单层厂房课程设计

1贵州理工学院实习报告专用纸院系：土木工程学院专业：土木工程姓名：学号：班级：土木133实习性质：实习地点：贵州理工学院指导教师：成绩：已知条件（一）题目单层工业厂房排架结构设计（设计号：W5Z4D1H1）。①所取数据为基本风压W=0.55kN/m2，地面粗糙度为C类，A4级吊车：l台10t吊车和1台15/3t吊车，柱顶标高为12.2m；②室内地坪设计标高为±0.000，室外地坪设计标高为-0.300m；③厂区无积灰荷载，屋面检修活荷载标准值为0.5kN/m2，雪荷载标准值为0.3kN/m2。（二）设计资料某单层工业厂房××车间，根据工艺要求采用单跨布置（附属用房另建，本设计不考虑）。车间总长66m、柱距6m、跨度24m。吊车设置见设计号。外围墙体为240mm砖墙，采用MU10烧结多孔砖、M5混合砂浆砌筑。纵向墙上每柱间设置上、下两层窗户：上层窗口尺寸（宽×高）＝4000mm×4800mm，窗洞顶标高取为柱顶以下250mm处；下层窗口尺寸（宽×高）=4000mm×4800mm，窗台标高为1.000m处。两山墙处设置6m柱距的钢筋混凝土抗风柱，每山墙处有两处钢木大门，洞口尺寸（宽×高）=3600mm×4200mm（集中设在中间抗风柱两侧对称设置）。该车间所在场地由地质勘察报告提供的资料为：厂区地势平坦，地面（标高为-0.300m）以下0.8～1.2m为填土层，再往下约为0.4m厚的耕植土层，再往下为粉质粘土层，厚度超过6m，其地基承载力特征值fak=200kN/m2，可作为持力层；再往下为碎石层。地下水位约为-7.0m，无侵蚀性；该地区为非地震区。场区气象资料有关参数（如基本风压、地面粗糙度等）按附表设计号中数据取用；基本雪压SO＝0.3kN/m2。2贵州理工学院实习报告专用纸屋面防水做法：二毡三油防水层上铺绿豆沙（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）。材料（建议）：柱，混凝土C30，纵向钢筋HRB335/400，箍筋HRB335；基础，混凝土C30，钢筋HRB335。一、构件选型1屋架的选取本设计采用梯形钢屋架，因其受力均匀，弦杆受力居中，屋架的上弦杆件坡度一致，屋面坡度一般为1/10～1/12，适用于跨度为18m、24m、27m,30m的中型厂房，便于屋面板的铺设。根据《梯形钢屋架》（05G511），屋面坡度1/10。屋架与柱的连接为铰接支承，选用屋架型号为：GWJ24-51A，屋架重量：35.56/kN榀2屋面板的选取预应力混凝土屋面板是目前厂房屋盖结构中采用最广泛的一种无檩覆盖构件，它与屋架构成刚度较大和整体性较好的屋盖系统。根据《预应力混凝土屋面板》（04G410-2），屋面做法为找坡层，水泥砂浆找平层20mm，防水层，天沟抹面层15mm。统一选取屋面板1.5×6m（灌缝后尺寸），板号为：WB-2（2代表荷载等级），重力荷载标准值为1.4kN/m2。本设计屋面做法为：屋面防水做法：二毡三油防水层上铺绿豆沙（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），预应力混凝土屋面板（加灌缝）1.4kN/2m。3结构构件选用及重力荷载标准值表3贵州理工学院实习报告专用纸构件名称标准图集重力荷载标准值备注屋面板04G410－21.5m×6m预应力混凝土屋面板1.42m/kN（包括灌缝重）梯形钢屋架GWJ24-6A1梯形钢屋架35.56榀/kN钢筋混凝土吊车梁G425标准图集YXDL6-845根/kN轨道及零件重G425标准图集YXDL6-81.5/kNm基础梁04G320钢筋混凝土基础梁16.2根/kN240450bhmmmm连系梁04G321钢筋混凝土连系梁17.5根/kN240490bhmmmm4预制钢筋混凝土柱由立面布置图知：取基础顶面标高-0.8m，柱顶高程+12.2m，取吊车梁高hb=1.2m，取轨道顶面至吊车梁顶面的距离ha=0.2m。由电动桥式起重机基本参数5-50/5t一般用途电动桥式起重机基本参数和尺寸系列（ZQ1-62）查得，吊车轨顶至吊车顶部的高度为2.15m，考虑屋架下弦至吊车顶部所需空隙高度为220m。轨顶标高=柱顶标高-2.15-0.22=+9.83m牛腿顶面标高=轨顶标高-hb-ha=9.83-0.2-1.2=+8.43m从基础顶面算起的柱高H=柱顶标高-基础顶面标高=12.2+0.8=13.0m上柱高HU=柱顶标高-牛腿顶面标高=12.2-8.43=3.77m下柱高Hl=13.0-3.37=9.23uλ=H/H=3.77/13.0=0.2905选择住截面形式和尺寸取A,B柱的截面尺寸一样，由厂房剖面图可知：基础顶至吊车梁顶高度：HK=9.23+1.2=10.43m10mHK12m吊车为l台10t吊车和1台15/3t吊车取Q=15t查表得截面高度h≥HK/12=10430/12=869mm取h=900mm截面宽度b≥Hl/20=9230/20=461mm满足≥400mm取b=400mm4贵州理工学院实习报告专用纸上柱采用矩形截面b×h=400mm×400mm下柱采用工字形截面bf×h×b×hf=400mm×900mm×100mm×150mm截面尺寸如下图所示参数计算：384140040021.31012uImm上柱：下柱：332841115502400900300550230025(25)195.38101212223lImm0.109ulInI比值：二、计算单元及计算简图1、定位轴线B1：由附表12可查得轨道中心线至吊车端部的距离B1=260mm。