某房地產(chǎn)公司做的單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

1、單層廠房結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)1. 結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型及柱截面尺寸確定因該廠房跨度在 1536m 之間，且柱頂標(biāo)高大于 8m，故采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)。為了使屋蓋具有較大剛度，選用預(yù)應(yīng)力混凝土折線型屋架及預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板。選用鋼筋混凝土吊車梁及基礎(chǔ)梁。由圖2-54 可知柱頂標(biāo)高為9.6m ，牛腿頂面標(biāo)高為6m；設(shè)室內(nèi)地面至基礎(chǔ)頂面的距離為0.5m ，則計(jì)算簡(jiǎn)圖中柱的總高度H，下柱高度Hl ，和上柱高度Hu 分別為：H10.2m 0.5m 10.7mH l6m0.5m6.5mH u10.7m 6.5m 4.2m+12.800+11.750+9.600+7.200+6.000 0.000-0.150BC圖 2-

2、54 廠房剖面圖根據(jù)柱的高度、吊車起重量及工作級(jí)別等條件，可確定柱的截面尺寸，見表2-22 。表 2-22柱截面尺寸及相應(yīng)的計(jì)算參數(shù)計(jì)算參數(shù)截面尺寸 / mm面積 /mm2慣性矩 /mm4自重 /kN/m柱號(hào)上柱矩 4004001.610521.31084.0A，C下柱I4009001001501.875105195.381084.69上柱矩 4006002.4105721086.0B下柱I40010001001501.975105256.341084.94本設(shè)計(jì)僅取一榀排架進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算單元和計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-55所示。2111019EA=EA=006000066300001601876543

3、21006006006006006006006900A柱180018001000BCB柱圖 2-55計(jì)算單元和計(jì)算簡(jiǎn)圖2. 荷載計(jì)算1. 恒載屋蓋恒載綠豆砂漿保護(hù)層0.35kN/m 2二氈三油防水層20 厚水泥砂漿找平層20 kN/m 30.02m0.40kN/m 2280 厚泡沫混凝土保溫層8kN/m 30.08m0.64kN/m 2預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板（包括灌縫）1.4kN/m 2屋蓋鋼支撐0.05kN/m 2總計(jì)2.84kN/m 2屋架重力荷載為 60.5kN/ 榀，則作用于柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)的重力荷載設(shè)計(jì)值為：G1 1.2 (2.84kN/m 6m18/2m 60.5/2kN) 220.

4、33kN(2) 吊車梁及軌道重力荷載設(shè)計(jì)值：G31.2(44.2kN0.8kN/m6m)58.8kN(3) 柱自重重力荷載設(shè)計(jì)值A(chǔ)、C柱:上柱： G4AG4C1.24.0kN/ m3.6m17.28kN下 柱 :G5AG 5C1.24.69kN/m6.5m36.58kNB 柱 :上柱: G4B1.26.0kN/m3.6m25.92kN下柱: G5B1.24.94 kN/m6.5m38.53kN各項(xiàng)恒載作用位置如圖 2-56所示。圖 2-56荷載作用位置圖（單位： kN ）2. 屋面活荷載屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.5kN/m2，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.4kN/m 2，后者小于前者，故僅按前者計(jì)算。作用于柱

5、頂?shù)奈菝婊詈奢d設(shè)計(jì)值為：Q1 1.40.5kN/m 26m18/2m 37.8kNQ1 的作用位置與G1 作用位置相同，如圖2-56 所示。3. 風(fēng)荷載風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值按w kz zs w0 計(jì)算， 其中 w00.5kN/m 2,z1.0 , z 根據(jù)廠房各部分標(biāo)高( 圖 2-54) 及 B 類地面粗糙度確定如下：柱頂 ( 標(biāo)高 9.6m )檐口 ( 標(biāo)高 11.75m )屋頂 ( 標(biāo)高 12.80m )zzz1.0001.0491.078s 如圖 2-57所示，則由上式可得排架迎風(fēng)面及背風(fēng)面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值分別為：w kz zs1w01.00.8 1.0 0.5kN/mw 2kzzs2 w 01

