工业厂房例题.docx

1、工业厂房例题单层厂房结构课程设计实例1.结构构件选型及柱截面尺寸确定因该厂房跨度在1536m之间，且柱顶标髙大于8m,故采用钢筋混凝 土排架结构。为了使屋盖具有较大刚度，选用预应力混凝土折线型屋架及 预应力混凝土屋面板。选用钢筋混凝土吊车梁及基础梁。山图2-54可知柱顶标高为9. 6m,牛腿顶面标高为6m：设室内地面至 基础顶面的距离为0. 5m,则计算简图中柱的总高度H,下柱高度H“和上 柱高度比分别为：H = 10.2m+ 0.5m = 10.7mH = 6m + 0.5m = 6.5m = 10.7 m -6.5m = 4.2m根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，可确定柱的截面尺寸

2、，见 表 2-22。表2-22 柱截面尺寸及相应的计算参数计算参数柱号截面尺寸/nun面积/ mm2惯性矩/mm4自重 z(kN/m)A, C矩 400x4001.6X10521. 3 x10s4.0ns964.BE5o6.szxsu494.本设计仅取一棍排架进行计算，计算单元和计算简图如图2-55所示。O.35kN/m220kN/m3 x 0.02m = 0.40kN/m2 28kN/m3 x 0.08m = 0.64kN/m21.4kN/m20.05kN/nr图2-55计算单元和计算简图2.荷载计算1 恒载 屋盖恒载绿豆砂浆保护层二毡三油防水层20厚水泥砂浆找平层80厚泡沫混凝土保温层预应

3、力混凝土大型屋面板（包括灌缝）屋盖钢支撑总计2.84kN/m2为:屋架重力荷载为60. 5kN/,则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设计值G| = 1.2 x (2.84kN/m x 6m x 18/2m + 6O.5/2RN) = 220 33kN(2)吊车梁及轨道重力荷载设计值:=1.2x(44.2kN + 0.8kN/m x6m) = 58.8kN(3)柱自重重力荷载设计值A、C 柱:.k：|：. G4A = G4C = 1.2x4.0kN/m x 3.6m = 17.28kN下 柱.G5a = G、c = 1.2x4.69kN/m x6.5m = 36.58kN B柱：卜柱 4B = 1

4、 2 x 6.0kN/m x 3.6m = 25.92kN 下村: Gb = 1.2 x 4.94kN/m x 6.5m = 38.53kN 各项恒载作用位置如图2-56所示。图2-56荷载作用位置图(单位：kN)2.屋面活荷载屋面活荷载标准值为0-5kN/nr ,雪荷载标准值为0.4kN/m2,后者小 于前者，故仅按前者计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：i-1)6 = HCqEIi107 工 1/4A. C柱/? = 0.109Z = 0.356Co =2.192=氓=2.406x10%= c = 0.277B柱“ = 0.281Z = 0.356Co = 2.690 =1.494xlO

5、/Eb = 0.446Gi =G =220.33kN Gi = C3 + G4A = 58.8kN + 17.28kN = 76.08kNrGy = G5A = 36.58kN . G4 =2Gt =2x 220.33kN =440.66kN9G, =G、b = 38.53k N. Gs =G4B =2G3 =25.92kN +2x58.8kN= 143.52kNfM = G= 220.33kN x 0.05m = 11.02kNm= (G + G4A)e0 G3e3= (220.33kN + 17.28)x0.25m-58.8kNx0.3m=41.76kN-m山于图2-59a所示排架为对称结

6、构且作用对称荷载，排架结构无侧移，故各柱可按柱顶为不动较支座计算内力。柱顶不动狡支座反力&可根据相应公式计算。对于A,C柱 =0.109, 2 = 0.356则：=-6 39 (本例中心=。求得&后，可用平衡条件求出柱各截面的弯矩和剪力。 柱各截面的轴力为该截面以上重力荷载之和，恒载作用下排架结构的弯矩图和 轴力图分别见图2-59”、c。图2-59d为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定，下同。图2-59恒载作用下排架内力图2.屋面活荷载作用下排架内力分析(1)AB跨作用屋面活荷载排架计算简图如图2-60所示，其中&=37.8kNT它在柱顶及变阶处引 引起的力矩为：M1A =37.8kNx0.

