單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)

1、廠房平、剖面布置及結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型（一 ） 廠房平面設(shè)計(jì)1、構(gòu)件選型及布置（ 1 ）吊車梁（ 2）基礎(chǔ)梁（ 3）柱間支撐（ 4）抗風(fēng)柱（ 5）廠房剖面設(shè)計(jì)（二）排架柱設(shè)計(jì)1、計(jì)算簡(jiǎn)圖（ 2）確定柱截面尺寸（ 3）計(jì)算主界面幾何特征2、荷載計(jì)算（ 1 ）屋蓋荷載（ 2）上柱自重P2（ 3）下柱自重P3（ 4）吊車梁、軌道、墊層自重P43、吊車荷載（ 1 ）吊車豎向荷載D max,k D min,k（2）吊車橫向水平荷載Tmax,k4、風(fēng)荷載（ 1 ）作用在柱上的均布荷載（2）作用在柱頂?shù)募酗L(fēng)荷載FW（三 ） 內(nèi)力分析1） 恒荷載的計(jì)算簡(jiǎn)圖可以分解為兩部分：作作用在柱截面形心的豎向李和偏心力矩。2）

2、 屋面活載作用下的內(nèi)力分析3）吊車豎向荷載作用下的內(nèi)力分析4）吊車水平荷載作用下的內(nèi)力分析廠房平、剖面布置及結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型（一）廠房平面設(shè)計(jì)廠房的平面設(shè)計(jì)包括確定柱網(wǎng)尺寸、排架柱與定位軸線的關(guān)系和設(shè)置變形縫。柱距為6米，橫向定位軸線用 1,、2表示，間距取為6米；縱向定位軸線用（A） ,（B）, （C）表示，間距取等于跨度，即（ A） （B）（C）軸線的間距均為18米。為了布置抗風(fēng)柱，端柱離開（內(nèi)向）橫向定位軸線600mm,其余排架柱的形心與橫向定位軸線重合。（B） （C）跨的吊車起重量小于 20t時(shí)，（C）列柱出不采用封閉結(jié)合，縱向定位軸線列采用非封閉結(jié)合，初步取聯(lián)系尺寸D=150mm。是否采

3、用非封閉結(jié)合以及聯(lián)系尺寸取多大，需要根據(jù)吊車外緣與上柱內(nèi)緣的凈空氣尺寸B2確定.B2=入-（B1+B3）應(yīng)滿足：8 80mm Qw 50tI 100mm Q>75t其中入一吊車軌道中心線至柱縱向定位軸線的距離，一般取 750mm;B1一吊車中心線至橋身外緣的距離，對(duì)于10t,16120t和32t吊車（大連起重機(jī)廠“ 85系歹）分別為 230mm,260mm,260mm,300mm;B3一是上柱內(nèi)緣至縱向定位軸線的距離，對(duì)于封閉結(jié)合等于上柱截面高度，對(duì)于非封閉結(jié)合等于上柱截面高度減去聯(lián)系尺寸D。假定上柱截面高度為 400mm ,則對(duì)（A）歹U柱B2=750-300+（400-150）=20

4、0mm>80mm,滿足要求對(duì)（C）列柱B2=750- （230+400） =120mm>80mm,滿足要求對(duì)于高等排架，中柱上柱截面形心與縱向定位軸線重合，吊車架外緣與上柱內(nèi)緣的凈空尺寸能滿足要求。廠房長(zhǎng)度66m,小于100m,可不設(shè)伸縮縫。1、構(gòu)件選型及布置構(gòu)件選型包括屋面板、天溝板、屋架（含屋蓋支撐）、吊車梁、連系梁、基礎(chǔ)梁、柱間支撐、抗風(fēng)柱等。1）屋面構(gòu)件（1）屋面板和嵌板屋面板的型號(hào)根據(jù)外加屋面均布面荷載（不含屋面板自重）的設(shè)計(jì)值，查92G410（一）。當(dāng)屋架斜長(zhǎng)不是屋面板寬1.5m的整數(shù)倍時(shí)，需要布置嵌板，嵌板查 92G410 （二）。荷載：二氈三油防水層1.2 X 0.

