不等跨单层厂房设计

一、设计题目工程名称——某两跨等高金工车间厂房二、设计条件及有关资料2.1．该车间为两跨等高厂房，无天窗，AB跨跨度为24m，BC跨跨度为18m,总长120m，柱距均为6m，中间设置一条伸缩缝。2.2．根据工艺要求，AB跨设有2台30T软构桥式起重机，工作级别为A5级，BC跨设有2台10T软构桥式起重机，工作级别为A5级，轨顶标高10.500m。柱顶标高为13.200m。生产过程中无大量烟火、余热及其它有害气体产生，无特殊要求。2.3．建筑构造（1）屋面：二毡三油防水层（加绿豆沙）；3.0cm厚水泥沙浆找平层；8.0cm厚水泥沙浆保温层；大型屋面板（2）墙体：240mm厚双面清水围护砖墙，钢窗宽度为3.6m。（3）地面：室内外高差为150mm，素混凝土地面。2.4．工程地质及水文地质条件厂房所在地点基本风压为0.35KN/m2,地面粗糙度为B类；基本雪压为0.25KN/m2；修正后的地基承载力特征值为180KN/m2。2.5．相关系数：活荷载组合值系数为0.7，风荷载组合值系数为0.6。2.6．选用材料：柱混凝土选C30级，基础用C20，钢筋HRB335。三、厂房平面布置厂房的平面布置包括确定柱网尺寸、排架柱与定位轴线的关系和设置变形缝。柱距为6m，横向定位轴线用①、②…表示，间距取为6m，纵向定位轴线用A、B、C表示，间距取跨度尺寸，即A、B轴线距离为24m，B、C轴线距离为18m。为了布置抗风柱，端柱离开（向内）横向定位轴线600mm，其余排架柱的形心与横向定位轴线重合。A、B跨的吊车起重量等于30t，B、C跨的吊车起重量等于10t，A、C列柱均初步采用非封闭结合，初步取连系尺寸D=150mm。是否采用非封闭结合及连系尺寸取多少，需要根据吊车架外边缘与上段柱内缘的净空尺寸B₂确定。（参见《建筑结构设计》附录A.1）。假设上柱截面高度为500mm。对于C列柱，B₂=750-(260+500-150)=140mm80mm,满足要求。对于A列柱，B₂=750-(300+500-150)=100mm80mm,满足要求。对于等高排架，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净空尺寸能满足要求。厂房总长度120m，大于100m，根据变形缝设置要求应该设置一道变形缝。根据题意可将变形缝设置在厂房对称位置即长60m处。四、结构平面布置图122ABC20@6000=1200024001800吊车平面布置图Q=30TQ=30TQ=10TQ=10T122ABC20*6000=1200024001800厂房平面布置图26000600021五、构建选型及布置构建选型包括屋面板、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。5.1．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（不含屋面自重且该屋面为不上人屋面）的设计值，查92（03）G410-1。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92（03）G410-2.采用预应力混凝土屋面板，查《建筑结构设计》书后附表C.1，中部选用Y-WB-4Ⅱ，端部选用Y-WB-4ⅡS，板自重1.40KN/m²。嵌板采用钢筋混凝土板，查《建筑结构设计》书后附表C.2，中部选用Y-KWB-2Ⅱ。端部选用KWB-2ⅡS。板自重1.70KN/m²。②天沟板当屋面板采用有组织派水时，需要布置天沟。对于多跨，内侧采用内天沟，外侧采用外天沟。天沟的型号根据外加均布线荷载设计值查92（03）G410-3。计算天沟的积水荷载时。按天沟的最大深度确定。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，厂房端部有端壁的天沟板用“sa”，“sb”表示。本例在②、④、⑥、⑧、⑩轴线外设置落水管。查《建筑结构设计》书后附表C.3，一般外天沟板选用TGB77-1，开洞天沟板选用TGB77-1a或TGB77-1b，端部位TGB77-1sa，或TGB77-1sb,自重2.24KN/m²。