单层厂房课程设计计算书24米18米汇总.docx

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单层厂房课程设计计算书24米18米汇总

计算书

一、结构方案设计

1、厂房平面设计

柱距为6m，横向定位轴线用①、②…表示，间距取为6m，纵向定位轴线用ⓐ、ⓑ、ⓒ表示，间距取跨度尺寸，即ⓐ~ⓑ轴线距离为18m，ⓑ~ⓒ轴线距离为24m。

为了布置抗风柱，端柱离开（向内）横向定位轴线600mm，其余排架柱的形心与横向定位轴线重合。

ⓐ~ⓑ、ⓑ~ⓒ跨的吊车起重量等于20t，ⓐ、ⓒ列柱初步采用封闭结合，纵向定位轴线与边柱外缘重合。

是否采用非封闭结合以及联系尺寸取多大，需根据吊车架外缘与上柱内缘的净空尺寸B₂确定。

B₂=λ-（B₁+B₃）应满足：

B₂≥80mmQ≤50t

对于20t吊车，B₁=260mm

假设上柱截面高度400mm，则B₃=400mm

对于ⓐ、ⓒ列柱，B₂=750-（260+400）=90mm>80mm,满足要求。

对于等高排架，中柱上柱截面形心与纵向定位轴线重合，吊车架外缘与上柱内缘净空尺寸能满足要求。

厂房长度66m，小于100m，可不设伸缩缝。

2、构件选型及布置

（1）屋面构件

①屋面板和嵌板

屋面板的型号根据外加屋面均布面荷载（不含屋面自重）的设计值，查92G410

（一）。

当屋架斜长不是屋面板宽1.5m的整数倍时，需要布置嵌板。

嵌板查92G410

（二）

荷载：

两毡三油防水层1.2x0.35=0.42KN/m²

20mm厚水泥砂浆找平层1.2x0.02x20=0.48KN/m²

屋面均布活载（不上人）1.4x0.5=0.70KN/m²

雪载1.4x1.0x0.5=0.70KN/m²

小计1.60KN/m²

采用预应力混凝土屋面板。

根据允许外加均布荷载设计值1.60KN/m²，查图集，中部选用Y-WB-1Ⅱ，端部选用Y-WB-1ⅡS，其允许外加荷载1.99KN/m²>1.60KN/m²，板自重1.40KN/m²。

嵌板采用钢筋混凝土板，查表，中部选用KWB-1。

端部选用KWB-1s。

其允许外加荷载3.35KN/m²>1.60KN/m²。

板自重1.70KN/m²。

②天沟板

当屋面板采用有组织派水时，需要布置天沟。

对于单跨，既可以采用外天沟，也可以采用内天沟。

对于多跨，内侧只能采用内天沟。

天沟的型号根据外加均布线荷载值查92G410

（二）。

计算天沟的积水荷载时。

按天沟的最大深度确定。

同一型号的天沟板有三种情况：

不开洞、开洞和加端壁。

在落水管位置的天沟板需要开洞，分左端开洞和右端开洞，分别用“a”、“b”表示，厂房端部有端壁的天沟板用“sa”，“sb”表示。

本例在②、④、⑥、⑧、⑩轴线外设置落水管。

内天沟宽度采用620mm，外天沟的宽度采用770mm。

外天沟荷载：

焦渣硂找坡层1.2x1.5x0.77=1.39KN/m²

两毡三油防水层1.2x0.35x0.77=0.32KN/m²

20mm水泥砂浆找平层1.2x0.02x20x0.77=0.37KN/m²

积水荷载1.4x10x0.13x0.77=1.40KN/m²

屋面均布活载1.4x0.5x0.77=0.54KN/m²

小计3.48KN/m²

查表，一般天沟板选用TGB77-1，开洞天沟板选用TGB77-1a或TGB77-1b，端部位TGB77-1sa，或TGB77-1sb，允许外加荷载4.13KN/m>3.48KN/m,自重2.24KN/m²。

