1、单层单跨工业厂房设计例题

单厂例题－1注意：此例题中存在的错误请自行纠正！！一、设计题目：某单层厂房，装配式钢筋砼排架结构二、设计资料1、建设地点：苏州市郊区（暂不考虑抗震设防）2、主要工艺参数①单跨，跨度为18m；②柱距6m，不抽柱，厂房纵向总长度66m；③设有两台桥式双钩吊车，A5（中级）工作制，额定起重量20t，轨顶标高12.0m；④室内外高差200mm;风荷载0.6kN/m2;⑤两端山墙各设4.2m宽钢木推拉门一樘，供汽车运输使用。3、屋盖结构选用预应力砼折线型屋架，1.5×6m预应力钢筋砼屋面板，不设天窗。4、屋面做法外天沟排水；三毡四油防水层，20mm厚水泥砂浆找平层。屋面活载按不上人考虑，不考虑积灰。5、围护砖墙240mm厚，用轻质空心砖，外墙水泥砂浆抹灰，内墙混合砂浆抹灰，刷白色涂料。6、工程地质厂区地形平坦。土层分布：①素填土，地表下0.80m厚，稍密，软塑，γ=17.5kN/m3。②灰色粘性土，10～12m厚，呈可塑～硬塑，可作持力层，fk=200kN/m2,γ=19.2kN/m3；③粉砂，中密，fk=240kN/m2,地下水位在自然地面以下3.5m。三、构件选型㈠标准构件1、屋面板①屋面荷载为三毡四油防水层G1k=0.35kN/m2；20mm水泥砂浆找平层G2k=0.02×20=0.40kN/m2；屋面均布活荷载标准值Q1k=0.7kN/m2②均布荷载组合设计值q=1.2×(0.35+0.4)+1.4×0.7=1.88kN/m2③查图集号：92G410(一)，选YWB-1Ⅱ（P4第(3)款）允许荷载：[q]=1.99kN/m2，端部选取YWB-1Ⅱsa板自重及灌缝重：1.50kN/m22、天沟板（92G410(一)P5：下述计算来自图集中选用实例）屋面排水方式采用外天沟，无抗震设防要求，取天沟宽度770mm.荷载标准值计算：（天沟内找坡厚度按最厚处和中间处的平均）焦渣砼找坡层；按12m排水坡，0.5%坡度，最低处厚度20mm，考虑6m天沟最大找坡层重按（80+50）单厂例题－2/2=65mm厚度计算，焦渣砼自重取14kN/m3，于是得G1k=0.065×14=0.91kN/m2；20mm水泥砂浆找平层G2k=0.02×20=0.40kN/m2；三毡四油卷材防水层（无小石子）G3k=0.15kN/m2；积水荷载按230mm高计Q1k=2.3kN/m2其中：卷材防水层考虑高低肋复盖部分，按天沟平均内宽b的2.5倍计算（b为天沟宽度减去190mm），天沟宽取770mm，则b=580mm。外荷载组合设计值q=1.2b×(0.91+0.4+2.5×0.15)+1.4b×2.3=5.242b=5.242×(770-190)×103=3.04kN/m图集号：92G410(三)，选TGB77-1（P4第(3)款）允许荷载：[q]=3.16kN/m；端部采用TGB77-1Sa，开洞的采用TGB77-1a。天沟板自重：2.24kN/m3、屋架(1)屋面荷载计算三毡四油防水层（上铺小石子）0.35kN/m2；20mm水泥砂浆找平层0.40kN/m2；预应力大型屋面板及灌缝重1.5kN/m2；屋面支撑及吊管自重0.15kN/m2；恒载标准值2.4kN/m2活载标准值0.70kN/m2(2)屋面荷载设计值为q=1.2×2.4+1.4×0.7=3.86kN/m2(3)查图集：95G415(一)，选YWJ18-1-Ba屋面允许荷载设计值：[q]=4.0kN/m2屋架自重：69kN/榀（查95G415（一）p.6表6）屋架端部高度1.65m，屋架斜坡高度1.00m（=2.65－1.65）。（P5，选用说明和实例，18为屋架跨度，1为按允许荷载4.0查表4按无悬挂吊车得屋架承载能力等级为1级；B—由表2，单跨，两端外天沟，a—由表3，屋面无天窗；自重：P6，表6按Ⅱ、Ⅲ级钢取用，化吨为69kN.）（P26模板图，左上角几何简图，斜坡高度=中部高-端部高）4、吊车梁先查95G325p.36得到吊车参数，再查95G425p.10选用吊车梁。