单层厂房设计Word格式.docx

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1、厂房平面设计

柱距6m，横向定位轴线用①②③④……表示，间距取为6m，纵向定位轴线用ABCD……表示，间距取等于跨度18m。

为了布置抗风柱，端柱离开（向内）横向定位轴线

，其余排架柱的形心与横向定位轴线重合。

A-B跨的吊车起重量为20t和16t，AB列初步采用封闭组合，纵向定位轴线与边柱外缘重合。

厂房长度为66m，小于100m，可不设置伸缩缝。

2、构件选型及布置

1.屋面构件

两毡三油防水层上铺小石子：

0.35kN/m

20mm水泥砂浆找平层：

0.4kN/m

100mm珍珠岩保温层：

0.5kN/m

一毡二油隔气层：

0.05kN/m

合计g1k=∑g=1.7kN/m

屋面活荷载（不上人）0.5kN/m

与雪荷载0.5kN/m

取较大值，

显然取q1k=0.5kN/m

则屋面外荷载：

g1k+q1k=1.7+0.5=2.2kN/m

屋面板采用G410

（一）标准图集：

1.5m×

6m预应力混凝土屋面板（卷材防水）

中间跨：

YWB-2Ⅱ

边跨：

YWB-2ⅡS

允许外荷载：

2.46kN/m

板自重：

g2k=1.30kN/m

灌缝重：

g3k=0.10kN/m

2.檐口板、嵌板

檐口板、嵌板采用G410

（二）标准图集。

YWB-1

YWB-1S

2.50kN/m

1.65kN/m

0.10kN/m

3.屋架

屋架采用G415（三）标准图集的预应力混凝土折线型屋架（YWJA-18-1Ba）

4.00kN/m

屋架自重：

g4k=60.5kN/m

4.天沟板

天沟板采用G410（三）标准图集。

TGB68-1-3.05

中间跨左开洞：

TGB68-1b

中间跨右开洞：

TGB68-1a

端跨左开洞：

TGB68-1sb

端跨右开洞：

允许荷载：

3.05kN/m

构件自重：

1.90kN/m

5.吊车梁

吊车梁选用G323

（二）标准图集，重级工作制，两台起重量为16t、20t的吊车，Lk=16.5m，选用吊车梁：

DL-8Z，边跨：

DL-8B，构件自重：

g5k=（39.5kN/根）/（40.8kN/根）

6.吊车轨道

吊车轨道连接选用G325标准图集，重级吊车自重：

g6k=0.8kN/m

7.基础梁

墙厚240mm，纵墙中间选用JL-3，纵墙边跨选用JL-15；

山墙6m柱距选用JL-14。

二、厂房剖面设计

1、柱高

取柱牛腿顶面高度为7.2m，吊车梁告诉1.2m，吊车轨道及垫层高度0.2m，则轨顶构造高度Ha=7.2+1.2+0.2=8.6m

构造高度-标志高度=8.6-8.4=0.2m，满足±

200mm差值的要求。

吊车轨顶至桥架顶面的高度Hb=2.42m，则H=Ha+Hb+Hc=8.6+2.42+0.22=11.22m，为满足模数要求，取H=11.5m。

基底标高为-2.0m，初步假定基础高度为1.4m，则柱总高H=11.5+2-1.4=12.1m

上柱高度Hu=11.5-7.2=4.3m

下柱高度Hl=12.1-4.3=7.8m

厂房剖面图

2、柱截面尺寸

Q=20t时，h≥Hk/11=9000/11=818mm，取900mm，

b≥Hl/20=7800/20=390mm且≤400mm，取400mm

A、B柱下段柱截面采用I形，b=400mm，h=900mm。

则柱的截面尺寸如表1所示。

表1柱截面尺寸及物理参数

柱截面尺寸（mm）

自重（kN）

惯性矩I（m

）

上柱：

□（b×

h）=400×

400

G2=15.6

I1=0.0021

下柱：

I（bf×

h×

b×

hf）=400×

900×

100×

150

G4=40.31

I2=0.0195

3、排架上的荷载（A柱或B柱）

1、屋盖自重

G1=1.2×

（g1k+g2k+g3k）×

柱距×

厂房跨度/2+1.2×

g4k×

0.5=1.2×

（1.7+1.3+0.1）×

6×

18/2+1.2×

67.6×

0.5=241.44kN（作用在柱顶）

e1=h上/2-150=400/2-150=50mm（与上柱中心线的偏心距）

2、柱自重

G2=4×

4.3=17.2kN（作用在上柱中心线）

G4=3.94×

（7.8-1.4-1.1）+0.9×

0.4×

25×

（1.4+1.1）=43.4kN

e2=900/2-400/2=250mm