同理，可求得内天沟外加荷载设计值2.81KN/m,查表，一般天沟板选用TGB662-1，开洞天沟板选用TGB62-1a或TGB62-1b，端部为TGB62-1sa或TGB62-1sb，允许外加荷载3.16KN/m>2.81KN/m²，自重2.06KN/m²。

（2）屋架及支撑

屋架型号根据屋面荷载设计值，天窗类别，悬挂吊车情况及檐口形状选定。

跨度较小时可采用钢筋混凝土折线型屋架，查95G314。

跨度较大可采用预应力折线型屋架，查95G414。

本例不设天窗，代号为a，檐口形状为一端外天沟，一端内天沟，代号为D。

屋面荷载：

屋面板传来的荷载1.60KN/m²

屋面板自重1.2x1.4=1.68KN/m²

灌缝重1.2x0.1=0.12KN/m²

小计3.40KN/m²

18m跨采用预应力混凝土屋架，中间选用YWJ-18-1Da，两端选用YWJ-18-1Da’，允许外加荷载3.5KN/m²>3.40KN/m²，自重67.6KN。

24m跨采用预应力混凝土屋架，中间选用YWJ-24-1Da，两端选用YWJ-24-1Da’，

允许外加荷载3.5KN/m²>3.40KN/m²，自重104.66KN。

对于非抗震及抗震方针设防烈度为6、7度，屋盖支撑可按附图一布置。

当厂房单元不大于66m时，在屋架端部的垂直支撑用CC-1表示，屋架中部的垂直支撑用CC-2表示，当厂房单元大于66m时，在柱间支撑外的屋架端部加竖向支撑CC-3。

屋架中部的水平系杆用GX-2表示。

屋架上弦横向水平支撑用SC表示，当吊车起重量较大，有其他振动设备或水平荷载对屋架下弦产生水平力时，需设置下弦横向水平支撑。

下弦横向水平支撑用XC表示。

当厂房设置托架时，还需布置下弦纵向水平支撑，本例不需设纵向水平支撑。

（3）吊车梁

吊车梁型号根据吊车的额定起重量，吊车的跨距（Lk=L-2λ）以及吊车的载荷状态选定。

其中，钢筋混凝土吊车梁可查95G323，先张法预应力混凝土吊车梁可查95G425，后张法预应力混凝土吊车梁可查95G426。

对于18m跨，吊车起重重量为20t，重级载荷状态，Lk=18-2x0.75=16.5m，采用钢筋混凝土吊车梁，查表，中间跨采用DLZ-8Z，边跨采用DLZ-8B，梁高1200mm，自重39.98KN。

对于24m跨，吊车起重重量为20t，重级载荷状态，Lk=24-2x0.75=22.5m，采用钢筋混凝土吊车梁，查表，中间跨采用DLZ-8Z，边跨采用DLZ-8B，梁高1200mm,自重39.98KN。

（4）基础梁

基础梁型号根据跨度，墙体高度，有无门窗洞等查93G320。

墙厚240mm，突出于柱外。

查表，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。

（5）柱间支撑

柱间支撑设置在⑥、⑦轴线之间，支撑号可查表97G336。

首先根据吊车起重重量，柱顶标高，牛腿顶标高，吊车梁顶标高，上柱高，屋架跨度等查处排架号，然后根据排架好喝基本风压确定支撑型号。

查表，柱间支撑选用

（6）抗风柱

抗风柱下柱采用工字形截面，上柱采用矩形截面。

抗风柱的布置需考虑基础梁的最大跨度。

18m跨、24m跨的抗风柱沿山墙等距离布置，间距为6m。

3、厂房剖面设计

剖面设计的内容是确定厂房的控制标高，包括牛腿顶标高，柱顶标高和圈梁标高。

牛腿顶标高等于轨顶标高减去吊车梁在支撑处的高度和轨道及垫层的高度，必须满足300mm的倍数。

吊车轨道及垫层高度可以取0.2m。

为了使牛腿顶标高满足模数要求，轨顶的实际标高将不同于标志高度，规范允许轨顶实际标高与标志标高之间有±200mm的差值。

柱顶标高H=吊车轨顶标高HA+吊车轨顶至桥架顶面的高度HB+空隙HC，空隙HC不应小于220mm，吊车轨顶至桥架顶面的高度可查95G323，柱顶标高同样满足300mm的倍数。

