单层工业厂房设计

厂房平、剖面布置及结构构件选型(一)厂房平面设计1、构件选型及布置（1）吊车梁（2）基础梁（3）柱间支撑（4）抗风柱（5）厂房剖面设计（二）排架柱设计1、计算简图（2）确定柱截面尺寸（3）计算主界面几何特征2、荷载计算（1）屋盖荷载（2）上柱自重P2（3）下柱自重P3（4）吊车梁、轨道、垫层自重P43、吊车荷载（1）吊车竖向荷载Dmax,kDmin,k(2)吊车横向水平荷载Tmax,k4、风荷载（1）作用在柱上的均布荷载(2)作用在柱顶的集中风荷载FW(三)内力分析1)恒荷载的计算简图可以分解为两部分：作作用在柱截面形心的竖向李和偏心力矩。2)屋面活载作用下的内力分析3)吊车竖向荷载作用下的内力分析4)吊车水平荷载作用下的内力分析.厂房平、剖面布置及结构构件选型(一)厂房平面设计厂房的平面设计包括确定柱网尺寸、排架柱与定位轴线的关系和设置变形缝。柱距为6米，横向定位轴线用1,、2...表示，间距取为6米；纵向定位轴线用（A）,(B)，（C）表示，间距取等于跨度，即（A）~(B)~(C)轴线的间距均为18米。为了布置抗风柱，端柱离开（内向）横向定位轴线600mm，其余排架柱的形心与横向定位轴线重合。(B)~（C）跨的吊车起重量小于20t时，（C）列柱出不采用封闭结合，纵向定位轴线列采用非封闭结合，初步取联系尺寸D=150mm。是否采用非封闭结合以及联系尺寸取多大，需要根据吊车外缘与上柱内缘的净空气尺寸B2确定.B2=λ-（B1+B3）应满足：B2≥80mmQ≤50t100mmQ≥75t其中λ—吊车轨道中心线至柱纵向定位轴线的距离，一般取750mm;B1—吊车中心线至桥身外缘的距离，对于10t,16t,20t和32t吊车（大连起重机厂“85系列”）分别为230mm,260mm,260mm,300mm;B3—是上柱内缘至纵向定位轴线的距离，对于封闭结合等于上柱截面高度，对于非封闭结合等于上柱截面高度减去联系尺寸D。假定上柱截面高度为400mm，则对（A）列柱B2=750-[300+(400-150)]=200mm80mm,满足要求对（C）列柱B2=750-（230+400）=120mm80mm,满足要求对于高等排架，中柱上柱截面形心与纵向定位轴线重合，吊车架外缘与上柱内缘的净空尺寸能满足要求。厂房长度66m，小于100m,可不设伸缩缝。1、构件选型及布置构件选型包括屋面板、天沟板、屋架（含屋盖支撑）、吊车梁、连系梁、基础梁、柱间支撑、抗风柱等。1）屋面构件（1）屋面板和嵌板屋面板的型号根据外加屋面均布面荷载（不含屋面板自重）的设计值，查92G410（一）。当屋架斜长不是屋面板宽1.5m的整数倍时，需要布置嵌板，嵌板查92G410（二）。荷载：二毡三油防水层1.2×0.35=0.42KN/m220mm厚水泥砂浆找平层1.2×0.02×20=0.48KN/m2屋面均布活载（不上人）1.4×0.5=0.70KN/m2取较大值雪载1.4×1.0×0.4=0.56KN/m2小计1.60KN/m2采用预应力混凝土屋面板。根据容许外加均布荷载设计值1.60KN/m2,查附表1-5，中部选用Y-WB-111端部选用Y-WB-111S,其容许外加荷载1.99KN/m21.60KN/m2。板自重1.40KN/m2。嵌板采用钢筋混凝土板，查表1-2，中部选用KWB-1，端部选用KWB-1S，其容许外加荷载3.35KN/m21.60KN/m2,板重1.70KN/m2。（2）天沟板党务面板采用有组织排水时，需要布置天沟。对于单跨，既可以采用外天沟，也可以采用内天沟；对于多跨，内侧只能采用内天沟。天沟的型号根据外加均布线荷载设计值查92G410(三)。计算天沟的积水荷载时，按天沟的最大深度确定。同一型号的天沟板有三种情况：不开洞、开洞和加端壁。在落水管位置的天沟板需要开洞，分左端开洞和右端开洞，分别用“a”、“b”表示。厂房端部有断壁的天沟板用“sa”、“sb”表示。