单层工业厂房设计指导书

钢筋砼结构及砌体结构课程设计指导书（三）单层工业厂房设计

陇东学院土木工程学院

钢筋砼结构及砌体结构课程

设计指导书（三）单层工业厂房设计

1、设计计算书

1．1有关设计资料

写上有关设计依据及设计资料。

1．2结构构件选型

结构构件的选型就是根据荷载大小及其它有关要求从标准图集中选用合适的标准构件，选型前要仔细阅读各标准图集的使用说明，主要包括以下构件：

1）屋面板

根据1.5×6.0 m 预应力砼屋面板标准图集[G410（一）～（二）2004]选用屋面板，选用方法为：首先计算屋面板所承受的荷载（即屋面板以上构造层的重量），然后根据板所承受荷载的大小（不包括板的自重）选定屋面板的型号，选好后查出屋面板的自重及灌缝重。选型中要注意板的型号的含义和板的铺设位置，如边跨板，中间板，开洞的板等。

2）天沟板

由于天沟板有多种不同的宽度，先选定某种宽度的板型，然后根据所选板宽计算该板所承受的荷载（包括构造层重和积水重），最后确定天沟板的荷载等级。同样应查出所选板的自重。，天沟板还应考虑集水的重量。

3）屋架

屋架也是根据其承受的荷载大小由标准图集[预应力砼折线形屋架（跨度18米、21米、24米） 04G415-1（或）钢筋砼折线形屋架（跨度18米、21米、24米）04G314]来选择屋架的型号。

屋架承受的荷载包括上述已计算的屋面荷载和屋面板自重，选型时不包括屋架自重，但屋架型号选好后应查出屋架的自重，以备后面计算时用，注意带天窗的和不带天窗的屋架区别，天窗架根据钢天窗架05 G512选取。

4）吊车梁

吊车梁的选型是根据吊车起重量Q，轨距（即跨度减去1.5m）和吊车的工作级别，由标准图集[6 m 先（后）张法预应力砼吊车梁 04G426]选用吊车梁，注意中跨、边跨、伸缩缝处的区别。查出自重及计算吊车梁荷载、内力，验算后选取吊车梁型号。

5）轨道连接

根据吊车最大轮压由标准图集[吊车轨道联结及车挡 04G325]选用，并查出有关参数。

6）车挡

由吊车起重量Q查标准图集 [吊车轨道联结及车挡 04G325]得到车挡型号。

7）走道板

根据中跨和边跨长度（柱的净距）由标准图集[吊车梁走道板 04G337]查用，注意中跨板和边跨板的区别。

8）柱间支撑

根据排架跨度、柱顶标高、吊车起重量等，由标准图集[柱间支撑 05G336]查用上柱和下柱的柱间支撑型号。

9）基础梁

根据墙体高度，有无窗，突出柱外，中跨和边跨等情况，由标准图集[钢筋砼基础梁 04G320]选用基础梁，并确定每根重量。

10）墙体

可采用240普通黏土砖墙。

11）排架柱

确定排架柱上下柱的截面形式及尺寸，柱子宽度一般为400mm ，上柱一般为矩形，高度一般可以取400mm ，下柱截面高度可参考教材表12-3，一般应取100mm 的倍数，当截面高度≥800mm 时应做成工字形截面。

12）结构构件选型汇总表

把以上选型结果列表汇总，方便查阅。

1．3结构布置草图

1）确定横向定位轴线和纵向定位轴线。

和轴线划分紧密相关的构件是屋面板和屋架（屋面梁）。轴线尺寸均采用标志尺寸或标志尺寸的倍数。所谓标志尺寸是构件的实际尺寸加上两端必要的构造尺寸。例如，大型屋面板的实际尺寸是1490×5970mm ，标志尺寸是1500×6000mm ；18m 屋面大梁的实际跨度是17950mm ，标志跨度是18000mm 。

