某厂房项目结构选型报告.docx
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某厂房项目结构选型报告
山东安莉芳二期一阶段结构选型报告
内容
一、概述
二、单层厂房结构选型
三、2层厂房底层结构选型
四、2层厂房顶层结构选型
五、轻钢屋面梁结构选型
六、职工宿舍及餐厅结构选型
一、概述
本工程项目位于山东省章丘市章丘大道28号，由厂房、综合宿舍楼、职工餐厅三个部分组成，总建筑面积约46000平方米。
其中厂房建筑面积33600平方米，地上1~2层；综合宿舍建筑面积10200平方米，地上4层；餐厅建筑面积2200平方米，地上2层。
章丘市抗震设防烈度为6度（0.05g），设计地震分组为第三组。
50年一遇基本风压为0.45kN/m2，基本雪压0.3kN/m2。
结构计算软件采用PKPM08系列。
轻钢屋盖采用PKPM系列中的门式钢架程序计算，主要依据门刚规范CECS102-2002。
楼盖采用PKPM系列中SATWE计算，依据砼规、抗震规范等常用规范。
计算造价时，混凝土按400元/m3计算（已包含运输浇筑成本），钢筋按5400元/吨计算（含加工费），钢筋混凝土模板费根据结构形式有所不同，详见下文；钢材按9000元/吨计算（含加工费吊装费）。
围护结构造价暂未包含。
二、单层厂房结构选型
单层厂房由变形缝划分后的典型平面为60m长x30m，面积1800m2，弧形屋面外纵墙顶高约5.5m，最高点7.5m。
根据功能要求，厂房纵向分为6个开间，柱距10m；横向为30m大跨空间。
由于大跨部分屋面为不上人屋面，且其上未见附属设备，因此结构构件自重将成为结构荷载的主要部分。
换言之，结构构件的选择由结构构件自重决定。
考虑到轻钢屋盖自重小，在大跨屋盖中应用较广泛，且厂房轴网规则，便于轻钢屋盖的布置，因此采用轻钢屋盖作为本厂房大跨部分的屋面结构形式。
对支撑屋盖的柱子，拟对混凝土柱与轻钢柱两种方案进行比较。
荷载：
屋面恒荷载0.4kN/m2；屋面活荷载0.3kN/m2（计算檩条按0.5kN/m2）；风荷载由程序根据门规自动计算；雪荷载不与活荷载同时考虑；不计算地震作用。
2.1方案一混凝土柱+轻钢屋盖
此方案轻钢屋盖屋架梁与混凝土柱为铰接，组成排架结构，混凝土柱嵌固在基础上。
屋架梁高度从支座向跨中逐渐增加，支座部位高350mm，跨中高900mm。
混凝土柱典型截面为600mmX900mm。
檩条高250mm。
方案一混凝土柱+轻钢屋盖三维视图
方案一混凝土柱+轻钢屋盖典型立面视图
方案一混凝土柱+轻钢屋盖材料表
构件
钢材（t）
钢筋（t）
混凝土（m3）
1
屋架梁H200X150X6X8
0.56
2
屋架梁H700X160X6X8
0.79
3
屋架梁H（350～500）X160X6X8
0.92
4
屋架梁H（500～600）X160X6X8
1.05
5
屋架梁H（500～350）X160X6X8
0.92
6
屋架梁H（600～700）X200X6X9
0.87
7
屋架梁H（600～500）X160X6X8
1.03
8
屋架梁H（700～600）X160X6X8
0.77
9
屋架梁H（700～900）X160X6X8
1.30
10
屋架梁H（900～700）X160X6X8
1.27
11
屋架梁H（300～300）X150X6X8
0.98
12
次要构件圆管φ180X5.0
0.86
13
次要构件圆管φ32X2.5
0.09
14
次要构件圆管φ32X2.5
0.10
15