5、35=0.42KN/m 2220mm厚水泥砂漿找平層1.2 X 0.02 X 20=0.48KN/m屋面均布活載（不上人）取較大值雪載1.4X 0.5=0.70KN/m1.4 X 1.0 X 0.4=0.56KN/m1.60KN/m采用預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板。根據(jù)容許外加均布荷載設(shè)計(jì)值1.60KN/m 2,查附表1-5,中部選用Y-WB-1 11端部選用Y-WB-1 ",其容許外加荷 載1.99KN/m2>1.60KN/m 2。板自重_21.40KN/m 。嵌板采用鋼筋混凝土板，查表 1-2,中部選用KWB-1 ,端部選用KWB-1S ,其容許外加 荷載 3.35KN/m 2>

6、;l.60KN/m 2,板重 1.70KN/m2。（2）天溝板黨務(wù)面板采用有組織排水時(shí)，需要布置天溝。對(duì)于單跨，既可以采用外天溝，也可以采用內(nèi)天溝；對(duì)于多跨，內(nèi)側(cè)只能采用內(nèi)天溝。天溝的型號(hào)根據(jù)外加均布線荷載設(shè)計(jì)值查92G410（三）。計(jì)算天溝的積水荷載時(shí)，按天溝的最大深度確定。同一型號(hào)的天溝板有三種情況：不開洞、開洞和加端壁。在落水管位置的天溝板需要開洞，分左端開洞和右端開洞，分別用“a”、“b”表示。廠房端部有斷壁的天溝板用“ sa”、“sb”表示。外天溝荷載：1.2 X 1.5 X 0.77=1.39KN/m1.2 X 0.35 X0.77=0.32KN/m20mm厚水泥砂漿找平層 積水荷

7、載取較大值屋面均布活載小計(jì)焦渣混凝土找坡層 二氈三油防水層1.2X 0.02X20X 0.77=0.37KN/m1.4X 10X 0.13X 0.77=1.40KN/m1.4 X 0.5 X 0.77=0.54KN/m3.48KN/m差附表1-6, 一般天溝板選用 TGB77-1 ,開洞天溝板選用 TGB77-1a或TGB77-1b,端部 為 TGB77-1Sa 或 TGB77-1Sb,容許外加荷載 4.13KN/m>3.48KN/m,自重 2.24KN/m。同理可求的內(nèi)天溝板荷載設(shè)計(jì)值2.81KN/m,由附表1-6, 一般天溝板選用 TGB62-1 ,開洞天溝板選用 TGB62-1a或

8、TGB62-1b ,端部為 TGB62-1Sa或TGB62-1Sb,容許外加荷載 3.16KN/m>2.81KN/m,自重 2.06KN/m。 2）屋架及支撐屋架型號(hào)根據(jù)吳面面荷載設(shè)計(jì)值、天窗類別、懸掛吊車情況及檐口形狀選定。跨度較小時(shí)可采用鋼筋混凝土折線型屋架，查 95GB314;跨度較大時(shí)可采用預(yù)應(yīng)力混凝土折線型屋 架，查 95G414。本例不設(shè)天窗（類別號(hào)為 a）,檐口形狀為一端外天溝、一端內(nèi)天溝，代號(hào)為 Do屋面荷載：屋面板傳來的荷載1.60KN/m屋面板自重1.2 X 1.4=1.68KN/m灌縫重1.2X0.1=0.12KN/m小計(jì)3.40KN/m18m跨采用預(yù)應(yīng)力混凝土屋架

9、，中間選用 YWJ18-1Da ;兩端選用 YWJ-18-1Da '。容許 外加荷載 3.5 KN/m 2>3.28 KN/m 2,自重 67.6KN。對(duì)于非抗震及抗震設(shè)防烈度為6、7度，屋蓋支撐可按附圖 1-11-4布置。當(dāng)場(chǎng)房單元不大于66M時(shí)，在屋架端部的垂直支撐用CC-1表示，屋架中部的垂直支撐用CC-2表示；當(dāng)場(chǎng)房單元不大于 66m時(shí)，另在柱間支撐處的屋架端部設(shè)置垂直支撐CC-3B。屋架端部的水平系桿用GX-1表示；屋架中部的水平系桿用GX-2表示。屋架上懸橫向水平支撐用SC表示；當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓枯^大、 有其他振動(dòng)設(shè)備或水平荷載對(duì)屋架下弦產(chǎn)生水平力時(shí)，需設(shè)置下弦橫向水平支撐