由于工艺要求，轨顶标高为9m。

对于18m跨：

取柱牛腿顶面高度为7.5m，吊车梁高度1.2m。

吊车轨道及垫层高度取0.2m，则轨道构造高度，HA=7.5+1.2+0.2=8.9，构造高度-标志高度=8.9-9=-0.1m，满足±200mm的差值要求。

查表，吊车轨顶至桥架顶面的高度HB=2.099m，则H=HA+HB+HC=8.9+2.099+0.22=11.219m。

为满足模数要求，取H=11.4m。

对于24m跨：

取柱牛腿顶面高度为7.5m，吊车梁高度1.2m。

吊车轨道及垫层高度取0.2m，则轨道构造高度，HA=7.5+1.2+0.2=8.9，构造高度-标志高度=8.9-9=-0.1m，满足±200mm的差值要求。

查表，吊车轨顶至桥架顶面的高度HB=2.189m，则H=HA+HB+HC=8.9+2.189+0.22=11.309m。

为满足模数要求，取H=11.4m。

对于有吊车厂房，除在檐口或窗顶设置圈梁外，宜在吊车梁标高处增设一道，外墙高度大于15m时，还应适当增设。

圈梁与柱的连接一般采用锚拉钢筋2Ø10或2Ø12。

现在4.8m、8.7m和11.16m标高处设三道圈梁，分别用QL-1、QL-2、QL-3表示。

其中柱顶圈梁可代替连系梁。

圈梁截面采用240mmX240mm，配筋采用4Ø12、Ø6@200。

圈梁在过梁处的配筋应另行计算。

二、排架柱设计

1、计算简图

对于没有抽柱的单层厂房，计算单元可以取一个柱距，即6m。

排架跨度取厂房的跨度。

上柱高度等于柱顶标高减去牛腿顶标高。

下柱高度取牛腿顶标高减去基础顶面标高，一般低于地面不少于50mm，对于边柱，由于基础顶面还需放置预制基础梁，所以排架柱基础顶面一般不低于地面500mm。

为了得到排架柱的截面几何特征，需要假设柱子的截面尺寸。

（1）确定柱子各段高度

基底标高为-2m，初步假定基础高度为1.4m,则柱总高度H=11.4-（-2.0）+1.4=12m，上柱高度Hu=11.4-7.8=3.9m下柱高度HL=12.0-3.9=8.1m。

（2）确定柱截面尺寸

下柱截面高度，根据吊车起重量及基础顶面至吊车梁顶的高度Hk，由表2-3确定。

Q=20t：

h≥Hk/11=9300/11=845mm，取900mm

下柱截面宽度，根据顶面至吊车梁底的高度HL，由表2-3确定。

b≥HL/20=8100/20=405mm且大于400mm，取400mm

ⓐ列柱下柱截面采用工字形，b=400mm,h=900mm，上柱截面采用正方形，b=h=400mm，ⓑ列柱下柱采用工字形截面，b=400mm,h=900mm，上柱采用矩形截面，b=400mm,h=600mm，ⓒ列柱下柱截面采用工字形，b=400mm,h=900mm，上柱截面采用正方形，b=h=400mm.

