钢结构

一、设计题目

某单层工业厂房设计。

二、设计资料

1.车间条件

某机械加工车间为单层单跨等高厂房，车间总长为60m，跨度30m,柱距6米；车间内设有两台相同的软钩吊车,吊车重量15/3t，吊车工作级别为A5级，轨顶标高11.4m。采用钢屋盖、预制钢筋混凝土柱、预制钢筋混凝土吊车梁和柱下独立基础。屋面不上人,室内外高差为0.15m。纵向围护墙为支承在基础梁上的自承重空心砖砌体墙，厚240mm，双面采用20mm厚水泥砂浆粉刷，墙上有上、下钢框玻璃窗，窗宽为3.6m，上、下窗高为1.8m和4.8m，钢窗自重0.45KN/m2，排架柱外侧伸出拉结筋与其相连。

2.自然条件

基本风压0.4kN/㎡、基本雪压0.3kN/㎡；地面粗糙类别为B类；地基承载力特征值180kN/㎡。不考虑抗震设防。

3.材料

箍筋采用HRB335，纵向钢筋采用HRB400，混凝土采用C30。

三、设计内容和要求

1.构件选型

（1）钢屋盖

采用如图1所示的30m钢桁架，桁架端部高度为1.2m，中央高度为2.4m，屋面坡度为1/12.5，钢檩条长6m，屋面板采用彩色钢板，厚4mm。

图1 30m的刚桁架

（2）预制钢筋混凝土吊车梁和轨道连接

h=1.2m。轨道采用标准图G323（二），中间跨DL-9Z，边跨DL-9B。梁高

b

连接采用标准图集G325（二）。

（3）预制钢筋混凝土柱

取轨道顶面至吊车梁顶面的距离a h =0.2m ，故

牛腿顶面标高=轨顶标高b h -a h =11.4-1.2-0.2=+10.000m

由附录12查得，吊车轨顶至吊车顶部的高度为2.15m ，考虑屋架下弦至吊车顶部所需空隙高度为220mm ，故

柱顶标高=11.4+2.15+0.22=+13.770m

基础顶面至室外地坪的距离为1.0m ，则

基础顶面至室内地坪的高度为1.0+0.15=1.15m ，故 从基础顶面算起的柱高H=13.77+1.15=14.92m 上部柱高Hu =13.77-10=3.77m 下部柱高l H =14.92-3.77=11.15m 参考表12-3，选择柱截面形式和尺寸： 上部柱采用矩形截面h b ⨯=400mm ×400mm

下部柱采用I 形截面f f h b h b ⨯⨯⨯=400mm ×900mm ×100mm ×150mm 。

（4）柱下独立基础

采用锥形杯口基础 2．计算单元及计算简图 （1）定位轴线

1B ：由附表12可查的轨道中心线至吊车端部的距离1B =260mm ； 2B ：吊车桥架至上柱内边缘的距离，一般取2B ≥80mm

3B ：封闭的纵向定位轴线至上柱内边缘的距离，3B =400mm 。 1B +2B +3B =260+80+400=740mm ＜750mm,可以。

故封闭的定位轴线A,B 都分别与左右纵墙内皮重合。 （2）计算单元

由于该机械加工车间厂房在工艺上没有特殊要求，结构布置均匀，除吊车荷

载外，荷载在纵向的分布是均匀地，故取一榀横向排架为计算单元，计算单元的宽度为纵向相邻柱间距中心线之间的距离，即B=6.0m，如图2所示。

\

图2 计算单元

（3）计算简图

排架的就是简图如图3所示。

图 3 计算简图

3.荷载计算

（1）屋盖荷载

1）屋盖恒荷载

近似取屋盖恒荷载标准值为 1.2kN/㎡,故由屋盖传给排架柱的集中恒荷载设计值

F=1.2×1.2×15×6=129.6kN

1

e=50mm外。

作用于上部柱中心线外侧

《荷载规范》规定，屋面均布活荷载标准值为0.5kN/㎡，比屋面雪荷载标准值0.3kN/㎡大。故仅按屋面均布活荷载计算。于是由屋盖传给排架柱的集中活荷载设计值

F=1.4×0.5×15×6=63.0kN

6

作用于上部柱中心线外侧

e=50mm外。

（2）柱和吊车梁等恒荷载

上部柱自重标准值为4.0kN/㎡，故作用在牛腿顶截面处的上部柱恒荷载设计值

F=1.2×3.77×4=18.1kN

2

下部柱自重标准值为 4.69kN/m，故作用在基础顶截面处的下部柱恒荷载设计值

F=1.2×11.15×4.69=64.72kN

3

吊车梁自重标准值为39.5kN/根，轨道连接自重标准值为0.8kN/m，故作用在牛腿顶截面处的吊车梁和轨道连接的恒荷载设计值

F=1.2×（39.5+6×0.8）=53.2kN

4

如图4所示F1、F2、F3、F4和F6的作用位置。

图4 各种恒荷载的作用位置

吊车跨度k L =30-2×0.75=28.5m

查附录12.得Q=15/3t, k L =28.5m 时的吊车最大轮压标准值k P max,、最下轮压值

k P min,、小车自重标准值k G ，2以及与吊车额定起重量相对应的重力标准值k G ,3： k P max,=210kN ，k P min,=68kN, k G ，2=69kN, k G ,,3=150kN 并查得吊车宽度B 和轮距K ： B=6.4m K=5.25m

1）吊车竖向荷载设计值max D 、min D 由图5所示的吊车梁支座反力影响线知

图5 吊车梁支座反力影响线

yi k k P D ∑=max,max,β=0.9×210×（1+0.025+0.875+0.125）=382.70kN k Q D r D max,max ==1.4×382.725=535.82kN k

k P P D D max,min,max

min ==535.815×68÷210=173.5kN

1)吊车横向水平荷载设计值max T

）k k k G G T ,3,2(4

1

+=α=1/4×0.1×(69+150)=5.48kN