外天沟荷载：焦渣混凝土找坡层1.2×1.5×0.77=1.39KN/m二毡三油防水层1.2×0.35×0.77=0.32KN/m20mm厚水泥砂浆找平层1.2×0.02×20×0.77=0.37KN/m积水荷载1.4×10×0.13×0.77=1.40KN/m取较大值屋面均布活载1.4×0.5×0.77=0.54KN/m小计3.48KN/m差附表1-6，一般天沟板选用TGB77-1，开洞天沟板选用TGB77-1a或TGB77-1b,端部为TGB77-1Sa或TGB77-1Sb,容许外加荷载4.13KN/m3.48KN/m,自重2.24KN/m。同理可求的内天沟板荷载设计值2.81KN/m,由附表1-6，一般天沟板选用TGB62-1，开洞天沟板选用TGB62-1a或TGB62-1b，端部为TGB62-1Sa或TGB62-1Sb,容许外加荷载3.16KN/m2.81KN/m,自重2.06KN/m。2）屋架及支撑屋架型号根据吴面面荷载设计值、天窗类别、悬挂吊车情况及檐口形状选定。跨度较小时可采用钢筋混凝土折线型屋架，查95GB314；跨度较大时可采用预应力混凝土折线型屋架，查95G414。本例不设天窗（类别号为a），檐口形状为一端外天沟、一端内天沟，代号为D。屋面荷载：屋面板传来的荷载1.60KN/m屋面板自重1.2×1.4=1.68KN/m灌缝重1.2×0.1=0.12KN/m小计3.40KN/m18m跨采用预应力混凝土屋架，中间选用YWJ18-1Da；两端选用YWJ-18-1Da’。容许外加荷载3.5KN/m23.28KN/m2,自重67.6KN。对于非抗震及抗震设防烈度为6、7度，屋盖支撑可按附图1-1~1-4布置。当场房单元不大于66M时，在屋架端部的垂直支撑用CC-1表示，屋架中部的垂直支撑用CC-2表示；当场房单元不大于66m时，另在柱间支撑处的屋架端部设置垂直支撑CC-3B。屋架端部的水平系杆用GX-1表示；屋架中部的水平系杆用GX-2表示。屋架上悬横向水平支撑用SC表示；当吊车起重量较大、有其他振动设备或水平荷载对屋架下弦产生水平力时，需设置下弦横向水平支撑吗，下弦横向水平支撑用XC表示。当场放射支托架时，还需布置下弦纵向水平支撑。本例不需要设纵向水平支撑。3）吊车梁吊车梁型号根据吊车的额定起重量、吊车的跨距（Lk=L-2λ）以及吊车的荷载状态选定，其中钢筋混凝土吊车梁可查95G323、先张法预应力混凝土吊车梁可查95G425、后张法预应力混凝土吊车梁可查95G426。对18m跨厂房，吊车起重量为32t，中级载荷状态，Lk=18-2×0.75=16.5m，采用混凝土吊车梁。查附表1-4，中间跨选用DL-11Z，边跨选用DL-11。梁高1200mm,自重39.98KN。4）基础梁基础梁型号根据跨度、墙体高度、有无门窗洞等查93G320。墙厚240mm，突出于柱外。由附表1-8，纵墙中间选用JL-3，纵墙边跨选用JL-15；山墙6m柱距选用JL-14，山墙4.5m柱距选用JL-23。5）柱间支撑柱间支撑设置在（6），（7）轴线之间，支撑型号可查表97G336。首先根据吊车起重量、柱顶标高、牛腿顶标高、吊车梁顶标高、上柱高、屋架跨度等查出排架号，然后根据排架号和基本风压确定支撑型号。6）抗风柱抗风柱下柱采用工字型截面，上柱采用矩形截面。抗风柱的布置需考虑基础梁的最大跨度。18m跨的抗风柱沿山墙等距离布置，间距为6m。对于有吊车厂房，除除在檐口或窗顶设置圈梁外，尚义在吊车梁标高处增设一道，外墙高度大于15m时，还应适当增设。圈梁与柱的连接一般采用锚拉钢筋2φ10~2φ12。现在4.8m、7.8m和10.86m标高处设三道圈梁，分别用QL-1、QL-2、QL-3表示。其中柱顶圈梁可代替连系梁。圈梁截面采用240×240mm,配筋采用4φ12、φ6@200。圈梁在过梁处地配筋应另行计算。3、厂房剖面设计剖面设计的内容是确定厂房的控制标高，包括牛腿顶标高、柱顶标高和圈梁的标高。