3、吊车吊车梁及轨道自重

G3=1.2×

（40+0.8×

6）=54.72kN（作用于牛腿顶）

e3=750-h下/2=750-900/2=300mm（与下柱中心线的偏心距）

4、屋面活荷载

Q1=1.4×

0.5×

18/2×

6=37.8kN（作用于柱顶）

5、吊车荷载

从产品目录上查得吊车基本尺寸和轮压，见表2

表2吊车基本尺寸和轮压

起重量Q

（t）

吊车跨度Lk

（m）

吊车桥距B

（mm）

轮距K

吊车重量（G+g）

小车重g

最大轮压Pmax

（kN）

最小轮压Pmin

16

16.5

6055

4100

27

6.326

185

42

20

29

6.97

207

45

两台吊车的最小轮距x=（B1-K1）/2+（B2-K1）=1955mm

影响线图

y1=1，y2=（6-4.1）/6=0.317，y3=（6-1.955）/6=0.674，y4=0

Dmax，k=P2max×

（y1+y2）+P1max×

（y3+y4）=207×

（1+0.317）+185×

0.674=397.31kN

吊车横向水平荷载Tmax，k

18m跨，吊车额定起重量16t≤Q＜50t，吊车横向水平荷载系数α=0.1

车轮产生的横向水平制动力为

T1=α（Q+g）/4=0.1×

（16+6.326）×

9.8/4=5.5kN

T2=α（Q+g）/4=0.1×

（20+6.977）×

9.8/4=6.6kN

T1＜T2，T的最不利位置同Pmax

所以Tmax，k=6.6×

（1+0.317+0.674+0）=13.14kN

6、风荷载

柱顶标高为11.5m，室外地面标高-0.35m，则柱顶离室外地面高度为11.5+0.35=11.85m，风压高度系数μ2=1.052，则

q1=1.4×

0.8×

1.052×

0.7×

6=4.95kN/m（压力）

q2=1.4×

（-0.5）×

6=-3.1kN/m（吸力）

柱顶风荷载集中力设计值Fw=1.4×

[（0.8+0.5）×

2.42-（0.6-0.5）×

1.8]=19.58kN

三、内力计算

1、G1作用（排架无位移）

M11=G1e1=241.55×

0.05=12.072kN·

m

M12=G1e2=241.44×

0.25=60.36kN·

由n=Iu/Il=0.1077，λ=Hu/H=4.3/12.1=0.355，则C1=3/2×

[1-λ

（1-1/n）]/[1+λ

（1/n-1）]=2.38

故在M11作用下不动铰支撑的柱顶反力为R11=-C1×

M11/H=-0.957×

60.36/12.1=-4.77kN（→）

因此在M1、M2共同作用下（即在G1作用下）不动铰支承的柱顶反力为R1=R11+R12=-7.14kN（→）

相应的计算简图及内力图如下：

恒荷载作用下的内力

（a）G1的作用（b）M图（kN·

m）（c）N图（kN）

2、G2、G3、G4作用计算简图及内力图

G2=17.2kN，G3=54.72kN，G4=43.4kN，e3=300mm

G2、G3、G4作用计算简图及内力图

（a）G2、G3、G4的作用（b）M图（kN·

3、Q1作用计算简图及内力图

Q1与G1作用位置相同

M11=Q1×

e1=37.8×

0.05=1.89kN·

M12=Q1×

e2=37.8×

0.25=9.45kN·

R11=-C1×

M11/H=-0.37kN故R1=R11+R12=-1.12kN

R12=-C2×

M12/H=-0.75kN

Q1作用计算简图及内力图

（a）Q1的作用（b）M图（kN·

4、吊车竖向荷载作用

Dmax作用于A柱，Dmin作用于B柱

其内力为

MD，max=Dmax×

e3=397.31×

0.3=119.19kN·

MD，min=Dmin×

e3=85.644×

0.3=25.69kN·

厂房总长66m，跨度18m，吊车重量20t，16t，查的檩条层盖的单跨厂房空间作用分配系数μ=0.85

VA，max=-0.5×

[（2-μ）MD，max+μMD，min]C2/H=-6.3kN（←）

VB，max=0.5×

[（2-μ）MD，min+μMD，max]C2/H=5.2kN（→）

Dmax作用计算简图及内力图

（a）Dmax（b）M图（kN·

Dmin作用于A柱时，由于结构对称，故只需A柱与B柱的内力交换，并注意内力变号即可。

5、吊车水平荷载作用