檩条XZ250X75X20X2.5
3.88
16
檩条XZ250X75X20X2.0
5.97
17
檩条200*150*4.5*6
1.28
18
次要构件圆钢φ12
0.26
19
次要构件圆钢φ12
0.33
20
次要构件圆钢φ20
0.41
21
次要构件L50x3
0.25
合计
（已考虑零件重量）
26.49
22
600X900砼柱（1.7%）
4.73
35.6
23
400X400砼柱（1.0%）
0.31
4.0
24
200X400砼梁（0.8%）
0.60
9.57
总计
26.49
5.64
49.17
单方量
0.0147
0.0031
0.027
注：
零件重量按钢构件的10%计算，下同
2.2方案二轻钢柱+轻钢屋盖
若采用轻钢柱，则轻钢屋盖屋架梁与轻钢柱组成门式钢架，轻钢柱底铰接在基础顶。
屋架梁高度从支座向跨中逐渐减少，在大概三分点处又逐渐变高；支座部位高900mm，跨中高450mm，大概三分点处高300mm。
钢柱从柱底250X400到柱顶250X900逐渐变高。
檩条高250mm。
方案二轻钢柱+轻钢屋盖三维视图
方案二轻钢柱+轻钢屋盖立面视图
方案二轻钢柱+轻钢屋盖材料表
构件
钢材（t）
1
门钢柱H（400～900）X250X6X12
5.90
2
屋架梁H（900～750）X240X6X12
2.07
3
屋架梁H（750～450）X200X6X8
1.42
4
屋架梁H（750～900）X240X6X12
2.07
5
屋架梁H（450～300）X160X6X8
0.64
6
屋架梁H（450～750）X200X6X8
1.39
7
屋架梁H（300～450）X160X6X8
0.66
8
屋架梁H（300～300）X160X6X8
0.59
9
屋架梁H（300～420）X160X6X8
0.97
10
屋架梁H（420～300）X160X6X8
0.94
11
抗风柱H200X200X6X8
0.52
12
屋架梁H200X150X6X8
0.56
13
次要构件圆管φ180X5.0
3.45
14
次要构件圆管φ32X2.5
0.09
15
次要构件圆管φ32X2.5
0.10
16
檩条XZ250X75X20X2.5
3.88
17
檩条XZ250X75X20X2.0
5.97
18
檩条200*150*4.5*6
1.25
19
次要构件圆钢φ12
0.26
20
次要构件圆钢φ12
0.33
21
次要构件圆钢φ22
0.26
22
次要构件圆钢φ20
0.41
23
次要构件L50x3
0.22
总计
（已考虑零件重量）
37.34
单方量
0.0208
2.3方案一与方案二比较
单位面积用料及费用比较表
钢材（kg）
钢筋（kg）
混凝土（m3）
费用（元）
方案一：
混凝土柱+轻钢屋盖
14.7
3.1
0.027
168
方案二：
轻钢柱+轻钢屋盖
20.8
0
0
187
注：
混凝土费用项计入50元/平米模板费，模板面积按混凝土构件设模板面面积折算
两种方案比较表
单位面积造价
施工方便程度
对其他专业是否有利
方案一：
混凝土柱+轻钢屋盖
稍低
相对不方便
柱截面较大，不利
方案二：
轻钢柱+轻钢屋盖
稍高
相对方便
柱截面较小，有利
可以看出，就造价而言，混凝土柱+轻钢屋盖较轻钢柱+轻钢屋盖少10%左右。
但是混凝土柱需要做到600X900，如此大的截面可能会对建筑功能带来不利影响，且混凝土柱及其与轻钢屋盖连接节点施工相对麻烦。
最终方案选择将结合其它专业进行综合考虑。
三、2层厂房底层结构选型