（1）纵向定位轴线

一般说来，当纵向定位轴线和屋架的标志尺寸相应，屋面板铺至屋架边缘，屋架的标志尺寸与纵墙内皮重合时，这种轴线称为封闭式纵向定位轴线。

但是，纵向定位轴线还与吊车和柱子截面尺寸有关。为了吊车和柱子间的构造连接以及吊车安全行驶的需要，吊车的轨距K L 要小于厂房的标志跨度L L (亦即纵向定位轴线的间距），使得吊车轨道中心离开纵向定位轴线一段距离（图1a ）。工程中大量遇到的吊车轨距多是5.1-=L L K m ，例如K L 为13.5m ，16.5m ，22.5m 等，吊车轨道中心至纵向定位轴线的距离为（2/)K L L -=750mm 。如图1b ，1c 所示，纵向定位轴线能否与纵墙内皮重合，则与吊车端部尺寸1B 吊车端部和上柱间的最小空隙B 2以及上柱截面高度B 3三个值有关。一般说来，当吊车起重量≤50t 时，2B ≥80mm ，否则2B ≥100mm 。3B 由排架内力分析得到，一般采用400mm ，500mm ，……。当21B B A +=（取最小值）+3B (估算)≤750mm 时，纵向定位轴线可以与外纵墙内皮重合，屋面板正好铺至墙内皮，屋面不出现缝隙，这就是封闭式纵向定位轴线（图1b ）。当A ＞750mm 时，柱需外移，以满足2B 要求，这时纵向定位轴线位置不变，但外纵墙内皮不能和它重合，因而和屋面间将留有一条缝隙，在屋面的构造处理上需另补一条异形小板（图1c ），这时的轴线称为非封闭纵向定位轴线。非封闭轴线与外纵墙内皮间的距离称为联系尺寸，视吊车起重量的大小，可为150mm ，250mm 或500mm 。

当厂房为等高多跨时，中柱的上柱中心线一般与纵向定位轴线重合。当相邻两跨有高度差时，纵向定位轴线一般与较高部分厂房柱的外皮重合。但当该柱的A ＞750mm 时（图2d ），必需增设一

条纵向定位轴线。两条纵向定位轴线间的距离称为插入距，意思是需要插入轴线间的距离。插入距一般也取150mm ，250mm 等。

（2）横向轴线定位

一般说来，横向定位轴线通过柱子的截面几何中心，所以它们的间距一般就是柱距。显然，横向定位轴线亦是与屋面板的标志尺寸相重合的。在厂房尽端，横向定位轴线与山墙内皮重合，将山墙内侧第一排柱中心线内移600m ，并将端部屋面板做成一端伸臂板（图3）。这样做的目的是使端屋架和山墙抗风柱的位置不发生冲突，使端部屋面板与中部屋面板的长度相同，使屋面板端头与山墙内皮重合，屋面不留缝隙，以形成封闭式横向定位轴线。同理，伸缩缝两边亦应各移600mm ，使伸缩缝中心线与横向定位轴线重合。

画出屋盖结构平面布置图（结构布置（草图）和构件选型（包括屋面板、天沟板、嵌板；屋架；吊车梁、轨道联结、车挡、走道板、柱间支撑；墙体；柱子形式等）

1．4结构剖面布置

厂房的高度，指的是屋架下弦下皮（或屋盖结构最低构件的下皮）以及吊车轨顶距室内地面的高度，分别是以屋架下弦底面标高和轨顶标高表示（室内地面标高为±0.000）。这两个数值是厂房结构剖面设计中的两个重要参数，要综合考虑生产工艺和建筑结构两方面的因素才能确定。

1） 外墙

（1）圈梁

设置圈梁的目的是将墙体和柱、抗风柱等箍在一起，以增加厂房的整体刚性，防止由于地基发生过大的不均匀沉降或较大的振动荷载对厂房产生不利影响。圈梁为现浇钢筋混凝土构件，埋设在墙体内，和柱子连续，在平面上尽可能沿整个厂房交圈。它在受力上主要起拉结作用，不承受墙体重量，所以柱子上不必设置支承圈梁的牛腿。

圈梁的布置与墙体高度、对厂房刚度的要求以及地基情况有关。对无桥式吊车的厂房檐高不足8m 时，应在檐口附近设置一道圈梁；当檐高大于8m 时，宜在墙体适当部位增设一道圈梁。对有桥式吊车的厂房，除在檐口附近或窗顶处设置一道圈梁外，沿应在吊车梁标高处或墙体适当部位增设一道圈梁；当外墙高度在15m 以上时，还应根据墙体高度适当增设。对于有振动设备的厂房，除满足上述要求外，每隔4m 距离，应有一道圈梁。

圈梁应尽可能连续设置在墙体的同一平面内，除伸缩缝处不得不切断外，其余部分应沿整个厂房形成封闭状。当圈梁被门窗洞口切断时，应在洞口上部设置一道附加圈梁与圈梁搭接，附加圈梁的截面尺寸不应小于被切断的圈梁，搭接长度应不小于圈梁与附加圈梁高差的两倍。

