单层双跨工业厂房设计

1单层工业厂房设计一、设计资料1．工程名称：某金工厂双跨装配车间2．双跨装配车间，总长60m，柱距6m，跨度24m+24m。每跨各设有二台20/5t吊车，A5级工作制，其轨顶标高为7.2m，柱顶标高10.3m。3．依建筑材料供应情况和施工能力，车间的主要承重构件采用装配式钢筋混凝土结构，标准构件如下：（1）屋面板——全国标准图集G410（一）中的1.5m6m预应力钢筋混凝土屋面板（YWB-1Ⅱ），板重为11.7kN，灌缝重为0.1kN/m2。（2）天沟板——24m跨外天沟采用G410（三）TGB77-1，自重12.1kN/块，积水荷载以0.6kN/m计；24跨内天沟采用TGB62-1，自重11.4kN/块。（3）屋架——24m跨根据G415（一），有天窗时采用YWJA-24-2Cc（自重106kN）；无天窗时采用屋架类型为YWJA-24-Ca。（4）吊车梁——选用国标G426（二）后张法预应力混凝土（6m后张锚具吊车梁YWDL6-4，梁高H=1200mm，自重45.5kN，轨道及连接件自重按1kN/m计，其构造高度为200mm。（5）排架柱及基础材料选用情况柱：纵向受力钢筋采用HRB400（yyff360Mpa），箍筋采用HPB235（yyff210Mpa）。4．屋面构造为大型屋面板承重层：20厚水泥砂浆找平层（重力密度20kN/m3）；80厚泡沫混凝土隔热层（抗压强度4Mpa，重力密度5kN/m3）；20厚1：3水泥砂浆找平层（重力密度20kN/m3）；二毡三油绿豆砂面层0.35kN/m5.外墙材料外墙采用240mm厚的砖砌体，容重为19kN/m3。6．风荷载0wwzzzk基本风压0w取0.35kN/m2，风振系数1.0z，风荷载体型系数s根据规范确定，风压高度变化系数z根据规范确定。二、设计简图2（1）选取计算单元，如图1所示，计算单元宽度为B=6.0m。H=10.3+0.5=10.8mlH=6.7+0.5=7.2muH=10.8-7.2=3.6m根据建筑剖面及其构造，确定厂房计算简图如图2所示柱截面几何参数见表1。600060002400024000图1计算单元ABC2400024000360010800图二厂房计算简图3表1柱截面几何参数柱列上柱下柱mmhb/21/mmA截面积41/mmI惯性矩mmhbhbfw/22/mmA截面积42/mmI惯性矩A4004001.61052.131094009001001501.8751051.9541010B4006002.41057.210940010001001501.9751052.5631010C4004001.61052.131094009001001501.8751051.9541010三、荷载计算1.恒载（1）屋盖结构自重二毡三油绿豆砂面层0.35kPa20厚水泥砂浆找平层200.02kPa=0.4kPa80厚泡沫混凝土保温层80.08kPa=0.64kPa20厚水泥砂浆找平层0.0220kPa=0.4kPa屋架支撑0.05kPa预应力混凝土屋面板1.40kPa屋面恒载3.24kPa屋架自重荷载为60.5KN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为：11.2(3.24624/260.5/2)263.53G（1）柱自重A,C柱：上柱：AG4=4CG=1.243.6=17.28kN下柱：AG5=5CG=1.24.697.2=40.52kN中柱B：上柱BG4=1.263.6=25.92kN下柱BG5=1.24.947.2kN=42.68kN（2）吊车梁及轨道自重3G=1.2（39.5+60.8）kN=44.3kN各恒载作用位置如图3所示。42400024000ABCQlQQGGGGGGGGGGQGGGG4A=17.28KNeeeeeeeeeeeeee4=250mm=50.4kN1=263.53kN1=50mm3=44.3kN3=300mm5A=40.52kN=01=50.4kN1=263.53kN5=150mm3=44.3N6=750mm1=75.6kN1=263.53kN5=150mm4B=25.92kN=03=44.3kN6=750mm5B=42.68kN=01=50.40kN1=263.53kN1=50mm3=44.3kN3=300mm4C=17.28kN4=250mm5C=40.52kN=0图3荷载作用位置2．屋面活荷载由《荷载规范》查得，屋面活荷载的标准值为0.5kPa（可作0.2kPa的增减），本处取0.7kPa，雪荷载的标准值为0.3kPa，后者小于前者，故仅按屋面活荷载计算。作用于屋顶的屋面活荷载设计值为：1Q1.40.5624/2kN=50.4kN屋面活荷载作用的位置与屋盖结构自重1G相同。3.吊车荷载本车间选用的吊车主要参数如下：20/5t，吊车工作级别为A5级，吊车梁高B=5.2m，K=4.0m，maxP=174kN，minP=37.5kN，Q=200kN，g=68.6kN吊车梁的支座反力影响线如图4所示。50.0670.8001.0000.267440012004400图4吊车梁支座反力影响线（1）吊车竖向荷载设计值maxD=ipQyFmax=1.4174（1+0.800+0.267+0.067）kN=551.998NipQyFDmaxmin1.437.52.266kN=118.97kN（2）吊车水平横向荷载设计值作用在每一个轮上的吊车横向水平荷载标准值为：)(41gQTQ=1/40.1（200+68.6）kN=6.715kN作用在排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为：iQQyTTmax=1.46.7152.266kN=21.30kN4．