单层厂房课程设计实例.doc

1、12.7 单 层 厂 房 结 构 设 计 实 例2.7.1 设 计 任 务某 厂 金 工 车 间 的 等 高 排 架 。 该 金 工 车 间 平 、 立 面 布 置 如 图 2-53 所 示 。 柱 距 除 端 部 为， 其 余 均 为 ， 跨 度 ； 每 跨 设 有 两 台 吊 车 ， 吊 车 工 作 制 级 别 为 级 ， 轨 顶m5.6m18 5A标 高 为 ， 吊 车 起 重 量 左 右 跨 相 同 ， 具 体 见 表 2-15。 外 墙 无 连 续 梁 ， 墙 厚 ,每 开 间. m240侧 窗 面 积 ， 钢 窗 ， 无 天 窗 。24图 2-53(a) 厂房立面图12116600

2、05001800018000ABCQ=20t/5tQ=20t/5tQ=20t/5tQ=20t/5t500图 2-53(b) 平面图屋面做法：2绿豆砂保护层二毡三油防水层20 厚水泥砂浆找平层80 厚泡沫砼保温层预应力砼大型屋面板2.7.2 设计参考资料1. 荷载资料,见表 2-15： 表 2-15 荷载资料基本雪压 2kN/m4.0基本风压 5吊车起重量 t/地面粗糙度类型 B屋面活载标准值 2kN/m5.02吊车起重量及其数据，见 表 2-16。表 2-16 吊车起重量及其数据起重量 桥跨 轮距 吊车宽 起重机 总量 小车重 最大轮压 吊车顶至轨顶 轨顶至吊 车梁顶 轨中至车外端 最小轮压t

3、QmkLBkNWgkNmaxPHm21BkNminP20/5t 16.5 4000 5200 223 68.6 174 2094 182 230 37.53 地质资料，见表 2-17。表 2-17 地质资料层次 地层描述 状态 湿度 厚度( )m层底深度( )地基承载力标准值 )kN/m(2af容重 )k/(31 回填土 1.4 1.4 162 棕黄粘土 硬塑 稍湿 3.5 4.9 200 173 棕红粘土 可塑 湿 1.8 6.7 250 174.预应力屋面板、嵌板及天沟板选用，见表 2-18。 表 2-18 预应力屋面板、嵌板及天沟板3名称 标准图号 选用型号 允许荷载 kN/m2 自重

4、kN/m2 备注预应力面 板 G410(一) YWB-22.46 1.40自重包括灌缝重嵌 版 G410(二) KWB-1 2.5 1.75 同上天沟板 G410(三) TGB68-1 3.05 1.91 同上5.屋 架 选 用 图 集 ,见 表 2-19。表 2-19 屋 架 选 用 图 集跨度(m) 标准图号 选用型号 允许荷载 kN/m2 自 重屋架边缘高度 m18G415(一) YWJA-18-2Aa 5.3榀屋盖钢kN/5.60支撑 215.6 吊 车 梁 选 用 图 集 ， 见 表 2-20。表 2-20 吊 车 梁 选 用 图 集标 准 图 号 选 用 型 号 起 重 量 Lk(

5、m) 自 重 (kN) 梁 高 (mm)G425 YXDL6-6 20/5t 10.5 22.5 44.2/根 1200注:轨道连结件重: kN/m8.07.基础梁：选用标准图号 ， /根。3-JkN7.68.钢窗重： 。2/.9.常用材料自重，见表 2-21。表 2-21 常用材料自重 名称 单位自重(kN/m 2) 二毡三油绿豆砂面层 0.35水泥砂浆 20泡沫混凝土 8240 厚砖墙 4.752.7.3 结 构 构 件 选 型 及 柱 截 面 尺 寸 确 定因 该 厂 房 跨 度 在 之 间 ， 且 柱 顶 标 高 大 于 8m， 故 采 用 钢 筋 混 凝 土 排 架 结 构 。 为