2层厂房由变形缝划分后的典型平面也为60m长x30m，面积1800m2，底层层高暂按5m考虑，弧形屋面外纵墙顶高约10.5m，最高点约12.5m。
根据功能要求，厂房纵向分为6个开间，柱距10m。
厂房底层横向柱距10m，顶层横向有两种考虑：
其一底层内柱不上伸形成30m大跨空间，其二为底层内柱上伸。
厂房二层楼面活荷载3~5kN/m2，结构构件的选择将不再由结构构件自重决定，参考一期厂房采用钢筋混凝土楼盖，并对单向板楼盖、井字梁楼盖、塑壳密肋楼盖和空心楼盖四种方案进行比较。
对这几种方案进行比较时，考虑了模板等其他费用。
荷载：
不含楼板自重的恒荷载2kN/m2；活荷载5kN/m2；风荷载由程序根据自动计算；不计算地震作用。
3.1方案一单向板楼盖
单向楼盖连接柱的框架梁高750mm，分隔次梁高700mm，板厚110mm。
方案一单向板楼盖三维视图
方案一单向板楼盖材料表（t）
构件
混凝土用量（m3）
钢筋用量（t）
1
600X600砼柱（1.4%）
44.4
4.85
2
600X640砼梁（3.5%）
81
22.11
3
300X590砼梁（2.3%）
106
19.02
4
110厚板（0.9%）
198
13.91
总计
429.4
59.89
单方量
0.239
0.0333
注：
表中梁高按扣除板厚计入，括弧内数据为钢筋含量
3.2方案二井字梁楼盖
井字梁楼盖连接柱的框架梁高650mm，分隔井字次梁高600mm，板厚100mm。
方案二井字梁楼盖三维视图
方案二井字梁楼盖材料表（t）
构件
混凝土用量（m3）
钢筋用量（t）
1
600X600砼柱（1.4%）
44.4
4.85
2
600X550砼梁（2.8%）
144
31.45
3
250X500砼梁（2.2%）
90
15.44
4
100厚板（0.8%）
180
11.23
总计
458.4
62.97
单方量
0.255
0.0350
注：
表中梁高按扣除板厚计入，括弧内数据为钢筋含量
3.1方案三塑壳密肋楼盖
塑壳密肋楼盖连接柱的框架梁高650mm，分隔次梁高580mm，板厚80mm。
分隔次梁间距1175mm。
方案三塑壳密肋楼盖材料表（t）
构件
混凝土用量（m3）
钢筋用量（t）
1
600X600砼柱（1.4%）
44.4
4.85
2
600X570砼梁（2.3%）
155
27.81
3
160X500砼梁（1.7%）
208
27.58
4
80厚板（0.8%）
144
9.00
总计
551
69.24
单方量
0.306
0.0385
注：
表中梁高按扣除板厚计入，括弧内数据为钢筋含量
方案三塑壳密肋楼盖三维视图
3.3方案四薄壁筒芯空心楼盖
本方案采用薄壁筒芯无梁空心楼盖，板厚350。
薄壁筒芯外径250mm，长1000mm~1500mm。
方案四薄壁筒芯无梁空心楼盖示意图
方案四薄壁筒芯无梁空心楼盖材料表（t）
构件
混凝土用量（m3）
钢筋用量（t）
1
600X600砼柱（1.4%）
46.4
5.07
2
800X350暗梁（3.0%）
120
28.08
3
350厚空心楼盖（1.0%）
277
21.61
总计
443.4
54.76
单方量
0.246
0.0304
3.4方案一~方案四比较
各方案材料表
单位面积混凝土用量（m3）
单位面积钢筋用量（kg）
单位面积模板费（空心楼盖含筒芯）
费用合计（元）
单向板楼盖
0.239
33.3
130
525
井字梁楼盖
0.255
35.0
150
567
塑壳密肋楼盖
0.306
38.5
160
