单层工业厂房排架结构设计计算书文档格式.docx
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⑶柱子配筋图
3.设计资料
3.1荷载
钢筋混凝土容重
25KN/m3
一砖墙（单面粉刷）
4.92KN/m2
20mm水泥砂浆找平
0.4KN/m2钢门窗自
重
0.4KN/m2钢轨及垫
层
0.6KN/m2二毡三油
防水层
0.35KN/m2（沿斜面）
屋面活荷载
0.5KN/m2（沿水平面）
屋面积灰荷载
0.5KN/m2（沿水平面）
3.2工程地质资料
由勘察报告提供的资料，天然地面下
1.2m处为老土层，修正后的地基承载力
为120KN/m2，地下水位在地面下1.3m（标高-1.45m）
3.3材料
混凝土：
柱C30，基础C15
钢筋：
受力筋为HRB335级钢筋，钢箍、预埋件及吊钩为HPB235级钢筋
砌体：
M5砖，M2.5砂浆
I
1
ii
"
Tl
IE
n
/I
□
f1置丨
1勺
丨丄置
r
■丄」一1—
卜■置
丁
位1
1车1
-天窗位置-___
-1!
位
吊丁1
L」吊
11
J
~F
L
i
f1
\1
£
ImumiiiT^k
II
fiE
III
s
-
③①SOQi@S-
图1建筑平面图
+17.520
结构选型和结构布置
1.屋面板
采用1.5mX6m预应力钢筋混凝土屋面板［G410（—）、
（二）］,板自重1.3，嵌缝重0.1（均沿屋架斜面方向）
2.天沟板
天沟板［G410（三）］的截面尺寸见图
4，重17.4KN/块（包含积水重）。
11.5KN
图5天窗架及挡风板示意图（单位：
mm）
|
图4天沟板截面尺寸（单位：
mm）
3.天窗架门型钢筋混凝土天窗架（G316）的示意图如
图5。
4.屋架
预应力钢筋混凝土折线型屋架YMJA-18-xBb，屋架的几何尺寸如图6
上弦杆bxh=240mmX220mm
下弦杆bxh=240mmX220mm
腹杆bxh=120mmx240mm（F1）
bxh=200mmX240mm（F2）bx
h=120mmX120mm（F3〜F6）屋
架自重：
60.5KN/榀
AB
5.屋盖支撑
6.吊车梁重
7.基础梁重
图7排架柱上柱截面
图8排架柱下柱截面
u■二
-■
图6屋架几何尺寸
0.05KN/m2（沿水平面）
44.2KN/根（高1200mm）
15.7KN/根
8.连系梁、过梁均为矩形截面，尺寸见剖面图3
9.排架柱尺寸：
上柱为矩形400mmx400mm
下柱为工字型400mmX800mm
+0.400
~±
0.000亠
-0.600
图9排架柱标高
10.基础采用单独杯形基础或条形基础，基础顶面标高为0.6m，如图11
HGZC-
ILL-1
LL-2
LL-1
LG
CC-3
LGILG
LL-1LL-1
AWA
GYGlG
-ICC-3
总£
SC-3
1A芍W~HG1HGHG
IGGSC-3丁IW，A
G
A
LL-1
HG
Z-2
Z-3
ZC-1
CC-
GHGZC-2
10
12
YDL-1i
HGYDL-1
YDL-1
SC1
YDL-2
1LG1
、LG
1I
I'
SC2
11
IHG1
CC-1
1/SC2
I1
II
YDL-1~YDL-
YDL-
丫DL-
CC-2
图10
结构平面布置图
Z-1
J-1
Z-3乙2
1112
■
V
H
p1—
JL-3
L-1
JL-1
JL-1、
l\
Z-3Z-2
9'
图11柱、基础平面布置图
三.排架的荷载计算
1.恒载
1.1屋盖部分传来的恒载P1p
天囱重
26.2X2=52.4KN
屋面板重
1.3X6X18=140.4
KN
嵌缝重
0.1X6X18=10.8
防水层重
0.35X6X18=37.8
找平层重
0.4X6X18=43.2
屋盖支撑重0.05X6X18=5.4KN
屋架重60.5KN
17.4KN
350.5KN
每块天沟板及积水重
Pip=350.5/2+17.4=192.3KN
1.2柱自重P2p和P3p
上柱重：
P2p=25X0.4X0.4X3.6=14.4KN
下柱重：
柱身25X[0.187X7.2+0.4X0.8X（0.2+0.4+0.6）]=43.26KN
牛腿25X[（0.8+1）/2X0.2+0.4X1]X0.4=5.8KN
P3p=38.46+5.8=49.06KN
1.3混凝土吊车梁及轨道中的P4p
P4p=44.2+0.6X6=47.8KN
2.活荷载
2.1屋面活荷载Piq
雪荷载为0.35KN/m2，屋面积灰荷载为0.5KN/m2，屋面活荷载为0.5KN/m2。
排架计算时，屋面积灰荷载不雪荷载或屋面均布活载中较大值同时考虑。
Piq=（0.5+0.5）X6X18/2=54KN
P1Q的作用位置同P1p
2.2吊车荷载
采用两台中级工作级别吊车，起重量分别为Q=10t,20/3t.吊车具体参数见表1
表1吊车荷载表
吊车跨度Lk=16.5m
额定起重
量Q（t）
吊车宽度
B（m）
轮距
K（m）
吊车总重
G（m）
小车重
g（KN）
最大轮压
