单层单跨工业厂房设计

单层单跨工业厂房设计 Revised as of 23 November 2020

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

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

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 厂房剖面图 图 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：2

1 1.7/k g kN m =

②屋面活荷载：2

10.5/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

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，牛腿顶标高为，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

下柱A d =0.45×0.9−2×(0.175×0.025+0.55×0.175)=0.2m 2 （3）上柱高与全柱高比值λ λ=3.9/12.5=0.31

（4）上下柱截面的惯性矩比值n n =I n I d ⁄=0.155

4．计算简图

图截面尺寸计算简图

图排架柱计算简图

2 荷载计算

屋盖荷载

1.屋盖恒荷载

屋面恒荷载标准值g1k=1.7kN/m2,屋面板自重标准值g2k=1.3kN/m2,灌缝自重标准值g3k=0.1kN/m2，故由屋盖传给排架柱的集中恒荷载设计值

F1=1.2×(g1k+g2k+g3k)×柱距×厂房跨度2⁄+1.2×g4k×0.5

=1.2×(1.70+1.30+0.10)×6×182⁄+1.2×60.5×0.5

=237.18kN

屋盖自重竖直向下，集中作用在柱顶中心线，偏心距为0

2.屋面活荷载

屋面均布活荷载标准值q1k=0.5kN/m2，比屋面雪荷载标准值s0=0.25kN/m2大，故按屋面均布活荷载计算。

F6=1.4×0.5×6×182⁄=37.8kN

柱和吊车梁等恒荷载

1.作用在牛腿截面处的上部柱恒荷载设计值

F2=25×0.45×0.45×3.9=19.7kN

作用于下柱中心线外侧

e0=ℎl2⁄−ℎu2⁄=9002⁄−4502⁄=225mm

2.作用在基础顶截面处的下柱恒荷载设计值

F3=25×0.2×8.6=43kN