单层厂房课程设计

单层厂房设计任务书一、设计任务某厂金工车间的等高排架。该金工车间平、立面布置如图所示。柱距除端部为5.4m，其余均为6.0m，跨度(24m+24m)；每跨设有两台吊车，吊车工作制级别为A5级，轨顶标高为9.6m，吊车起重量左右跨相同，具体见表2。外墙无连系梁，墙厚240mm，每开间侧窗面积24m2，钢窗，无天窗。二、设计参考资料1、屋面做法：三毡四油加绿豆沙防水层20mm厚水泥砂浆找平层100mm厚水泥珍珠岩制品保温层预应力混凝土大型屋面板一毡二油隔气层20mm水泥砂浆找平层2、荷载表1荷载基本雪压0.3kN/m2地区类型B基本风压0.45kN/m2屋面活载0.7kN/m2吊车起重量20/5t3、吊车起重量及其数据，见表2。表2吊车起重量及其数据起重量桥跨轮距吊车宽起重机总量小车重最大轮压吊车顶至轨顶轨中至车外端最小轮压tQmkLmLmBkNWkNgkNmaxPmmHm1BkNminP20/5t22.544005500320752152300260454、地质资料，见表3。表3地质资料《单层工业厂房课程设计》指导书1层次地层描述状态湿度厚度(m)层底深度(m)地基承载力标准值)kN/m(3akf容重)kN/m(3m1回填土1.41.4162棕黄粘土硬塑稍湿3.54.9200173棕红粘土可塑湿1.86.7250175、预应力屋面板、嵌板及天沟板选用，见表4。表4预应力屋面板、嵌板及天沟板名称标准图号选用型号允许荷载kN/m2自重kN/m2备注预应力面板G410(一)YWB-22.461.40自重包括灌缝重嵌版G410(二)KWB-12.51.75同上天沟板G410(三)TGB68-13.051.91同上6、屋架选用图集，见表5。表5屋架选用图集跨度(m)标准图号选用型号允许荷载kN/m2自重屋架边缘高度（m）25G314(三)WJ24--3Aa560.5kN/榀屋盖钢支撑0.05kN/m21.657、吊车梁选用图集，见表6。表6吊车梁选用图集标准图号选用型号起重量Lk(m)自重(kN)梁高(mm)G425YXDL6-620/5t10.5～22.544.2/根1200注:轨道连结件重:0.8kN/m8、基础梁：选用标准图号G320JL-3,16.7kN/根。9、钢窗重：0.45kN/m2。《单层工业厂房课程设计》指导书2单层厂房结构课程设计计算书1.结构构件选型及柱截面尺寸确定因该厂房跨度在15~36m之间，且柱顶标高大于8m，故采用钢筋混凝土排架结构。为了使屋盖具有较大刚度，选用预应力混凝土折线型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。由图1可知柱顶标高为12m，牛腿顶面标高为8.4m；设室内地面至基础顶面的距离为0.5m，则计算简图中柱的总高度H，下柱高度Hl，和上柱高度Hu分别为：mmmHmmmHmmmHul6.39.85.129.85.04.85.125.012根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，可确定柱的截面尺寸，见表1。图1厂房剖面图表1柱截面尺寸及相应的计算参数计算参数柱号截面尺寸/mm面积/mm2惯性矩/mm4自重/(kN/m)A，C上柱矩4004001.610521.31084.0下柱I4009001001501.875105195.381084.69B上柱矩4006002.4105721086.0下柱I40010001001501.975105256.341084.94本设计仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图2所示。《单层工业厂房课程设计》指导书31BC1800180060060060060060060060060060060024365789121110EA=EA=1010036009001000B柱A柱1BC1800180060060060060060060060060060060024365789121110EA=EA=1010036009001000B柱A柱图2计算单元和计算简图2.荷载计算1.恒载⑴屋盖恒载绿豆砂浆保护层，二毡三油防水层0.420厚水泥砂浆找平层0.4100厚水泥珍珠岩制品保温层0.4预应力混凝土屋面板（包括灌缝）0.5一毡三油高气层0.05总计2.65屋架重力荷载为73.1kN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设计值为：G1=272.82KN(2)吊车梁及轨道重力荷载设计值：.8kN586m)0.8kN/mkN2.44(2.13G(3)柱自重重力荷载设计值A、C柱:上柱：17.28kN3.6mkN/m0.42.14C4AGG下柱:36.58kN6.5mkN/m69.42.15C5AGGB柱:上柱:25.92kN3.6mkN/m0.62.14BG下柱:G5b=52.76KN《单层工业厂房课程设计》指导书4各项恒载作用位置如图3所示。2.屋面活荷载屋面活荷载标准值为0.7，雪荷载标准值为0.25，后者小于前者，故仅按前者计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：Q1=70.56KN1Q的作用位置与1G作用位置相同，如图3所示。3.风荷载风荷载的标准值按0szzkww计算，其中wo=0.4,0.1z,z根据厂房各部分标高(图1)及B类地面粗糙度确定如下：柱顶(标高12m)uz=1.056檐口(标高13.65m)uz=1.102屋顶(标高15.77m)uz=1.157s如图4所示，则由上式可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：WK=0.3W2k=0.2BC-0.6-0.5+0.8-0.4-0.4-0.4BCq1Fwq2图4风荷载体型系数及计算简图则作用于排架计算简图(图4)上的风荷载设计值为:q1=2.52kN/mkN/m68.1m0.6kN/m2.04.122qBhhFss0zzzs4s31z21Qw])()[(=6.51kN《单层工业厂房课程设计》指导书54.吊车荷载由表2可得t5/20吊车的参数为：B=5.55M，K=4.4M，g=75KN，Q=200KN，Pmax=215KN,Pmin=45KN,根据B=5.55m及K可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标值如图5所示。