（3）计算柱截面几何特征

各柱截面几何特征

柱号

A

B

C

上柱

下柱

上柱

下柱

上柱

下柱

截面尺寸/mm

口400x400

工400x900x100

口400X600

工400x900x100

口400x400

工400x900x100

面积A/10mm²

160.0

157.5

240.0

157.5

160.0

157.7

惯性矩I/10mm4

2133

16611

7200

16611

2133

16611

每米长重量G/（KN/m-1）

4.00

3.94

6.00

3.94

4.00

3.94

排架计算简图

2）荷载计算

排架的荷载包括恒荷载、屋面活荷载、吊车荷载和风荷载。

荷载均计算其标准值。

（1）恒荷载

恒荷载包括屋盖荷载、上柱自重、下柱自重、吊车梁及轨道自重。

①屋盖自重P1

面荷载：

防水层、找平层等0.35+0.4=0.75KN/m²

屋面板自重1.40KN/m²

屋面板灌缝0.10KN/m²

小计2.25KN/m²

外天沟板线荷载：

找坡等1.16+0.27+0.31=1.74KN/m²

TGB77-1自重2.24KN/m²

小计3.98KN/m²

内天沟板线荷载：

找坡等1.40KN/m²

内天沟板自重2.06KN/m²

小计3.46KN/m²

集中荷载：

18m跨屋架自重6.76KN

24m跨屋架自重104.66KN

屋架作用在柱顶的恒荷载标准值：

A柱：

P1A=2.25x6x9+3.98x6+0.5x67.6=179.2KN

B柱：

18m跨传来P1B=2.25x6x9+3.46x6+0.5x67.6=176.1KN

24米跨传来P1B’=2.25x6x12+3.46x6+0.5x104.66=235.09KN

C柱：

P1C=2.25x6x12+3.98x6+0.5x104.66=238.2KN

P1作用点位置与纵向定位轴线的距离150mm。

②上柱自重P2

A柱：

P2A=4x3.9=15.6KN

B柱：

P2B=6x3.9=23.4KN

C柱：

P2C=15.6KN

③下柱自重P3

下柱大部分截面为工字形，但牛腿部位及插入杯口基础的部分是矩形截面。

假定矩形截面的范围为自牛腿顶面向下1400mm及基础顶面以上1100mm。

近似忽略牛腿的重量。

A柱：

P3A=3.94x（8.1-1.4-1.1）+0.9x0.4x25x（1.4+1.1）=44.56KN

B柱：

P3B=44.56KN

C柱：

P3C=44.56KN

④吊车梁、轨道、垫层自重P4

A柱：

P4A=0.86x6+39.98=44.8KN

B柱：

18m跨传来P4B=44.8KN

24米跨传来P4B’=44.8KN

C柱：

P4C=44.8KN

P4的作用点离纵向定位轴线的距离为750mm。

（2）屋面活荷载

屋面活荷载取屋面均布活荷载和雪荷载两者的较大值0.5KN/m²

A柱：

P5A=0.5x6x9+0.77x6x0.5=29.3KN

B柱：

18m跨传来P5B=0.5x6x9+0.62x6x0.5=28.9KN

24米跨传来P5B’=0.5x6x12+0.62x6x0.5=37.9KN

C柱：

P5C=0.5x6x12+0.77x6x0.5=38.3KN

P5的作用点同P1

（3）吊车荷载

①吊车竖向荷载Dmax,k、Dmin,k

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/mm

吊车总重（G+g）/t

小车重g/t

最大轮压Pmax/KN

最小轮压Pmin/KN

20

16.5

6235

4400

27

7.280

199

31.3

20

22.5

6235

4400

34

7.280

233

31.6

注：

最小轮压Pmin=（G+g+Q）/2-Pmax

吊车竖向荷载Dmax,k，Dmin,k根据两台吊车作用的最不利位置用影响线求出。

Dmax,k，Dmin,k计算简图如下。

图中两台吊车的最小轮距x=（B1-K1）/2+（B2-K2）/2，对应的轮子位置影响线高度y1,y2,y3,y4可利用几何关系求得。

18m跨两台吊车相同，均为20t，P1max=P2max=199KN，P1min=P2min=31.3KN，x=（6235-4400）/2+（6235-4400）/2=1835mm，y2=（6-4.4）/6=0.267，y3=（6-1.835）/6=0.694，y4=0