6、.00.4 1.0 0.5kN/m2 0.4kN / m220 .2 kN / m 2-0.6-0.5-0.4-0.4Fw+0.8-0.4q1q2BCBC圖 2-57風(fēng)荷載體型系數(shù)及計(jì)算簡(jiǎn)圖則作用于排架計(jì)算簡(jiǎn)圖( 圖 2-57) 上的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值為:q11.40.4kN/m 26.0m3.36kN/mq21.40.2kN/m26.0m1.68kN/mFwQ (s1s2 )z h1(s3s4 )z hz z0 B1.40.8 0.41.049 2.15m - 0.6 0.5 1.078 1.05m1.00.5kN/m 26.0m10.89kN4. 吊車荷載由表 2-16 可得20/ 5t 吊車的

7、參數(shù)為：B 5.2m ， K4.0m ， g68.6kN ，Q 200kN Pmax174kN,P37.5kN, 根據(jù)B5.2m 及 K 可算得吊車梁支座反力影，min響線中各輪壓對(duì)應(yīng)點(diǎn)的豎向坐標(biāo)值如圖2-58所示。(1) 吊車豎向荷載吊車豎向荷載設(shè)計(jì)值為：(2) 吊車橫向水平荷載作用于每一個(gè)輪子上的吊車橫向水平制動(dòng)力為：1a(Qg)168.6kN ) 6.715kNT0.1 ( 200kN44作用于排架柱上的吊車橫向水平荷載設(shè)計(jì)值為：TmaxQTyi1.4 6.715kN2.15 21.30kN400012004000FpmaxFpmaxF pmaxFpmax =174KN6m6m33318

8、03.30.010圖 2-58吊車荷載作用下支座反力影響線3. 排架內(nèi)力分析該廠房為兩跨等高排架，可用剪力分配法進(jìn)行排架內(nèi)力分析。其中柱的剪力分配 系 數(shù)i 計(jì) 算 ， 見 表2- 23。表2- 23柱剪力分配系數(shù)n I u I lC0 313 (1 n 1)1 i柱別H 3 C 0 EI liH u H1 iA、C 柱B 柱n 0.1090.356n 0.2810.356C 02.192C 0.277AC2.406 10 8 / EAC 02.6900.4461.494 10 8 / EBBG1G1220.33kNG3G5 A36.58kN;G 2G3G4 A58.8kN17.28kN 76

9、.08kN;G42G12220.33kN440.66kNG 6G5B 38.53kN ;G 5G4 B2G325.92kN258.8kN143.52kNM 1G1e1220.33kN0.05m11.02kNmM 2(G1G4 A )e0G3e3(220.33kN17.28)0.25m - 58.8kN0.3m41.76kNm由于圖2-59a 所示排架為對(duì)稱結(jié)構(gòu)且作用對(duì)稱荷載，排架結(jié)構(gòu)無側(cè)移，故各柱可按柱頂為不動(dòng)鉸 支座計(jì)算內(nèi)力 。 柱 頂不動(dòng) 鉸支座反力 Ri可根據(jù)相應(yīng)公式計(jì)算。對(duì)于A， C 柱 n0.109 ，0.356則： RC6.39()31211312C1n2.231C30.95723

10、12311111nnRAM1 C1M2C211.02kN m2.23141.76kN m0.9576.39kNHH10.1m本例中 RB0 。求得 Ri 后，可用平衡條件求出柱各截面的彎矩和剪力。柱各截面的軸力為該截面以上重力荷載之和，恒載作用下排架結(jié)構(gòu)的彎矩圖和軸力圖分別見圖2-59b 、 c 。圖 2-59d為排架柱的彎矩、剪力和軸力的正負(fù)號(hào)規(guī)定，下同。11.0211.02220.33440.66220.3311.9829.7829.7811.98237.61466.58237.61296.41584.18296.41+11.766.396.3911.76332.99332.99BCBCM

11、1G1G4G1M1+NG2+M+VG2G5MM22G3G6G3+M+V+NBC圖 2-59 恒載作用下排架內(nèi)力圖2屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析(1)AB跨作用屋面活荷載排架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-60 a 所示，其中 Q137.8kN ，它在柱頂及變階處引引起的力矩為：M 1A37.8kN0.05m 1.89kN mM 2A37.8kN0.25m 9.45kN mM 1B37.8kN0.15m 5.67kN m對(duì)于 A柱， C12.231， C 30.957 , 則RAM 1AC1M 2AC11.89kNm 2.2319.45kN m 0.957HH1.31kN10.1m對(duì)于 B 柱 n 0.281