6、了 使 屋 盖1536m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 。4由 图 2-54可 知 柱 顶 标 高 为 ， 牛 腿 顶 面 标 高 为 7.2-1.2-0.182=5.818m， （ 按 要 求 实 取 6.0m） 9.6m； 设 室 内 地 面 至 基 础 顶 面 的 距 离 为 ， 则 计 算 简 图 中 柱 的 总 高 度 H， 下 柱 高 度 ， 和 上 柱 高 度05 l分 别 为 ：uH1.6l m.35.0u图 2-54 厂房剖面图 1

7、9.600m； 7.2+2.094+220/1000=9.514m9.6m（ mm 是吊车的安全行驶高度）20211.750m；9.6+2.15=11.75m312.800m；11.75+1.05=12.8m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，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/ m面积/ 2惯性矩/ 4m自重/ kN/m上柱 矩 400 4001.6 10521.3 1084.0A，C下柱 I 400 900 150 100 1.875 105 195.38 108 4.69上柱 矩 400 600 2.4 105 72 1

8、08 6.0B下柱 I 400 1000 150 1001.975 105 256.34 108 4.94本设计仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图 2-55 所示。安全行驶高度220mm+6.00051218000 1800055005500600060006000600060006000600060006000A11B CA B CEA36001010040040015040090010025 25 150400600150400100010025 25 150A 柱B 柱图 2-55 计算单元和计算简图2.7.4 荷载计算1. 永久荷载屋盖永久荷载 2kN/m35.0二 毡 三

9、油 防 水 层绿 豆 砂 浆 保 护 层20 厚水泥砂浆找平层 2.40/./280 厚泡沫混凝土保温层 36k80k8预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 2N/4.1屋盖钢支撑 m5总计 2k/8.屋架重力荷载为 60.5kN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载标准值为：N61.30.5/218/64.21 kG(2) 吊车梁及轨道重力荷载标准值：6kN4960.824k3G(3)柱 自 重 重 力 荷 载 标准值A、 C柱 :上 柱 ： .413.k4CA下 柱 : k9055B柱 :上 柱 : .6N2.06k4BG下 柱 : 1395各 项 永 久 荷 载 作 用 位 置 如 图 2

10、-56所 示 。(Qk1=27.00)Gk1=183.61Gk3=49.0075050250900Gk5A=30.49Gk4A=14.4A400B300 300(Qk1=27.00)Gk4B=21.6150150Gk1=183.61Gk3=49.00500 500750 750Gk3=49.00(Qk1=27.00)Gk1=183.61Gk5B=32.11Gk4C=14.4Gk5C=30.4950750(Qk1=27.00)Gk3=49.00Gk1=183.61400900C150250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 ， 雪

11、 荷 载 标 准 值 为 ， 后 者 小 于 前 者 ， 故 仅 按 前 者 计 算 。20.5kN/m20.4kN/m作 用 于 柱 顶 的 屋 面 活 荷 载 标准值 为 ：718/65.0k1Q的 作 用 位 置 与 作 用 位 置 相 同 ， 如 图 2-56所 示 。G3.风 荷 载风 荷 载 的 标 准 值 按 计 算 ， 其 中 , , 根 据 厂 房 各 部 分 标0szwk20k/.0.1zz高 (图 2-54)及 B类 地 面 粗 糙 度 确 定 如 下 ： 柱 顶 (标 高 +0.15=9.75) （ 计 算 时 ， 其 高 度 应 该 从 室 外 地 面 算 起 ）6m

12、.1z檐 口 (标 高 +0.15=11.9) 532屋 顶 (标 高 +0.15=12.95) .808.z3如 图 2-57 所 示 ， 则 由 上 式 可 得 排 架 迎 风 面 及 背 风 面 的 风 荷 载 标 准 值 分 别 为 ：s 20s1zk1 /4.8. mkNw22 05147+0.8-0.6 -0.5 -0.4 -0.4-0.4A B C BA Cqk1 kkk1qk2Fkw图2-57 风荷载体型系数及计算简图则 作 用 于 排 架 计 算 简 图 (图 2-57)上 的 风 荷 载 标准值 为 :kN/m4.06.1kq12BhhFs 0zs43z2w )()( 5.

