单层单跨工业厂房设计

XX大学工程技术学院本科生课程设计

题目：单层单跨工业厂房设计

专业：

学生：

指导教师：

完成日期： 2014年 6月 16日

内容摘要

单层厂房指层数仅为一层的工业厂房，适用于生产工艺流程以水平运输为主，有大型起重运输设备及较大动荷载的厂房，如机械制造工业、冶金工业和其他工业等。单层厂房的骨架结构，由支撑各种竖向的与水平的荷载作用的构件所组成。厂房依靠各种结构构件合理连接为一整体，组成一个完整的结构空间以保证厂房的坚固、耐久。我国广泛采用钢筋混凝土排架结构和钢架结构，通常由横向排架、纵向联系构件、支撑系统构件和围护结构等几部分组成。本文以18m跨度单层单跨的莫实验室进行结构设计，根据相关资料选择合适的构件和确定柱网、基础平面的平面布置和排架柱与牛腿的形状、尺寸。并进行各种荷载作用下的排架柱内力计算，计算出各控制截面的轴力、弯矩和剪力。依据内力组合原理得出三个控制截面的内力。然后对构件进行内力分析、内力组合进而截面设计、进行配筋，并对预制柱的吊装安全进行验算。最后求出计算书，并根据规范绘制施工图和注写图纸说明。

关键词：单层工业厂房、荷载代表值、内力组合

目录

内容摘要 ........................................................................................................................... I 引言 . (1)

1 设计资料 (2)

1.1 基本要求 (2)

1.2 计算简图 (4)

2 荷载计算 (6)

2.1 屋盖荷载 (6)

2.2 柱和吊车梁等恒荷载 (6)

2.3 吊车荷载 (6)

2.4 风荷载 (7)

3 内力计算 (8)

3.1 屋盖自重作用下内力计算（排架无侧移） (8)

3.2 上、下柱荷载、吊车、吊车梁及轨道自重作用下的内力计算 (9)

3.3 吊车荷载作用下的内力分析 (9)

3.4 风荷载作用下，A柱的内力分析 (11)

4 内力组合表 (13)

5 排架柱设计 (14)

5.1 柱截面配筋计算 (14)

5.2 柱牛腿设计 (16)

6 柱吊装验算 (17)

6.1 设计吊装方案 (17)

6.2 荷载计算 (17)

6.3 弯矩计算 (17)

6.4 截面承载力计算 (18)

7 施工图 (19)

参考文献 (20)

引言

单层厂房结构一般由屋盖结构、排架结构、支撑系统、吊车梁、围护结构和基础等组成。它比较容易组织生产工艺流程和车间内部运输，地面上能够放置较重的机器设备和产品，所以其在工业建筑设计中得到广泛的应用。

近年来，单层厂房的设计越来越重视设备节能,充分利用自然通风,利用自然采光,发展节能省地型工业厂房；运用生态学中的共生与再生原则，结合自然，保护环境，防止污染，发展具有良好生态循环系统的现代工业厂房；利用高科技材料，发展更具灵活性、通用性和多样化的工业厂房。本文以跨度为18米的实验室单层单跨厂房为例例的进行结构设计计算。首先依据设计任务书的提供的资料数据，建立排架计算模型。然后进行荷载计算，将荷载作用于排架计算单元上，计算每个荷载所产生的结构内力，进行内力组合，得到控制截面最不利的内力。最后，对排架柱进行截面配筋计算和牛腿设计计算，以及进行柱吊装验算。通过系统的设计，掌握了单层单跨工业厂房的设计流程，对钢筋混凝土、结构力学等专业理论有了更深的理解。

1 设计资料

1.1 基本要求

厂房柱网布置

1.设计基本资料

（1）工程名称：某实验室。

（2）自然条件：基本风压200.45/kN m ω=；基本雪压200.25/s kN m =。

（3）剖面、建筑平面图如下所示：（本设计不做基础设计）

图1.1 厂房剖面图

图1.2 建筑布置平面图

2.厂房中标准构件的选用情况

（1）屋面荷载

①屋面恒荷载：

21 1.7/k g kN m = ②屋面活荷载：

210.5/k q kN m =

（2）屋面板

①板自重：22 1.3/k g kN m =

②灌缝重：230.1/k g kN m =

（3）檐口板

①板自重：21.65/kN m

②灌缝重：20.1/kN m

（4）屋架

屋架自重：460.5/k g kN =榀

（5）天沟板

构件自重：21.9/kN m

3.吊车梁及吊车轨道

吊车选用：中级工作制，两台起重量为15t 的吊车，吊车自重40kN ，max,155k p kN =，max,42k p kN =，4400K mm =，5660B mm =，150k Q kN =，73k g kN =

吊车轨道：中级吊车自重：60.8/k g kN m =

4.排架柱材料选用

（1）混凝土：采用C30

（2）钢筋：纵向受力钢筋采用HRB335级，0.55b ξ=

（3）箍筋：采用HPB235级

（4）型钢及预埋件均采用Ⅰ级

1.2 计算简图

1．柱高

已知：轨道顶面至吊车顶面的距离2047H mm =，轨顶垫块高为200mm 。 基础顶面标高为-0.5m ，牛腿顶标高为8.1m ，柱顶标高为12m

上柱高H U =12−8.1=3.9m

下柱高H L =8.1+0.5=8.6m

全柱高H =12+0.5=12.5m

2．柱截面尺寸

由于吊车选用两台起重量为15t ，故

下柱截面高度h 应满足h ≥H k /11=9800/11=891mm

下柱截面宽度b 应满足b ≥H l 20⁄=860020⁄=430

综上所述：

上部柱采用矩形截面b ×h =450mm ×450mm ；

下部柱采用I 形截面b f ×h ×b ×ℎf =450mm ×900mm ×100mm ×150mm ；

3．计算参数

（1）上、下柱截面惯性矩I

上柱I n =112⁄×0.45×0.453=0.0034m 4

下柱I d =112⁄×0.45×0.93−112⁄×0.35×0.553−2×0.5×0.35×0.025×(0.275+0.0253⁄)2=0.022m 4

（2）上、下柱截面面积A

上柱A u =0.45×0.45=0.2m 2