12、,0.356 ，則31211C1n1.78121131nRBM 1BC15.67kNm 1.7811.00kNH10.1RRARB1.31kN1.00kN2.31kN ()將 R反作用于柱頂，計(jì)算相應(yīng)的柱頂剪力，并與相應(yīng)的柱頂不動(dòng)鉸支座反力疊加，可得屋面活荷載作用于 AB跨時(shí)的柱頂剪力，即VARAA R1.31kN0.2772.31kN0.67kN ()VBRBB R1.00kN0.4462.31kN0.03kN ()VCC R0.277 2.31kN0.64kN ()排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力如圖2- 60b ，c 所示。Q1Q41.895.67M1A1BM8.930.525.782

13、.30M2A4.585.980.646.460.67BCBC37.837.8+37.837.8BC圖 2-60 AB 跨作用屋面活荷載時(shí)排架內(nèi)力圖（ 2）BC 跨作用屋面活荷載由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，且 BC 跨與可，如圖 2- 61 所示。AB跨作用荷載相同，故只需將圖2- 60 中內(nèi)力圖的位置及方向調(diào)整一下即Q1Q15.671.89M1BM1CM2.305.788.930.522C6.460.645.980.030.674.58BCBC37.837.8+37.837.8BC圖 2-61BC 跨作用屋面活荷載時(shí)的排架內(nèi)力圖3風(fēng)荷載作用下排架內(nèi)力分析(1）左吹風(fēng)時(shí)2- 62a 所示。對(duì)于 A ， C 柱

14、, n0.109，0.356 得計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1 1411nC110.31018 131nRAq1HC11-3.36kN/m10.1m0.3110.52kN ()RCq2 HC 11kN/m 10.1m0.3110.52 kN( )RRARCFW10.52kN 5.26kN10.89kN26.67kN ( )各柱頂?shù)募袅Ψ謩e為VARAA R10.52kN0.27726.67kN3.13kN ( )VBB R0.44626.67kN11.89kN ()VCRCC R5.26 kN0.27726.67kN2.13kN()排架內(nèi)力如圖2- 62b 所示Fwq1q 210.5042.8018.55139

15、.7630.8111.8919.10BC120.09107.20BC(a)(b)圖2-62左吹風(fēng)時(shí)排架內(nèi)力圖(2)右吹風(fēng)時(shí)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2- 63a 所示。將圖 2- 62b 所示 A ，C 柱內(nèi)力圖對(duì)換且改變內(nèi)力符號(hào)后可得，如圖 2- 63b所示。Fw18.5542.8010.50qq1219.1011.8930.81107.20120.09139.76BCBC圖 2-63 右吹風(fēng)時(shí)排架內(nèi)力圖4.吊車荷載作用下排架內(nèi)力分析(1) Dmax作用于 A 柱計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2- 64a 所示。其中吊車豎向荷載D max，D min。在牛腿頂面處引起的力矩為：M AD max e3552.00kN 0.3

16、m 165.6kN mM BD min e3118.97kN0.75m89.23kNm對(duì)于A柱， C30.957 ，則RAMAC3165.6kNm 0.95715.69H10.1m對(duì)于 B 柱， n0.281，0.356 ，得312C31.17423111nRBM BC389.23kNm10.37H10.1mR RARB15.69kN10.37kN5.32kN ( )排架各柱頂?shù)募袅Ψ謩e為：VARAA R15.69kN 0.2775.32kN14.22kN ( )VBRBB R10.37kN0.4465.32kN12.74kN ( )VCC R0.2775.32kN1.47kN( )排架各柱彎

