单层厂房设计.docx
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单层厂房设计
混凝土结构单层工业厂房设计
一.设计资料
1.工程概况
某工厂拟建两个焊接车间,根据工艺布置的要求,车间均为单跨单层厂房,跨度为18m,设吊车20/5t,10t吊车各一台,吊车均为中级工作制,轨顶标高不低于10.8m,厂房设有天窗。
2.设计资料
(1)自然条件
基本雪压0.3kN/m2
基本风压0.35kN/m2
抗震设防该工程位于非地震区,故可不考虑抗震设防
(2)地质条件
场地平坦,地面以下1.9m左右即见中密粗沙层,该土层250kN/m2,场地地下水较低,可不考虑其对基础的影响。
二.结构选型
1.屋面板
屋面采用卷材防水屋面,设保温层,该工程位于非地震区,不考虑抗震设防,屋面板采用1.5m×6m的预应力混凝土屋面板,根据屋面做法求得屋面荷载,选用标准图集92G410
(一)中的,屋面板自重标准值为1.5kN/m2(包括灌缝重)。
2.天窗架选型
天窗架采用钢天窗架,选用标准图集97G512中的GCJ9-21,跨度为6m,窗扇高度,每榀重量54.8kN。
3.屋架选型
采用预应力混凝土折线形屋架,选用标准图集95G415(三)
选取屋架型号YWJ24-5-Bb,每榀屋架自重为65.5kN。
4.吊车梁选型
吊车为20/5t,10t各一台,吊车均为中级工作制,轨道标高不低于10.8m,选用95G425标准图集中的先张法预应力混凝土吊车梁Y-XDL-7,梁高1200mm,每根梁自重标准值45kN。
5.轨道连接确定
由图集00G514-6,轨道采用Q235钢,轨道连接选用GDGL-3,轨道及垫层构造高度140mm,轨道连接重(690+34+104+3.6)kg.
6.排架柱
排架的上柱截面为矩形,下柱截面采用工字型截面。
二.确定定位轴线
三.排架的荷载计算
1.排架计算简图的确定
(1)确定柱高
轨顶标高取11.4m。
柱顶标高=轨顶标高+吊车高度H+上部运行尺寸
牛腿顶标高=轨顶标高-吊车梁高-轨道高(包括垫高)=11.4-1.20-200=10.0m,
上柱高=柱顶标高-牛腿标高=13.9-10.0=3.9m
全柱高H=柱顶标高-基顶标高=13.9-(-0.5)=14.4m
下柱高=H-=14.4-3.9=10.5m,
。
(2)初步拟定柱尺寸
采用上柱矩形400mm×500mm,
下柱工字型截面梁400mm×1000mm×200mm
(3)参数计算
上柱:
下柱:
比值:
n=0.146
排架计算简图如图:
2.荷载计算
(1)恒载计算
A.屋盖结构自重标准值:
三毡四油防水层铺石子防水层0.35kN/m2.
80mm厚水泥膨胀珍珠岩保温层
20mm水泥砂浆找平层0.4kN/m2.
屋面支撑及吊管自重0.15kN/m2.
预应力混凝土大型屋面板1.5kN/m2.
