(参考资料)单层厂房课程设计计算例题

单层厂房课程设计计算书一、总则（一）、设计任务：1、厂房结构布置2、选用标准构件3、排架柱、牛腿及柱下基础设计（二）、设计依据：
1、建筑结构荷载规范(GB50009-2001)
2、混凝土结构设计规范(GB50010-2002)
3、建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)
4、房屋建筑制图统一标准(GB/T5001-2001)
5、建筑结构制图标准(GB/T50105-2001)
6、各标准图集
7、有关规范、标准、设计手册及教材（三）、设计资料
1、该厂房位于北京，地面粗糙度为B 类，该市基本风压为0.45KN/m 2。

基本雪压为0.40KN/m 2，地基土为砂质粘土，承载力标准值为200KN/m 2。

设计基准期为50年，不考虑抗震设防。

厂房跨度为18米，无天窗，长度66m,柱距6m,室内地坪标高为000.0 m ，室外地坪为-0.300m ，车内设两台A5级桥式吊车，相关资料见下表：起重量（t ）桥跨l k （m ）最大轮压
（KN ）小车重（t ）大车轮距W （m ）大车宽B （m ）车高H
（mm ）B 1
（mm ）吊车总重（t ）轨顶标高（m ）16/3.2
16.5
156.80
6.765
4.0
5922
2336
273
24.0
8.85
2、构造做法及要求：1）、屋架采用18m 梯形钢屋架（含屋盖支撑）；吊车梁采用中轻级工作制钢吊车梁（Q235钢）[标准图集SG520-1~2]。

2）、屋面：卷材防水（二毡三油防水层上铺小豆石0.35KN/m 2，20mm 水泥砂浆找平层0.4KN/m 2，100mm 厚加气混凝土保温层0.60KN/m 2，冷底子油一道，热沥青二道0.05KN/m 2,预应力混凝土大型屋面板[标准图集92（03）G410-1-3]）。

3）、墙体：370mm 清水砖墙。

采用普通烧结砖。

4）、柱间支撑：标准图集97G336
5）钢窗：重0.45KN/m .2型钢和钢板：采用Q235B 钢。

3、采用材料：一般构件：C30；基础：C25；基础垫层：C10。

主要受力钢筋为HRB335钢筋，构造钢筋为HPB235，钢筋直径d 〈12mm 时用HPB235钢筋，d>=12mm 时用HRB335钢筋。

（四）、柱网确定：按封闭轴线确定，见附图。

二、屋面板、屋架、联系梁标准构件选取
1、屋面板选用：
二毡三油防水层上铺小豆石0.35KN/m 220mm 厚水泥沙浆找平层0.4KN/m 2100mm 加气混凝土保温层0.6KN/m 2冷底子油一道、沥青二道0.05KN/m 2
恒载 1.4KN/m 2雪活载
0.8KN/m 2
1.4 1.20.8 1.4
2.80⨯+⨯=KN/m 2
根据标准图集选用Y —WB —2X ，屋面板自重为1.4KN/m 2，灌缝重为0.1KN/m 2。

2、屋架选用：选用18m 梯形钢屋架。

荷载计算：
2
/945.44.15.07.035.18.11.04.1m KN =⨯⨯+⨯++）（根据标准图集选用GWJ-30-4，每榀屋架重量为t 。

3、联系梁选用：采用37墙，故根据标准图集选用。

4、吊车梁选用：起重量为16/3.2，桥跨为18，故根据标准图集选用截面型号GDL6—10，尺寸标注如下：
该型号吊车梁重量为㎏，需选用型起重机钢轨，重量为43.0㎏/m ，高为m ，吊车轨道采用焊接连接。

5、排架选用（柱间支撑）：
轨顶标高为9m ，假设采用垫层为0.02m
牛腿标高m
93.79.002.085.8=--=柱顶标高=8.85+2.336+0.3=11.486m
取上柱高为4.2m ，参考选用PJ1—191排架；柱间支撑选用：上柱Z042—1（1），下柱ZC078—12（12）d 。