17、矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖2 64b,c所示。QmaxMAMQminBB552+552114.4145.8643.375.2951.1921.9814.2212.741.4739.4414.85CBC118.97+118.97BC圖 2- 64D max 作用在 A 柱時(shí)排架內(nèi)力圖(1) D max 作用于 B 柱左計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2- 65a 所示 M A , M B 計(jì)算如下：M AD min e3118.97kN0.3m35.69kN mM BD max e3552.00kN0.75m414.00kNm柱頂不動(dòng)鉸支反力RA ， RB 及總反力 R 分別為：RAM AC335.69kN m0

18、.9573.38kNH10.1mRBM BC3414.00kN m1.17448.12kNH10.1mRRARB3.38kN48.12kN44.74kN( )各柱頂剪力分別為：VARAA R3.38kN0.27744.74kN15.77kN ()VBRBB R48.12kN0.44644.74kN28.17kN ()VCC R0.277 44.74kN12.39kN ()排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖2-65b ， c 所示QmaxMABQ118.97552Mmin+118.97552BCBC56.77312.5944.6021.08101.4715.7728.1712.39125.

19、14123.59129.48BC圖 2-65 D max 作用于 B 柱左時(shí)排架內(nèi)力圖（ 3） D max 作用于 B 柱右根據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)稱性及吊車噸位相等的條件，內(nèi)力計(jì)算與內(nèi)力對(duì)換并改變?nèi)繌澗丶凹袅Ψ?hào)，如圖2-66 所示。D max 作用于B 柱左的情況相同，只需將A，C柱QmaxMBQmin44.60312.5956.77MC101.4721.08125.1412.39129.4828.1715.77123.59BCBC552118.97+552118.97BC圖 2-66D max 作用于 B 柱右時(shí)排架內(nèi)力圖（ 4） D max 作用于 C 柱同理，將作用于 A 柱情況的 A， C 柱

20、內(nèi)力對(duì)換，并注意改變符號(hào)，可求得各柱的內(nèi)力，如圖2-67 所示。Qminmax5.2943.3745.86114.41BCQ51.19MM1.4712.7414.2221.9814.8539.44BCBC118.97552+118.97552BC圖 2-67D max 作用在 C 柱右時(shí)排架內(nèi)力圖（ 5） Tmax 作用于 AB 跨柱所示，對(duì)于 A 柱， n0.109，當(dāng) AB 跨作用吊車橫向水平荷載時(shí)，排架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-68a0.356 ，得 a3.6m1.2m / 3.6m0.667，則23a32a 1a 2nC50.51512 131nRATmax C 521.30kN0.51510.

21、97kN同理，對(duì)于 B 柱， n0.281，0.356 ， a0.667 , C50.598 ，則：RBTmax C 521.30kN 0.59812.74kN排架柱頂總反力R 為：R RARB10.97kN12.74kN23.71kN ()各柱頂剪力為：VARAA R10.97kN0.27723.71kN4.40kN ( )VB RBB R12.74kN0.44623.71kN2.17kN ()VCC R0.27723.71kN6.57kN ()排架各柱的彎矩圖及柱底剪力值如圖2-68b 所示。當(dāng) Tmax 方向相反時(shí)，彎矩圖和剪力只改變符號(hào)，方向不變。TT9.7210.565.2117.7

22、523.65maxmax119.5716.966.366.57142.0919.13BCBC圖 2-68 Tm ax 作用于 AB跨時(shí)排架內(nèi)力圖(6) Tm ax 作用于 BC跨柱由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱及吊車噸位相等，故排架內(nèi)力計(jì)算與 Tm ax 作用 AB跨情況相同， 僅需將 A 柱與 C 柱的內(nèi)力對(duì)換，如圖2-69 所示。TmaxTmax5.2110.5623.6517.759.7266.366.57119.5716.9142.0919.13BCBC圖 2-69 Tm ax 作用于 BC跨時(shí)排架內(nèi)力圖5. 內(nèi)力組合以 A 柱內(nèi)力組合為例。表 2-24 為各種荷載作用下A 柱內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值匯總表，表2-2