同理查表可得，一般内天沟板选用TGB662-1，开洞天沟板选用TGB62-1a或TGB62-1b，端部为TGB62-1sa或TGB62-1sb，自重2.02KN/m²。5.2．屋架及支撑屋架型号根据屋面荷载设计值，天窗类别，悬挂吊车情况及檐口形状选定。本例跨度较大故选用预应力折线型屋架，查95（03）G414。本例不设天窗，由《建筑结构设计》书后附表D.1.1，代号为a。檐口形状为一端外天沟，一端内天沟，代号为D。18m跨采用预应力混凝土屋架，中间选用YWJ18-5-Da，两端选用YWJ-18-1Da’，自重68.2KN。24m跨采用预应力混凝土屋架，中间选用YWJ24-5-Da，两端选用YWJ24-5-Da’，自重106.8KN。5.3．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）以及吊车的载荷状态选定。其中，钢筋混凝土吊车梁可查95（03）G323，先张法预应力混凝土吊车梁可查95（03）G425，后张法预应力混凝土吊车梁可查95（03）G426。对于18m跨，吊车起重重量为10t，中级载荷状态，Lk=18-2×0.75=16.5m，采用钢筋混凝土吊车梁，查《建筑结构设计》书后附表B.2，中间跨采用DLZ-11Z，边跨采用DLZ-11B，梁高1200mm，自重40.8KN。对于24m跨，吊车起重重量为30t，中级载荷状态，Lk=24-2x0.75=22.5m，采用钢筋混凝土吊车梁，查《建筑结构设计》书后附表B.2，中间跨采用DLZ-7Z，边跨采用DLZ-7B，梁高1200mm,自重28.2KN。5.4．基础梁基础梁型号根据跨度，墙体高度，有无门窗洞等查93（03）G320。墙厚240mm，突出于柱外。查《建筑结构设计》书后附表G.1，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。5.5．柱间支撑根据规范厂房跨度在18m以上或柱高8m以上应设柱间支撑，并应布置在变形缝左右6米区段中。5.6．抗风柱抗风柱下柱采用工字形截面，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、24m跨的抗风柱沿山墙等距离布置，间距为6m。六、排架结构分析6.1．计算简图对于没有抽柱的单层厂房，计算单元可以取一个柱距，即6m。排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。下柱高度取牛腿顶标高减去基础顶面标高，一般低于地面不少于50mm，对于边柱，由于基础顶面还需放置预制基础梁，所以排架柱基础顶面一般不低于地面500mm。本例中排架柱顶面低于室外地平550mm。（1）确定柱子各段高度基顶标高为-0.700m，故柱总高为H=13.2+0.7=13.9m；上段柱高HU=13.9-9.3=3.9m；下段柱高Hl=13.9-3.9=10.0m。（2）确定柱截面尺寸由《混凝土结构设计》表2--8厂房柱截面形式和尺寸参考表得边柱：上柱矩形b=500mm，h=600mm。下柱工字形b=500mm，h=1000mm。中柱：上柱矩形b=500mm，h=600mm。下柱工字形b=500mm，h=1200mm。（3）计算柱截面几何尺寸各住截面的几何特征见下表。截面尺寸/mm面积/103mm2惯性矩/106mm4A上柱矩500×5002505208下柱工500×1000×20027035270B上柱矩500×6003009000下柱工500×1200×20029056403500500100200100252002520025252005005005005001000120050020010025200255005001000B柱C柱A柱排架柱截面尺寸计算参数柱号240001800013900390010000ABC排架计算简图6.2．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）永久荷载永久荷载包括屋盖荷载、上柱自重、下柱自重、吊车梁及轨道自重。