当Tmax向左时，A、B柱的柱顶剪力按推导公式计算。

Y=0.64/Hl。

利用内插法得C5=0.598

另有Tmax=13.14kN，μ=0.85，则VTA=VTB=-（1-μ）C5Tmax=-1.18kN（←）

当Tmax向右时，仅荷载方向相反，故玩具值仍可利用上述计算结果，但弯矩图的方向与之相反。

Tmax作用计算简图及内力图

（a）Tmax的作用（b）M图（kN·

m）（c）V图（kN）

6、风荷载的作用

风从左向右时，柱顶反力系数为C11=3/8×

{[1+λ

（1/n-1）]}/{[1+λ

（1/n-1）]}=0.31

A、B柱顶剪力分别为

VA=0.5×

[Fw-C11H（q1-q2）]=0.5×

[19.58-0.31×

12.1×

（4.95-3.1）]=6.32kN（→）

VB=0.5×

[Fw+C11H（q1-q2）]=0.5×

[19.58+0.31×

（4.95-3.1）]=13.26kN（→）

风荷载作用计算简图及内力图

（a）风荷载作用（b）M图（kN·

m）

风从右向左吹时，仅荷载方向相反，故弯矩值仍可利用上述计算结果，但弯矩图的方向与之相反

7、最不利荷载组合

见表3

表3排架柱内力组合表

截

面

荷载

项

内力

恒荷载

屋面活荷载

吊车荷载

风荷载

内力组合

G1G2G3G4

Q1

Dmax在A柱

Dmin在A柱

Tmax

左风

右风

Nmax及M、V

Nmin及M、V

1M1max及N、V

①

②

③

④

⑤

⑥

⑦

项目

组合值

1-1

M

（kN·

18.63

2.9

-27.09

-22.36

±

2.6

73

-85.7

①+0.95（③+⑤+⑦）

-88.24

-90.99

N（kN）

275.84

37.8

311.75

2-2

-41.73

6.55

92.1

3.33

-2.6

①+0.95（②+③+⑤+⑥）

-116.23

①+⑦

-127.43

①+0.95（③+⑤+⑥）

112.65

330.6

397.31

85.644

743.95

708.04

3-3

26.08

2.19

42.96

-37.23

-104.4

539.1

-387.3

481094

565.18

481.94

417.36

830.71

V（kN）

4.35

1.12

-6.3

-5.2

11.96

66.22

-50.77

73.7

70.57

四、排架柱设计

1、柱截面配筋计算

最不利内力组的选用，由于截面3-3的弯矩和轴向力设计值均比截面2-2的大。

故下柱配筋由截面3-3的最不利内力组确定，而上柱配筋由截面1-1的最不利内力组确定。

经过比较，用于上、下柱截面配筋计算的最不利内力组列于表4。

同时，柱的截面配筋计算也列于表4中。

表4A柱截面配筋计算表

截面

最不利内力M（kN·

m）N（kN）

1M1max

Nmax

Nmin

N

E0（mm）

330

280

580

1350

截面尺寸（mm）

h=400×

Bf×

hf=400×

H0（mm）

430

780

ea（mm）

30

ei（mm）

350

300

610

1380

L0（mm）

8600

8750

ξ1

1.0

ξ2

0.955

η

1.267

1.312

1.101

1.06

X（mm）

48

55

145

As（mm2）

532

328

909.9

769

1072

Bh0

198＞x（大偏心）

473＞x（大偏心）

实配值（mm2）

2Φ20（628mm

4Φ18（1017mm

2、牛腿设计

（1）牛腿几何尺寸的确定：

牛腿截面尺寸与柱宽相等，为400mm，牛腿顶面的长度为800mm，相应牛腿水平截面长度为1200mm。

取牛腿外边缘高度为h1=300mm，倾角α=45°

（2）牛腿的几何尺寸验算：

由于吊车垂直荷载作用下柱截面内，a=750-900=150mm，即取a=0

则Fvk=Dmax+G3k=397.31+54.72=452.03kN

Fhk=Tmax=13.14/1.4=9.39kN

β（1-0.5×

Fhk/Fvk）×

（Ftkbh0）/（0.5+a/h0）=0.8×

（1-0.5×

9.39/452.03）×

[（2.01×

400×

560）/0.5]=712.9kN＞Fvk=452.03kN

所以截面尺寸满足要求

（3）牛腿配筋：