B2：吊车桥架至上柱内边缘的距离，一般取B2≥80mm。B3：封闭的纵向定位轴线至上柱内边缘的距离B3=400mm。123+B+B=260+80+400=740mm750mm,B可以。故取封闭的定位轴线○A、○B都分别与左、右外纵墙内皮重合。2、计算单元由于该厂房在工艺上没有特殊要求，结构布置均匀，除吊车荷载外，荷载在纵向的分布是均匀，故可取一榀横向排架为计算单元，计算单元的宽度为纵向相邻柱间距中心线之间的距离，即B=6.0m。3、计算简图5贵州理工学院实习报告专用纸计算单元计算简图三、荷载计算1屋盖荷载（1）屋盖恒载二毡三油防水层上铺绿豆沙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预应力混凝土屋面板（加灌缝）1.4kN/m2屋架钢支撑0.05kN/m2合计：3.05kN/m2屋架重力荷载35.56kN/每榀屋盖传给排架柱的集中恒荷载设计值：F1=1.2×(3.05×1/2×6×24+1/2×35.56)=284.86kN作用于上部中心线外侧e1=400/2-150=50mm（2）屋面活荷载《荷载规范》规定，屋面均布活荷载标准值为0.5kN/m2比屋面雪荷载标准值0.3kN/m2大，故仅按屋面均布活荷载计算。于是由屋盖传给排架柱的集中活荷载设计值为：F6=1.4×1/2×24×6×0.5=50.40kN作用于上部中心线外侧e1=400/2-150=50mm6贵州理工学院实习报告专用纸2柱和吊车梁等恒荷载（1）作用在牛腿顶截面处的上部柱恒荷载设计值（钢筋混凝土的容重取25kN/m3）。F2=1.2×0.4×0.4×25×3.77=18.10kN作用于下部中心线外侧e2=900/2-400/2=250mm（2）作用在基础顶截面处的下柱恒荷载设计值（钢筋混凝土的容重取25kN/m3）下柱的面积:A=900×400-550×300-150×25×1/2×4=187500mm2F3=1.2×0.1875×25×9.23=51.95kN作用于下部中心线e3=0（3）作用在牛腿顶截面处的吊车梁和轨道连接的恒荷载设计值:F4=1.2×(45+1.5×6)=64.80kN3吊车荷载吊车跨度LK=24-2×0.75=22.5m,查附录12得：起重量Q(t)宽度B(mm)轮距（mm）最大轮压力Pmax(KN)起重机总质量m1(t)小车总质量m2(t)105550440012522.43.815/35550440018532.16.9Q=15/3t最大轮压力P1max，k=185KN时P1min,k=(G1,k+G2,k+G3,k)/2-Pmax，k=(321+69+100)/2-185=60KNQ=10t最大轮压力P2max，k=125KN时P2min,k=(G1,k+G2,k+G3,k)/2-Pmax，k=(224+38+100)/2-125=56KN吊车竖向荷载设计值DmaxDmin恒荷载作用的位置7贵州理工学院实习报告专用纸吊车梁支座竖向反力影响线max,1max,2max,0.91851.00.2670.9125(0.0750.808)310.30kkikiDPyPykNmaxmax,1.4310.30434.41QkDDkNmin,1min,2min,0.9601.00.2670.956(0.8080.075)112.92kkikiDPyPykNminmin,1.4112.92158.09QkDDkN吊车横向水平荷载设计值Tmax对于10t的吊车取α=0.12T2K=1/4×α×(g+Q)=1/4×O.12×(38+100)=4.14KN对于15/3t的吊车取α=0.10T1K=1/4×α×(g+Q)=1/4×O.10×(69+150)=5.48KNTmax,K=βT1Kiy+βT2Kiy=0.9×5.48×(1.0+0.267)+0.9×4.14×(0.075+0.808)=9.54KNmaxmax,1.49.5413.36QkTTkN4风荷载沿排架柱高度作用的均布风荷载设计值𝑞1𝑞2基本风压W=0.55kN/m2，地面粗糙度为C类，风压高度变化系数𝜇𝑍按柱顶离室外地坪的高度0.3+12.2=12.5m来计算。查表10-4得：离地面10m时𝜇𝑧=0.74,离地面15m时𝜇𝑧=0.74,所以取𝜇𝑧=0.74。8贵州理工学院实习报告专用纸101.40.80.740.5562.74/QszqwBkNm201.40.50.740.5561.71/QszqwBkNm作用在柱顶处的集中风荷载设计值W基本风压W=0.55kN/m2，地面粗糙度为C类，风压高度变化系数𝜇𝑍按檐口离室外地坪的高度0.3+12.2+1.99=14.49m来计算。查表10-4得：离地面10m时𝜇𝑧=0.74,离地面15m时𝜇𝑧=0.74,所以取𝜇𝑧=0.74。120[(0.80.5)(0.50.6)][(0.80.5)1.99(0.50.6)1.2]0.740.5566.02KzWhhWBkN8.43QKWWkN四内力分析内力分析时所取的荷载值都是设计值，故得到的内力值都是内力的设计值。1屋盖荷载作用下的内力分析（1）屋盖集中荷载F1作用下的内力分析柱顶不动支点反力R=𝑀1𝐻𝐶1𝑀1=𝐹1×𝑒1=284.86×0.05=14.24𝑘𝑁∙𝑚按n0.109,0.290,uulIHIH查附表9-2得柱顶弯矩作用下的系数𝐶1=2.12。按公式计算：22133111110.2910.1091.51.52.11111110.2910.109nCn可见计算