单层厂房排架例题目1

单层厂房结构课程设计实例1、结构构件选型及柱截面尺寸确定该厂房是某市郊区内的一个高双跨（18m+18m）生产车间。车间长总36m，纵向柱矩6m，在车间中部，有温度伸缩逢一道，厂房两头设有山墙。柱顶标高大于8m，故采用钢筋混凝土排架结构。为了使屋架具有较大刚度，选用预应力混凝土折线形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。厂房的各构选型见表1-1表1-1主要构件选型结构的名称标准图集选用型号重力荷载标准值屋面板G410(一)1.5m×6m预应力砼板YWB2-Ⅱ1.4KN/m2天沟板G410(三)1.5m×6m预应力砼板(卷材防水天沟)TGB68-11.9KN/m2屋架G314(三)预应力砼折线型屋架YWJA-24-1106KN/榀0.05KN/m2（支撑）吊车梁G323(二)钢筋砼吊车梁(中级工作制)DL-1140.8KN/根轨道连接G325(二)吊车轨道连接详图0.8KN/m基础梁G320(二)钢筋砼基础梁JL-316.7KN/根由图1-1可知柱顶标高是8.4米，牛腿顶面标高为9.0m；室内地面至基础顶面的距离为0.5米，则计算简图中柱顶标高H，下柱高度Hl和上柱的高度Hu分别为：H=12.9m+0.5m=13.4mH1=8.4m+0.5m=6.5mHu=10.7m-6.5=4.2m根据柱的高度，吊车起重量及工作级别等条件，确定柱截面尺寸，见表1-2。见表1-2柱截面尺寸及相应的参数截面尺寸/mm面积/mm2惯性矩/mm4自重/(KN/m)上柱矩400×4001.6×1052.13×1094.0下柱I400×900×100×1501.875×1051.9538×10104.69上柱矩400×6001.6×1057.2×1096.0下柱I400×1000×100×1501.975×1052.5634×10104.94ACB桩号计算参数2.荷载计算2.1恒载2.1.1屋盖恒载2222222224.95kN/m总计0.05kN/m屋盖钢盖钢1.9kN/m板预应力混凝土大型天沟1.4kN/m缝）（包括板预应力混凝土大型屋面0.4kN/m厚水泥砂浆20mm0.05kN/m一毡毡二油隔气0.4kN/m厚水泥珍珠岩保温层100mm0.4kN/m厚水泥砂浆20mm0.35kN/m二毡毡三油防水灌找平层层找平层层屋架重力荷载为106.0kN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设计值为：410.4kNkN/m2/1062/246kN/m95.42.111mmGGBA2.1.2吊车梁及轨道重力荷载设计值:kN72.5460.8kN/mkN8.402.13mG2.1.3柱自重重力荷载设计值:A、C柱:上柱：G4A=G4C=1.2×4.0kN/m×3.35m=16.08kN下柱:G5A=G5C=1.2×4.69kN/m×9.5m=53.47kNB柱:上柱:G4B=1.2×6.0kN/m×3.35m=24.12kN下柱:G5B=1.2×6.94kN/m×9.5m=79.12kN各项恒载作用位置如图2-1所示。G5A=53.47KNG3=54.72KNG3=54.72KNQ1=50.4KNGB1=410.4KNGA1=410.4KNQ1=50.4KNG3=54.72KNG4A=16.08KNG5A=53.47KNGB1=410.4KNQ1=50.4KNG5B=79.12KNG3=38.76KNQ1=37.8KNGA1=176.81KNG4A=16.08KN图2-1荷载作用位置图（单位：kN）2.2活荷载2.2.1屋面活荷载由《荷载规范》查得，屋面活荷载的标准值为0.5kN/m（可作0.2kN/m的增减），本处取0.5kN/m，雪荷载的标准值为0.35kN/m，故仅按屋面活荷载计算,作用于柱顶的屋面活荷载设计值为:Q1=1.4×0.5kN/m2×6m×24/2m=50.4kNQ1的作用位置与G1作用位置相同，如图2-1所示。2.2.2风荷载由《荷载规范》查得，某地区基本风压W0=0.5kN/m2，βz=10；风荷载的标准值按0szzkww计算，z根据厂房各部分标高(图2-54)及B类地面粗糙度确定如下：柱顶(标高12.35m)z=1.028檐口(标高13.35m)z=1.093屋顶(标高14.40m)z=1.123s如图2-57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：0szzkww＝1.0×0.8×1.028×0.5kN/m2＝0.411kN/m20szzkww＝1.0×0.4×1.028×0.5kN/m2＝0.206kN/m2风向图2-57风荷载体型系数及计算简图则作用于排架计算简图(图2-57)上的风荷载设计值为:q1=1.4×0.411kN/m2×6.0m＝3.45kN/mq2=1.4×0.206kN/m2×6.0m＝1.73kN/mBhhFzzzW02431210=1.4[（0.8+0.4）1.093（13.35-12.35）+(-0.6+0.5)×1.123×(14.40-13.35)]×1.0×0.5×6=5.01kN所以风荷载作用如图6所示。2400024000w1qqq2qF图6风荷载作用示意图2.3吊车荷载由表6可得15/3t吊车的参数为：B=5.55m，K=4.4m，G=69kN，Q=320，Pmax=185kN，Pmin=37.5kN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2-58所示。