单层工业厂房排架结构设计计算书(同济大学)

单层工业厂房排架结构设计

㈠工程概况

1 设计题目

某煅工车间为一单层单跨钢筋混凝土装配式结构，跨度18m，长度66m。选用两台中级工作制桥式吊车（5t，15/3t），轨顶标高9.8m，考虑散热通风要求，需设置天窗和挡风板。

2 设计任务

⑴完成屋面板、屋架、天窗架、天沟、吊车梁、基础梁等构件的选型，并初步确定排架

柱的截面尺寸；

⑵进行结构布置（包括支撑布置）；

⑶排架荷载计算；

⑷排架内力计算；

⑸排架内力组合；

⑹柱子配筋设计（包括牛腿）；

⑺柱下单独基础设计；

⑻绘制施工图，内容包括：

I.基础平面布置图及基础配筋图

II.屋盖结构布置及结构平面布置图

III.柱子配筋图

3 设计资料

⑴荷载

钢筋混凝土容重 25kN/m3

一砖墙（单面粉刷） 4.92kN/m2

20mm水泥砂浆找平层 0.4kN/m2

钢门窗自重 0.4kN/m2

钢轨及垫层 0.6kN/m

二毡三油防水层 0.35kN/m2（沿斜面）

屋面活荷载 0.5kN/m2（沿水平面）

屋面积灰荷载 0.5kN/m2（沿水平面）

施工活荷载 0.5kN/m2（沿水平面）

风荷载 0.40kN/m2

屋面雪荷载 0.45kN/m2

吊车荷载 5t，15/3t

⑵工程地质资料

根据钻探报告，天然地面下1.2m处为老土层，修正后的地基承载力为120kN/m2，地下水位在地面下1.3m（标高-1.45m）

⑶材料

混凝土：柱C30，基础C15

钢筋：受力筋为HRB400级钢筋，钢箍、预埋件及吊钩为HPB300级钢筋

砌体：M5砖，M2.5砂浆

㈡结构设计

1 结构平面布置

⑴构件选型

I.屋面板：自重1.3kN/m2（沿屋架斜面），嵌缝0.1kN/m2（沿屋架斜面） II.天沟板：重17.4kN/块（包括积水重量）

III.门型钢筋混凝土天窗架

IV.预应力钢筋混凝土折线型屋架 YMJA-18-xBb

上弦杆 b×h=240mm×220mm

下弦杆 b×h=240mm×220mm

腹板 b×h=120mm×240mm （F1）

b×h=200mm×240mm （F2）

b×h=120mm×120mm （F3~F6）

屋架自重：60.5kN/榀

V.屋盖支撑： 0.05kN/m2（沿水平面）

VI.吊车梁重： 44.2kN/根（高1200mm）

VII.基础梁重： 15.7kN/根（高450mm）

VIII.联系梁、过梁均为矩形截面

IX.排架柱尺寸：上柱为矩形 400mm×400mm

下柱为工字型 400mm×800mm

X.基础采用单独杯型基础，基顶标高-0.6m。

⑵结构平面布置图

2 排架柱

⑴截面特性、几何尺寸

上柱：400mm×400mm 面积A=1.6×105mm2，惯性矩I x=I y=2.13×109mm4

下柱：工字型截面，b=120mm, h=800mm, b f=b f’=400mm, h f=h f’=150mm, 面积A=1.87×105mm2，惯性矩I x=1.456×1010mm4，I y=1.759×109mm4

⑵荷载计算

I.恒荷载

a.屋盖部分传来P1P

天窗重 26.2×2+11.5×2=75.4kN 屋面板重 1.3×6×18=140.4kN 嵌缝重 0.1×6×18=10.8kN 防水层重 0.35×6×18=37.8kN 找平层重 0.4×6×18=43.2kN 屋盖支撑重 0.05×6×18=5.4kN 屋架重 60.5kN

373.5kN （两个柱顶的力） 每块天沟及积水重 17.4kN P 1P =373.5/2+17.4=204.15kN

b.柱自重P 2P 及P 3P

上柱：P 2P =25×0.42

×3.6=14.4kN

下柱：柱身 25×[0.187×7+0.4×0.8×（0.6+0.2）]=39.13kN

牛腿 25×（0.8+1

2

×0.2+1×0.4）×0.4=5.8kN

P 3P =39.13+5.8=44.93kN

c.混凝土吊车梁及轨道重P 4P P 4P =44.2+0.6×6=47.8kN

II.活荷载

a.屋面活荷载P 1Q

雪荷载0.45kN/m 2，屋面积灰荷载0.5kN/m 2，屋面活荷载0.5kN/m 2

排架计算时，屋面积灰荷载与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大值同时考虑 P 1Q =（0.5+0.5）×6×18/2=54kN ，作用位置同P 1P

b.吊车荷载

采用两台中级工作制的吊车，起重量分别为Q=5t ，15/3t ，吊车参数见表

注：P min =（G+Q ）/2-P max ①竖向吊车荷载 β=0.9

情况1 情况2

情况1：D max=0.9[74（1.6+5）/6+148（1+1.9/6）]=248.64kN

D min=0.9[17.5（1.6+5）/6+34.5（1+1.9/6）]=58.7kN

情况2：D max=0.9[148（0.9+5）/6+74（1+2.6/6）]=226.44kN

D min=0.9[34.5（0.9+5）/6+17.5（1+2.6/6）]=53.7kN

经过比较，设计时采用情况1中的荷载，D max=248.64kN，D min=58.7kN

作用位置同P4P

②水平吊车荷载

每个轮子水平刹车制动力

5t：T1=α(Q+g)/4=0.12(49+22.8)/4=2.2kN

15/3t：T2=α(Q+g)/4=0.1(196+66.1)/4=6.55KN

产生T max时，吊车作用位置如情况1

T max=0.9[2.2（1.6+5）/6+6.55（1+1.9/6）]=9.94kN

c.风荷载

①均布风荷载q

风载体型系数，计算简图如下