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第二章毕业设计指导书-16-毕业设计指导书概述从厂房结构所用的材料，可将其划分为三类，即砖混结构、钢结构和钢筋混凝土。砖混结构――主要用于厂房跨度小于15m，高度小于8m的无吊车的小型厂房。砖混结构的主要缺点是承载力较低，整体性差。钢结构——主要用于厂房跨度大于36m，吊车起重量大于150t的大型厂房。钢结构造价较高。钢筋混凝土结构——用于上述之间的中型厂房。由于钢筋混凝土单层厂房结构具有整体性好、抗侧刚度大、造价相对较低等优点，故在实际工程中被较多采用。非地震区的单层厂房的设计步骤如下图示:第二章毕业设计指导书-17-第二章毕业设计指导书-18-第一节结构布置1.1平面布置任务：确定柱网尺寸、厂房跨度、变形缝的位置。1）布置原则：满足生产工艺及使用要求：遵守国家有关厂房建筑统一模数的规定，提高设计标准化水平。《厂房建筑统一化基本规则》规定：厂房跨度Ｌ应满足当18Lm时,以3m为模数,即9m、12m、15m、18m。当L＞18m时,以6m为模数,即24m、30m、36m、…….厂房柱距一般为6m,当有特殊要求时,可局部抽柱,形成12m柱距。柱网布置如图2-2所示。图2-2厂房跨度——指纵向定位轴线之间的尺寸，也就是横向柱距。厂房柱距——指柱子横向定位轴线之间的尺寸。屋架跨度——屋架沿厂房横向布置，支承于柱顶部，所以屋架的跨度就等于厂房跨度。吊车梁的跨度——沿厂房纵向布置，支承于两柱的牛腿之上，故梁跨等于柱距。2）变形缝的布置厂房的变形缝包括三种：伸缩缝、沉降缝、防震缝。①伸缩缝第二章毕业设计指导书-19-由于材料的热胀冷缩性质，致使厂房随温度变化而产生变形，如图2-3（a）所示，且厂房平面尺寸越大，积累变形越大，从而产生的结构应力也越大，有可能导致结构开裂或破坏。为避免这种不利影响，可将厂房划分开，用减小长度的方法来减小温度引起的变形及应力。在相邻段之间留有一定宽度的缝隙，供膨胀变形用，这个缝即称为伸缩缝。如图2-3(b)所示。图2-3对于装配式钢筋混凝土排架结构，当有墙体封闭时，伸缩缝的最大间距为100m，当无墙体封闭处于露天时，缝的最大间距为70m。②沉降缝对于单层厂房排架结构，能较好地适应地基不均匀沉降，一般可不设置沉降缝。③防震缝对于较规则的厂房可不设防震缝。1.2剖面布置在柱网布置的基础上，根据吊车的吨位、型号及吊车轨顶标高等参数，确定沿厂房高度排架柱各部分尺寸。厂房剖面如图2-4所示。第二章毕业设计指导书-20-图2-4除满足生产工艺要求外，还应符合下列建筑模数的规定：1）室内地面至柱顶高度应为300的倍数；2）室内地面至柱牛腿顶面也应为300的倍数。1.3屋盖结构布置（1）屋面板。屋面板按全国通用图集G410（一）选用。第二章毕业设计指导书-21-（2）天沟板。天沟板按全国通用图集G410（三）选用。（3）天窗架。天窗架按全国通用图集G316选用。（4）屋架。屋架按全国通用图集G415（三）选用。第二章毕业设计指导书-22-第二章毕业设计指导书-23-（5）吊车梁。吊车梁有普通钢筋混凝土的和预应力混凝土的两种当起重量较大（Q≥20t），跨度较大（L≥6m）时，宜优先采用预应力混凝土吊车梁。吊车梁按全国通用图集G323㈠选用。常用吊车梁的形式及规格如下表所示：第二章毕业设计指导书-24-1.4支撑系统布置（1）屋盖支撑横向水平支撑：在第一或第二柱间，沿厂房跨度方向用十字交叉角钢与屋架上弦或下弦相连形成水平桁架。角钢与屋架上弦杆相连称为上弦横向水平支撑,如图2-5所示。图2-5角钢与屋架下弦杆相连称为下弦横向水平支撑,如图2-6所示。第二章毕业设计指导书-25-图2-6纵向水平支撑：设在屋架下弦端部节间，沿厂房纵向，用十字交叉角钢与下弦杆相连。支撑可沿纵向全长设置（如图2-6），也可在局部设置。如图2-7所示。