10、嗎，下弦橫向水平支撐用 XC表示。當(dāng)場(chǎng)放射支托架時(shí)，還需布置下弦縱向水平支撐。本例不需要設(shè)縱向水平支撐。3）吊車梁吊車梁型號(hào)根據(jù)吊車的額定起重量、吊車的跨距（Lk=L-2入）以及吊車的荷載狀態(tài)選定，其中鋼筋混凝土吊車梁可查95G323、先張法預(yù)應(yīng)力混凝土吊車梁可查95G425、后張法預(yù)應(yīng)力混凝土吊車梁可查 95G426 o對(duì)18m跨廠房，吊車起重量為 32t,中級(jí)載荷狀態(tài)，Lk=l8-2 X 0.75=16.5m ,采用混凝土 吊車梁。查附表 1-4,中間跨選用 DL-11Z ,邊跨選用 DL-11。梁高1200mm，自重39.98KN。 4）基礎(chǔ)梁基礎(chǔ)梁型號(hào)根據(jù)跨度、墻體高度、有無(wú)門窗洞等查

11、93G320。墻厚240mm,突出于柱外。由附表 1-8,縱墻中間選用JL-3 ,縱墻邊跨選用 JL-15;山 墻6m柱距選用JL-14,山墻4.5m柱距選用JL-23。5）柱間支撐柱間支撐設(shè)置在（6）, （7）軸線之間，支撐型號(hào)可查表97G336。首先根據(jù)吊車起重量、柱頂標(biāo)高、牛腿頂標(biāo)高、吊車梁頂標(biāo)高、上柱高、屋架跨度等查出排架號(hào)，然后根據(jù)排架號(hào) 和基本風(fēng)壓確定支撐型號(hào)。6）抗風(fēng)柱抗風(fēng)柱下柱采用工字型截面，上柱采用矩形截面。抗風(fēng)柱的布置需考慮基礎(chǔ)梁的最大跨度。 18m 跨的抗風(fēng)柱沿山墻等距離布置，間距為6m。對(duì)于有吊車廠房，除除在檐口或窗頂設(shè)置圈梁外，尚義在吊車梁標(biāo)高處增設(shè)一道，外墻高度大于

12、15m時(shí)，還應(yīng)適當(dāng)增設(shè)。圈梁與柱的連接一般采用錨拉鋼筋2。102。12?，F(xiàn)在 4.8m、 7.8m 和 10.86m 標(biāo)高處設(shè)三道圈梁，分別用QL-1 、 QL-2、 QL-3 表示。其中柱頂圈梁可代替連系梁。圈梁截面采用240X 240mm,配筋采用4。12、。6200。圈梁在過梁處地配筋應(yīng)另行計(jì)算。3、廠房剖面設(shè)計(jì)剖面設(shè)計(jì)的內(nèi)容是確定廠房的控制標(biāo)高，包括牛腿頂標(biāo)高、柱頂標(biāo)高和圈梁的標(biāo)高。牛腿頂標(biāo)高等于軌頂標(biāo)高減去吊車梁在支撐處的高度和軌道及墊層高度，必須滿足300m的倍數(shù)。吊車軌道及墊層高度可以取0.2m。為了使牛腿頂標(biāo)高滿足模數(shù)要求，軌頂?shù)膶?shí)際標(biāo)高將不同于標(biāo)志標(biāo)高。規(guī)范容許軌頂實(shí)際標(biāo)高之