调整柱截面取值：给定轨道中心到上柱内边缘距离为300㎜，到上柱外边缘距离为750㎜，故上柱截面取为2
450450mm ⨯，下柱截面取为1000450⨯工字型截面，具体尺寸见下图所示：
各受力点偏心值为：
e 2251-=，
e 5000-=，
mm e 2504505003001=--=）（，其具体
图示如下图所示：
二、荷载计算
1、屋面恒载：
二毡三油防水层上铺小豆石0.35KN/m 220mm 水泥砂浆找平层
0.4KN/m 2100mm 厚加气混凝土保温层0.60KN/m 2一毡两油隔气层
0.05KN/m 220mm 水泥砂浆找平层0.4KN/m 2屋面板自重 1.5KN/m 2
屋面恒载 3.3KN/m 2
屋架
10.68×9.8=106.664KN
KN F 33122462.13.322.1664.1061=÷⨯⨯⨯+÷⨯=KNm e F M 03.91275.0331011=⨯==KNm
e F M 83.24075.0331111=⨯==’2、屋面活载：
查表得：积灰荷载0.5KN/m 2，雪荷载0.40KN/m 2，屋面均布活载0.5KN/m 2，因为雪荷载一般不与屋面均布活载组合，故取最大值0.5KN/m 2的屋面均布活载。

KN F 8.10022465.05.04.12=÷⨯⨯+⨯=）（KNm e F M 72.27275.08.100022=⨯==KNm
e F M 56.7075.08.100122=⨯==’3、柱自重：
上柱：KN 7.252.12.41.5=⨯⨯下柱：KN
8.492.181.731.5=⨯⨯KNm
M 07.7275.07.253=⨯=4、吊车轨道和吊车梁自重：
KN F 72.152.1108.910148.98.5233=⨯⨯⨯+⨯=-）（KNm
M 93.325.072.153=⨯=5、吊车荷载：（1）、竖向荷载：根据设计要求采用两台中级工作制吊钩起重机，相关资料见前述设计资料。

求最小轮压：KN
P G G P 40.3980.1562
8
.94.423228.9max 31min =-⨯+=-⨯+=
）（）（按照规范要求吊车荷载需按照影响线求出，影响线如下：
屋面恒载简图
屋面活载简图
柱自重荷载简图
吊车轨道及吊车梁自重荷载简图
单位：mm
吊车荷载影响线
11=y ，2.062.12==
y ，696.06
911
.0263=⨯-=y ，两台组合取折减系数9.0=βKN y P D i k 672696.02.0180.1569.04.14.1max max =++⨯⨯⨯==∑）（，βKN P P D D k k 19926
.2813
.83672max min max
min =⨯==，，KNm e D M 16825.06724max max =⨯==KNm
e D M 75.4925.01994min min =⨯==（2）、横向荷载：横向水平荷载系数1
.0=∂KN
G G T
k k k
i 19.538.94.1765.6321.032=⨯⨯+⨯=+∂=∑）（）（，，，一个轮子：KN T T k i k 30.134
1
==
∑，KN
P T D T k
k 1.3626
.2816723.13max max
max =⨯==，6、风荷载：
地面粗糙度为B 类，基本风压45.00=w ，风振系数1=z β，高度
系数按室外地坪高度算：m 4.123.01.12=+，080.1=z μ，体型系数按规范分别取0.8，0.5，0.5，—0.6。