图2-7第二章毕业设计指导书-26-垂直支撑与水平系杆：在相邻两屋架之间的同一铅垂面上，用十字交叉角钢连接两屋架的上下弦节点，构成屋架间垂直支撑，设置要求为：1）当厂房跨度L＝18m~30m时，在第一或第二柱间设一道垂直支撑；2）当跨度L＞30m时，应在屋架跨度的1/3节点处设两道垂直支撑；3）对于梯形屋架，还应在端部设垂直支撑。在未设垂直支撑的其余各柱间，应在对应于垂直支撑的平面内沿屋架上弦和下弦节点设置通长的水平系杆。垂直支撑如图2-8所示。图2-8（2）柱间支撑一般采用十字交叉形杆件，交叉角以45°为宜，也可在35°～55°之间选择。设置条件：1）设有吊臂式吊车或3t以上的悬挂式吊车；2）设有重级工作制吊车或设有起重量10Qt的中、轻级工作制吊车；厂房跨度18Lm，或柱高8m；3）厂房纵向柱列中的柱数7。通常设置在温度区段中部，这样有利于温度变化时，厂房两端自由变形。对于上部柱间支撑，还可在两端加设，如图2-9所示。图2-9第二章毕业设计指导书-27-1.5围护结构（1）抗风柱抗风柱上部与屋盖铰接,下部与基础固接。当厂房柱高,跨度9~12Lm时，可采用砖壁柱作抗风柱，一般都采用钢筋混凝土抗风柱。（2）圈梁置于围护墙内，在同一标高处连续设置形成封闭的环。设置位置根据厂房具体情况确定，即：当檐口标高小于8m时，在檐口附近设一道圈梁；当檐口标高大于8m时，宜增设一道；对有桥式吊车的厂房，还应在吊车梁标高处增设一道。（3）基础梁基础梁一般是直接放置在柱基的杯口上，当基础埋深较深时，可将基础梁放置在砼垫块上，如图2-10所示。图2-10第二节荷载计算2.1计算简图将实际的厂房简化为一理想的力学模型。厂房的平面布置如图2-11(a)所示。第二章毕业设计指导书-28-图2-11从中取出一典型区段作为计算单元，如图中阴影所示。计算单元的宽度为一个柱距，该范围内的全部荷载由本单元的排架承担。计算单元的横剖面如图2-11中(b)所示，对该结构进行简化以得到计算简图，简化原则如下：1）柱下端与基础为刚接，上端与屋架为铰接；2）厂房的屋盖平面内为刚性，不发生轴向变形。根据上面的假定，得到排架的计算简图如图2-11中(c)所示。如果是双跨厂房，其平面布置图及横剖面图如图2-12(a)(b)所示，计算简图如2-12(c)所示。图2-122..2荷载计算横向排架上作用的荷载如图2-13所示。其中永久性荷载包括:屋盖自重1G,悬墙自重2G；吊车梁、轨道及连接件自重3G；上柱自重4G；下柱自重5G等。可变荷载包括:屋面活荷载1Q；吊车竖向荷载maxD及minD;吊车横向水平荷载maxT；均布风荷载1q及2q；屋盖支撑处的集中风荷载wF等。第二章毕业设计指导书-29-图2-131）永久性荷载计算（1）屋盖自重1G中包含：屋架、屋面板、屋面上的找平层、保温层、防水层等构造层、屋盖支撑系统的自重。1G的计算依据：屋面构造详图、屋面结构布置图、屋架等构件的标准图集、《建筑结构荷载规范》（ＧＢＪ９－８７）等。考虑面荷载的范围：计算单元宽度内屋盖的全部重量。1G的作用位置：计算单元内的屋盖系统的总重量通过屋架的两端以集中力的形式传至柱顶。其作用点的位置，根据实际连接情况而定。如采用屋架，屋架端部腹杆与下弦杆中心线的交点垂线即为1G的作用位置。采用屋面梁时，1G通过梁端垫板中心线作用于柱顶。如图2-14中虚线所示第二章毕业设计指导书-30-图2-14根据屋架与柱顶连接构造的定型设计要求，无论屋架与柱的形式如何，1G的作用点均位于厂房定位轴线内侧150mm处。一般情况下，1G与上柱形心线有一偏心距1e，由图2-14可知，1/2150ueh，其中uh为上柱截面高度。（2）悬墙自重2G2G中包含:计算单元内的纵墙、连系梁及窗的自重,按实际尺寸计算。作用点在墙体形心处。2G对下柱有偏心距2e，2/2/2Lehb,其中Lh为下柱截面高度，b为连系梁截面宽度。（3）吊车梁及轨道等自重3G按设计所选用的型号，根据吊车梁标准图集提供的数据确定3G；第二章毕业设计指导书-31-3G的作用位置：吊车梁中心线作用于牛腿顶面，3G相对于下柱形心的偏心距为3e，3e根据具体布置计算。