单层工业厂房结构课程设计实例1.docx
《单层工业厂房结构课程设计实例1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单层工业厂房结构课程设计实例1.docx（55页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
单层工业厂房结构课程设计实例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
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
+12.800
+11.750
+9.600
+7.200
+6.000
-0.150
±0.000
C
图2-54厂房剖面图
B
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2-22。
表2-22
柱截面尺寸及相应的计算参数
计算参数
自重/（kN/m）
截面尺寸/mm
面积/mm2
惯性矩/mm4
柱号
上柱
矩400⨯400
1.6⨯105
21.3⨯108
4.0
A，C
下柱
I400⨯900⨯100⨯150
1.875⨯105
195.38⨯108
4.69
上柱
矩400⨯600
2.4⨯105
72⨯108
6.0
B
下柱
I400⨯1000⨯100⨯150
1.975⨯105
256.34⨯108
4.94
本设计仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图2-55所示。
1112
600
10
600
9
600
8
600
7
600
6
5
600
4
600
3
600
2
600
600
1
EA=
EA=
101003600
900
A柱
1800
1800
1000
BC
B柱
图2-55计算单元和计算简图
2.荷载计算
1.恒载
⑴屋盖恒载
绿豆砂浆保护层
0.35kN/m2
二毡三油防水层
20
厚水泥砂浆找平层
20kN/m3⨯0.02m=0.40kN/m2
2
80
厚泡沫混凝土保温层
8kN/m3⨯0.08m=0.64kN/m2
预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝）
1.4kN/m2
屋盖钢支撑
0.05kN/m2
总计
2.84kN/m2
屋架重力荷载为60.5kN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设计值为：
G1=1.2⨯（2.84kN/m⨯6m⨯18/2m+60.5/2kN）=220.33kN
（2）吊车梁及轨道重力荷载设计值：
G3=1.2⨯（44.2kN+0.8kN/m⨯6m）=58.8kN
（3）柱自重重力荷载设计值
A、C柱:
上柱：
G4A=G4C=1.2⨯4.0kN/m⨯3.6m=17.28kN下柱:
G5A=G5C=1.2⨯4.69kN/m⨯6.5m=36.58kN
B柱:
上柱:
G4B=1.2⨯6.0kN/m⨯3.6m=25.92kN
下柱:
G5B=1.2⨯4.94kN/m⨯6.5m=38.53kN
各项恒载作用位置如图2-56所示。
图2-56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0.5kN/m2，雪荷载标准值为0.4kN/m2，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⨯0.5kN/m2⨯6m⨯18/2m=37.8kN
Q1的作用位置与G1作用位置相同，如图2-56所示。
3.风荷载
风荷载的标准值按wk=βzμzμsw0计算，其中w0=0.5kN/m2
βz=1.0,μz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
9.6m
μz
=1.000
）
檐口（标高
11.75m
μz
=1.049
）
屋顶（标高
12.80m
μz
=1.078
）
ms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：
wk=βzμzμs1w0=1.0⨯0.8⨯1.0⨯0.5kN/m2=0.4kN/m2
w2k=βzμzμs2w0=1.0⨯0.4⨯1.0⨯0.5kN/m2=0.2kN/m2
-0.6
-0.5-0.4
-0.4
Fw
+0.8
-0.4
q1
q2
BC
BC
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⨯0.4kN/m2⨯6.0m=3.36kN/m
q2=1.4⨯0.2kN/m2⨯6.0m=1.68kN/m
Fw=γQ[（μs1+μs2）μzh1+（μs3+μs4）μzhz]βzω0B
=1.4⨯[（0.8+0.4）⨯1.049⨯2.15m+（-0.6+0.5）⨯1.078⨯1.05m]
⨯1.0⨯0.5kN/m2⨯6.0m
=10.89kN
4.吊车荷载
由表2-16可得20/5t吊车的参数为：
B=5.2m，K=4.0m，g=68.6kN，
Q=200kN，Pmax=174kN,Pmin=37.5kN,根据B=5.2m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：
Dmax=γQPmax∑yi=1.4⨯174kN⨯（1+0.8+0.133+0.333）=551.998kNDmin=γQPmin∑yi=1.4⨯37.5kN⨯（1+0.8+0.133+0.333）=118.965kN
（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：
T=14a（Q+g）=14⨯0.1⨯（200kN+68.6kN）=6.715kN
作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为：
Tmax=γQT∑yi=1.4⨯6.715kN⨯2.15=21.30kN
400012004000
FpmaxFpmaxFpmaxFpmax=174KN
6m
6m
1330.
0.333
80.
01.