Dmax,k=P1max（y1+y2）+P2max（y3+y4）=199（0.267+0.694+1）=390.2KN

Dmin,k=P1min（y1+y2）+P2min（y3+y4）=31.3（0.267+0.694+1）=61.4KN

24m跨有两台20t吊车，同理可求得：

Dmax,k=233（1+0.267+0.694）=456.9KN

Dmin,k=31.6（1+0.267+0.694）=62.0KN

②吊车横向水平荷载Tmax,k

18m跨，吊车额定起重量16t

T=a（Q+g）/4=0.1（20+7.28）x9.8/4=6.68KN

T的最不利位置同Pmax，故

Tmax,k=13.1KN

Tmax,k的作用点位置在吊车梁顶面。

（4）风荷载

该地区的基本风压ω0=0.7KN/m²，地面粗糙度为B类。

1

作用在柱上的均布荷载

柱顶标高11.4m，使内外高差0.35m，则柱顶离室外地面高度11.4+0.35=11.75m，查表，风压高度系数µz=1.049

从表差的风压体型系数µs，标于例图2-1单层工业厂房客不考虑风振系数，取ßz=1。

q1=µsµzßzω0B=0.8x1.049x1x0.7x6=3.52KN/m（压力）

q2=µsµzßzω0B=-0.4x1.049x1x0.7x0.6=-1.76KN/m（吸力）

2作用在柱顶的集中风荷载Fw

作用在柱顶的集中风荷载Fw由两部分组成：

柱顶至檐口竖直面上的风荷载Fw1和坡屋面上的风荷载Fw2，其中后者的作用方向垂直于屋面，因而是倾斜的，需要计算其水平方向的分力（竖直分力在排架分析中一般不考虑）.

为了简化，确定风压高度系数时，可统一取屋脊高度。

屋脊高度=柱顶高度+屋架轴线高度（屋脊处）+上、下弦杆截面增加高度+屋面板高度

对于18m跨：

H=11.75+（2.65+0.15+0.12）+0.24=14.9mµz=1.137

对于24m跨：

H=11.75+（3.10+0.15+0.12）+0.24=15.36mµz=1.148

柱顶至檐口的高度=屋架轴线高度（端头处）+上、下弦截面增加高度+天沟板高度

坡屋面高度=屋脊高度-柱顶高度-柱顶至檐口的高度

Fw1=0.8x1.137x1x0.7x（1.18+0.27+0.4）x6=7.07KN（→）

Fw1’=0.4x1.148x1x0.7x（1.18+0.27+0.4）x6=3.57KN（→）

Fw2=（-0.6+0.5）x1.137x1x0.7x（14.91-11.75-1.85）x6=-0.63KN（←）

Fw2’=（-0.4+0.4）x1.148x1x0.7x（15.66-12.05-1.85）x6=0

Fw=Fw1+Fw1’+Fw2+Fw2’=10.01KN（→）

同理可求得右吹向左风（←）

迎风面和背风面的q1、q2大小相等，方向相反。

Fw=0.8x1.148x1x0.7x（1.18+0.27+0.4）x6+0.4x1.137x1x0.7x（1.18+0.27+0.4）x6+（-0.6+0.5）x1.148x1x0.7x（15.36-11.75-1.85）x6+0=9.82（←）

3）内力分析

在计算简图中，上柱的计算轴线取为上柱的截面形心线，下柱的计算轴线取为下柱的

截面形心线。

下面计算时弯矩和剪力的符号按照下述规则：

弯矩以顺时针方向为正，剪力以使构件产生顺时针方向转动趋势为正；轴力以压为正。

各柱的抗剪刚度计算结果见下：

项目

N=Iu/IL

λ=Hu/H

C0=3/（1+λ3（1/n-1）

D=C0EcIL/H3

ηi=Di/∑Di

A柱

0.1284

0.325

2.4330

23.3881Ec

0.3145

B柱

0.4334

0.325

2.8711

27.5994Ec

0.3711

C柱

0.1284

0.325

2.4330

23.3881Ec

0.3145

（1）荷载作用下的内力分析

恒荷载下的计算简图可以分解为两部分：

作用在柱截面形心的竖向力和偏心力矩.