629
薄壁筒芯无梁空心楼盖
0.246
30.4
160
532
注：
空心楼盖已含筒芯价格，塑壳密肋楼盖模板费已含塑壳价格
四种方案比较表
材料用量
施工方便程度
对其他专业是否有利
方案一：
单向板楼盖
很低
相对不方便
稍不利
方案二：
井字梁楼盖
稍低
相对不方便
一般
方案三：
塑壳密肋楼盖
较高
相对方便
较有利
方案四：
薄壁筒芯无梁空心楼盖
较低
相对不方便
比较有利
在同等层高的情况下，空心楼盖可以多获得300mm的使用空间；或者在同样净空要求下，使用空心楼盖可以减少层高300mm左右。
单向板楼盖就材料费与模板费而言稍省一点，但其梁高比井字梁楼盖和密肋楼盖高100mm。
密肋楼盖造价相对较高，如能做到塑壳充分重复利用，造价可能会有优势。
最终方案选择将结合其它专业进行综合考虑。
四、2层厂房顶层结构选型
2层厂房弧形屋面同单层厂房，如底层内柱上伸时考虑轻钢屋盖和钢筋混凝土现浇屋盖两种做法，内柱不上伸时按单层厂房处理。
当顶层采用单层厂房类似的做法时，考虑到风荷载比单层厂房大，且柱底不是与基础相连，对造价放大1.1倍，如下表：
方案一、二材料表
钢材（kg）
钢筋（kg）
混凝土（m3）
方案一：
混凝土柱+轻钢屋盖
16.2
3.41
0.030
方案二：
轻钢柱+轻钢屋盖
22.9
0
0
当顶层采用底层内柱上伸做法时，对轻钢屋盖和钢筋混凝土现浇楼盖两种方案进行比较。
4.1方案三混凝土柱（含底层内柱上伸）+轻钢屋盖
此方案轻钢屋盖屋架梁与混凝土柱为铰接，组成排架结构，混凝土柱由下部延伸上来。
屋架梁高度为300mm。
混凝土柱典型截面为400mmX400mm。
檩条高250mm。
方案三混凝土柱（含底层内柱上伸）+轻钢屋盖三维视图
方案三混凝土柱（含底层内柱上伸）+轻钢屋盖立面视图
方案三混凝土柱（含底层内柱上伸）+轻钢屋盖材料表（t）
构件
钢材（t）
钢筋（t）
混凝土（m3）
1
屋架梁H200X150X6X8
0.62
2
屋架梁H（300～300）X150X6X8
7.58
3
次要构件圆管φ180X5.0
0.95
4
次要构件圆管φ32X2.5
0.099
5
次要构件圆管φ32X2.5
0.11
6
檩条XZ250X75X20X2.2
4.27
7
檩条XZ250X75X20X2.0
6.57
8
檩条200*150*4.5*6
1.41
9
次要构件圆钢φ12
0.29
10
次要构件圆钢φ12
0.36
11
次要构件圆钢φ20
0.45
12
次要构件L50x3
0.15
合计
（已考虑零件重量）
25.13
13
400X400砼柱（1.0%）
2.4
30.77
14
200X400砼梁（0.8%）
0.66
10.51
总计
25.13
3.06
41.28
单方量
0.014
0.0017
0.0229
4.2方案四混凝土柱（含底层内柱上伸）+钢筋混凝土现浇屋盖
采用钢筋混凝土现浇屋盖时，整个体系为完整的框架结构，近似按平屋面建模计算。
混凝土柱典型截面为500mmX400mm。
连接柱的框架梁高600mm，分隔井字次梁高500mm，板厚130mm。
此种方案不含屋面板自重的屋面恒荷载2kN/m2；屋面活荷载0.5kN/m2。
方案四混凝土柱（含底层内柱上伸）+钢筋混凝土现浇屋盖三维视图
方案四混凝土柱+钢筋混凝土现浇屋盖材料表（t）
构件
钢筋（t）
混凝土（m3）
1
500X400砼柱（1.1%）
2.90
33.76
2
300X600砼梁（2.3%）
14.60
81.37
3
200X500砼梁（2.3%）
