单层工业房的设计例题1 2.docx

1、单层工业房的设计例题1 2单层工业房设计 一、设计资料：1. 工程概况某造纸车间为一单跨单层钢筋混凝土厂房，厂房总长66m，跨度27m，柱距6m，设有20/5t、10t各一台中级工作级别吊车，轨顶标高+10.1m。厂房平面图如图（1）2. 设计资料屋面构造：二毡三油防水层(上铺绿豆砂)；20mm厚水泥砂浆找平层；100mm水泥膨胀珍珠岩保温层；一毡二油隔气层；20mm厚水泥砂浆找平层；预应力混凝土大型屋面板。围护结构：240mm厚普通砖墙，双面抹灰；钢框玻璃窗宽高：4000mm5100mm和4000mm1800lmm。地面:钢筋混凝土地面,室内外高差150mm。 3设计基本原始资料 自然条件：

2、基本风压为0.5kN/m2，地面按B类，基本雪压为0.3KN/m2，屋面活荷载为0.5kN/m2。 地质条件：场地地面以下0.8内为填土，填土下层4.8m内为粉质粘土，地基承载力特征值为240kN/m2，地下水位为-5.5m。 该工程位于非地震区，不考虑抗震设计。 4. 材料 钢筋：箍筋为HPB235级钢筋、受力钢筋HRB335级钢筋。混凝土：柱采用C40，基础采用C20。5设计要求1)初步确定排架结构布置方案；2)对结构上部的标准构件进行选型，并进行结构布置； 3)排架的荷载计算和内力分析； 4)排架柱的设计；5)柱下独立基础的设计二、构件选型及屋盖布置根据厂房的跨度、吊车起重量的大小、轨顶

3、标高，吊车的运行空间等初步确定出排架结构的剖面如图（2）所示。为了保证屋盖的整体性，屋盖采用无檩体系。1.屋面板采用1.5m6m预应力混凝土屋面板，根据屋面做法求得屋面荷载，采用标准图集92G410（一）中的YWB2，屋面板自重标准值为1.4KN/m2（包括灌缝自重）。2天沟板(外天沟排水) 选用92G410(三)标准图集中的JGB771，自重标准值2.02kNm。 3屋架采用预应力混凝土折线形屋架，选用标准图集95G415(三)，每榀屋架自重标准值为120kN。 4屋盖支撑 在端部第二开间的屋架端部和跨中设三道垂直支撑、其他跨相应部位设下弦系杆，端头第二开间设下弦横向水平支撑。 5吊车梁 选

4、用95G425标准图集中的先张法预应力混凝土吊车梁，梁高1200mm，每根自重标准值44.2kN，轨道及垫层构造高度200mm，轨道及连接重 l kN/m。 6排架柱排架的上柱截面为矩形, 下柱采用工字形截面。7. 支撑布置设计采用大型屋面板，可以不设屋架上弦支撑。根据构造要求，设置相应的屋架下弦支撑，并在跨度中点处布置一道垂直支撑。见 图（3） 本设计跨度27m,大于18m，因此需要布置支撑。柱截面高度h600mm,下部柱间支撑做成双片，其间距为柱截面高减去200mm，见图（4）。 图（3） 屋架下弦支撑图（4）柱的支撑布置 三、排架的荷载计算 1排架计算简图的确定 (1)确定柱高。 吊车梁

5、顶标高=轨顶标高轨道构造高度=10.10.2=9.9m 牛腿标高=吊车梁顶标高吊车梁高=9.9-1.2=8.7m 柱顶标高=轨顶标高+吊车高度H+上部运行尺寸，取为12.6m 上柱高Hu=柱顶标高-牛腿标高=12.68.7=3.9m 全柱高H=柱顶标高基顶标高=12.6-（-0.6）=13.2m 下柱高Hl=H-Hu=13.2-3.9=9.3m,= Hu/H=3.9/13.2=0.295（2）初步拟订柱尺寸 根据表一的参考尺寸，取上柱bh=400mm450mm, 下柱bhhf=400mm850mm200mm,截面尺寸如图（5）所示。图（5）下柱截面尺寸（单位：mm） 图（6）排架计算简图（3）

6、参数计算上柱： 下柱：比值： 排架计算简图如图（6）2荷载计算(1)恒载计算。1)屋盖结构自重标准值： 二毡三油防水层 0.35KN/m220mm厚水泥砂浆找平层； 200.02=0.4 KN/m2100mm水泥膨胀珍珠岩保温层； 40.1=0.4 KN/m2一毡二油隔气层； 0.05 KN/m220mm厚水泥砂浆找平层； 200.02=0.4 KN/m2预应力混凝土大型屋面板。 1.4 KN/m2 gk=3.00 KN/m2 天沟板 2.026=12.12 KN 屋架自重 120KN 则作用在一榀横向平面排架一端柱顶的屋盖自重标准值为 2)柱自重标准值： 上柱 G2k=250.40.453.

