单层工业厂房课程设计汇本计算书Word文件下载.docx

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，故

牛腿顶面标高=轨顶标高-

-

=9.6-1.2-0.2=8.2

查附录12得，吊车轨顶至吊车顶部的高度为2.7m,考虑屋架下弦至吊车顶部所需空间高度为220mm,故

柱顶标高=9.6+2.7+0.22=13.52m，

三．柱的各部分尺寸及几何参数

上柱b×

h=400mm×

400mm（g1=4.0kN/m）

Ai=b×

h=1.6×

105m2

I1=bh3/12=2.13×

109mm4

图1厂房计算简图及柱截面尺寸

下柱bf×

h×

b×

hf=400mm×

800mm×

100mm×

100mm（g2=3.69kN/m）

A2=100×

400×

2+（800-2×

100）×

100+2×

25×

150=1.475×

105mm2

I2=5003×

100/12+2×

（400×

1003/12+400×

100×

3002）+4×

（253×

150/36+343.752×

1/2×

25）=8.78×

1010mm4

n=I1/I2=2.13×

109/（8.78×

109）=0.248

H1=3.6m；

H2=3.6+8.6=12.2m。

λ=H1/H2=3.6/12.2=0.295

四．荷载计算

1.恒荷载

（1）屋盖自重

SBS防水层1.2×

0.1=0.12kN/m2

20mm厚水泥砂浆找平层1.2×

0.02×

20=0.48kN/m2

大型预应力屋面板（包括灌缝重）1.2×

1.4=1.68kN/m2

总1g1=3.3kN/m2

屋架1.2×

60.5=72.6kN

则作用屋架一段作用于柱顶的自重为：

G1=6×

9×

3.3+0.5×

72.6=214.5kN

（2）柱自重

上柱：

G2=1.2×

3.6×

4.0=17.28kN

下柱：

G3=1.2×

8.6×

3.69=38.08kN

（3）吊车梁及轨道自重：

G4=1.2×

（30.4+0.8×

6）=42.2kN

2.屋面活荷载

由《荷载规》查得屋面活荷载标准值为0.5kN/m2，因屋面活荷载大于雪荷载0.4kN（50年一遇），故不考虑雪荷载。

Q1=1.4×

0.5×

6×

12=50.4kN

3.风荷载

由《荷载规》查得地区基本风压为ω0=0.45kN

风压高度变化系数（按B类地面粗糙度取）为

柱顶：

（按H2=11.5m）μz=1.04

檐口处：

（按H2=13.8m）μz=1.11

屋顶：

（按H2=15.4m）μz=1.15

风荷载标准值：

ω1k=βzμs1μzω0=1.0×

0.8×

1.04×

0.45=0.37kN/m2

ω2k=βzμs2μzω0=1.0×

0.45=0.23kN/m2

则作用于排架上的风荷载设计值为：

q1=1.4×

0.37×

6=3.15kN/m

q2=1.4×

0.23×

6=1.97kN/m

Fw=γQ[（μs1+μs2）μzω0h1+（μs3+μs4）μzω0h2]×

B

=1.4×

[（0.8+0.5）×

1.11×

0.45×

2.3+（-0.6+0.5）×

1.15×

1.6]×

6=11.85kN（屋面坡度为1/8）

风荷载作用下的计算简图如下图：

图2风荷载作用下计算简图

4.吊车荷载

由附表16-2查得Pk，max=180kN；

Pk，min=1/2（G+g+Q）-Pk，max=1/2（228+200）-180=46.5kN

B=5600mm，K=4400mm

则根据支座反力影响线求出作用于柱上的吊车竖向荷载为：

Dmax=φc*γQ*Pk，max*Σyi=0.9×

1.4×

180×

（1+0.267+0.8+0.067）

=483.99kN

Dmin=φc*γQ*Pk，min*Σyi=0.9×

46.5×

=125.03kN

作用于每一轮子上的吊车横向水平刹车力

Fh1=γQ*ɑ/4（Q+g）=1.4×

0.1/4×

（200+77.2）=9.702kN

则两台吊车作用于排架柱顶上的吊车横向水平荷载为

Fh=φc*Fh1*Σyi=0.9×

9.702×

=18.63kN

五．力计算

1．恒荷载

（1）屋盖自重作用

因为屋盖自重是对称荷载，排架无侧移，故按柱顶为不动铰支座计算。

由厂房计算简图及柱截面尺寸图取用计算截面图

图3取用计算截面

e1=0.05m,e0=0.15m,G1=214.5kN,根据n=0.248，λ=0.295查表得C1=1.760，C3=1.268，则可得

R=-G1/H2（e1*C1+e0*C3）=-214.5/12.2×

（0.05×

1.760+0.15×

1.268）=-4.97kN（→）

计算时对弯矩和剪力的符号规定为：

弯矩图绘在受拉一边；

剪力对杆端而言，顺时针方向为正（

），剪力图可绘在杆件的任意一侧，但必须注明正负号，亦即取结构力学的符号。

这样，由屋盖自重对柱产生的力如下图：