13、13.5.6-.5.8. 0.6.k7 1. 1.053标高11.75m处的z2. 1.083标高12.80m处的z3.计算Fw时，应该都按标高11.75m处距室外地面的高度的z2=1.053计算4.吊 车 荷 载由 表 2-16可 得 吊 车 的 参 数 为 ： ， ， ， ，t5/0m2.5B4.0KkN6.8gk20Q, ,根 据 及 可 算 得 吊 车 梁 支 座 反 力 影 响 线 中 各 轮 压 对 应 点 的kN7maxPk.37min.竖 向 坐 标 值 如 图 2-58所 示 。12004000 40006000 6000Pmax Pmax Pmax Pmax=174KN0.

14、1331.00.3330.8图 2-58 吊 车 荷 载 作 用 下 支 座 反 力 影 响 线(1)吊 车 竖 向 荷 载吊 车 竖 向 荷 载 标准值 为 ：8kN284.390.138174imaxka yPD7505.ini26.y(2)吊 车 横 向 水 平 荷 载作 用 于 每 一 个 轮 子 上 的 吊 车 横 向 水 平 制 动 力 为 ： kN715.6)820(1.4)(41gQT作 用 于 排 架 柱 上 的 吊 车 横 向 水 平 荷 载 标准值 为 ：.675.ikmaxy2.7.5 排 架 内 力 分 析该 厂 房 为 两 跨 等 高 排 架 ， 可 用 剪 力 分

15、 配 法 进 行 排 架 内 力 分 析 。 其 中 柱 的 剪 力 分 配 系 数 计i算 ， 见 表 2-23。表 2-23 柱 剪 力 分 配 系 数柱 别 lInuH)1(30nClEIH0ii1A、 C 柱 109.35692./1468CA27.0CAB 柱 28.n0.0E/98B46.B1.永 久 荷 载 作 用 下 的 内 力 分 析永 久 荷 载 作 用 下 排 架 的 计 算 简 图 如 图 2-59（ a） 所 示 。 图 中 的 重 力 荷 载 及 力 矩 是 根 据G图 2-56 确 定 的 ， 即; kN1.831kG.4kN36.10.432 AkkG; 490

16、53A 27814; 9.6N0.6.23kBk 1.256Bkm5811 eM3042)(ekAkkk8.4.9-.6. 1. 0.25m=(450-200)10 -32. 0.3m=(750-450)10-3由 于 图 2-59a 所 示 排 架 为 对 称 结 构 且 作 用 对 称 荷 载 ， 排 架 结 构 无 侧 移 ， 故 各 柱 可 按 柱 顶 为 不 动铰 支 座 计 算 内 力 。 柱 顶 不 动 铰 支 座 反 力 可 根 据 相 应 公 式 计 算 。 对 于 A， C 柱 ，iR109.n则 ： 374.09231.123nC957.01232n kN3.510.97

17、8432.8321CHMRkkkA)(.5kCN本例中 。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0BiR上重力荷载之和，永 久 荷 载作用下排架结构的弯矩图和轴力图分别见图 2-59 、 。bc图 2-59d 为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定，下同.BA C2kM1 1kM24kG53k6k3k(a)BA C18.985.918.9.8.2433.5 33.585.98.24 .10(b)弯矩图10BA C2.36701.9845.278.93.50.271.46.3(c)轴力图kVkMkNkMVkN(d)图 2-59 永 久 荷 载作用下排架内力图2屋

18、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 ，它在柱顶及变阶处引引起的力矩为：akN0.271kQ10mkN35.10.2710520.73k1A M7642 mkN.k1B 1. 0.15m见图2-56对于 A 柱， ， ,则231.1C957.0 kN94.01.57623.3kA1kHMR对于 B 柱, , ， 则28.0n56.71.13nCkN.0.18541kBHMR)( 65.790kAk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 铰 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)( kN48.0.12.4.k kV36507BB )( .CkkR排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图 2-60b，c 所示。BA Ck4Q1BMk4k2A1(a) 35.18025.37648046.05.6.1BA C.4350.(b)弯矩图