7、9=17.55kN下柱 G3k=259.10.20.42+0.40.1+2注（1.1为考虑下柱仍有部分矩形截面而乘的增大系数） =0 3）吊车梁及轨道自重标准值： G4k=44.2+16=50.2kN =8008502=375mm（2）屋面活荷载标准值 由荷载规范可知，不上人屋面均不活荷载为0.50 KN/m2，不大于基本雪压，屋面活荷载在每侧柱顶产生的压力为 Q1k=0.56272=40.5 KN （3）吊车荷载标准值 由DSQD型其参数如下吊车吨位（t）Q1k（kN）Q2k（kN）吊车宽度B（mm）轮距K（mm）Pmaxk（kN）Pmink（kN）20/532069.77605541002

8、16791024034.615980405013651根据B与K及支座反力影响线图（7），可求得 图（7） 求Dmax时的吊车位置图 其作用点到柱顶的距离 y=（4）风荷载标准值。 计算时风压高度变化系数按柱顶离室外天然地坪的高度12.6+0.15=12.75m取值，计算时风压高度变化系数按檐口标高14.9m取值 图（8）风载体型系数（长度单位：mm）排架受荷总图如图（9） 图（9）排架受荷总图3内力计算 (1)恒载作用下。 由于单层厂房多属于装配式结构，柱、吊车梁及轨道的自重，是在预制柱吊装就位完毕而屋架尚未安装时施加在柱子上的，此时尚未构成排架结构。但在设计中，为了与其他荷载项计算方法一致

9、，并考虑到使用过程的实际受力情况，在柱、吊车梁及轨道的自重作用下，仍按排架结构进行内力计算。 在屋盖自重G1k、上柱自重G2k、吊车轨道及连接G4k作用下，由于结构对称、荷载对称，故可简化为如图（10）的计算简图 图（10）恒荷载作用下计算简图 1）在G1k作用下 2) 在G2k作用下 3) 在G4k作用下 ) 叠加以上弯矩 M1k= M11k=-23.63() M2k= M12k +M22k +M42k=-63.03-3.51+18.83=-47.7()已知由规范公式：在M1k作用下由规范公式 在M2k作用下在G1k、G2k、G3k、G4k共同作用下的弯矩图和轴力图如图（11）图（11）恒荷

10、载作用下内力图 图（12）屋面活荷载作用下的计算简图 （2）活荷载作用。1）屋面活荷载作用下： 由于Q1k作用位置与G1k相同在Q1k作用下的M图和N如图（12）所示2）吊车竖向荷载作用下： 当Dmax,k作用在A柱时 A柱 B柱与恒载计算方法相同，可得C2=1.21A柱B柱A柱与B柱相同，剪力分配系数内力图如图（13） 图（13）吊车竖向荷载作用下内力图3）吊车水平荷载作用下：当Tmax向左作用时 由规范公式可得 当 当考虑空间作用分配系数，由表12-16可以查得Tmax向左作用的M图、N图如图（14）所示。Tmax向右作用的M图、N图于上述情况相反。 图（14）吊车水平荷载作用下内力图 4

11、）风荷载作用下：风从左向右作用，在q1和 q2 作用下，由规范公式：风荷载作用下的M、N图如图（15） 当风从右向左吹时，其M、N图与上述情况相反。 图（15）风荷载作用下内力图四、最不利内力组合由于排架单元为对称结构，可仅考虑A柱截面，荷载内力汇总表见表一，内力组合见表二 表一 A柱内力汇总表柱号截面荷载项内力恒荷载屋面活荷载吊车竖向荷载吊车水平荷载风荷载G1kG2kG3kG4kQ1kDmax,k在A柱Dmin,k在A柱Tmax,k向左Tmax,k向右左风右风(1)2345678A柱1-1M-1.560.51-28.94-28.94-8.918.9129.95-27.32N332.6740.

12、50000002-2M-49.26-7.5998.517.94-8.918.9129.95-27.33N382.8740.5339.812500003-3M3.383.9129.5-51.06-97.12978.12260.96-233.67N437.2740.5339.81250000V5.660.91-7.42-7.42-9.4859.48536.93-28.39 表二 A柱内力组合表 内力截面 由可变荷载效应控制的组合 1.2恒载+1.4任一活载组合项Mmax相应N 、V组合项Mmin相应N 、V组合项Nmax相应M、V组合项Nmin相应M、V1-11740.0618-40.1212-1

13、.161740.06399.2339.2455.9399.22-21378.7918-97.371378.7918-97.37935.16459.44935.16459.443-317369.418-323.081343.5617369.4524.72524.721000.44524.7258.49-32.95-36058.49 内力截面 由可变荷载效应控制的组合 1.2恒载+1.40.9(任意两个或两个以上活载)组合项Mmax相应N 、V组合项Mmin相应N 、V组合项Nmax相应M、V组合项Nmin相应M、V1-112736.511368-61.5312368-60.891368-61.5