①屋盖自重P1面荷载：二毡三油防水层（加绿豆沙）0.35KN/m²30mm厚水泥砂浆找平层0.02×30KN/m2=0.60KN/m²80mm厚水泥砂浆保温层0.08×20KN/m2=1.60KN/m²屋面板自重1.40KN/m²屋面板灌缝0.10KN/m²钢支撑0.05KN/m²小计4.10KN/m²外天沟板线荷载：找坡层1.50×0.77=1.16KN/m防水层、找平层等2.55×0.77=1.96KN/mTGB77-1自重2.24KN/m小计5.36KN/m内天沟板线荷载：找坡层1.50×0.62=0.93KN/m防水层、找平层等2.55×0.62=1.58KN/mTGB77-1自重2.02KN/m小计4.53KN/m集中荷载：18m跨屋架自重68.20KN24m跨屋架自重106.80KN屋架作用在柱顶的恒荷载设计值：A列柱：F1A=1.2×（4.10×6×24×0.5＋5.36×6＋0.5×106.8）=456.9KNB列柱：24m跨传来F1B=1.2×（4.10×6×24×0.5＋4.53×6＋0.5×106.8）=450.9KN18m跨传来F1B’=1.2×（4.10×6×18×0.5＋4.53×6＋0.5×68.2）=399.2KNC列柱：F1C=1.2×（4.10×6×18×0.5＋5.36×6＋0.5×68.2）=345.2KNF1作用点位置与纵向定位轴线的距离150mm。②上柱自重F2A柱：F2A=1.2×（0.5×0.5×25×3.9）=29.3KNB柱：F2B=1.2×（0.5×0.6×25×3.9）=35.1KNC柱：F2C=1.2×（0.5×0.5×25×3.9）=29.3KN③下柱自重F3下柱大部分截面为工字形，但牛腿部位及插入杯口基础的部分是矩形截面。假定矩形截面的范围为自牛腿顶面向下1400mm及基础顶面以上1100mm。近似忽略牛腿的重量。A柱：F3A=1.2×[0.27×(10.0－1.4－1.1)×25＋1.0×0.5×25×2.5]=98.30KNB柱：F3B=1.2×[0.29×(10.0－1.4－1.1)×25＋1.2×0.5×25×2.5]=110.3KNC柱：F3C=1.2×[0.27×(10.0－1.4－1.1)×25＋1.0×0.5×25×2.5]=98.30KN④吊车梁、轨道、垫层自重F4取轨道及垫层自重为0.8KN/m。A柱：F4A=1.2×（0.8×6＋40.8）=54.72KNB柱：24m跨传来F4B=1.2×（0.8×6＋40.8）=54.72KN18m跨传来F4B’=1.2×（0.8×6＋28.2）=39.60KNC柱：F4C=1.2×（0.8×6＋28.2）=39.60KNF4的作用点离纵向定位轴线的距离为750mm。如下图所示：100750150350150F1AF2AF4AF3AA列柱F1BF4B750F1'BF2BF4'BF3B750150150200400100750150350F1CF2CF4CF3CC列柱B列柱永久荷载作用点位置⑵⑵、屋面可变荷载屋面可变荷载F5取屋面均不荷载和雪荷载两者的较大值0.5KN/m。A柱：F5A=1.4×(24×6×0.5×0.5＋0.77×6×0.5)=53.60KNB柱：24m跨传来F5B=1.4×(24×6×0.5×0.5＋0.62×6×0.5)=53.00KN18m跨传来F5B’=1.4×(18×6×0.5×0.5＋0.62×6×0.5)=40.40KNC柱：F5C=1.4×(18×6×0.5×0.5＋0.77×6×0.5)=40.03KNF5的作用点同F1（3）、吊车荷载①吊车竖向荷载Dmax,k、Dmin,k吊车基本尺寸和轮压起重量Q/t吊车跨度Lk/m吊车桥距B/mm轮距K/mm吊车总重(G+g)/t小车重g/t最大轮压Pmax/KN最小轮压Pmin/KN1816.555504400183.9115253022.5615048004211.829070注：表中最小轮压Pmin=(G+g+Q)/2-Pmax吊车竖向荷