13.02
72.48
4
130厚板（1.5%）
14.60
234
总计
45.12
421.61
单方量
0.0251
0.234
4.2方案一~方案四比较
各方案用材料及费用比较表
钢材（kg）
钢筋（kg）
混凝土（m3）
费用（元）
方案一：
混凝土柱+轻钢屋盖
16.2
3.41
0.030
185
方案二：
轻钢柱+轻钢屋盖
22.9
0
0
206
方案三：
混凝土柱+轻钢屋盖（底层内柱上伸）
14
1.7
0.023
160
方案四：
混凝土柱+钢筋混凝土现浇屋盖（底层内柱上伸）
0
25.1
0.234
400
注：
方案一、三混凝土费用项计入50元/平米模板费，模板面积按混凝土构件设模板面面积折算；方案四模板费用按170元/平米模板费
四种方案比较表
单位面积造价
施工方便程度
对其他专业是否有利
方案一：
混凝土柱+轻钢屋盖
稍低
相对不方便
柱截面较大
大跨空间
稍有利
方案二：
轻钢柱+轻钢屋盖
稍高
相对方便
柱截面较小
大跨空间
较有利
方案三：
混凝土柱+轻钢屋盖（底层内柱上伸）
较低
相对不方便
柱截面较小
非大跨空间
不利
方案四：
混凝土柱+钢筋混凝土现浇屋盖（底层内柱上伸）
较高
不方便
柱截面较小
非大跨空间
不利
很明显，底层内柱上伸并采用混凝土柱+轻钢屋盖，比较节省材料。
底层内柱不上伸时虽然材料用量相对加大30%左右，但总的材料用量并不是很大，还可以获得较大建筑空间，利于建筑功能布置。
最终方案选择将结合其它专业进行综合考虑。
五、轻钢屋面梁结构选型
前述方案轻钢屋面梁采用焊接H钢梁，现用桁架梁代替H钢梁对单层厂房结构选型中方案二进行计算。
桁架梁高1.1m，由角钢或角钢组合截面组成。
桁架梁轻钢屋盖立面视图
桁架梁轻钢屋盖材料表
构件
钢材（t）
1
门钢柱H（400～900）X250X6X12
5.90
2
屋架梁角钢组合2L140X90X10
0.98
3
屋架梁角钢组合2L110X70X8
2.11
4
屋架梁角钢组合2L90X56X7
1.48
5
屋架梁角钢组合2L75X50X6
2.17
6
屋架梁角钢L90X7
0.76
7
屋架梁角钢L70X6
0.79
8
屋架梁角钢L63X5
0.62
9
屋架梁角钢L50X5
0.52
10
抗风柱H200X200X6X8
0.52
11
屋架梁H200X150X6X8
0.56
12
次要构件圆管φ180X5.0
3.45
13
次要构件圆管φ32X2.5
0.09
14
次要构件圆管φ32X2.5
0.10
15
檩条XZ250X75X20X2.5
3.88
16
檩条XZ250X75X20X2.0
5.97
17
檩条200*150*4.5*6
1.25
18
次要构件圆钢φ12
0.26
19
次要构件圆钢φ12
0.33
20
次要构件圆钢φ22
0.26
21
次要构件圆钢φ20
0.41
22
次要构件L50x3
0.44
总计
（已考虑零件重量）
39.42
单方量
0.0219
注：
因构件种类较多，零件重量按钢构件的20%计算
用桁架梁的单方量21.9kg比用H钢梁的单方量20.8kg大，加之桁架梁节点众多，施工费用会稍高。
最终方案选择将结合其它专业进行综合考虑。
六、职工宿舍及餐厅结构选型
职工宿舍和餐厅跨度8m左右，无大空间需求，建筑平面稍不规则。
考虑到这些因素，决定采用常规钢筋混凝土框架结构，现浇梁板楼盖。
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