--H u=13.2-3.9=9.3m,λ= H u/H=3.9/13.2=0.295（2）初步拟订柱尺寸根据表一的参考尺寸，取上柱b×h=400mm×450mm, 下柱b×h×h f=400mm ×850mm×200mm,截面尺寸如图（5）所示。

图（5）下柱截面尺寸（单位：mm）图（6）排架计算简图（3）参数计算 上柱： 493100375.3450400121mm I u ⨯=⨯⨯= 下柱：233L 25)322500(25300212500300121850400121I ⨯+⨯⨯⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯= 41010887.1mm ⨯=比值：16.0==luI I n 排架计算简图如图（6） 2．荷载计算 (1)恒载计算。

1)屋盖结构自重标准值：二毡三油防水层 0.35KN/m 220mm 厚水泥砂浆找平层； 20×0.02=0.4 KN/m 2 100mm 水泥膨胀珍珠岩保温层； 4×0.1=0.4 KN/m 2 一毡二油隔气层； 0.05 KN/m 220mm 厚水泥砂浆找平层； 20×0.02=0.4 KN/m 2 预应力混凝土大型屋面板。

1.4 KN/m 2 g k =3.00 KN/m 2 天沟板 2.02×6=12.12 KN 屋架自重 120KN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kN G k 12.315212012.1222760.31=++⨯⨯=mm h e u 75150245015021=-=-=2)柱自重标准值：上柱 G 2k =25×0.4×0.45×3.9=17.55kNmm h h e u l 20024502850222=-=-=下柱 G 3k =25×9.1×[0.2×0.4×2+0.4×0.1+2×kN 4.541.1]025.0)1.04.0(21=⨯⨯+⨯ 注（1.1为考虑下柱仍有部分矩形截面而乘的增大系数）3e =03）吊车梁及轨道自重标准值：G 4k =44.2+1×6=50.2kN4e =800—850÷2=375mm（2）屋面活荷载标准值由《荷载规范》可知，不上人屋面均不活荷载为0.50 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Q 1k =0.5×6×27÷2=40.5 KN（3）吊车荷载标准值 由DSQD 型其参数如下吊车吨位（t ） Q 1k （kN ） Q 2k （kN ） 吊车宽度B （mm ） 轮距K （mm ） P maxk （kN ） P mink （kN ）20/5 320 69.77 6055 4100 216 79 10 240 34.61 5980 4050 136 51根据B 与K 及支座反力影响线图（7），可求得图（7） 求D max 时的吊车位置图)]()([43,2max 21,1max ,max y y P y y P D k k k +++=β)]60075.060575.4(136)69.11(216[9.0+++= kN 84.339=)]()([43,2min 21,1min min,y y P y y P D k k k +++=β)]60075.060575.4(51)69.11(79[9.0+++= kN 125=kN Q Q T k k k 7.6)77.69200(1.041)(4132,1=+⨯⨯=+=αkN Q Q T k k k 04.4)61.34100(12.041)(4132,2=+⨯⨯=+=α)]()([432211max,y y T y y T T k k k +++=βkN 4.10)68.004.432.17.6(9.0=⨯+⨯⨯=其作用点到柱顶的距离y=69.09.37.2/,7.22.19.3===-=-u e u H y m h H （4）风荷载标准值。

计算21q q 、时风压高度变化系数按柱顶离室外天然地坪的高度12.6+0.15=12.75m 取值，计算k W 时风压高度变化系数按檐口标高14.9m 取值)(/61.96.05.014.1]8.11.03.23.1[])6.05.0()5.08.0[(14.1)109.14(0.101500.114.10.1)(/62.165.008.15.0)(/60.265.008.18.008.1)1075.12(0.101500.114.10.10210201→=⨯⨯⨯⨯-⨯=-++==---+=→=⨯⨯⨯==→=⨯⨯⨯===---+=m kN B w h h W m kN B w q m kN B w q z k z z s k z s k z μμμμμμμ图（8）风载体型系数（长度单位：mm ）排架受荷总图如图（9）图（9）排架受荷总图3．内力计算(1)恒载作用下。