(1)吊车竖向荷载吊车竖向荷载设计值为：556.85kN0.267)0.8080.0751(185kN1.4max0maxiyPD.875kN1120.267)0.8080.0751(37.5kN1.4min0miniyPD(2)吊车横向水平荷载对于15/3t的软钩吊车=10%，作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力为：kNkNkNgQT725.90.69320414作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为：27kN.290.267)0.8080.0751(9.725kN1.40maxiyTTPminPmaxPmin=37.5KNPmax=185KN图2-58吊车荷载作用下支座反力影响线排架内力分析柱别n=Iu/Ilλ=Hu/HC0=3/[1+λ3(1/n-1)]δ=H3/C0EIηi=1/ηi/∑1/ηiA,C柱0.110.262.62δA=δBηA=ηBB柱0.280.262.87δcηcA、C列柱柱顶位移A、C的计算1I=2.13109mm4，2I=1.95381010mm4n1I/2I=（2.13109）/（1.95381010）=0.110uH/H=3.35/12.85=0.26)]11(1[330nC=3/[1+0.263(1/0.110-1)]=2.63023CEIHCA=1.0/(1.953810102.63)(EH3)=1.9461011(EH3)(2)B列柱柱顶位移B的计算上柱：1I=7.2109mm4，2I=2.5631010mm4n1I/2I=（7.2109）/（2.5631010）=0.281uH/H=3.35/12.85=0.26)]11(1[330nC=3/[1+0.263(1/0.281-1)]=2.87023CEIHB=1.0/(2.56310102.87)(EH3)=1.3591011(EH3)各柱剪力分配系数i33111131764.1)10359.1110946.12(1111HEHECBAiiAC=291.0764.11946.11)/1/()1(31iiAB=417.0764.11359.11)/1/()1(31iiBCBA=0.2912+0.417=1.0恒荷载作用下排架内力分析图5恒荷载作用的计算简图G1=GA1=410.4kN；G2=G3+G4A=50.72kN+16.08kN=66.80kN；G3=G5A=53.47kN；G4=2GB1=410.4kN×2=654.24kN；G5=2G3+G4B=2×50.72kN+24.12kN=125.56kN；G6=G5B=79.12kN；M1=G1×e1=410.4kN×0.05m=20.52kN.m；M2=(G1+G4A)e0-G3e3=(410.4kN+16.08kN)×0.2m-53.47kN×0.35m=66.58kN.m111.0126.0111.01126.01231111112332321nnC2.031111.0126.0126.012311112332323nC1.2241281.0126.01281.01126.01231111112332321nnCB1.6841281.0126.0126.012311112332323nCB1.338RA=HM1C1+HM2C3=(20.52kN.m×2.031+66.58kN.m×1.224)/12.85m=9.59kN(→)RC=—9.59kN(←)；本例中RB=0kN求得iR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2-59b、c。图2-59d为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定，下同。内力图：481.20489.24481.20M(KN.m)N图(kN)图6恒荷载内力图恒荷载作用下排架内力分析AB跨作用屋面活荷载M1BQ1Q1M1AM2A图7AB跨作用活荷载作用简图Q1=50.4kN，则在柱顶和变阶处的力矩为：M1A=50.4kN×0.05m=2.52kN.m；M2A=50.4kN×0.25m=12.6kN.m；M1B=50.4kN×0.15m=7.56kN.m对于A柱，C1=2.031，C3=1.224,则RA=HMA1C1+HMA2C3=(2.52kN.m×2.031+12.6kN.m×1.224)/12.85m=2.07kN(→)对于B柱C1B=1.68，则RB=HMB1C1B=7.56kN.m×1.684/12.85m=0.99kN(→)则排架柱顶不动铰支座总的反力为：R=RA+RB=2.07kN+0.99kN=3.06kN(→)VA=RA－RηA=2.07kN-0.291×3.06kN=1.18kN(→)VB=RB－RηB=0.99-0.417×3.06kN=－0.29kN(←)VC=－RηC=－0.291×3.06kN=－0.89kN(←)排架各柱的弯矩图,轴力图,柱底剪力如图8所示:N图(kN)M(KN.m)图8AB跨作用屋面活荷载内力图(2)BC跨作用屋面活荷载由于结构对称，且BC跨的作用荷载与AB跨的荷载相同，故只需在图8的各内力图位置及方向调一即可，如图10所示：图9AB跨作用活荷载作用简图图((图10BC跨作用屋面活荷载内力图风荷载作用下排架内力分析左吹风时计算简图如图2-62a所示。对于A，C柱,26.0110.0，得C=340.0)]11(1[8)]11(1[334nn　　RA=q1HC11=3.45kN/m×12.85m×0.340=15.07kN(→)RC=q1HC11=1.73kN/m×12.85m×0.340=7.56kN(→)R=RA+RC+Fw=15.07kN+7.56kN+5.01kN=27.64kN(→)各柱的剪力分别