单层工业厂房结构课程设计实例(毕业设计必参考的最经典资料)
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z z s 0 计算，其中 风荷载的标准值按 k 房各部分标高 ( 图 2-54) 及 B 类地面粗糙度确定如下：
w w
w0 0.5kN/m 2 , z 1.0 , z 根 据 厂
柱顶 ( 标高 9.6m) 檐口 ( 标高 11.75m ) 屋顶 ( 标高 12.80m )
1 1 2 1 3 n 1.781 C1 2 1 1 3 1 n
M 1B 5.67kN m 1.781 C1 1.00kN H 10.1 R RA RB 1.31kN 1.00kN 2.31kN () RB
11 12
EA=
600 600
EA=
3600
900
10
9
8
6
7
5
4
3
600
600
600
600
600
600
2
A柱
1
600
1800
1800
1000
B
C B柱
图 2-55 计算单元和计算简图 2.荷载计算 1.恒载 ⑴屋盖恒载
绿豆砂浆保护层 二毡三油防水层
20 厚水泥砂浆找平层 80 厚泡沫混凝土保温层 预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 屋盖钢支撑 总计
3.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。其中柱的剪力 分配系数
i 计 算 ， 见 表
2-23。 表 2-23
1.0
柱剪力分配系数
0.333
0.8
柱别
n Iu Il
C0 3 [1 3 (1 n 1)]
Hu H
n 0.109 0.356 n 0.281 0.356
H 3 C0 EI l
C 0 2.192
i
1 i 1 i
A、 C 柱
A C 2.406 10 8 / E
C 0 2.690
A C 0.277
B 柱
B 1.494 10 8 / E
B 0.446
G1 G1 220.33kN ; G 2 G3 G4 A 58.8kN 17.28kN 76.08kN
上 柱 : G4B
1.2 6.0kN/m 3.6m 25.92kN
1.2 4.94kN/m 6.5m 38.53kN
下 柱 : 5B 各 项 恒 载 作 用 位 置 如 图 2-56 所 示 。
G
10100
600
图 2-56 荷载作用位置图 2. 屋面活荷载
（单位：kN）
(2) 吊车梁及轨道重力荷载设计值：
G3 1.2 (44.2kN 0.8kN/m 6m) 58.8kN
(3) 柱 自 重 重 力 荷 载 设 计 值 A、 C 柱 : 上柱： 下柱: B 柱:
G4A G4C 1.2 4.0kN/ m 3. 6m 17. 28kN G5A G5C 1.2 4.69kN/m 6.5m 36.58kN
z 1.000
z 1.049 z 1.078
s 如图 2-57 所示，则由上式可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：
wk z z s1 w0 1.0 0.8 1.0 0.5kN/m2 0.4kN / m 2
w2k z z s2 w0 1.0 0.4 1.0 0.5kN/m 2 0.2kN / m 2
力 影 响 线 中 各 轮 压 对 应 点 的 竖 向 坐 标 值 如 图 2-58 所 示 。 (1) 吊 车 竖 向 荷 载 吊车竖向荷载设计值为：
Dmin Q Pmin yi 1.4 37.5kN 1 0.8 0.133 0.333 118.965kN
排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图 2-60b，c 所示。
1.89 M1A M2A Q1 M1B Q4 0.52 8.93 5.78 2.30 5.67
Ri 可 根 据 相 应 公 式 计 算 。 对 于
A， C 柱
n 0.109 ， 0.356 则 ： RC 6.39 ()
1 1 2 1 3 1 2 n 2.231 C 3 0.957 C1 3 2 2 3 1 3 1 1 1 1 1 n n M M 11.02kN m 2.231 41.76kN m 0.957 R A 1 C1 2 C 2 6.39kN H H 10.1m 本例中 RB 0 。求得 Ri 后，可用平衡条件求出柱各截面的弯矩和剪力。柱各截面的轴力为该截 面以上重力荷载之和，恒载作用下排架结构的弯矩图和轴力图分别见图 2-59 b 、 c 。
332.99 B C
332.99
M1 M2
G1 G2 G3
G4 G5 G6
G1 G2 G3
M1 M2 +M +V
+N
+M B C
+V
+N
图 2-59 恒载作用下排架内力图 2．屋面活荷载作用下排架内力分析 排架计算简图如图 2-60 a 所示，其中 Q1 (1)AB 跨作用屋面活荷载
37.8kN ，它在柱顶及变阶处引引起的力矩为：
H，下柱高度 Hl，和上柱高度 Hu 分别为： H 10.2m 0.5m 10.7m H l 6m 0.5m 6.5m H u 10.7m 6.5m 4.2m
+12.800 +11.750 +9.600 +7.200
+6.000
±0.000 -0.150
B
C