m KN B w B w q z s z k k /592.2645.0080.18.0101=⨯⨯⨯⨯===μμβm KN B w B w q z s z k k /62.1645.0080.15.0102=⨯⨯⨯⨯===μμβm
KN q q k Q /63.3592.24.111=⨯==γD max M min D max
M min
m ax T
T
m ax
m
KN q q k Q /69.262.14.122=⨯==γ求柱顶水平集中风荷载W ，需取高度为m 03.1418.185.12=+，m h 18.11=，
m h 954.118.11.32=-=，查表得113
.1=z μ柱顶水平集中风荷载设计值
07
.64.1645.0113.1]954.11.018.13.1[4.1]6.05.05.08.0[021=⨯⨯⨯⨯⨯-⨯=⨯-++=B w h h W z μ）（）（三、排架内力计算
忽略整体空间作用，按平面排架计算，弯矩、减力、轴力正方向按下图所示：参数计算如下：
327.085.122
.4===
H H u λ，115.02
.2982.34==
=l n I I n 056
.11115
.01327.01327.015.111115.13
2
323=-+-⨯=-+-=）
（）（n C λλ548
.0]
1115
.01327.01[21.0115.0243.0327.0327.01.22]111[21.0243.01.223
333
5=-+⨯++⨯-=-+++-=）（）
（）（）（
n n C λλλ32.0]
1115.01327.01[8]
1115.01327.01[3]111[8]111[33
4
3411=-+-+=-+-+=）（）（）（）（n n C λλ16.21115
.01327.01115.011327.015.11111115.13
2
321=-+--⨯=-+--=）
（（）（（n n C λλ1、屋面恒载：（简化：上端为固定铰支座，下端为固定端）
18.416.285.123.24811=⨯==C H M R a 48.7056.185
.1203.9132
=⨯==C H M R a 计算简图及内力图如下：
+M +V
+N
Ra
+
66
.1148.718.421=+=+=a a a R R R
2、屋面活载：（简化：上端为固定铰支座，下端为固定端）
271.116.285.1256
.711=⨯==
C H M R a 278
.2056.185.1272.2731=⨯==C H M R a KN
R R R a a a 55.3278.2271.121=+=+=计算简图及内力图如下：
3、柱自重：（简化：上端为固定铰支座，下端为固定端）
58.0056.185
.1207.73=⨯==
C H M R a 计算简图及内力图如下：
4、吊车竖向荷载
81.13056.185.121683=⨯==
C H M R a ，09.4056.185
.1275.493=⨯==C H M R b 72
.9=-=∑b a
R R
R 95.872.921
81.13=⨯-
=-=∑R R V a a η95
.872.921
09.4=⨯+=+=∑R R V b b η
Ra
+
+
5、吊车横向荷载：
783
.19548.01.365max =⨯===C T R R b a 计算简图及内力图如下所示：
6、风荷载：
93.1432.085.1263.311=⨯⨯==qHC R a ，06
.1132.085.1269.211=⨯⨯==qHC R b 1.1=-++=a b a a R W R R V ）（η，97
.4=-++=b b a b R W R R V ）（η计算简图及内力图如下所示：
7、吊车轨道和吊车梁自重：
39.0056.185
.1272
.43=⨯==
C H M R a 计算简图及内力图如下：
注：排架内力计算其中的屋面恒载、柱自重、吊车轨道和吊车梁自重均属于恒载，在下
面的内力组合及配筋计算中，总归为恒载，不在将其分开，叠加后恒载内力如下所示：
max
T T max
Ra+Rb
Rb
Ra max
T T max
max
T T max q
W
q
Ra
Rb
Ra-Rb
q
q
q
q
W Ra
+
+
四、内力及荷载组合
1、荷载组合：据“荷载规范”，对于一般框架、排架结构，可采用简化规则，按照下列组合值中取最不利值确定：
1恒荷载+任一活荷载
2恒荷载+0.9（任意两个或两个以上活荷载之和）
2、内力组合：控制截面的内力种类有轴向力N 、弯矩M 和水平剪力V ，对同一控制截面，按照最不利进行组合。

一般考虑轴向力N 和弯矩M 的以下四中组合：
①+M max 及相应的N 和V ②—M max 及相应的N 和V 3N max 及相应的M 和V 4N min 及相应的M 和V 荷载及内力见附表。

五、柱的配筋计算
1、材料及其参数：①柱混凝土采用C30
，，22/43.1/3.14mm N f mm N f t c ==2
4/1000.3mm N E c ⨯=②主要受力筋采用HRB335
2
322/10200/300/300mm N E mm N f mm N f y y y ⨯===，’，③计算长度：上柱：4200×2=8400mm ；下柱：8650×1=8650mm 2、配筋计算：
分别取Ⅰ－Ⅰ截面和Ⅱ－Ⅱ、Ⅲ－Ⅲ截面各两个或三个最不利内力组合进行配筋计算。