吊车参数：计算荷载200/50kN，吊车跨度16.5m，吊车高度H1=1810mm，吊车梁图集号：95G425型号：Y-XDL-7吊车梁高h=1.2m，吊车梁下部宽=0.34m，上部宽=0.5m，P32查到吊车梁上预留螺栓孔间距240mm，自重荷载45kN/根（先在轨道连接95G325的P36中查大连起重机厂DSQD型桥式起重机技术规格，20T的吊车荷载为8050201200单厂例题－3200/50kN,最大轮压152kN,吊车总宽度B=W+2D=4+2×0.418=4.836m，两外轮间距K=W=4m，吊车总重19.3T=193kN，小车重Q2k=57.97kN，吊车跨度=(厂房跨度-1.5m)，查吊车高度H1=1810mm，再在95G425的P10中按A5工作制中由起重量和吊车跨度查得吊车梁型号，Y-XDL-7Z，Y-XDL-8B，B为边跨。注意：用95制订，不用85订95确认的。注意三种不同的吊车系列）5、轨道连接查图集号95G325p.7型号：DGL-11；轨道高度：0.17m（考虑安装偏差可按0.2m计算）；自重荷载0.49kN/m（表中各项材料重量相加，其中砼容重取20）（P7，由最大轮压设计值≤510kN和A5工作制的起重量和跨度以及吊车梁顶预留螺栓孔间距查出）标准构件一览表构件名称标准图号设计荷载允许荷载型号自重荷载屋面板92G410(一)1.88kN/m21.99kN/m2YWB-1Ⅱ1.50kN/m2天沟板92G410(三)2.936kN/m3.16kN/mTGB77-12.24kN/m屋架95G415(一)3.86kN/m24.0kN/m2YWJ18-1-Ba69kN/榀吊车梁95G425200/50kN和16.5m高度h=1.2mY-XDL-745kN/根轨道连接95G325高度h=0.17m(取0.2m计算)DGL-110.49kN/m6、屋盖支撑上弦横向水平支撑垂直支撑CC水平系杆GX布置图见95G415（一）P.7，屋盖支撑自重标准值取0.05kN/m27、基础梁檐口标高：14.10+1.65=15.75m外纵墙高（拟定）=檐口标高+室内外高差+室外地面到基础顶面高度=15.75+0.5=16.25m查图集93G320P.9，外纵墙基础梁选用突出于柱外墙，有窗，非抗震设计，基础梁选JL-3，其自重为16.1kN。山墙基础梁选用突出于柱外墙，有门，非抗震设计，基础梁选JL-5，其自重为16.1kN。基础梁高取450mm（查93G320P.12~13图）。㈡柱的几何尺寸1、柱高查吊车产品目录（大连），200/50kN，吊车跨度16.5m，吊车高度H1=1.810m，柱±0.00到基础顶面取0.50m，(按经验，基础梁顶面比室外地面低0.05m，基础梁高按450m考虑，基顶到±0.00的距离为0.05+0.45=0.5m)柱与吊车梁、基础关系1.200.201.810.290.2214.1012.00-0.20-0.50±0.001.81单厂例题－4上柱高度：Hu=1.2+0.2+1.81+0.29=3.5m取Hu=3.5m下柱高度（算至基础顶面）：Hl=12-(1.2+0.2)+0.5=11.1m全柱高度：H=Hu+Hl=3.5+11.1=14.6m柱顶标高：14.6-0.5=14.1m基顶至吊车梁顶的高度Hk=12-0.2+0.5=12.3m2、柱截面尺寸及计算参数（注意：）柱为边柱，截面如图上柱：b×h=500×400mm下柱：bf×h×hf×b=500×1000×150×120mm校核截面宽度和高度：bHl/20=11100/20=550mmhHk/12=12300/12=1025mm(见教材P126表13-8，b和h稍小一些，故可以允许)(纵向定位轴线校核（查《房屋建筑学》）：B2=750-（B1+B3）=750-(260+400)=90mm80mm（可以）)500400上柱截面500