最新单层厂房排架结构课程设计

单层厂房排架结构课

程设计

单层厂房排架结构设计

一、设计资料

某金工车间为两跨等高厂房，跨度均为21m ，柱距均为6m ，车间总长度66m ，每跨设有150/30kN 吊车各2台。吊车工作级别为A5级，轨顶标高为7.8m ，采用卷材防水屋面，240mm 厚双面粉刷围护砖墙，钢窗宽度3.6m ，高4.2m ，室内外高差为150mm ，素混凝土地面。厂房建设剖面如图，厂房所在地衡阳的基本风压为0.4kN/m²，地面粗糙度为B 类，基本雪压为0.35 kN/m²,修正后的地基承载力特征值为300 kN/m²,钢筋等级Ⅱ或Ⅲ级,柱、基础采用C25~C30混凝土。活荷载组合值系数φc =0.7，风荷载组合值系数取0.6，柱顶标高为10.5m ，基底标高为-0.5m ，高窗为3.6×1.8m 。要求进行排架结构设计。 二、结构构件选型及柱截面尺寸确定

因该厂房跨度在15~36m 之间，且柱顶标高大于8m ，故采用钢筋混凝土排架结构。为了使屋盖具有较大刚度，选用预应力混凝土折线形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。

表1 主要承重构件选型表

图1 厂房剖面图

由图1

可知柱顶标高为10.5m ，牛腿顶面标高为6.6m ，室内地面至基础顶面的距离为0.5m ，则柱的总高度H ，下柱高度H l 和上柱高度H u 分别为： H=10.5+0.5=11.0m H l =6.6+0.5=7.1m H u =11.0-7.1=3.9m

根据柱的高度，吊车起重量及工作级别等条件可确定柱截面尺寸：

表2 柱截面尺寸及相应的计算参考

图2 计算单元和计算简图

三、荷载计算

1.恒载

（1）屋盖恒载

SBS改性沥青 0.3 kN/m²

20mm厚水泥砂浆找平层 20 kN/m3×0.02m=0.40 kN/m²

20mm厚挤塑板 0.1 kN/m3×0.02m=0.002 kN/m²

20mm厚水泥砂浆找平层 20 kN/m3×0.02m=0.40 kN/m²

预应力混凝土屋面板 1.4kN/m²

钢屋盖支撑 0.05 kN/m²

2.552kN/m²

屋架重力荷载为88.8kN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载标准值为：G1=2.552×6×21/2+88.2/2=205.2kN

（2）吊车梁及轨道重力荷载标准值

G3=39.5+0.8×6=44.3kN

（3）柱自重重力荷载标准值

A、C柱

上柱 G4A=G4C=4×3.9=15.60kN

下柱 G5A=G5C=4.44×7.1=31.52kN

B柱

上柱 G4B=6×3.9=23.4kN

下柱G5B=44.4×7.1=31.52kN

图3 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0.5kN/m²，雪荷载标准值为0.35 kN/m²，后者小于前者，故仅按前者计算，作用于柱顶的屋面活荷载标准值为：

Q1=0.5×6×21/2=31.5 kN ，Q1的作用位置与G1相同

3.风荷载

风荷载的标准值按ωk=βzμsμzω0计算，其中ω0 =0.4 kN/m²，βz =1.0，μz 根据厂房各部分标高及B类地面粗糙度确定，μs 如图4：

柱顶（标高10.5m）μz =1.014

檐口（标高10.5m）μz =1.070

屋顶（标高10.5m）μz =1.106

图4 风荷载体型系数及排架计算简图

故排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：

ω1k=βzμs1μzω0 =1.0×0.8×1.014×0.4=0.324kN/m²

ω2k=βzμs2μzω0 =1.0×0.4×1.014×0.4=0.162kN/m²

则作用于排架计算简图4上的风荷载标准值为：

q1=0.324×6=1.94kN/m

q2=0.162×6=0.97kN/m

F w=[(μs1 +μs2) μz h1+(μs3 +μs4) μz h2] βzω0 B

=[(0.8+0.4)×1.070×2.0+(-0.6+0.5)×1.106×1.3]×1.0×0.4×6

=5.82kN

4.吊车荷载

查表得150/30kN吊车的参数为：B=5.55m，K=4.40m，g=69kN，Q=150kN，F p,max=175kN，

F p,min=43kN。根据B及K，可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应的竖向坐标值，如图5：

图5 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：

D max= F p,max∑y i=175×（1+0.808+0.267+0.075）=376.25kN

D min= F p,min∑y i =43×2.15=92.46kN

（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：

T=1/4α(Q+g)=1/4×0.1×(150+69)=5.475kN

作用于排架柱上的吊车横向水平荷载标准值：

T max=T∑y i =5.475×2.15=11.77kN

四、排架内力分析

该厂房为两跨等高排架，可用剪力分配法进行排架内力分析，其中柱剪力分配系数η，结果见表：

表3 柱剪力分配系数

1.恒载作用下排架内力分析

恒载作用下排架的计算简图如图，图中的重力荷载G及力矩M是根据图3确定的，即：

G1=G1=205.20kN G2=G3+G4A=44.3+15.6=59.9kN

G3=G5A=31.52kN G4=2G1=2×205.2=410.40kN

G6=G5B=31.52kN G5=G4B+2G3=23.4+2×44.3=112.00kN

M1=G1e1=205.2×0.05=10.26kN•m

M2=(G1+G4A)e0-G3e3

=(205.2+15.6)×0.2-44.3×0.35=28.66kN•m