由于吊车垂直荷载作用下柱截面内，故该牛腿可按构造要求配筋：

纵向钢筋取4Φ12，有AS=452mm

＞Ρminbh=400mm

箍筋取Φ8@100。

有2/3h0×

AS×

2/100=375.6mm

＞AS/2=226mm

同时因为a/h0=150/560=0.27＜0.3，故牛腿内可不设弯起钢筋。

牛腿配筋如图：

牛腿几何尺寸几配筋图

（4）局部承受强度验算

0.75fcA=0.75×

14.3×

400=1716kN＞467.45kN，所以满足要求

（5）柱的吊装验算

（1）吊装方案：

采用一点翻身起吊，吊点设在牛腿与下柱交接处，动力系数取1.5

（2）荷载计算

上柱自重：

g1=1.2×

1.5×

0.4=7.2kN/m

牛腿自重：

g2=1.2×

（1.0×

0.6-0.2×

0.3

）/0.6=10.87kN/m

下柱自重：

g3=1.2×

0.1876=8.44kN/m

（3）内力计算：

M1=0.5×

7.2×

4.3

=66.56kN·

M2=7.2×

4.3×

2.75+10.87/2×

0.6

=87.1kN·

M3=1/8×

8.44×

7.1

-87.1/2=9.68kN·

柱的吊装验算简图如下：

柱吊装验算简图

（4）截面承载力计算

截面1-1：

h=400mm×

400mm，h0=365m，AS=AS’=628mm

，fy=300N/mm

故截面承载力为Mu=ASfy（h0-aS’）=628×

300×

（365-35）=62.2kN≈M1

截面2-2：

900mm，h0=865mm，AS=AS’=1017mm

故截面承载力为Mu=ASfy（h0-aS’）=1017×

（865-35）=253.2kN·

m＞M2

故满足要求。

五、基础设计

1、荷载计算

（1）由柱传至基顶的荷载

由表4可得荷载设计值如下：

第一组Mmax=481.94kN·

m，N=830.7kN，V=73.7kN

第二组Mmin=-389.17kN·

m，N=488.78kN，V=-19.17kN

第三组Nmax=830.7kN，M=481.94kN·

m，V=73.7kN

（2）由基础梁传至基顶的荷载：

墙重（含两面刷灰）：

1.2×

[（12.1+2.42-0.45）×

6-4.8×

（3.6+1.2）]×

5.24=386kN

窗重：

（4.8×

3.6+4.8×

1.2）×

0.45=12.44kN

基础梁：

0.2×

0.45×

25/2=8.1kN

由基础梁传至基础顶面荷载设计值G5=407kN

G5对基础底面中心的偏心矩：

e5=0.2/2+0.9/2=0.55m

相应的偏心弯矩设计值：

G5e5=-407×

0.55=-223.85kN·

基础高度为1.4m

则作用于基底的弯矩和相应基顶的轴向设计值为

第一组：

Mbot=481.94+1.4×

73.7-228.86=356.27kN·

N=830.17+407=1237.71kN

第二组：

Mbot=-389.17-1.4×

19.17-223.85=-639.9kN·

N=488.78+407=895.78kN

第三组：

基础受力情况如下图：

基础底面尺寸图

3、基底尺寸的确定

fa=fak+ηdν（b-3）+ηdνm（d-0.5）=180+2×

17（1.9-0.5）=227.6kPa

A=（1.1～1.4）×

895.78/（240-22×

1.9）=（4.97～6.33）m2

则取h=2.5m，l=4m

验算e0≤l/6的条件：

e0=Mbot/Nbot=639.9/（895.78+22×

2.54×

1.9=0.49＜l/6＝=4/6=0.667

满足要求

验算其他两组荷载设计值作用下的基底压力：

Pmax=Nbot/A+Mbot/W=N/A+νGd+Mbot/W=1237.71/（2.5×

4）+22×

1.9+356.27/（1/6×

2.5×

42）=220kN/m2＜1.2fa=273kN/m2

Pmin=123.7+41.8-54.79=110.71kN/m2＞0（满足要求）

所以最后确定基底尺寸为2.5m×

4m

4、确定基础的高度

（1）在各组荷载设计值作用下的低级最大净反力：

Ps，max=1237.71/（2.5×

4）+356.27/（0.5×

42）=123.771+17.8=141.6kN/m2

Ps，max=895.78/（2.5×

4）+639.9/（