圈梁的宽度宜与墙体厚度等同，当墙厚d ＞240mm 时，不宜小于

d 3

2。圈梁的高度不应小于120mm ，纵向钢筋一般可采用4φ10～4φ12,箍筋不少于 φ6@300,混凝土强度等级不宜低于C15. （2）连系梁

单层厂房的外墙一般做成自承重墙，不宜设置墙梁（亦称连系梁）。当墙的高度超过一定限度（例如15m 以上），墙体的砌体强度不足以承受本身自重时，需要在墙下布置连系梁。连系梁两端支承在柱牛腿上，并通过牛腿将墙体荷载传给柱子。

连系梁除支承墙体重量外，还起到连系纵向柱列、增强厂房纵向刚度、传递纵向水平荷载的作用。连系梁与柱之间采用螺栓或焊接连续。

（3）基础梁

当墙体的砌体强度足以承受墙体自重时，可采用基础梁将墙体重量传给柱基，而不另作墙体基础。这是因为柱的荷载较大，而自承重墙的重量较轻，两者基础的沉降值往往相差较多，如果构造处理不当，会使墙面开裂，影响生产使用。外墙基础梁一般设置在边柱的外侧，基础梁顶面至少低于室内地面50mm 。基础梁底部距土层表面应预留100mm 左右空隙，使基础梁可以随柱一起沉降。基础梁一般不要与柱连接，将梁直接放置在柱基础的杯口上即可。当基础埋置较深时，可将基础梁放在混凝土垫块上面。

（4）过梁

当墙上有门窗洞口时，要设置钢筋混凝土过梁承托门窗洞口上部的墙体重量。单独设置的过梁宜采用预制构件，两端搁置在墙体上的支承长度不宜小于240mm 。

在进行厂房围护结构的布置时，应尽可能地将圈梁、连系梁和过梁结合起来，使一种梁能起到两种梁甚至三种梁的作用，以简化构造，节约材料，方便施工。

2）根据地质资料确定基础的埋深，并根据杯形基础的构造要求初步确定基础的构造尺寸，由此画出单层厂房的横剖面草图，标出有关数据。

1．5 柱的计算参数及排架计算简图

根据上述基础埋深及有关构造参数，以及题目提供的柱顶标高和牛腿面标高，可以确定排架柱的总高度，上下柱高度，进一步确定柱子的外形，牛腿构造尺寸，画出柱子草图（立面图，上下柱剖面图），同时计算出有关参数，包括上、下柱的截面面积，惯性矩，n ，λ等等。