Pmax（KN）
最小轮压
Pmin（KN）
5
4.1
147
29.9
101
22.5
20/3
5.16
225
70.1
183
29.5
注:
Pmin=G+Q/2-Pmax
2.2.1竖向吊车荷载
如图12所示（沪0.9）
x
JJJJ
ftt
图12求Dmax时的吊车布置图
情况a:
Dmax=卩[101
Dmin=B[22.5
16+519
X+183X（1+）]=316.85KN
66
X1.65+29.5X（1+19）]=57.23KN
情况b:
Dmax=B[101
6
经过比较，设计时采用情况a
2.2.2水平吊车荷载
X62.6+183X0.95]=292.23KN
6+2609+5
X6一26+29.5X09一5]=55.17KN
中的荷载，作用位置同P4p
*1亠
每个轮子水平刹车力:
iot吊车：
T1=%（Q+g）=
4
20/3t吊车：
T2=%（Q+g）=
X0.12X（98+29.9）=3.84KN
X0.1X（196+70.1）=6.65KN
a相同，于是有:
19）]=11.68KN
产生Tmax时吊车的作用位置不①中的情况
Tmax=@3.84X1.65+6.65X（1+
3.风荷载
3.1均布风荷载
单层厂房的风载体型系数如图
13所示，根据《建筑结构荷载规范》可得风压高度变化
图13风载体型系数图
风向
图14框架风荷载计算简图
q
系数如表2所示，框架风荷载计算简图如图14所示：
标咼（m）「
15
20
30
1.14
1.25
1.42
注：
以下所用的均从表2中的数据线性插值求得。
柱顶离室外地坪高度为12+0.15=12.15m，风压高度变化系数炉=1.0602
q1=0.8X1.0602X0.5x6=3.82KN/m（f）q2=0.5X1.0602X0.5x
6=2.39KN/m（f）
3.2求集中风荷载
屋架檐口离室外地坪高度为14.5-0.4+0.15=14.25m,故戸1.119
挡风板，屋架交界处离室外地坪的高度14.55+0.15=14.7m,故口z=1.1316
天窗、屋架交界处离室外地坪高度为15.15+0.15=15.30m,^=1.1466
天窗檐口离室外地坪高度为17.22+0.15=17.37m,尸1.1921天窗顶离室
外地坪高度为17.52+0.15=20.07m,©
=1.1987
按图15计算集中风荷载W
0q9
iff11
图15屋架集中风荷载计算简图
q3=0.8X1.119X0.75X6=4.03KN/m（f）
q4=0.3X0.1316X0.75X6=1.53KN/m（f）
q5=1.4X1.1921X0.75X6=7.51KN/m（f）
q6=0.8X1.1466X0.75X6=4.13KN/m（J）
q7=0.8X1.1921X0.75X6=4.29KN/m（J）
q8不q9相抵消
q10=0.6X1.1921X0.75X6=3.22KN/m（f）
qn=0.6X1.1466X0.75X6=3.10KN/m（f）
q12=0.6X1.1316X0.75X6=3.06KN/m（f）
q13=0.5X1.119X0.75X6=2.52KN/m（f）
W=（q3+q13）x（14.25-12.15）+（q4+q12）x（14.70-14.25）+q5x（17.37-14.7）+（qe+qn）
X（15.3-14.7）+（q7+q10）x（17.37-15.30）=33.04KN
作用点标高12.00m
排架的计算简图及荷载的作用位置示图14、图15
P1
q1
pie
+12.000
p2+p4+Dnax（Dmin）
Tmax
pe+po-p4®
-Dma（Dmin）e4
p2+p4+Dmax（Dmin»
p1e2+p2e2-p4e4
-Dnax（Dmin）e4
+8.400
pR
p4
二2
LQOI
P3
图16排架荷载作用简图
图17荷载作用位置图
四、内力分析
1.恒载作用下的排架内力
由于单层厂房多属于装配式结构，柱、吊车梁和轨道的自重，多是在预制柱吊装就
位完毕而屋架尚未安装时加在柱子上的，此时尚未构成排架结构。
但是在设计中，为了不其他荷载项的计算方法一致，在柱、吊车梁和轨道的自重作用下仍按排架结构进行内
力计算。
1.1由P1p产生的弯矩和轴力
P1p=192.3KN
M1廷P1占邈冒够？
细2=39•屈kNNmm
|1=Ix=1.456X1010mm4Iu=2.13X109mm4n=Ll辽二0.146
|114.56
3.60.286
12.6
计算柱顶反力
1、2:
1一丸1
3
C1=
2
K=1.951
R11=C1^P^-1.9519615-1.49KN（-）
H12.6
二1.212
C3=3―2
213（1-1）
R12=。
3冃p"
=1212疋38.46=3.70KN（）
N1=192.3KN
R1=R11+R12=1.49+3.70=5.19KN（f）
1.2由柱自重产生的弯矩和轴力
1上柱重
P2p=14.4KN
M22=P2pe2=14.4X0.2=2.88kNm（?