（4）柱自重4G、5G上、下柱自重4G与5G按柱体积及标准重度计算。其作用位置分别沿各自的形心线作用于上、下柱的底部，4G对下柱的偏心距为4e。排架上作用的恒载如图2-15所示。如用直线代替柱轴线，则恒载作用下排架的内力计算简图如2-16(a)所示。由于竖向力1G、2G、3G、4G、5G在柱中只引起轴心压力，故这些荷载引起的柱内力不必通过排架分析。需要通过排架分析确定柱子内力的只有偏心力矩111MGe,222MGe，314433()MGGeGe。这三组力矩如图2-16（b）所示。基础梁承受纵墙及窗自重，该荷载直接作用于基础顶面，对排架的内力分析没影响，基础设计时要考虑。图2-15图2-16第二章毕业设计指导书-32-２）可变荷载计算（1）屋面活荷载1Q屋面活荷载包括：屋面均布活荷载、雪荷载、屋面积灰荷载。屋面均布活荷载：为施工或检修荷载，一般按《荷载规范》取用，当荷载较大时，可按实际荷载计算。屋面雪荷载kS根据屋面形式按《荷载规范》的规定计算：式中:0s——基本雪压，2/kNm，由《荷载规范》中“全国雪压分布图”查得。——屋面积雪分布系数，由《荷载规范》查得。屋面积灰荷载对于生产中有大量排灰的厂房（如铸造、炼钢车间等），应考虑屋面积灰荷载。积灰荷载的标准值由《荷载规范》中查得。屋面活载组合：考虑到上述三种活载同时出现的可能性，《荷载规范》规定：屋面均布活载与雪荷载不同时考虑，取二者中的较大者。荷载形式及作用位置：屋面活载的计算范围为计算单元的水平投影面积。它与1G一样，也是通过屋架或屋面梁的两端部以集中力的形式作用于柱顶面，其作用点的位置与1G相同。（２）吊车竖向荷载maxD与minD如图2-17所示，桥式吊车由桥架（大车）及桥架上的小车组成。大车在吊车梁轨道上沿厂房纵向运行，而小车则在大车轨道上沿厂房横向运行，带有吊钩的起重卷扬机安装在小车上起吊重物。第二章毕业设计指导书-33-图2-17桥式吊车作用在横向排架上的吊车荷载有竖向荷载maxD与minD，横向水平荷载maxT两种。maxD——指吊车在满载运行时，,吊车梁作用在厂房横向排架柱上的最大压力。minD——与maxD相对应的排架另一侧柱上的压力。吊车荷载是动荷载，随着大车和小车运行所处的位置不同,吊车在某一个排架柱上产生的压力也不相同。为了确定maxD和minD,首先必须确定小车在大车上的极限位置和大车在厂房纵向行走时对某柱的最不利位置。①小车的极限位置与maxP和minP小车的极限位置即为小车所能到达的最边缘位置。载重小车在大车上的位置不同，对大车两端产生的压力不同。当载有额定最大起重量的小车开到大车某一侧的极限位置时，吊车在该侧每个大车的轮压称为吊车的最大轮压maxP，相应地另一侧的大车轮压称为最小轮压minP。maxP与minP为吊车的极限轮压，二者同时作用在排架的两端。（见图2-17）maxP可根据吊车型号、规格查产品目录得到，同时可求出四轮吊车的minP第二章毕业设计指导书-34-②大车的最不利位置与maxD和minD当吊车在吊车梁上沿厂房纵向运行时，吊车的位置不同，吊车梁传给各柱的竖向荷载也不同。对某一个柱子而言，当吊车行驶到某一位置时，柱上受到的竖向荷载最大，这一位置就是大车的最不利位置。该位置的确定要利用影响线原理。设计时，一般考虑两台吊车并行，如图2-18所示。排架柱所受到的压力即为该柱所支承的吊车梁受到的反力。由影响线原理可知，两台并行吊车，当其中一台的一个最大轮压1maxP作用在某柱轴线处，而另一台与它紧靠并行时，即为两台吊车相对于该柱的最不利位置,此时在maxP作用的一侧,产生maxD。由于maxP与minP同时出现，并分别作用于左右两侧的吊车梁上，所以，当一侧柱受maxD作用时，另一侧柱则相应地由minP产生minD。图2-18③吊车竖向荷载maxD及minD的计算根据影响线原理，吊车竖向荷载的设计值可按下式计算：第二章毕业设计指导书-35-maxD与min