图 2-54 厂房剖面图 根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，可确定柱的截面尺寸，见表 2-22。 表 2-22 柱截面尺寸及相应的计算参数 计算参数 截面尺寸/ mm 柱号 上柱 A，C 下柱 上柱 B 下柱 矩 400 400 I400 900 100 150 矩 400 600 I400 1000 100 150 1.6 10
-0.6
-0.5
-0.4
-0.4 Fw
+0.8
-0.4
q1
q2
B
C B C
图 2-57
风荷载体型系数及计算简图
则 作 用于 排架 计算 简图 ( 图 2-57) 上的 风荷 载设 计值 为 :
q1 1.4 0.4kN/m 2 6.0m 3.36kN/m
q 2 1.4 0.2kN/m 2 6.0m 1.68kN/m Fw Q [( s1 s 2 ) z h1 (s3 s4 ) z hz ] z0 B
M 1A 37.8kN 0.05m 1.89kN m M 2A 37.8kN 0.25m 9.45kN m M1B 37.8kN 0.15m 5.67kN m C 0.957 ,则 对于 A 柱， C1 2.231 ， 3
M 1A M 1.89kN m 2.231 9.45kN m 0.957 C1 2A C1 1.31kN H H 10.1m 对于 B 柱 n 0.281 , 0.356 ， 则 RA
图 2-59d 为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定，下同。
11.02 11.98 29.78 11.02 29.78 11.98 220.33 237.61 296.41
+ +
440.66 466.58 584.18
220.33 237.61 296.41
+
11.76
6.39 B
6.39 C
11.76
Tmax QT yi 1.4 6.715kN 2.15 21.30kN
作 用 于排 架柱 上的 吊车 横向水 平 荷载 设计 值为 ：
4000
1200
4000
Fpmax
Fpmax Fpmax
Fpmax=174KN
6m
6m
0.133
图 2-58
吊车荷载作用下支座反力影响线
M 2 (G1 G4 A )e0 G3 e3 (220.33kN 17. 28) 0. 25m- 58. 8kN 0. 3m 41. 76kN m
由 于 图 2-59a 所 示 排 架 为 对 称 结 构 且 作 用 对 称 荷 载 ， 排 架 结 构 无 侧 移 ， 故 各 柱 可 按 柱 顶 为不动铰支座计算内力。柱顶不动铰支座反力
5
面积/ mm
2
惯性矩/ mm 21.3 10
4
自重/
Baidu NhomakorabeaN/m
4.0
8
1.875 10 2.4 10
5
5
195.38 10 72 10
8
8
4.69 6.0
1.975 10
5
256.34 10
8
4.94
本设计仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图 2-55 所示。
0.35kN/m 2
20kN/m 3 0.02m 0.40kN/m 2 2
8kN/m 3 0.08m 0.64kN/m 2 1.4kN/m 2 0.05kN/m 2 2.84kN/m 2
屋架重力荷载为 60.5kN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设计值为：
G1 1.2 (2.84kN/m 6m 18/2m 60.5/2kN) 220.33kN
1.0 0.5kN/m 2 6.0m 10.89kN
4. 吊 车 荷 载 由 表 2-16 可 得
1.4 0.8 0.4 1.049 2.15m - 0.6 0.5 1.078 1.05m
Q 200kN ， Pmax
20 / 5t 吊 车 的 参 数 为 ： B 5.2m ， K 4.0m ， g 68.6kN ， 174kN , Pmin 37.5kN , 根 据 B 5.2m 及 K 可 算 得 吊 车 梁 支 座 反
屋面活荷载标准值为 0.5kN/m ，雪荷载标准值为 0.4kN/m ，后者小于前者，故仅按前 者计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：
2
2
Q1 1.4 0.5kN/m 2 6m 18/2m 37.8kN Q1 的作用位置与 G1 作用位置相同，如图 2-56 所示。
3. 风荷载
将 R 反作用于柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与相应的柱顶不动铰支座反力 叠 加 ， 可 得 屋 面 活 荷 载 作 用 于 AB 跨 时 的 柱 顶 剪 力 ， 即
VA RA A R 1.31kN 0.277 2.31kN 0.67kN () VB RB B R 1.00kN 0.446 2.31kN 0.03kN () VC C R 0.277 2.31kN 0.64kN ()
G 3 G5 A 36.58kN ; G 4 2G1 2 220.33kN 440.66kN
G 6 G5 B 38.53kN ;
G 5 G4 B 2G3 25.92kN 2 58.8kN 143.52kN
M 1 G1e1 220.33kN 0.05m 11.02kN m
单层厂房结构课程设计实例
1. 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型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。 由图 2-54 可知柱顶标高为 9.6m ， 牛腿顶面标高为 6m ； 设室内地面至基础顶面的距离为 0.5m ， 则计算简图中柱的总高度