7、05m =1.89kN mM2a = 378kN x 0.25m = 9.45kN mMm =37.8kNx0.15m =5.67kN m对于 A 柱，2.231, G=0957,则= 1.31kN (t)1 89kN m x 2.231 + 945kN m x 0.95710. Im对于B柱” = 0281,久=0356,贝ijR号G = 5肌(；1.781 “ookN /? = /?A+/?B =1.31kN + 1.00kN =2.31kN (t)将R反作用于柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与相应的柱顶 不动较支座反力叠加，可得屋面活荷载作用于AB跨时的柱顶剪 力，即VA =/?A -= 1

8、.31 kN-0.277 X 2.31 kN =0.67kN (t)VB =/?B = l.mkN-0.446 x2.31kN =-0.03kN (t)Vc = %R = -0-277 x 2.31kN = -0.64kN (-)图2-60 AB跨作用屋面活荷载时排架内力图(2) BC跨作用屋面活荷载山于结构对称，且BC跨与AB跨作用荷载相同，故只需将图2-60中内力 图的位置及方向调整一下即可，如图2-61所示。C.SOi*.5. 7Sj_5. 676. 16./1. S9S. 93 _ ：0. 520.6；VZ 74. 53图2-61 BC跨作用屋面活荷载时的排架内力图3.风荷载作用下排架

9、内力分析(1)左吹风时计算简图如图2-62a所示。对于儿C柱，=09, 2 = 0.356R、=_5叫=-3.36kN/m x 10.1m x0.31 =-10.52kN (-)Rc =MGikN/mx 10.1m x0.31 =-10.52kN (-)R = Ra+Rc + Fw = -10.52kN -5.26RN - 10.89kN = -26.67kN (-) 各柱顶的剪力分别为VA = - fhR = -10.52kN + 0.277 x 26.67kN =-3.13kN (3 =118.97kNx0.75m =89.23kN m对于月柱，G = 0.957，则心一坐 C 厂GW 川

10、x0957 一 15 69) H 10.对于 3 柱, =0.281, 2 = 0.356,得伉5R = R、+Rb= -15.69kN + 10.37RN = -5.32kN (-)排架各柱顶的剪力分别为：VA =心gR = -15.69kN+0.277 x 5.32kN = -14.22kN ()排架各柱弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图2-64b, c所示。图2-64 作用在A柱时排架内力图（1）作用于B柱左计算简图如图2-653所示Ma, Mb计算如下:Ma = min = 118.97kN X 0.3m = 35.69kN mMb = OmdXe3 = 552.OOkNx0.75m =

11、414.00kN m柱顶不动狡支反力心及总反力R分别为:A H3569kN m八十 = x 0.957 = 338kN ( j)10.1m 7心g =B H 341400kNm 。/ = x 1.174 = 48.12kN ( j)10.1m/? = /?A+/?B =-3.38kN+482kN=4474kN (t)各柱顶剪力分别为：VA = R = -3.38kN -0.277 x44.74kN = -15.77kN (-)VB = /?B = 48.12kN -0.446 x44.74kN =2&17kN (t)Vc = jkR = -0.277 X 44.74kN =-12.39kN (

12、-)排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图2-65b, c所示图2-65 作用于b柱左时排架内力图（3） 曲作用于万柱右根据结构对称性及吊车吨位相等的条件，内力计算与Q-X作用于B柱左 的情况相同，只需将A, C柱内力对换并改变全部弯矩及剪力符号，如图2-66 所示。图2-66 作用于b柱右时排架内力图（4） max作用于C柱同理，将作用于月柱情况的儿Q柱内力对换，并注意改变符号，可求 得各柱的内力，如图2-67所示。图2-67 nwc作用在C柱右时排架内力图(5)久心作用于AB跨柱当AB跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算图如图2-6弘所示，对于 A 柱，/? = 0.109, 2 = 0.

13、356,得心=(36m_l2m)/36m = 0.667 ,则R、=%G =-2130kNx 0.515 = - 10.97kN (-)同理，对于 B 柱，0.281, 2 = 0.356, 0 = 0.667,4=0.598,则:Rb = -TmaxQ =-21.30kNx 0.598 = - 12.74kN (-)排架柱顶总反力R为：R = R、+ Rb =-10.97kN - 12.74RN =-23.7IkN (-)各柱顶剪力为：yA =/?a -；A/? = -10.97kN =0.277 x 23.71kN =-4.40kN (j)yB =/?B -；B/? = -12.74kN+