13、間有±200mm 的差值。柱頂標(biāo)高H=吊車軌頂?shù)膶?shí)際標(biāo)高 Ha+吊車軌頂至橋架頂面的高度Hb+空隙Hc。其中，空隙He不應(yīng)小于220mm；吊車軌頂至橋架頂面的高度Hb可查95G323。柱頂標(biāo)高同樣需要滿足300mm 的倍數(shù)。由工藝要求，軌頂標(biāo)志高度為7.8m。對(duì)于 18m 跨：取柱牛腿頂面高度為 6.6m。吊車梁高度1.2m,吊車軌道及墊層高度0.2m,則軌頂構(gòu)造高度， HA=6.6+1.2+0.2=8.0m 。 構(gòu)造高度-標(biāo)志高度=8.0-7.8=0.2m， 滿足± 200mm 差值的要求。差 附 表 1-1 ， 吊 車 軌 頂 至 橋 架 頂 面 的 高 度 H B =

14、2.347m ， 則 H=H A+H B+H c=8.0+2.347+0.22=10.57m 。為滿足模數(shù)要求，取H=11.1m。（二）排架柱設(shè)計(jì)1、計(jì)算簡(jiǎn)圖對(duì)于沒有抽住的單層廠房，計(jì)算單元可以取一個(gè)柱距，即 6m。 拍架跨度取廠房的跨度，上柱高度等于柱頂標(biāo)高減去牛腿頂標(biāo)高。下柱高度從牛腿頂算至基礎(chǔ)頂面，持力層 （基底標(biāo)高） 確定后， 還需要預(yù)估計(jì)出高度?；A(chǔ)頂面不能超出室外地面，一般低于地面不少于50mm。對(duì)于邊柱，由于基礎(chǔ)頂面還需要放置預(yù)制基礎(chǔ)梁，所以排架柱基礎(chǔ)頂面一般應(yīng)低于室外地面500mm。為了得到排架柱的截面幾何特征，需要假定柱子的截面尺寸。從剛度條件出發(fā)，可按 教材表 2-3 選取

15、。1） 確定柱子各段高度基底標(biāo)高為-2.0m,初步假定基礎(chǔ)高度為1.4m；則柱總高度 H=11.1- （-2.0） -1.4=11.7m ;柱高度 Hu=11.1-6.6=4.5;下柱高度 H=11.7-4.5=7.2m。2)確定柱截面尺寸下柱截面高度，根據(jù)吊車起重量級(jí)基礎(chǔ)頂面至吊車梁頂?shù)母叨菻k,由表2-3,當(dāng)Q=20t時(shí)：hRHk/11=8400/11=763.64m,取 780m。下柱截面寬度，根據(jù)頂面至吊車兩地的高度Hi,由表2-3, b>Hi/20=7200/20=360,且a400mm,(A)列柱下段截面采用I形，b=400mm、h=780mm ,上柱截面采用正方形b=h=4

16、00mm ; (B)列柱下段柱截面采用I形，b=400mm , h=780mm ,上柱截面采用矩形b=400mm , h=600mm ; (C)列柱下段柱截面采用I形，b=400mm , h=780mm ,上柱截面采用正方形b=h=400mm。個(gè)柱下段截面的詳細(xì)尺寸見圖。3)計(jì)算主界面幾何特征23.98 KN/m 21.40 KN/m 22.02 KN/m 2個(gè)柱截面的幾何特征見表1。表1截面幾何特征柱號(hào)A柱B柱C柱上柱下柱上柱下柱上柱下柱截面尺寸(mm)正方形400 X400工字形400 X780 X100矩形400X600工字形400 X780 X100正方形400X 400工字形400X

17、 780 X100面 積 A (103mm小計(jì) 內(nèi)天溝線荷載: 找坡等 內(nèi)天溝板自重)160.0145.5240.0145.5160.0145.5慣 性 矩I(106mm4)213372002133每米長(zhǎng)重量G(KN/m )4.003.646.003.644.003.642.荷載計(jì)算排架的荷載包括恒荷載、屋面活荷載、吊車荷載和風(fēng)荷載。荷載均計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)值。1)恒載恒載包括屋蓋S、(1)屋盍荷載面布載：防水層、找平層等屋面板自重屋面板灌縫上柱自重、下柱S、吊車梁及軌道自重。0.35+0.4=0.75KN/m 21.40 KN/m 20.10 KN/m 2小計(jì)2.25 KN/m 2外天溝板線荷載:找