参数计算如下表：
截面内力组
e 0(mm)
h 0(mm)
e i (mm)
1
ζl 0(mm)
H (mm)
2
ζη
Ⅰ-Ⅰ
M (kN·m)
—96.4
270
415
290
1
8400
450
0.963
1.343
N
（kN）
356.7
M (kN·m)
—87.99
197
415
217
1
8400
450
0.963
1.343
N （kN）
447.42
Ⅱ-Ⅱ
M (kN·m)
363.386049656371865010001 1.081
Ⅲ-ⅢN （kN）
601.32
M (kN·m)
455.14
407
965
440
1
8650
1000
1
1.117
N （kN）
1117.29
表中：①e 0=
N
M ②初始偏心距e i =e 0
+e a
e a ——附加偏心距，取h/30和20mm 中较大的那个值。

③偏心受压构件截面曲率修正系数N
A f c 5.01=
ζ1ζ＞1.0时，取1ζ=1.0
④长细比对截面曲率的影响系数2ζ=1.15-0.01
h
l 0h
l 0
＜15时，取2ζ=1.0⑤偏心距增大系数：η=1+
1400
1h e i （
h
l 0）2
2ζ1ζ六、牛腿设计
1、基本尺寸拟定
1牛腿宽与柱相同，为450㎜
2
牛腿边缘离上柱外边缘距离105580225750=++=㎜，其中750为吊车梁轴线与上柱外边缘的距离，225为半个吊车梁宽，80为构造吊车梁外边缘与牛腿边缘的距离。

3
牛腿外挑5510001055=-㎜，按构造要求，牛腿高500㎜
2、配筋计算
①纵向受拉钢筋：因为牛腿受力点吊车梁轴线离柱外边缘距离750㎜小于下柱长度1000㎜，故只需对牛腿进行构造配筋。

按最小配筋率算：2
min 5.499450555002.0mm A A s =⨯⨯==ρ。

故实际配筋为
12@100，2
565mm A s =，具体配筋见图。

②水平箍筋：按照构造，在上部3/20h 范围内的水平箍筋总截面面积不小于承受竖向力的水平纵向受拉钢筋截面面积的一半。

故实际配筋为
12@120，s g A mm A 2
1
7.3481.1131205553232
2≥=⨯⨯=，满足要求
③弯起筋：因为剪跨比过小甚至计算值为负，所以不需设置弯起筋。

3、牛腿局部挤压验算
按照规范规定，在竖向力作用下，牛腿支承面上局部受压应力不超过0.75f c 。

KN G D F k k vs 1.4932
.172
.154.16724max =+=
+=，22/73.103.1475.075.0/38.4250
450493100
mm N f mm N A F c vk sk =⨯=≤=⨯==
σ牛腿设计满足构造要求后即可满足受剪承载力要求，故不需对其进行抗剪验算。

七、吊装验算
在施工过程中，构件的受力工况与实际工作中有很大差别，很有可能成为构件破坏的控制因素，因此必须对构件（柱）进行施工方法设计以及进行施工工况（吊装）验算。

1、起吊方案：
2、荷载计算：把柱的自重简化为沿柱高度方向的均布荷载，受力图示如下：
m
KN q /0.945.045.0255.12.11=⨯⨯⨯⨯=m
KN q /3.21555.0]
055.021555.0055.1[45.0255.12.122=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=m KN q /6.921375.0255.12.11=⨯⨯⨯=（其中1.5为动力系数）
KNm
M 38.792.40.92
121=⨯⨯=KNm
M 4.1032.4)555.022.4(0.9)2555.0(3.212122=⨯+⨯+⨯⨯=KNm M 9.264.1032
1)555.02.485.12(6.98123=⨯---⨯⨯=3、承载力验算
①截面1-1：450450⨯=⨯h b ，4150=h ，2763mm A A s s ==’
，2
/300mm N f y =
D
C B E A
1098.8635415300763M KNm a h f A M s y s u ≥=-⨯⨯=-=）（）’
（满足②截面2-2：1000450⨯=⨯h b ，9650=h ，2763mm A A s s ==’
，2/300mm N f y =2088.21235965300763M KNm a h f A M s y s u ≥=-⨯⨯=-=）（）’（满足。