100012015025下柱截面4009022607501.47-0.20±0.00厂房剖面示意图-0.5010002401.18窗4×1.80m窗4×4.80m-0.2018000ABQ=20t/5t14.10(柱顶)12.00(轨顶)单厂例题－5Au=400×500=2.0×105mm2Al=1000×500-2×2650700×190=2.435×105mm2Iu=121×500×4003=2.67×109mm4Il=121×(500×10003-380×683.43)=31.56×109mm4（近似去掉2/3三角形部分的面积）991056.311067.2luIIn=0.085240.06.145.3HHu四、荷载计算1、恒荷载⑴屋盖自重三毡四油防水层0.35kN/m2；20mm水泥砂浆找平层0.02×20=0.40kN/m2；预应力大型屋面板及灌缝重=1.5kN/m2；屋盖支撑=0.05kN/m2；gk=2.3kN/m2天沟板=2.24kN/m；屋架69kN/榀作用在横向平面排架柱顶的屋盖自重设计值为：G1=1.2（2.3×6×18/2+2.24×6+69/2）=206.57kNe1=hu/2-150=400/2-150=50mmM1=206.57×0.05=10.33kN.m(上柱上截面)M’1=206.57×0.3=61.97kN.m(上柱下截面)⑵柱自重上柱：G2=1.2×25×0.4×0.5×3.5=21kNe2=(1000-400)/2=300mmM2=G2e2=21×0.3=6.3kN.m下柱：G3=1.2×25×0.2435×11.1×1.1=89.19kN50G1A=206.57kNG2=21kNG4=57.53kNG3=89.19kN300250A、B柱（轨道中心至柱外缘距离规定为750,由此算出G4距柱中心250）计算模型ABH=14.6mHu=3.5mHl=11.1mAB恒载作用AB206.57kN10.33kN.mAB78.53kN53.89kN.m单厂例题－6(1.1是考虑下柱矩形部分的增大系数)⑶吊车梁及轨道联结重G4=1.2×[45+0.49×6]=57.53kNM4=G4e4=57.53×0.25=14.38kN.m恒载汇总柱A的下柱上截面G2+G4=21+57.53=78.53KNM’1+M2+M4=61.97+6.3-14.38=53.89kN.m2、屋面活荷载屋面标准值=0.5kN/m2Q1=1.4×0.5×6×18/2=37.8kN（因上下柱截面高度不同，故在1，2截面都产生弯矩）MQ1=37.8×0.05=1.89kN.m(上柱上截面)M‘Q1=37.8×0.30=11.34kN.m(上柱下截面)3、风荷载此地区基本风压W0=0.50kN/m2风压高度变化系数μZ按B类地区考虑，屋架端部高度h1=1.65m屋架斜坡高度h2=2.65-1.65=1.00m，在柱顶（H=14.1m），μZ=1.12（教材P106）檐口处（H=14.1+1.65=15.75m），μZ=1.15Fw=γQ[(0.8+0.5)h1+(0.5-0.6)h2]μZW0B=1.4[1.3×1.65-0.1×1.00]×1.15×0.5×6=6.71kNq1=γQμsμZW0B=1.4×0.8×1.12×0.5×6=3.76kN/m()(风向右吹)q2=γQμsμZW0B=1.4×0.5×1.12×0.5×6=2.35kN/m()(风向左吹)4、吊车荷载⑴吊车竖向荷载由图集查得：Pmax,k=152kN，Pmin,k=(193+200)/2-152=44.5kN，B=4.836m，轮距K=4m，小车重Q2k=57.97kN，吊车额定起吊量Q3k=200kN，吊车总重Qk=193kNDmax=0.9γQPmax,k∑yi=0.9×1.4×152×(0.333+1+0.861+0.194)=457.35kNMmax=Dmaxe3=457.35×0.25=114.