―――――――――――――――――――――――――――――
总计
天窗架传递给屋架20.20kN
屋架自重
则作用在一榀横向平面排架一端柱顶的屋盖自重设计为:
,作用在轴线在右侧。
B.柱自重标准值:
上柱
下柱
C.吊车梁及轨道连接自重设计值:
吊车梁自重
(2)屋面活荷载标准值
由《荷载规范》可知,对于不上人的钢筋混凝土屋面,其均匀活荷载的标准值为,大于该厂房所在地区的基本雪压。
故屋面活荷载在每侧柱顶产生的压力为:
(3)吊车荷载
吊车数据如下表
吊车吨位(t)
(t)
(t)
吊车宽B(mm)
轮距K(mm)
(kN)
(kN)
20/5
16.86
7.042
5860
4200
182
37.5
10
13.22
2.983
5700
4100
108
23
根据B与K及支座反力影响线图,可求得
求时的吊车位置图
=0.9[182(1+0.3)+108(0.728+0.045)]
=403.306kN
=0.9[62.5(1+0.3)+36.5(0.728+0.045)]
=83.1kN
=0.9[6.084(1+0.3)+3.505(0.728+0.045)]
=14.865kN
(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13.9+0.2=14.1m取值,计算时风压高度变化系数按天窗檐口标高20.113m取值。
标准值:
=(3.51+0.4884+2.5104)×1.2538×0.35×6=17.14kN
设计值:
,取W=24kN/m
荷载汇总,如下:
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,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,上柱自重,吊车轨道及连接作用下,由于结构对称,荷载对称,故可简化为如图所示计算简图。
1)在作用下
2)在作用下
3)在作用下
叠加以上弯矩
已知n=0.16,,则
在作用下
在作用下
在,,,共同作用下的弯矩图和轴力图如下图
(2)活荷载作用
1)屋面活荷载作用下
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
G1kG2kG3kG4k
Q1k
Dmax,k在A柱
Dmin,k在A柱
Tmax,k向左
Tmax,k向右
左风
右风
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
A
柱
1-1
M
21.44
5.727
-28.7
-28.7
20.5
-20.5
57.185
-68.815
N
272.778
52.92
0
0
0
0
0
0
2-2
M
-24.36
-7.503
112.46
0.39
20.5
-20.5
57.185
-68.815
N
336.778
52.92
403.306
83.1
0
0
0
0
3-3
M
-0.21
0.792
35.18
-76.89
-32.37
32.37
409.37
-378.01
N
408.438
52.92
403.306
83.1
0
0
0
0
V
2.3
0.79
-7.36
-7.36
-5.035
5.035
47.31
-38.05
四.荷载组合与内力组合
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及相应N,V
组合项
Mmin及相应N,V
组合项
Nmax及相应M,V
组合项
Nmin及相应M,V
1-1
1
7
80.77
1
8
-45.815
1
2
30.52
1
7
272.778
272.778
428.16
2-2
1
3
88.1
1
8
-97.43
1
3
1
8
740.084
336.778
3-3
1
7
410.084
1
8
-376.7
1
3
34.97
1
3
408.438
408.438
811.744
50.16
-35.2
-5.06
内力
截面
由可变荷载效应控制的组合
1.2恒载+1.4×0.9(任意两个或两个以上荷载)
组合项
Mmax及相应N,V
组合项
Mmin及相应N,V
组合项
Nmax及相应M,V
组合项
Nmin及相应M,V
1-1
1
2
7
78.06
1
3
6
8
-84.77
1
2
3
6
8
-46.6
1
3
6
8
320.406
272.778
320.406
2-2
1
3
5
7
146.77
1
2
8
-94.79
1
2
3
7
119.82
1
8
699.753
384.406
747.381
3-3
1
2
3
6
7
429.73
1
4
5
8
-438.753
1
2
3
6
7
1
7
819.041
483.228
43.5
-43.1
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:
C30,
钢筋:
受力筋为HRB335,
箍筋为HPB235,
(3),截面最不利内力。
由于截面3-3的弯矩和轴向力均比截面2-2的大,故下柱配筋由截面3-3的最不利内力确定。
经比较,用于上下柱截面的最不利内力及柱在排架方向的初始偏心矩,计算长度,偏心矩增大系数η列表如下:
柱在排架平面内的计算参数
截面
内力组合
e0
h0
ei
ξ1
l0
h
ξ2
η
1-1
M(KN·m)
78.06
243
465
331
1
7800
500
0.994
1.305
N(KN)
320.406
M
-84.77
311
626
48
1
7800
500
0.994
1.243
N
272.778
3-3
M
410.68
1005
965
1038
1
10500
1000
1
1.073
N
408.438
M
429.73
524
965
557
1
10500
1000
1
1.136
N
819.041
柱在排架平面内的配筋计算
截面
内力组合
ei
η
e
x
ξbh0
偏心情况
As=As’
计算
实配
1-1
M(KN·m)
78.06
273
1.305
558
45
256
大偏心
503
316
As=603
N(KN)
320.406
M
-84.77
331
1.243
626
48
256
大偏心
385
316
As=603
N
272.778
3-3
M
410.68
1038
1.073
1579
71
531
大偏心
959
418
As=1017
N
408.438
M
429.73
565
1.135
1080
143
531
大偏心
550
418
As=1017
N
819.041
六.牛腿计算
(1)牛腿几何尺寸的确定
牛腿截面宽度与柱宽度相等为400mm,取吊车梁外侧至牛腿外边缘的距离C1=100,吊车梁端部宽为340mm,吊车梁轴线到柱内侧的距离为350mm,则牛腿顶面的长度为350+340/2+100=
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