图4恒荷载力图

MⅠ=-214.5×

0.05+4.97×

3.6=7.17kN·

m

MⅡ=-214.5×

0.15+4.97×

3.6=-14.28kN·

MⅢ=-214.5×

12.2=28.46kN·

NⅠ=NⅡ=NⅢ=214.5kN，VⅢ=4.97kN

（2）柱及吊车梁自重作用

由于在安装柱子时尚未吊装屋架，此时柱顶之间无连系，没有形成排架，故不产生柱顶反力；

因吊车梁自重作用点距离柱外边缘不少于750mm，则力如下图4所示：

MⅠ=0，MⅡ=MⅢ=+42.2×

0.50-17.28×

0.15=18.51kN·

NⅠ=17.28kN

NⅡ=17.28+42.2=59.48kN

NⅢ=59.48+35.50=94.98kN

2.屋面活荷载作用

因屋面活荷载与屋盖自重对柱的作用点相同，故可将屋盖自重的力乘以下列系数，即得屋面活荷载力分布图如图4所示，其轴向压力及剪力为：

Q1/G1=50.4/214.5=0.235

NⅠ=NⅡ=NⅡ=50.4kN，VⅡ=0.235×

4.97=1.168kN

3.风荷载作用

为计算方便，可将风荷载分解为对称及反对称两组荷载。

在对称荷载作用下，排架无侧移，则可按上端为不动铰支座进行计算；

在反对称荷载作用下，横梁力等于零，则可按单根悬臂柱进行计算。

图5柱作用正风压图

当柱顶作用集中风荷载Fw时，

当墙面作用均布风荷载时，查表得C11=0.355，则得

R3=C11·

H2·

1/2（q1-q2）=0.355×

12.2×

（3.15-1.97）=2.56kN

当正风压力作用在A柱时横梁反力R：

R=R1+R3=8.49kN

A柱力图如图6所示，其力为

M=（Fw-R）x+1/2q1x2

MⅠ=MⅡ=（11.85-8.49）×

3.6+1/2×

3.15×

3.62=36.07kN·

MⅢ=（11.85-8.49）×

12.2+1/2×

12.22=275.42kN·

NⅠ=NⅡ=NⅢ=0

VⅢ=（Fw-R）+q1x=（11.85-8.49）+3.15×

12.2=42.14kN

　　　　　　　　图６　Ａ柱作用正风压　　　　　　　　　　图７　Ａ柱作用负风压

当负风压力作用在Ａ柱时（如图７所示），其力为

　　　　　　　　　M=-Rx－1/2q２x2

MⅠ=MⅡ=-8.49×

3.6－1/2×

1.97×

3.62=-43.33kN·

MⅢ=-8.49×

12.2－1/2×

12.22=-250.19kN·

VⅢ=-R-q2x=-8.49-3.15×

12.2=-32.52kN

4．吊车荷载

（1）当Dmax值作用于A柱（如图8-a所示）

根据n=0.248，λ=0.295查表得C3=1.268。

吊车轮压与下柱中心线距离按构造要求取e4=0.35m，则得排架柱上端为不动铰支座时的反力值为：

R1=-Dmax·

e4·

C3/H2=-483.99×

0.35×

1.268/12.2=-25.15kN（←）

R2=-Dmin·

C3/H2=-125.03×

1.268/12.2=6.50kN（→）

故R=R1+R2=-25.15+6.50=-18.65kN（←）

再将R值反向作用于排架柱顶，按剪力分配进行计算。

由于结构对称，故各柱剪力分配系数相等，即μA=μB=0.5。

（如图8-b所示）各柱的分配剪力为：

V‘A=-V‘B=μAR=0.5×

18.65=9.33kN（→）

最后各柱顶总剪力为：

VA=V‘A-R1=9.33-25.15=-15.82kN（←）

VB=V‘B-R2=9.33+6.50=-15.83kN（→）

图8吊车竖向荷载作用时柱顶剪力（a）上端为不动铰支座时（b）柱顶作用R时

则A柱的力为：

（如图9-a所示）

MⅠ=-VA·

x=-15.82×

3.6=-56.95kN·

MⅡ=-VA·

x+Dmax·

e4=-56.95+483.99×

0.35=185.05kN·

MⅢ=-15.82×

12.2+483.99×

0.5=48.99kN·

NⅠ=0kN

NⅡ=NⅢ=483.99kN

VⅢ=VA=-15.82kN（←）

图9吊车竖向荷载对A柱力图（a）当Dmax作用于A柱时（b）当Dmin作用于A柱时

（2）当Dmin值作用于A柱时（如图9-b所示）

x+Dmin·

e4=-56.95+125.03×

0.35=5.57kN·

12.2+125.03×

0.35=-130.49kN·

NⅡ=NⅢ=125.03kN

（3）当Fh值自左向右作用时（→）

由于Fh值同向作用在A、B柱上，因此排架的横梁力为零，则得A柱的力：

（如图10所示）

图10吊车横向水平作用（a）吊车横向水平作用于排架（b）横向水平作用时

MⅠ=MⅡ=Fhx=18.63×

1.0=18.63kN

MⅢ=18.63×

（9+0.6）=178.8kN·

VⅢ=Fh=18.63kN（←）

（4）当Fh值自右向左作用时（←）

其力值与当Fh值自左向右作用时相同，但方向相反。

六．力组合

单跨排架的A柱与B柱承受荷载的情况相同，故仅对A柱在各种荷载作

用下的力进行组合。

表1为A柱在各种荷载作用下