风荷载由《荷载规范》查得，该地区基本风压0w=0.35kPa；风压高度系数按B类地面取值：柱顶：H=10.8m，z=1.022檐口：H=13.1m，z=1.087屋顶：H=14.5m，z=1.126风荷载体型系数如图5所示。6图5风荷载体型系数及计算简图故风荷载标准值为110kszww=0.81.0220.35kPa=0.286kPa220kszww=0.41.0220.35kPa=0.143kPa作用于排架上的风荷载的设计值为BwqQ11=1.40.2866kN/m=2.402kN/mBwqQ22=1.40.1436kN/m=1.201kN/m：1213420[()()]wQsszsszFhhwB=1.4[（0.8+0.4）1.0872.3+（-0.6+0.5）1.1261.47]0.355.2kN=6.52kN所以风荷载作用如图6所示。2400024000w12qFq图6风荷载作用示意图四、内力分析本厂房为两跨等高排架，可用剪力分配法进行内力分析。1．剪力分配系数的计算（1）A列柱柱顶位移A的计算71I=2.13109mm4，2I=1.9541010mm4n1I/2I=（2.13109）/（1.9541010）=0.109uH/H=3.6/10.8=0.333)]11(1[330nC=3/[1+0.3333(1/0.109-1)]=2.304023CEIHA=1.0/(1.95410102.304)(EH3)=2.2211011(EH3)(2)B列柱柱顶位移B的计算1I=7.2109mm4，2I=2.5631010mm4n1I/2I=（7.2109）/（2.5631010）=0.281uH/H=3.6/10.08=0.333)]11(1[330nC=3/[1+0.3333(1/0.281-1)]=2.741320BHEIC=1.0/(2.56310102.741)(EH3)=1.4231011(EH3)（3）C列柱柱顶位移C同A列柱（4）各柱剪力分配系数i3111111331111121()1.603102.221101.42310iiABCEEHHAC=3111(1)/(1/)0.2812.2211.603AiiB=3111(1)/(1/)0.4381.4231.603Bii2.恒载作用下的内力分析恒荷载作用下排架的计算简图7所示：8M__G1MMM2A1B2B1A__G1___G1图7恒荷载作用下排架的计算简图11GG=263.53KN；234AGGG=（44.3+17.28）kN=61.58kN35AGG=40.52kN；412GG=527.06kN；65BGG=42.68Kn阿5432BGGG=25.92+244.3=114.52KN111MGe=263.530.05kN.m=13.18kN.m2144033()AMGGeGe=[（263.53+17.28）0.25-44.30.3]kN.m=56.915kN.m由图7所示排架为对称结构且作用对称荷载，排架结构无侧移，故各柱可按柱顶为不动铰支座计算内力A、C柱列：0.109n，0.333，则)]11(1/[)]11(1[5.1321nnC=2.196)]11(1/[)1(5.1323nC=1.024HMCR/11=2.19613.18/10.8kN=2.68kN（）HMCR/32=1.02456.915/10.8kN=5.396kN（）AR=21RR=（2.68+5.396）kN=8.076kN（）B柱列：BR=0故假设在排架柱顶不动铰支座的总反力为BARRRCR=（8.076+0-8.076）kN=0kN各柱柱顶最后剪力分别为RRVAAA=8.076kN（）9RRVBBB=0kNRRVCCC=-8.076kN（）CBAiVVVV=8.076+0-8.076=0故恒载作用下排架柱的弯矩图和轴力图如图8所示。013.17713.17714.6142.4221.009.0842.4214.6121.008.076263.53527.06263.53278.22319.95359.26549.10632.55673.96278.22319.95359.26（a）弯矩图（单位kN.m）（b）轴力图（单位kN）图８弯矩图和轴力图3.屋面和荷载作用下的内力分析（1）AB跨作用有屋面活荷载时（图9）QMQMMM1A2A1BA1B2B1A图９活荷载计算简图由屋面活荷载在每侧柱顶产生的压力为1Q=50.4kN，其中在A列柱、B列柱柱顶及变阶处引起的弯矩分别为111eQMAA=50.40.05kN.m=2.52kN.m222eQMAA=50.40.25kN.m=12.6kN.m111eQMBAB=50.40.15kN.m=7.56kN.m10212eQMBAB=0各柱不动铰支座反力分别为A柱列：n0.109，0.333，1C2.196，3C1.024HMCRA/111=2.1962.52/10.8kN=0.512kN（）HMCRA/232=1.02412.6/10.8kN=1.195KN（）21RRRA=（0.512+1.195）kN=1.707kN（）B柱列：n0.281，0.333)]11(1/[)]11(1[5.1321nnC=1.760BR=HMCRB/111=1.7607.56/10.8kN=1.232kN（）假想排架柱顶下动铰支座的总反力为BARRR=（1.707+1.232）kN=2.939kN（）各柱柱顶最后剪力分别为RRVAAA=（1.707-0.2812.939）kN=1.475kN（）RRVBBB=（1.232-0.4382