牛腿顶标高等于轨顶标高减去吊车梁在支撑处的高度和轨道及垫层高度，必须满足300m的倍数。吊车轨道及垫层高度可以取0.2m。为了使牛腿顶标高满足模数要求，轨顶的实际标高将不同于标志标高。规范容许轨顶实际标高之间有±200mm的差值。柱顶标高H=吊车轨顶的实际标高HA+吊车轨顶至桥架顶面的高度HB+空隙HC。其中，空隙HC不应小于220mm；吊车轨顶至桥架顶面的高度HB可查95G323。柱顶标高同样需要满足300mm的倍数。由工艺要求，轨顶标志高度为7.8m。对于18m跨：取柱牛腿顶面高度为6.6m。吊车梁高度1.2m，吊车轨道及垫层高度0.2m，则轨顶构造高度，HA=6.6+1.2+0.2=8.0m。构造高度-标志高度=8.0-7.8=0.2m，满足±200mm差值的要求。差附表1-1，吊车轨顶至桥架顶面的高度HB=2.347m，则H=HA+HB+HC=8.0+2.347+0.22=10.57m。为满足模数要求，取H=11.1m。（二）排架柱设计1、计算简图对于没有抽住的单层厂房，计算单元可以取一个柱距，即6m。拍架跨度取厂房的跨度，上柱高度等于柱顶标高减去牛腿顶标高。下柱高度从牛腿顶算至基础顶面，持力层（基底标高）确定后，还需要预估计出高度。基础顶面不能超出室外地面，一般低于地面不少于50mm。对于边柱，由于基础顶面还需要放置预制基础梁，所以排架柱基础顶面一般应低于室外地面500mm。为了得到排架柱的截面几何特征，需要假定柱子的截面尺寸。从刚度条件出发，可按教材表2-3选取。1)确定柱子各段高度基底标高为-2.0m，初步假定基础高度为1.4m；则柱总高度H=11.1-（-2.0）-1.4=11.7m；柱高度Hu=11.1-6.6=4.5；下柱高度Hl=11.7-4.5=7.2m。2）确定柱截面尺寸下柱截面高度，根据吊车起重量级基础顶面至吊车梁顶的高度Hk，由表2-3，当Q=20t时：h≥Hk/11=8400/11=763.64m,取780m。下柱截面宽度，根据顶面至吊车两地的高度H1，由表2-3，b≥Hl/20=7200/20=360,且≥400mm,(A)列柱下段截面采用I形，b=400mm、h=780mm，上柱截面采用正方形b=h=400mm；（B）列柱下段柱截面采用I形，b=400mm，h=780mm，上柱截面采用矩形b=400mm，h=600mm；（C）列柱下段柱截面采用I形，b=400mm，h=780mm，上柱截面采用正方形b=h=400mm。个柱下段截面的详细尺寸见图。3）计算主界面几何特征个柱截面的几何特征见表1。表1截面几何特征柱号A柱B柱C柱上柱下柱上柱下柱上柱下柱截面尺寸（mm）正方形400×400工字形400×780×100矩形400×600工字形400×780×100正方形400×400工字形400×780×100面积A（103mm2）160.0145.5240.0145.5160.0145.5惯性矩I(106mm4)213372002133每米长重量G（KN/m）4.003.646.003.644.003.642.荷载计算排架的荷载包括恒荷载、屋面活荷载、吊车荷载和风荷载。荷载均计算其标准值。1）恒载恒载包括屋盖自重、上柱自重、下柱自重、吊车梁及轨道自重。（1）屋盖荷载面荷载：防水层、找平层等0.35+0.4=0.75KN/m2屋面板自重1.40KN/m2屋面板灌缝0.10KN/m2小计2.25KN/m2外天沟板线荷载：找坡等1.16+0.27+0.31=1.74KN/m2TGB77-1自重2.24KN/m2————————————————————————————————小计3.98KN/m2内天沟线荷载：找坡等1.40KN/m2内天沟板自重2.02KN/m2————————————————————————————————小计3.42KN/m2集中荷载：18m跨屋架自重屋架作用在柱顶的恒荷载标准值：A柱：P1A=2.25×6×18/2+3.98×6+0.5×67.6=17