23、5 表 2-32 、表 2-33 為 A 柱內(nèi)力組合表，這兩表中的控制截面及正號(hào)內(nèi)力方向如表2-24 中的例圖所示。對(duì)柱進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算時(shí)，內(nèi)力采用標(biāo)準(zhǔn)值，同時(shí)只需對(duì)e0 / h0 0.55的柱進(jìn)行驗(yàn)算。為此，表2-33 中亦給出了 M k 和 Nk 的組合值，它們均滿足e0 / h00.55 的條件，對(duì)設(shè)計(jì)來說，這些值均取自 N min 及相應(yīng)的 M 和 V 一項(xiàng)。表 2-24柱號(hào)及正荷載類別向內(nèi)力序號(hào)IIMNIIIIMNMIIIIII NV彎矩圖A 柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值匯總表屋面活載吊車豎向荷載Dmax 作Dmax 作吊車水平荷載風(fēng)荷載恒載作用在作用在Dmax 作用Dmax 作Tm ax 作Tm

24、ax 作用在用在用在用在用在左風(fēng)右風(fēng)A B 跨B C 跨在 A 柱B 柱左B 柱右C 柱A B 跨BC跨123456789101111.980.522.30-51.19-56.7744.60-5.299.7223.6510.50 18.55237.6137.8000000000-29.78-8.932.30114.41-21.0844.60-5.299.7223.6510.50-18.55296.4137.80552118.9700000011.76-4.586.4621.98-123.59125.14-14.85119.5766.36139.76-107.20332.9937.8055211

25、8.970000006.390.670.64-14.22-15.7712.39-1.4716.96.5730.81 19.10注： M 單位 ( kN m ) ， N 單位 kN ， V 單位 kN 。截面IIII II III III截面IIII IIIII III表 2-25 1.2 恒載 +1.4 屋面活荷載組M max 及組M max 及相組N max 及相組N min 及相應(yīng)合相應(yīng)的合合合應(yīng)的N、V應(yīng)的M、V的M 、V項(xiàng)N 、 V項(xiàng)項(xiàng)項(xiàng)114.811.98114.8114.821233275.41237.613275.41237.611-27.481-38.711-38.71-29.

26、781322296.41334.21334.21296.41118.2217.18113.64118.222323332.99370.793370.79332.991Vm ax相應(yīng)的 M相應(yīng)的N237.713.64370.79注： M 單位(kN m ) ， N 單位 kN ， V 單位 kN 。表 2-26 1.2 恒載 +1.4 吊車荷載組M max 及組M max 及組Nmax 及相組N min 及相應(yīng)的合相應(yīng)的合相應(yīng)的合應(yīng)的M 、合M 、 V項(xiàng)N 、 V項(xiàng)N 、 V項(xiàng)V項(xiàng)173.4051-58.95173.405173.405566679237.61237.619237.619237.

27、6191118.7131-72.1611118.7131-55.8264547676738.01391.586738.019296.419991237.0691-207.0841237.0691184.11445666774.598440.063774.599332.9988Vmax1相應(yīng)的 M相應(yīng)的 N623.454184.11332.999注： M 單位 ( kNm ) ， N 單位 kN ， V 單位 kN 。截面I III IIIII III截面I III IIIII III表 2-27 1.2恒載 +1.4風(fēng)荷載組M max 及相組組N max及相組N min 及相合合M max 及

28、相應(yīng)合應(yīng)的N、V的N、V合應(yīng)的M、V應(yīng)的M、V項(xiàng)項(xiàng)項(xiàng)項(xiàng)122.481-6.57122.48122.4810237.6111237.6110237.6110237.611-19.281-48.331-48.331-48.3310296.4111296.4111296.4111296.411151.521-95.441151.521151.5210332.9911332.9910332.9910332.991Vm ax相應(yīng)的 M相應(yīng)的 N1037.2151.52332.99注： M 單位(kN m ) ， N 單位 kN ， V 單位 kN 。表 2-28 1.2恒載 0.91.4 （屋面活荷載吊車荷載風(fēng)載）組合M max組合M max組合N maxN min 及及相應(yīng)的及相應(yīng)的及相應(yīng)的組合項(xiàng)相應(yīng)的項(xiàng)項(xiàng)項(xiàng)N 、 VN 、 VM 、 VM 、V1,279.2511,5-68.5551,279.2511,378.7833,63,67,96,999,10910271.63237.6110271.63237.611,3115.3841，2-92.6551,2107.3471,7-69.9163,44,65，796,99,1