18、坡等TGB77-1 自重一 一一 一一21.16+0.27+0.31=1.74 KN/m2.24 KN/m 2小計(jì)3.42 KN/m 2集中荷載：18m跨屋架自重屋架作用在柱頂?shù)暮愫奢d標(biāo)準(zhǔn)值：A 柱：Pia=2.25X 6X 18/2+3.98 X 6+0.5 X 67.6=179.2KNB 柱:Pib=2X (2.25X 6 X 18/2+3.42 X 6+0.5 X 67.6)=351.6KNC 柱：Pic=2.25 X 6 X 18/2+3.8 X 6+0.5 X 67.6=178.1KNP1作用點(diǎn)與縱向定位軸線的距離為150mm ,(2)上柱自重P2A 柱：P2A=4X4.5=18KN

19、B 柱：P2b=6 X 4.5=27KNC 柱：P2c=18KN(3)下柱自重P3下柱大部分截面為I形，但牛腿部位是矩形截面。假假定矩形截面的范圍為自牛腿頂面下1400mm及基礎(chǔ)頂面以上 1100mm。近似忽略牛腿的重量。A 柱：3.64X(7.2-1.4-1.1)+0.9 X 0.4 X 25 X (1.4+1.1)=39.608KNB 柱：39.608KNC 柱：39.608KN(4)吊車梁、軌道、墊層自重P4取軌道及墊層自重為0.8KN/m。A 柱：P4A=0.8x 6+39.98=44.8KNC 柱：P4c=0.8 X 6+27.64=32.4KN 'B 枉：18m 跨傳來的荷

20、載 P4B =2P4b=2 X 44.8=89.6KNP4的作用點(diǎn)離縱向定位軸線的距離為750mm。2)屋面活荷載P5屋面活荷載取屋面均布活載和雪荷載兩者的較大值0.5KN/m 2A 柱：P5A=(18X 6X0.5)/2+0.77 X 6X 0.5=29.3KN ，、 'B 枉:P5B =2P5b=2(18 X 6X 0.5)/2+0.62 X 6X 0.5=57.8 KNC 柱：P5c=(15 X 6 X 0.5)/2+0.77 X 6 X 0.5=24.8KNP5作用位置同P1。Pmin=0.5 X (G+g+Q)-P max3)吊車荷載起重量 Q(t)吊車跨度 Lk(m)吊車橋

21、距B (mm)輪距K(mm)吊車總重(G+g)小車重 g(t)最大輪壓Pmax(KN)最小輪 壓Pmin(KN)20(1)吊車豎向荷載Dmax,kDmin,k從產(chǎn)品目錄查得吊車基本尺寸和輪壓，列于表 2.表中吊車豎向荷載 Dmax、Dmin根據(jù)兩臺(tái)吊車作用的最不利位置用影響線求出。Dmax、Dmin的計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖9。圖中兩臺(tái)之間的最小輪距X=(Bi-Ki)/2+(B2-K2)/2。對(duì)對(duì)應(yīng)于輪子位置影響線的高度y2、y3、y4可利用幾何關(guān)系求的。18m跨兩臺(tái)吊車相同，均為 20t吊車，P 1max= P2max=, P1min= P2min =x=(6640-4650)/2+(6640-4650

22、)/2=1990mm ；y2=(6-4.65)/6=0.225 ， y3=(6-1.9)/6=0.683 ，y4=0。Dmax,k= P1max (y1+y2)+P2max(y3+y4)=(1+0.225+0.683+0)= KNDmin,k= P1min (y1+y2)+P2min(y3+y4)=(1+0.225+0.683+0) = KN(2)吊車橫向水平荷載T max,k18m跨，吊車額定起重量16tvQ50t,吊車橫向水平荷載系數(shù)a =0.1，每個(gè)大車輪產(chǎn)生的橫向水平制動(dòng)力為T= a (G+ Q)/4=T 的最不利位置同P max, 故Tmax,k=T( 1+0.225+0.683+0

