淮阴工学院单层厂房课程设计啸哥

单层厂房设计任务书

一、设计任务

某厂金工车间的等高排架。该金工车间平、立面布置如图所示。柱距除端部为5.4m，其余均为6.0m，跨度(18m+18m)；每跨设有两台吊车，吊车工作制级别为A5级，轨顶标高为8.4m，吊车起重量左右跨相同，具体见表2。外墙无连系梁，墙厚370mm，每开间侧窗面积23.76m2，钢窗，无天窗。

word/media/image3_1.pngword/media/image3_1.png

二、设计参考资料

1、 屋面做法：

三毡四油加绿豆砂防水层 0.4kN/m2

20mm厚水泥砂浆找平层 0.4kN/m2

100mm水泥珍珠岩制品保温层 0.4kN/m2

一毡二油隔气层 0.05kN/m2

预应力混凝土屋面板 1.4kN/m2

屋面活载： 0.7 kN/m2

2、荷载

表 1 荷载

3、吊车起重量及其数据，见表2。

表2 吊车起重量及其数据

4、预应力屋面板、嵌板及天沟板选用，见表4。

表4 预应力屋面板、嵌板及天沟板

5、屋架选用图集，见表5。

表5 屋架选用图集

6、吊车梁选用图集，见表6。

表6 吊车梁选用图集

注:轨道连结件重: 0.8 kN/m

7、基础梁：选用标准图号G320 JL-3,16.7 kN/根。

8、钢窗重：0.45 kN/m2。

单层厂房结构课程设计计算书

1.结构构件选型及柱截面尺寸确定

因该厂房跨度在15~36m之间，且柱顶标高大于8m，故采用钢筋混凝土排架结构。为了使屋盖具有较大刚度，选用预应力混凝土折线型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。

由图1可知柱顶标高为10.8m，牛腿顶面标高为7m；设室内地面至基础顶面的距离为0.5m，则计算简图中柱的总高度H，下柱高度Hl，和上柱高度Hu分别为：

牛腿顶面标高=轨顶标高-hb-ha

=8.4-1.2-0.2=7m

根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，可确定柱的截面尺寸，见表1。

图1 厂房剖面图

表1 柱截面尺寸及相应的计算参数

本设计仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图2所示。

word/media/image26_1.pngword/media/image26_1.png

图2 计算单元和计算简图

2.荷载计算

1.恒载

⑴屋盖恒载

三毡四油加绿豆砂防水层 0.4kN/m2

20mm厚水泥砂浆找平层 0.4kN/m2

100mm水泥珍珠岩制品保温层 0.4kN/m2

一毡二油隔气层 0.05kN/m2

预应力混凝土屋面板 1.4kN/m2

屋面活载： 0.7 kN/m2

屋盖钢支撑 word/media/image27_1.png

总计 2.70ＫＮ／ｍ２

屋架重力荷载为５４.８kN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设计值为：

Ｇ１＝１.２×（２.７ＫＮ／ｍ×６ｍ×１８／２ｍ＋５４.８／２ＫＮ）＝２０７.８４KN

(2) 吊车梁及轨道重力荷载设计值：

word/media/image28_1.png

(3)柱自重重力荷载设计值

A、C柱:

上柱：Ｇ４Ａ＝Ｇ４ｃ＝１.２×４.０ＫＮ／ｍ×３.８ｍ＝１８.２４ＫＮ

下柱: Ｇ５Ａ＝Ｇ５ｃ＝１.２×４.６９ＫＮ／ｍ×７.５ｍ＝４２.２１ＫＮ

B柱:

上柱: Ｇ４Ｂ＝１.２×６.０ＫＮ／ｍ×３.８ｍ＝２７.３６ＫＮ

下柱: Ｇ５Ｂ＝１.２×４.９４ＫＮ／ｍ×７.５ｍ＝４４.４６ＫＮ

word/media/image38_1.png

图3 荷载作用位置图 （单位：kN）

2.屋面活荷载

屋面活荷载标准值为0.7ＫＮ／ｍ２，雪荷载标准值为word/media/image39_1.png，后者小于前者，故仅按前者计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：

　　Ｑ１＝１.４×0.7ＫＮ／ｍ２×６ｍ×１８／２ｍ＝５２.９２KN

word/media/image40_1.png的作用位置与word/media/image41_1.png作用位置相同，各项恒载作用位置如图3所示。

3.风荷载

风荷载的标准值按word/media/image42_1.png计算，其中Wo=0.55ＫＮ／ｍ２,word/media/image43_1.png,word/media/image44_1.png根据厂房各部分标高(图1)及B类地面粗糙度确定如下：

柱顶(标高10.8m) word/media/image44_1.png=1+（1.04-1）/（15-10）×（10.8-10）=1.0224

檐口(标高word/media/image45_1.png) word/media/image44_1.png=1+（1.04-1）/（15-10）×（12.45-10）=1.0686

word/media/image46_1.png如图4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：