(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 力为 ：
Dmax Q Pmax yi 1.4 174kN 1 0.8 0.133 0.333 551.998kN
T
1 1 a(Q g ) 0.1 (200kN 68.6kN) 6.715kN 4 4
w w
w0 0.5kN/m 2 , z 1.0 , z 根 据 厂
柱顶 ( 标高 9.6m) 檐口 ( 标高 11.75m ) 屋顶 ( 标高 12.80m )
1 1 2 1 3 n 1.781 C1 2 1 1 3 1 n
M 1B 5.67kN m 1.781 C1 1.00kN H 10.1 R RA RB 1.31kN 1.00kN 2.31kN () RB
11 12
EA=
600 600
EA=
3600
900
10
9
8
6
7
5
4
3
600
600
600
600
600
600
2
A柱
1
600
1800
1800
1000
B
C B柱
图 2-55 计算单元和计算简图 2.荷载计算 1.恒载 ⑴屋盖恒载
绿豆砂浆保护层 二毡三油防水层
20 厚水泥砂浆找平层 80 厚泡沫混凝土保温层 预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 屋盖钢支撑 总计
3.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。其中柱的剪力 分配系数
i 计 算 ， 见 表
2-23。 表 2-23
1.0
柱剪力分配系数
0.333
0.8
柱别
n Iu Il
C0 3 [1 3 (1 n 1)]
Hu H
n 0.109 0.356 n 0.281 0.356
H 3 C0 EI l
C 0 2.192
i
1 i 1 i
A、 C 柱
A C 2.406 10 8 / E
C 0 2.690
A C 0.277
B 柱
B 1.494 10 8 / E
B 0.446
G1 G1 220.33kN ; G 2 G3 G4 A 58.8kN 17.28kN 76.08kN
上 柱 : G4B
1.2 6.0kN/m 3.6m 25.92kN
1.2 4.94kN/m 6.5m 38.53kN
下 柱 : 5B 各 项 恒 载 作 用 位 置 如 图 2-56 所 示 。
G
10100
600
图 2-56 荷载作用位置图 2. 屋面活荷载
（单位：kN）
(2) 吊车梁及轨道重力荷载设计值：
G3 1.2 (44.2kN 0.8kN/m 6m) 58.8kN
(3) 柱 自 重 重 力 荷 载 设 计 值 A、 C 柱 : 上柱： 下柱: B 柱:
G4A G4C 1.2 4.0kN/ m 3. 6m 17. 28kN G5A G5C 1.2 4.69kN/m 6.5m 36.58kN
z 1.000
z 1.049 z 1.078
s 如图 2-57 所示，则由上式可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：
wk z z s1 w0 1.0 0.8 1.0 0.5kN/m2 0.4kN / m 2
w2k z z s2 w0 1.0 0.4 1.0 0.5kN/m 2 0.2kN / m 2
力 影 响 线 中 各 轮 压 对 应 点 的 竖 向 坐 标 值 如 图 2-58 所 示 。 (1) 吊 车 竖 向 荷 载 吊车竖向荷载设计值为：
Dmin Q Pmin yi 1.4 37.5kN 1 0.8 0.133 0.333 118.965kN
排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图 2-60b，c 所示。
1.89 M1A M2A Q1 M1B Q4 0.52 8.93 5.78 2.30 5.67
Ri 可 根 据 相 应 公 式 计 算 。 对 于
A， C 柱
n 0.109 ， 0.356 则 ： RC 6.39 ()
1 1 2 1 3 1 2 n 2.231 C 3 0.957 C1 3 2 2 3 1 3 1 1 1 1 1 n n M M 11.02kN m 2.231 41.76kN m 0.957 R A 1 C1 2 C 2 6.39kN H H 10.1m 本例中 RB 0 。求得 Ri 后，可用平衡条件求出柱各截面的弯矩和剪力。柱各截面的轴力为该截 面以上重力荷载之和，恒载作用下排架结构的弯矩图和轴力图分别见图 2-59 b 、 c 。
332.99 B C
332.99
M1 M2
G1 G2 G3
G4 G5 G6
G1 G2 G3
M1 M2 +M +V
+N
+M B C
+V
+N
图 2-59 恒载作用下排架内力图 2．屋面活荷载作用下排架内力分析 排架计算简图如图 2-60 a 所示，其中 Q1 (1)AB 跨作用屋面活荷载
37.8kN ，它在柱顶及变阶处引引起的力矩为：
H，下柱高度 Hl，和上柱高度 Hu 分别为： H 10.2m 0.5m 10.7m H l 6m 0.5m 6.5m H u 10.7m 6.5m 4.2m
+12.800 +11.750 +9.600 +7.200
+6.000