）
R2=C3P2p®
=1.212X288=0.278kN（f）H12.6
N2=14.4KN
2下柱重
N3=P3p=49.06KN仅产生轴力丌产生弯矩
1.3由P4p产生的弯矩和轴力
P4p=47.8KN
M44=P4pe4=47.8X0.35=16.73kNm（?
）
R4=C3P4pe4=1.212x!
673=1.61kN（・）
N4=47.8KN
恒载作用下的计算简图和内力图分别示于图18和图19
图18恒载计算简图
9.62
4.2720.34
M（KNm）
14.39
图19恒载作用下的M、N图
2.屋面活载作用下的排架内力
P1Q的作用位置同Pip，即成比例
Piq=54KN
54
R=5.19X=1.46KN（f）
192.3
M11=9.615X.=2.70kNm（?
M12=38.46x=10.8kNm（?
N=54KN
屋面活载作用下的计算简图和内力图分别示于图
20、图21
4.90_
M（KN
图20屋面活载计算简图
图21
2.56
8.24
m）
N（KN）
屋面活载作用下作用下的M,N图
3.吊车竖向荷载作用下的排架内力
3.1最大轮压作用于A柱时
A柱：
Ma=Dmaxe4=316.85x0.35=110.90kNm（?
B柱：
Mb=Dmine4=57.27X0.35=20.03kNm（?
计算简图如图22
Rb
Va
VB
ME
RaRb
MA
图22吊车竖向荷载作用下计算简图
不恒载的计算方法相同，可得C3=1.212
Ra=C3匹=1.212
Mb
Rb=C3•E=1.212
A柱:
E柱:
A柱不
A柱
B柱相同，剪力分配系数
Va=Ra-nA（Ra+Rb）
ve=re-n（Ra+re）
内力图示于图23
88.22
22.68
31.52
59.35
11090
X110.90=-10.67KN
20.03
X=1.93KN
nB=nA=0.5，则A柱不B柱柱顶的剪力为
X（-10.67+1.93）=-6.3KN（・）
=-10.67-0.5
=1.93-0.5
（-10.67+1.93）=6.3KN（f）
57.27
316.85
TrTT
M（KNm）N（KN）
图23吊车竖向荷载作用下M,N图
3.2最大轮压作用于B柱时
由于结构的对称性，A柱同1中B柱情况，B柱同1中A柱的情况
4.1Tmax向左作用
柱中轴力为零。
由前述所得n=0.146,入=0.286
m（R+BR）
图24吊车水平力作用下排架计算简图
A柱Ta=Tmax=11.68KN
B柱Tb=Tmax=11.68KN
12-9.7
3.6
二0.639，查附录3-2可得
2-1.83
C5=
0416-0.2
=0.626
1-1
RA=RB=C5Tmax=11.68X0.626=7.31KN（f）
考虑空间作用分配系数m,由表3-5得到m=0.85,且A柱和B柱相同，剪力分配系
数nB=nA=0.5，计算简图见图24，则A柱不B柱柱顶的剪力为
A柱Va=Ra-nA（Ra+Rb）
=7.31-0.5X0.85X（7.31+7.31）=1.10KN（f）
B柱Vb=Rb-hb（Ra+Rb）
=7.31-0.5X0.85X（7.31+7.31）=1.10KN（・）根据柱顶剪力和求
得Tmax向左作用下排架的弯矩如图25中实线所示。
Ra
2.53
11.22
106.44
图25吊车水平力作用下
4.2
Tmax向右作用
由于结构对称，M图可见图25中虚线所示
5.
风荷载作用下的排架内力
5.1
左来风情况
q1=3.82KN/m,q2=2.39KN/m,W=33.04KN
+M1-1II
=0.343
31
C11=77
813n
R1=-Cnq1H=-0.343X3.82X12.6=-16.51KN
R1=-Cnq2H=-0.343X2.39X12.6=-10.33KN
排架单元为对称结构，柱中的轴力为零，计算简图见图
26
n=0.5
Va=R1+n（-R1-R2+W）=13.43KN（f）
Vb=R2+n（-R1-R2+W）=19.61KN（f）根据计算，左
来风的情况下框架的M图如图27中实线所示。
5.2右来风情况
由于结构对称，M图如图27中虚线所示
匸Va
q2
i|
73.10
Ji
/
-86.0886.08-
-73.1
f
436.80/
图26风荷载作用下排架计算简图
436.80
472.45
图27风荷载作用下M图
五、内力组合
排架单元为对称结构，可仅考虑A柱的截面。
具体组合情况见表3,表3中截面和内
力的正方向如图28所示。
截面
内力
恒载
活载
竖向吊车荷载
水平吊车荷载
风荷载
最大轮压作用于
水平力作用方向
左来风
右来风
B
向左
向右
7
8
y
Z
M
4.27
-22.68
-11.22
73.1
-86.08
I-
N
206.7
□一
-20.34
-8.24
-2.65
-11
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