Wk=1.0×0.8×1.0224×0.7=0.573ＫＮ／ｍ２

W2k=1.0×0.4×1.0224×0.7=0.286ＫＮ／ｍ２

word/media/image47_1.png

图4 风荷载体型系数及计算简图

则作用于排架计算简图(图4)上的风荷载设计值为:

q1=1.4×0.573ＫＮ／ｍ２×6m=4.8ＫＮ／ｍ２

q1=1.4×0.286ＫＮ／ｍ２×6m=2.4ＫＮ／ｍ２

word/media/image48_1.png

=1.4×[(0.8+0.4)×1.65+(0.5-0.6)×1.05]×1.0686×1.0×0.7ＫＮ／ｍ２×6m

=11.78KN

4.吊车荷载

由表2可得10t吊车的参数为：B=5.55m，K=4.4m，G=38KN，Q=100KN，Pmax=115KN,Pmin=25KN ,根据B=5.55m及word/media/image49_1.png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5所示。

(1)吊车竖向荷载

吊车竖向荷载设计值为：

Dmax=0.9×1.4××115（1+0.808+0.075+0.267）=311.54KN

Dmin=0.9×1.4××25（1+0.808+0.075+0.267）=67.73KN

(2)吊车横向水平荷载

作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力为：

word/media/image54_1.png

作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为：

Tmax=0.9×1.4×4.14×2.15=11.22KN

word/media/image61_1.png

图5 吊车荷载作用下支座反力影响线

3.排架内力分析

该厂房为两跨等高排架，可用剪力分配法进行排架内力分析。其中柱的剪力分配系数word/media/image62_1.png计算，见表2。

表2 柱剪力分配系数

;

;

;

word/media/image88_1.png

由于图6a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。柱顶不动铰支座反力word/media/image91_1.png可根据相应公式计算。对于A，C柱word/media/image92_1.png，则：

本例中RB=0。求得Ri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6b、c。

图6 d为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定，下同。

图6 恒载作用下排架内力图

2．屋面活荷载作用下排架内力分析

(1)AB跨作用屋面活荷载

排架计算简图如图7word/media/image99_1.png所示，其中Q1=52.92kN，它在柱顶及变阶处引引起的力矩为：

对于A柱，，,则

对于B柱word/media/image106_1.png,，则

将R反作用于柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与相应的柱顶不动铰支座反力叠加，可得屋面活荷载作用于AB跨时的柱顶剪力，即

排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图7b，c所示。

图7 AB跨作用屋面活荷载时排架内力图

（2）BC跨作用屋面活荷载

由于结构对称，且BC跨与AB跨作用荷载相同，故只需将图7中内力图的位置及方向调整一下即可，如图8所示。

图8 BC跨作用屋面活荷载时的排架内力图

3．风荷载作用下排架内力分析

(1）左吹风时

计算简图如图9a所示。对于A，C柱, word/media/image116_1.png，得

各柱顶的剪力分别为

排架内力如图9b所示

(a) (b)

图9 左吹风时排架内力图

(2)右吹风时

计算简图如图10a所示。将图9b所示A，C柱内力图对换且改变内力符号后可得，如图10b所示。

图10 右吹风时排架内力图

4.吊车荷载作用下排架内力分析

(1) Dmax作用于A柱

计算简图如图11a所示。其中吊车竖向荷载Dmax，Dmin。在牛腿顶面处引起的力矩为：

对于A柱，，则

对于word/media/image131_1.png柱，word/media/image132_1.png，，得

排架各柱顶的剪力分别为：

排架各柱弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图11b,c所示。

图11 Dmax作用在A柱时排架内力图

(2) Dmax作用于B柱左

计算简图如图12a所示word/media/image143_1.png,word/media/image144_1.png计算如下：

柱顶不动铰支反力word/media/image147_1.png，word/media/image148_1.png及总反力word/media/image149_1.png分别为：

各柱顶剪力分别为：

排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图12b，c所示

图12 Dmax作用于B柱左时排架内力图

（3）Dmax作用于B柱右

根据结构对称性及吊车吨位相等的条件，内力计算与Dmax作用于B柱左的情况相同，只需将A，C柱内力对换并改变全部弯矩及剪力符号，如图13所示。

图13 Dmax作用于B柱右时排架内力图

（4）Dmax作用于C柱

同理，将作用于A柱情况的A，C柱内力对换，并注意改变符号，可求得各柱的内力，如图14所示。

图14 Dmax作用在C柱右时排架内力图

（5）Tmax作用于AB跨柱

当AB跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图15a所示，对于A柱，word/media/image159_1.png，word/media/image160_1.png，

则

同理，对于B柱，word/media/image164_1.png，,，则：

排架柱顶总反力R为：

各柱顶剪力为：

排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图15b所示。当Tmax方向相反时，弯矩图和剪力只改变符号，方向不变。

图15 Tmax作用于AB跨时排架内力图

(6) Tmax作用于BC跨柱

由于结构对称及吊车吨位相等，故排架内力计算与Tmax作用AB跨情况相同，仅需将A柱与C柱的内力对换，如图16所示。

图16 Tmax作用于BC跨时排架内力图

5.内力组合

以A柱内力组合为例。表3为各种荷载作用下A柱内力标准值汇总表，表4～表11、表12为word/media/image174_1.png柱内力组合表，这两表中的控制截面及正号内力方向如表3中的例图所示。

对柱进行裂缝宽度验算时，内力采用标准值，同时只需对e0/h0>0.55的柱进行验算。为此，表2-33中亦给出了Mk和Nk的组合值，它们均满足e0/h0>0.55的条件，对设计来说，这些值均取自Nmin及相应的M和V一项。

表3 word/media/image174_1.png柱内力设计值汇总表

注：M单位(kN/m)，N单位kN，V单位kN。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/35a4ba6bccbff121dd368354.html