由于单层厂房多属于装配式结构，柱、吊车梁及轨道的自重，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，为了与其他荷载项计算方法一致，并考虑到使用过程的实际受力情况，在柱、吊车梁及轨道的自重作用下，仍按排架结构进行内力计算。

在屋盖自重G1k、上柱自重G2k、吊车轨道及连接G4k作用下，由于结构对称、荷载对称，故可简化为如图（10）的计算简图图（10）恒荷载作用下计算简图1）在G 1k 作用下) m -23.63(kN =0.075×-315.12=e G =M 11k 12k ⋅) m -63.03(k N =0.2×-315.12=e G =M 21k 12k ⋅ 2) 在G 2k 作用下) m -3.51(k N =0.2×-17.55= e G =M 22k 22k ⋅ 3) 在G 4k 作用下m)kN 18.83(=0.375×50.2 =e G =M 44k 42k ⋅)叠加以上弯矩M 1k = M 11k =-23.63(m kN ⋅)M 2k = M 12k +M 22k +M 42k =-63.03-3.51+18.83=-47.7(m kN ⋅)已知,295.0,181.0==λn 由规范公式： 72.0)116.01(295.01)16.011(295.0123)11(1)11(12332321=-+--⨯=----⨯=n n C λλ在M 1k 作用下 )(29.12.1364.2372.0111→=⨯==kN H M C R k 由规范公式21.1)116.01(295.01295.0123)11(1132322=-+-⨯=-+-=n C λλ 在M 2k 作用下)(37.42.1371.4723.1222→=⨯==kN H M C R k在G 1k 、G 2k 、G 3k 、G 4k 共同作用下的弯矩图和轴力图如图（11）图（11）恒荷载作用下内力图 图（12）屋面活荷载作用下的计算简图（2）活荷载作用。

1）屋面活荷载作用下：由于Q 1k 作用位置与G 1k 相同)(1.82.05.40)(04.3075.05.4021111211m kN e Q M m kN e Q M k Q k Qkk⋅-=⨯-==⋅-=⨯-==)(74.02.131.821.1)(17.02.1304.372.012211121→=⨯==→=⨯==kN HM CR kN H M C R kk k kQ Q Q Q 在Q 1k 作用下的M 图和N 如图（12）所示 2）吊车竖向荷载作用下： 当D max,k 作用在A 柱时 A 柱m kN e D M kk⋅=⨯==44.127375.084.3394max,max,B 柱m kN e D M k k ⋅-=⨯-==88.46375.01254min,min, 与恒载计算方法相同，可得C 2=1.21 A 柱)(68.11),(68.112.139.11821.11max,2←-=←-=⨯==kN V kN H D C R A k A B 柱)(26.4),(26.42.1388.4621.11min,2→=→=⨯==kN V kN H D C R B kBA 柱与B 柱相同，剪力分配系数5.0==B A ηη)(42.7),(42.726.468.11)(71.3)26.468.11(5.0)(2122→=←-=+-=+=→=+--=+-==kN V kN V V V kN R R V V B A A A B A A A B η内力图如图（13）图（13）吊车竖向荷载作用下内力图3）吊车水平荷载作用下：当T max 向左作用时69.09.32.19.3=-=u H y 295.0,181.0==λn 由规范公式可得当674.0)]11(1[2)2.0416.0(8.126.0335=-+-+-==n n C H y u λλλ时， 当627.0)]11(1[2)1.0243.0(1.227.0335=-+++-==n n C H y u λλλ时，)(57.6,57.64.10632.0632.069.011max,55→===⨯=====kN V V kN T C R R C H y B A k B A u 时，线性插入得考虑空间作用分配系数，由表12-16可以查得85.0=μ)(915.0)(915.066.566.6)(585.5)57.657.6(85.05.0)(212122→=+=→=-=+=←-=+⨯-=+-==kN V V V kN V V V kN R R u V V B B B A A A B A A B A ηT max 向左作用的M 图、N 图如图（14）所示。