(1)吊车竖向荷载吊车竖向荷载设计值为：Dmax=647.15KNDmin=135.45KN(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：T=6.875kN作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为：Tmax=15.88KN3.排架内力分析该厂房为两跨等高排架，可用剪力分配法进行排架内力分析。其中柱的剪力分配系数i计算，见表2。表2柱剪力分配系数柱别lIInuHHu)]11(1[330nClEICH03iii11A、C柱109.0n人=0.288Co=2.898SA=SC=3.449*10（-8）0.299B柱281.0n人=0.288Co=2.972SB=2.564*10（-8）0.402G1=272.82KN;76.08kN17.28kNkN8.58432AGGGG3=G5A=50.09KN;G4=2G1=545.64KNG6=G5B=52.76;143.52kN58.8kN2kN92.252345GGGBM1=13.641KN*m《单层工业厂房课程设计》指导书6330412)(eGeGGMA=54.885KN*m由于图6a所示排架为对称结构且作用对称荷载，排架结构无侧移，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iR可根据相应公式计算。对于A，C柱109.0n，λ=0.288则：Rc=-7.35C1=2.106,C3=1.151RA=7.352KN本例中RB=0。求得Ri后，可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，恒载作用下排架结构的弯矩图和轴力图分别见图6b、c。图6d为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定，下同。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7a所示，其中Q1=70.56kN，它在柱顶及变阶处引引起的力矩为：M1A=3.528KN*mM2A=17.64KN*mM1B=10.584KN*m对于A柱，C1=2.106，C2=1.151,则RA=2.219KN对于B柱281.0n,λ=0.288，则C1=1.714RB=1.451KNR=3.67KN将R反作用于柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与相应的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VA=1.12KNVB=-0.03KNVC=-1.103KN排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图7b，c所示。《单层工业厂房课程设计》指导书7（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7中内力图的位置及方向调整一下即可，如图8所示。3．风荷载作用下排架内力分析(1）左吹风时计算简图如图9a所示。对于A，C柱,109.0n，人=0.288得C11=0.110RA=-3.47KNRC=-2.31KNR=-12.29KN《单层工业厂房课程设计》指导书8各柱顶的剪力分别为VA=0.2KNVB=4.94KNVC=1.36.KN排架内力如图9b所示(2)右吹风时计算简图如图10a所示。将图9b所示A，C柱内力图对换且改变内力符号后可得，如图10b所示。4.吊车荷载作用下排架内力分析(1)Dmax作用于A柱计算简图如图11a所示。其中吊车竖向荷载Dmax，Dmin。在牛腿顶面处引起的力矩为：MA=194.15KN*mMB=101.59KN*m对于A柱，C3=1.151，则RA=-17.88对于B柱，281.0n，人=0.288，得C3=1.296RB=10.53R=-7.35排架各柱顶的剪力分别为：VA=-15.68KNVB=13.48KNVC=2.20KN排架各柱弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图11b,c所示。《单层工业厂房课程设计》指导书9(2)Dmax作用于B柱左计算简图如图12a所示AM,BM计算如下：MA=40.64KN*mMB=485.36KN*m柱顶不动铰支反力AR，BR及总反力R分别为：RA=-3.74KNRB=50.32KNR=46.58KN各柱顶剪力分别为：VA=-17.67KNVB=31.59KNVC=-13.93KN排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图12b，c所示（3）Dmax作用于B柱右根据结构对称性及吊车吨位相等的条件，内力计算与Dmax作用于B柱左的情况相同，只需将A，C柱内力对换并改变全部弯矩及剪力符号，如图13所示。《单层工业厂房课程设计》指导书10（4）Dmax作用于C柱同理，将作用于A柱情况的A，C柱内力对换，并注意改变符号，可求得各柱的内力，如图14所示。（5）Tmax作用于AB跨柱当AB跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图15a所示，对于A柱，109.0n，人=0.288，得0.667m6.3/m2.1m6.3a，则C5=0.623,RA=-9.89KN同理，对于B柱，281.0n，人=0.288，667.0a,C5=0.919，则：RB=-14.59KN排架柱顶总反力R为：R=-24.48KN各柱顶剪力为：VA=-2.57VB=-4.75KNVC=-4.75KN排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图15b所示。当Tmax方向相反时，弯矩图和剪力只改变符号，方向《单层工业厂房课程设计》指导书11不变。(6)Tmax作用于BC跨柱由于结构对称及吊车吨位相等，故排架内力计算与Tmax作用AB跨情况相同，仅需将A柱与C柱的内力对换，如图16所示。5.内力组合以A柱内力组合为例。表3为各种荷载作用下A柱内力标准值汇总表，表4～表11、表12为A柱内力组合表，这两表中的控制截面及正号内力方向如表3中的例图所示。对柱进行裂缝宽度验算时，内力采用标准值，同时只需对