14、0.446 x23.71kN =-2.17kN ()排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图2-68b所示。当Tn方向相反时，弯 矩图和剪力只改变符号，方向不变。图2-68人“诃乍用于AB跨时排架内力图(6)几汰作用于比跨柱 丁由于结构对称及吊车吨位相等，故排架内力计算与人-作用ab跨情况相 同，仅需将A柱与C柱的内力对换，如图2-69所示。图2-69作用于BC跨时排架内力图5.内力组合以A柱内力组合为例。表2-24为各种荷载作用下A柱内力标准值汇总表, 表2-25表2-32.表2-33为A柱内力组合表，这两表中的控制截面及正号内力方向如 表2-24中的例图所示。对柱进行裂缝宽度验算时，内力采用标准值

15、，同时只需对5/几55的 柱璘行瞰篡为此，表2-33中亦给出了 Mr和“上的组合值，它们均满足 5仇055的条件，对设计来说，这些值均取自及相应的m和V 项。柱号及 正向内 力荷载类别恒载屋面活载用车竖向缺吊车水平逆载风荷载作用 在AB跨作用 在BC跨max作用 在A柱%作 用在B柱左%作 用在B柱右%作 用在 C柱max 作 用在 AB跨Sax作 用在 BC跨左风右风n序号1234567891011I I M11.980. 522. 30-51. 19-56. 7744. 60-5. 299.72 23.6510. 50-18. 55i- L-1TT 1 1 1 N237.6137.8000

16、000000n nII ii “-29.78-8. 932. 30114.41-21. 0844. 60-5. 299.72 23.6510. 50-18. 55TTl Hl11 11 N296.4137.80552118. 97000000lU _ IB一耳rM11. 76-1. 586. 4621.98-123. 59125. 14-14.85119.5766.36139.76-107. 20III-III N332.9937.80552118. 97000000V6. 390. 670. 64-14. 22-15. 7712. 39-1.4716.96.5730.81-19. 10/ /

17、 /p1 f 1 1 1 1 f1V 、11111 I1i/11I弯矩图1ftf f f f i 111 f11 f1I11I1111111* f 1 111111f1J J f 11i f f i fiiii f i jiiiI1111I11111111111111111111111111 f(11 f f 1 f f f J f f 1f1f f i f f J f J I/11111flf JII11111 注：M单位（kNm）, TV单位kN, V单位kN。截面组合项十及 相应的N、V组 合- M 口小及 相应的 N、V组合项-V max 及 相应的 M、V组 合 项Mnm及相 应的M

18、、VI-I12314.8111.9812314.81314.8275. 41237.61275. 41237.61II-II13-27. 4812-38. 7112-38. 711-29. 78296.41334.21334. 21296.41III-III1318. 22127. 1812313. 641318. 22332. 99370. 79370. 79332.99123vmax相应的M相应的N7.713.64370. 79注：M单位（kNm）, N单位kN, V单位kN。L截面组合项十刈嘶及 相应的N、V组4 口 项（及 相应的 N、V组4 口 项max 2 相应的 M、V组合项mm

19、及相应 的M、VI-I16973. 4051579-58. 9516973. 40516973. 405237. 61237. 61237.61237. 61II-II1469118. 7131579-72. 1611469118. 713179-55. 826738. 01391. 586738. 01296.41III-III1468237. 069158-207. 0841468237. 069169184.11774.59440. 063774.59332.99169vmax相应的M相应的 N23. 454184.11332. 99注：M单位(kNm), N单位kN, V单位kN。截面

20、组合项十Mmax及 相应的 N、V组 合 项 max及相 应的N、V组 合+ Nmax及相 应的M、V组合项min及相 应的M、VI-I122. 481-6. 57122. 48122. 4810237. 6111237. 6110237.6110237. 61II-II1-19. 281-48. 331-48. 331-48. 3310296. 4111296.4111296. 4111296. 41III-III1151. 521-95. 441151. 521151. 5210332. 9911332. 9910332.9910332. 991相应的M相应的N1037.2151.5233

21、2. 99注：M单位（kNm）, 2单位kN, V单位kN。表2-28 1.2恒载+0.9x1.4 （屋面活荷载+吊车荷载+风载）截面组合 项十 max 及相应 的N、V组合项- max 及相应的N、V组合项十 max 及相应 的M、V组合项%及 相应的 M、VI-I1,23,69, 1079. 2511,57,99-68. 5551,23,691079. 2511,36,91078.783271.63237. 61271.63237.61II-II1,34,69, 10115. 3841, 25, 79,11-92. 6551,23,46,910107. 3471,7911-69. 916693. 85416. 08727. 87296.41III-III1,3346.1361, 2-285. 8021,2342.1041,3298. 473