屋盖自重对上柱截面形心产生的偏心力矩为:

M1A=-179.2x（0.20-0.15）=-8.96KN.m

M1B=-（176.1-235.09）x0.15=8.85KN.m

M1C=238.2x（0.2-0.15）=11.91KN.m

屋盖自重、上柱自重、吊车梁及轨道自重对下柱截面形心产生的偏心力矩

M²A=-179.2x0.25-15.6x0.25+44.8x0.3=-35.26KN.m

M²B=0+0+（-44.8+44.8）x0.75=0

M²C=238.2x0.25+15.6x0.25-44.8x0.3=50.01KN.m

偏心力矩作用下，各柱的弯矩和剪力用剪力分配法计算。

先在柱顶加上不动铰支座，利用附录求出各柱顶不动铰支座的内力；然后将总的支座反力作用下排架柱顶，根据剪力分配系数分配给各柱；最后求出各柱顶的剪力，得到每根柱的柱顶剪力后，单根柱利用平衡条件求出各截面的弯矩及柱底截面剪力。

屋面恒载作用下的剪力分配

项目

n

λ

C1

C3

M1

M²

R1

ηi

Vi

A柱

0.1284

0.325

2.09

1.09

-8.96

-35.26

-4.76（→）

0.3145

5.72（→）

B柱

0.4334

0.325

1.63

1.28

8.85

0

1.20（→）

0.3711

-0.06（←）

C柱

0.1284

0.325

2.09

1.09

11.91

50.01

6.62（→）

0.3145

-5.66（←）

（2）屋面活荷载作用下的内力分析

屋面活荷载作用下的内力分析方法同屋盖自重作用下的内力分析。

屋面活荷载对上柱截面形心产生的偏心力矩：

M1A=-29.3x（0.20-0.15）=-1.47KN.m

M1B=-（28.9-37.9）x0.15=1.35KN.m

M1C=38.3x（0.2-0.15）=1.92KN.m

屋面活荷载对下柱截面形心产生的偏心力矩：

M²A=-29.3x0.25=-7.33KN.m

M²B=0

M²C=38.3x0.25=9.58KN.m

屋面活荷载作用下的剪力分配

项目

C1

C3

M1

M²

R1

ηi

Vi

A柱

2.09

1.09

-1.47

-7.33

-0.92（→）

0.3145

1.06（→）

B柱

1.63

1.28

1.35

0

0.18（←）

0.3711

-0.01（←）

C柱

2.09

1.09

1.92

9.58

1.20（←）

0.3145

-1.06（←）

（3）吊车竖向荷载作用下的内力分析

吊车竖向荷载四种基本情况：

（a）Dmax作用于A柱；（b）Dmin作用于A柱处；（c）Dmax作用于C柱；（d）Dmin作用于C柱。

吊车竖向荷载的计算简图可分解成两部分：

作用在下柱截面形心的竖向力和作用在牛腿顶面的偏心力矩。

计算项目

C3

M²

Ri

ηi

Vi

Dmax作用于A柱

A柱

1.09

390.2x0.3=117.1

10.64（←）

0.3145

-8.84（←）

B柱

1.28

-61.4x0.75=-46.1

-4.92（→）

0.3711

7.04（→）

C柱

1.09

0

0

0.3145

1.80（→）

Dmin作用于A柱

A柱

1