最后画出排架计算简图。根据吊车重量、轨顶标高和柱高度选择柱的截面型式和截面尺寸。 为了减免侧移验算的工作量，宜按标准表格选择截面尺寸。

一般情况，当柱截面高度mm 600 h 时，宜采用工字形截面。

1．6荷载计算

按以下顺序计算各项荷载：

1）恒载：包括：（a ）屋盖及支撑结构恒载；（b ）上、下柱自重；（c ）吊车梁及轨道连接等重。

2）屋面活荷载：积灰荷载，积雪荷载，检修荷载。

3）吊车荷载，包括竖向荷载和水平荷载（横向、纵向）。

4）风荷载，包括左风和右风。

各种荷载的计算方法参考教材有关章节。最后要有荷载汇总表。同时注意要把风荷载以外的其它荷载化成作用在排架上的轴力和弯矩，便于后面的排架计算。

1．7排架内力分析和内力组合

可以采用剪力分配法进行排架的内力计算。

宜先进行各单项荷载作用下的内力标准值计算，组合时再引入荷载分项系数。每种荷载作用下的计算应包括：计算简图，计算过程，最后画出内力图，标出各控制截面的内力值。

最后应把所有内力计算结果汇总于“内力汇总和内力组合表”中，并参照教材要求进行内力组合

1）一般原则

恒荷载内力+任一可变荷载内力；

恒荷载内力+0.9(任意两个或两个以上的可变荷载内力之和)。

2）组合目标 max M 及其相应的N 和V ； max N 及其相应的M 和V ； min N 及其相应的M 和V 。

3）控制截面

上柱：柱底（此处轴力、弯矩均较大）；

下柱：牛腿底面（此处弯矩较大），柱底（此处轴力、弯矩均最大）。

4）组合方法

首先明确组合目标（即明确欲得到哪一种最不利内力，如），然后根据组合目标要求对各种荷载作用下的内力有所取舍，最后进行内力叠加。

5）注意事项

（1）恒荷载是永存的，故其产生的内力无论在何种组合中都必须存在；

（2）对于同一柱子，max D 与min D 所产生的内力应轮流参与组合；

（3）有T 必有D ，有D 也要有T ；

（4）注意吊车台数的确定及其相应的荷载折减系数的正确引用；

（5）左、右风荷所产生的内力每次只能择其一个方向的；

（6）在组合max N 与min N 时，凡使截面0=N 但0≠M 的内力也要参与组合。

1．8排架柱配筋计算

根据上述各控制截面的内力组合结果，选择若干组各控制截面的最不利内力组合对上、下柱分别进行配筋计算，一般上柱配筋由Ⅰ—Ⅰ截面的内力控制，下柱截面的配筋由Ⅲ—Ⅲ截面的内力控制，最后按最多的配筋量选配钢筋，再对柱进行施工阶段的翻身、吊装及抗裂验算。

1．9牛腿设计

包括作用在牛腿面的荷载计算，牛腿截面高度验算，牛腿纵向受拉钢筋计算，牛腿箍筋和弯筋的确定，牛腿面吊车梁底局部受压验算，等等。

1．10基础设计

只要求计算一个中柱基础。根据柱底截面的组合内力（M ，N ，V ）以及地质资料，确定基础底面积、基础高度，进行底板配筋。

1）计算基础的荷载

基础上的荷载包括柱底截面传来的荷载（Ⅲ—Ⅲ截面的最不利内力组合，包括M 、V 、N ）和基础梁及上部墙体传来的荷载，这两种荷载最后要合并计算出作用在基础底面的M 、N 。

2）计算基础底面积

按偏心受压基础计算基础的底面积A ，确定基础的长、宽。

3）验算基础高度

基础高度已由前面初步确定，此处应按抗冲切承载力要求进行验算，如不满足应增加高度。

4）基础底板配筋计算

按柱边的两个截面分别计算两个方向的配筋，沿长边方向的钢筋要放在外侧，注意两个方向h0的不同。

以上计算过程中应画出基础的平面、剖面、受力情况、配筋情况等的草图。

2、设计图纸

本次设计的施工图要求用铅笔和铅画纸手画，鼓励采用计算机绘图；完成不少于3张2号图纸，画图时首先注意图面的布置和绘图比例，使图面布置均衡，每个图的比例协调。按要求完成以下设计图：

2．1基础平面布置及基础详图（大小、配筋）：

基础平面图中应标出基础编号，基础梁型号，以及有关尺寸（如基础平面尺寸）；基础详图要求画出所计算基础的配筋平面和剖面图，标注清楚。

2．2柱、吊车梁、柱间支撑平面布置图：

该图可以与基础图各画一半，用对称符号分开，图中应有柱子编号，吊车梁位置及型号，柱间支撑位置及型号，墙体及门洞位置及尺寸等。

2．3屋盖结构布置图：

包括屋面板、天沟板、屋架、屋盖支撑等的布置及型号标注，屋盖支撑的设置可以参考屋架标准图中的布置要求，或可以直接选用标准图的设计，但在你的设计图中要说明清楚；屋面板、天沟板和屋架可用对称符号各画半个平面。

2．4柱子的模板图和配筋图（与柱间支撑相连的柱子）：

柱子模板图中要标注清楚柱子的外形尺寸，预埋件的位置（不要求具体设计预埋件，但需要标注清楚），配筋图要表示清楚柱子的主筋，箍筋，牛腿钢筋等。特别要注意箍筋加密构造要求（加密区的位置和长度，加密箍筋的数量等）。

2．5标准构件一览表及必要的结构设计说明：

标准构件一览表指列表说明所选用标准构件的型号、数量、所选标准图集编号等。

结构设计说明是要把图纸中没表达清楚的事情交代清楚，如设计采用的钢筋和混凝土的强度等级，所标注尺寸的单位，以及其它一些图中不好表达但用文字很容易表达清楚的问题。

设计图纸用铅画纸手画，要求内容完整，表达规范，比例选择及图面布置合适，线形光滑、粗细正确，图面整洁流畅。

封闭轴线非封闭轴线

（有联系尺寸）

d)非封闭轴线

（有插入距）

图1

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