14、3450.23399.2450.23399.22-2135791.51128-103.11123793.1718-93.55887.59510.47938.67459.443-312367491.331458-477.0812367491.3317332.87957.80682.74957.80524.7257.07-50.2857.0746.53 内力截面 由永久荷载效应控制的组合组合项Mmax相应N 、V组合项Mmin相应N 、V组合项Nmax相应M、V组合项Nmin相应M、V1-112-1.61123-29.97124-29.9718-28.88488.79488.79488.79449

15、.12-21330.0312-73.9412322.59849.88556.56889.573-312337.314-45.48963712.81-6.380.37注 五、排架柱的设计1柱在排架平面内的配筋计算 (1)截面尺寸。 (2)材料等级。混凝土：, 钢筋：受力筋为 箍筋为: (3)截面最不利内力。由于截面33的弯矩和轴向力均比截面22的大，故下柱配筋由截面33的最不利内力确定。经比较，用于上下柱截面配筋的最不利内力及柱在排架方向的初始偏心距、计算长度偏心距增大系数列于表三中表三 柱在排架平面内的计算参数截面内力组1-1M()-29.9761415810.7378004500.9771.

16、784N()488.79M-61.53154415174178004500.9771.500N399.23-3M369.47048157241198008500.9171.400N524.72M491.335138155331930085011.1.31N957.8注 1. 截面 内力组 eO 九o e 邑 o 丘 (2 叮 M(hNm) 一1463 33 365 53 059 7800 400 0955 1896 11 N(kN) 4428 M 一7677 216 365 236 1 7800 400 0955 1341 N 35558 M 31854 679 765 706 1 19助0

17、800 0903 1364 33 N 4691 M 4412 468 765 461 1 9300 800 1000 1127 N 9426 柱在排架平面内的配筋计算过程在此略去，计算结果见表四 表四 柱在排架平面内的配筋计算截面内力组x偏心情况计算实配1-1M()-29.73811.78433564228大偏压0N()488.79M-94.511741.545152228大偏压218236 310N399.23-3M317.877241.4140469448大偏压13721520422N514.25M441.455331.131993125448大偏压9931256420N993.48注1.

18、 2. =0.5502.柱在排架平面外的承载力验算 上柱，Nmax =488.79kN,考虑吊车荷载时，按规范有由规范知下柱Nmax=1000.4,当考虑吊车荷载时，按规范有故承载力满足要求。3裂缝宽度验算(1)11截面： (2)下柱33截面验算裂缝宽度的荷载标准组合值，按GB500092001荷载规范有 =3.38+260.96+（3.910.7+29.50.7+97.120.7）=288.46裂缝间纵向钢筋应变不均匀系数 =4柱牛腿设计 (1)牛腿几何尺寸的设计。 牛腿宽b=400，若取吊车梁外侧至牛腿外边缘的距离C1=80mm，吊车梁下部尺寸为340mm，则牛腿水平截面高度 牛腿外边缘高

19、度h1=500mm，倾角=，牛腿高度h=500+200=700mm。 (2)牛腿配筋。 由于吊车垂直荷载作用于下柱截面内，故a=800-850=-50mm61.6。满足要求。(4)裂缝宽度验算。由承载力计算可知，只验算11截面即可。钢筋应力如下裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数故最大裂缝宽度为排架柱施工图见附录一六、基础设计1由柱传至基顶的荷载 (1)由表117选出两组最不利内力（2）由基础梁传至基础顶面的荷载：钢框玻璃窗 基础梁 G5=414.4kN(3) 由基础梁传来的荷载G5对基础底面产生的偏心弯矩设计值为（4） 作用于基底的总弯矩和轴向力设计值为（假定基础高度H=1100mm）第一组 第

20、二组 基底受力情况如图 2.基底尺寸的确定由第二组确定b和l:取b=2.5m,l=4.0m,A=10m2第一组基底尺寸验算第二组基底尺寸验算 = =267.80(可以) ;Pm=147.2 kN/mm2240 kN/mm2该房屋是可不作地基变形的二级建筑物，不作地基变形验算。3. 确定基础高度前面已初步假定基础H=1.1m，如采用锥形基础，根据构造要求，初步确定基础尺寸如图（18）所示。由于上阶底面落在柱边冲切破坏锥体之内，故仅在变阶处作冲切验算。（1） 各组荷载设计值作用下的地基净反力第一组 第二组 故按第二组进行计算。（2） 基础抗冲切验算简图如图（19） 由于基础宽度b=2.5m,故小于冲切破坏锥体底宽故冲切破坏荷载 变阶处抗冲切力= =4.基础配筋验算（1）沿长方向的配筋计算。在第二组荷载作用下， 相应于柱边的净反力 相应于变阶的净反力 则 图（18）确定基础尺寸（单位：mm） 图（19） 基础抗冲切验算简图（单位：mm）