23、)=Tmax作用點(diǎn)的位置在吊車梁頂面。4)風(fēng)荷載該地區(qū)基本風(fēng)壓W0=0.7KN/m 2,地面粗糙度為B 類。( 1 )作用在柱上的均布荷載柱頂標(biāo)高11.1m,室外地面標(biāo)高-0.35,則柱頂離室外地面高度為11.1- (-0.3) =11.4m,查表1-10,風(fēng)壓高度系數(shù) 憶=1.039。從表1-11,可查得風(fēng)荷載體型系數(shù)s,標(biāo)于圖10。單層工業(yè)廠房，可不考慮風(fēng)振系數(shù)，取 3 z=1。q二 ds7 z W0B=0.8 X 1.039X 1.0X 0.35X6=1.75 KN/mq2= wszB z WoB=-0.4 X 1.039X 1.0X0.35X 6= -0.87 KN/m(2)作用在柱頂

24、的集中風(fēng)荷載FW作用在柱頂?shù)募酗L(fēng)荷載FW 由兩部分組成：柱頂至掩口豎直面上的風(fēng)荷載FW1 和坡屋面上的荷載FW2(見圖11),其中后者的作用方向垂直于屋面，因而是傾斜的，需要計(jì)算其水平方向的分力(豎向分力在排架分析中一般不考慮)為了簡(jiǎn)化，確定風(fēng)壓高度系數(shù)時(shí)，可統(tǒng)一取屋脊高度。屋脊高度=柱頂高度+屋架軸線高度(屋脊處)+上、下弦桿截面增加高度+屋面板高度。對(duì)于 18m 跨：H=11.4+(2.65+0.15+0.12)+0.24=14.56m , 憶=1.128。柱頂至檐口的高度=屋架軸線高度(端頭處)+上、下弦桿截面增加高度+天溝板寬度；坡屋面高度=屋脊高度-柱頂高度-柱頂至檐口的高度。Fw

25、i=0.8 X 1.128X 1 X 0.35 X (1.18+0.27+0.4) X6=3.51KN(f)Fwi =0.4 X 1.128X 1X 0.35X(1.23+0.27+0.4) X6=1.78KN(f)Fw2=(-0.6+0.5) X 1.128X 1 X 0.35X (14.56-11.4-1.85) X 6=-0.31KN()Fw2 =(-0.4+0.4) X 1.118X 1X 0.35 X (14.2-11.4-1.9) X 6=0Fw= Fwi+ Fwi + Fw2 +Fw2 =3.51+1.78-0.31=4.98KN(f)同理可求的又吹向左風(fēng)(一)迎風(fēng)面和背風(fēng)面地

26、q1、q2大小相等、方向相反。Fw=0.8 X 1.118X 1 X 0.35 X (1.23+0.27+0.4) X 6+0.4 X 1.128 X 1 X 0.35 X (1.18+0.27+0.4) X 6+(-0.6+0.5) X1.118X1X0.35X ( 14.2-11.4 -1.9) X 6+0=5.11KN()(三 ) 內(nèi)力分析在計(jì)算簡(jiǎn)圖中，上柱的計(jì)算軸線取為上柱的截面形心線，下柱的計(jì)算軸線屋為下柱的截面形心線。 下面計(jì)算時(shí)彎矩和剪力的符號(hào)按照下述規(guī)則：彎矩以順時(shí)針方向?yàn)檎?；剪力以使?gòu)件產(chǎn)生順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)為正；軸向力以壓為正。各柱的抗剪剛度計(jì)算結(jié)果見表3表3柱的抗側(cè)剛度及剪力分配系數(shù)項(xiàng) 目n=I u/I l入=Hu/H3C0-1+K3(4-1)C0EJD =0 3 lH3D _Dii 一 3工Djj4A柱4.5/11.7=0.385B柱0.385C柱0.3851）恒荷載的計(jì)算簡(jiǎn)圖可以分解為兩部分：作作用在柱截面形心的豎向李