图2-58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ηi计算，见表2-23。
表2-23
柱剪力分配系数
柱别
n=Iu
Il
C0=3[1+λ3（1n-1）]
ηi=
1δi
λ=HuH
δ=H3C0EIl
∑1δi
A、C
柱
n=0.109
C0=2.192
ηA=ηC=0.277
λ=0.356
δA=δC=2.406⨯10-8/E
B柱
n=0.281
C0=2.690
ηB=0.446
λ=0.356
δB=1.494⨯10-8/E
=G3+G4A=58.8kN+17.28kN=76.08kN
=G=220.33kN
G
G1
;
2
1
=G5A=36.58kN
G3
=2G=2⨯220.33kN=440.66kN
;
G4
1
6=G5B
=38.53kN;
=G4B=2G3=25.92kN+2⨯58.8kN=143.52kN
G
G5
M1=G1e1=220.33kN⨯0.05m=11.02kN⋅m
M2=（G1+G4A）e0-G3e3
=（220.33kN+17.28）⨯0.25m-58.8kN⨯0.3m=41.76kN⋅m
由于图2-59a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Ri可根据相应公式计算。
对于A，C柱
n=0.109，λ=0.356则：
RC=-6.39（←）
1-λ
2
⎛
-
1⎫
3
ç1
⎪
3
1-λ2
⎝
n⎭
11.02
11.02
220.33
440.66
220.33
11.98
29.78
29.78
11.98
237.61
466.58
237.61
296.41
584.18
296.41
+
+
+
11.76
6.39
6.39
11.76
332.99
332.99
B
C
B
C
M1
G1
G4
G1
M1
+V
+N
G2
G5
G2
+M
M2
M2
G3
G6
G3
+M
+V
+N
B
C
图2-59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2-60a所示，其中Q1=37.8kN，它在柱顶及变阶处引引起的力矩为：
M1A=37.8kN⨯0.05m=1.89kN⋅m
M2A=37.8kN⨯0.25m=9.45kN⋅m
M1B=37.8kN⨯0.15m=5.67kN⋅m
对于A柱，
C=2.231
，
C3
=0.957
则
1
R
=
M1A
C+
M2A
C=
1.89kN⋅m⨯2.231+9.45kN⋅m⨯0.957
=1.31kN（→）
A
H
1
H
1
10.1m
对于B柱n=0.281,λ=0.356，则
2
⎛
1
⎫
3
1-λ
ç1-
⎪
n
C1
=
⋅
⎝
⎭=
1.781
2
3
⎛
1
⎫
1
+λ
ç
-1
⎪
⎝n
⎭
1.89
5.67
Q1
Q4
M1A
M1B
8.93
0.52
5.78
2.30
M2A
4.58
5.98
0.64
6.46
0.67
B
C
B
C
37.8
37.8
+
+
37.837.8
BC
图2-60AB跨作用屋面活荷载时排架内力图
Q1
Q1
M1B
M1C
5.67
1.89
M2C
2.30
5.78
8.93
0.52
6.46
0.645.98
0.03
0.67
4.58
B
C
B
C
37.8
37.8
+
+
37.837.8
BC
图2-61BC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
Fw
18.55
q2
q1
19.10
107.20
BC
42.80
11.89
120.09
B
10.50
30.81
139.76
C
图2-63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2-64a所示。
其中吊车竖向荷载Dmax，Dmin。
在牛腿顶面处引起的力矩为：
（1）Dmax
Qmax
MA
MBQmin
B
552
+
552
114.41
51.19
45.86
43.37
5.29
21.98
14.22
39.44
12.74
1.47
14.85
C
B
C
118.97
+
118.97
BC
图2-64Dmax作用在A柱时排架内力图
作用于B柱左
计算简图如图2-65a所示MA,MB计算如下：
MA=Dmine3=118.97kN⨯0.3m=35.69kN⋅mMB=Dmaxe3=552.00kN⨯0.75m=414.00kN⋅m
Qmax
118.97
552
MA
MB
Qmin
+
+
118.97
552
B
C
B
C
56.77
312.59
44.60
21.08
101.47
15.77
28.17
129.48
12.39
125.14
123.59
B
C
图2-65Dmax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2-66所示。
Qmax
Qmin
44.60
312.59
56.77
MB
MC
101.47
21.08
Qmin
MB
CQmax
5.29
43.37
45.86
114.41
M
51.19
1.47
12.74
14.22
21.98
14.85
39.44
B
C
B
C
118.97
552
+
+
118.97
552
B
C
图2-67
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2-68a所示，对于A柱，n=0.109，
λ=0.356，得a=3.6m-1.2m/3.6m=0.667，则
Tmax
Tmax
5.21
10.56
23.65
17.75
9.72
66.36
6.57
119.57
16.9
142.09
19.13
B
C
B
C
图2-69Tmax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2-24为各种荷载作用
升级会员 