±0.000 -0.150
B
C
图 2-54 厂房剖面图 根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，可确定柱的截面尺寸，见表 2-22。 表 2-22 柱截面尺寸及相应的计算参数 计算参数 截面尺寸/ mm 柱号 上柱 A，C 下柱 上柱 B 下柱 矩 400 400 I400 900 100 150 矩 400 600 I400 1000 100 150 1.6 10
-0.6
-0.5
-0.4
-0.4 Fw
+0.8
-0.4
q1
q2
B
C B C
图 2-57
风荷载体型系数及计算简图
则 作 用于 排架 计算 简图 ( 图 2-57) 上的 风荷 载设 计值 为 :
q1 1.4 0.4kN/m 2 6.0m 3.36kN/m
q 2 1.4 0.2kN/m 2 6.0m 1.68kN/m Fw Q [( s1 s 2 ) z h1 (s3 s4 ) z hz ] z0 B
M 1A 37.8kN 0.05m 1.89kN m M 2A 37.8kN 0.25m 9.45kN m M1B 37.8kN 0.15m 5.67kN m C 0.957 ,则 对于 A 柱， C1 2.231 ， 3
M 1A M 1.89kN m 2.231 9.45kN m 0.957 C1 2A C1 1.31kN H H 10.1m 对于 B 柱 n 0.281 , 0.356 ， 则 RA
图 2-59d 为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定，下同。
11.02 11.98 29.78 11.02 29.78 11.98 220.33 237.61 296.41
+ +
440.66 466.58 584.18
220.33 237.61 296.41
+
11.76
6.39 B
6.39 C
11.76
Tmax QT yi 1.4 6.715kN 2.15 21.30kN
作 用 于排 架柱 上的 吊车 横向水 平 荷载 设计 值为 ：
4000
1200
4000
Fpmax
Fpmax Fpmax
Fpmax=174KN
6m
6m
0.133
图 2-58
吊车荷载作用下支座反力影响线
M 2 (G1 G4 A )e0 G3 e3 (220.33kN 17. 28) 0. 25m- 58. 8kN 0. 3m 41. 76kN m
由 于 图 2-59a 所 示 排 架 为 对 称 结 构 且 作 用 对 称 荷 载 ， 排 架 结 构 无 侧 移 ， 故 各 柱 可 按 柱 顶 为不动铰支座计算内力。柱顶不动铰支座反力
5
面积/ mm
2
惯性矩/ mm 21.3 10
4
自重/
Baidu NhomakorabeaN/m
4.0
8
1.875 10 2.4 10
5
5
195.38 10 72 10
8
8
4.69 6.0
1.975 10
5
256.34 10
8
4.94
本设计仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图 2-55 所示。
0.35kN/m 2
20kN/m 3 0.02m 0.40kN/m 2 2
8kN/m 3 0.08m 0.64kN/m 2 1.4kN/m 2 0.05kN/m 2 2.84kN/m 2
屋架重力荷载为 60.5kN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设计值为：
G1 1.2 (2.84kN/m 6m 18/2m 60.5/2kN) 220.33kN
1.0 0.5kN/m 2 6.0m 10.89kN
4. 吊 车 荷 载 由 表 2-16 可 得
1.4 0.8 0.4 1.049 2.15m - 0.6 0.5 1.078 1.05m
Q 200kN ， Pmax
20 / 5t 吊 车 的 参 数 为 ： B 5.2m ， K 4.0m ， g 68.6kN ， 174kN , Pmin 37.5kN , 根 据 B 5.2m 及 K 可 算 得 吊 车 梁 支 座 反
屋面活荷载标准值为 0.5kN/m ，雪荷载标准值为 0.4kN/m ，后者小于前者，故仅按前 者计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：
2
2
Q1 1.4 0.5kN/m 2 6m 18/2m 37.8kN Q1 的作用位置与 G1 作用位置相同，如图 2-56 所示。
3. 风荷载
将 R 反作用于柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与相应的柱顶不动铰支座反力 叠 加 ， 可 得 屋 面 活 荷 载 作 用 于 AB 跨 时 的 柱 顶 剪 力 ， 即
VA RA A R 1.31kN 0.277 2.31kN 0.67kN () VB RB B R 1.00kN 0.446 2.31kN 0.03kN () VC C R 0.277 2.31kN 0.64kN ()
G 3 G5 A 36.58kN ; G 4 2G1 2 220.33kN 440.66kN
G 6 G5 B 38.53kN ;
G 5 G4 B 2G3 25.92kN 2 58.8kN 143.52kN
M 1 G1e1 220.33kN 0.05m 11.02kN m
单层厂房结构课程设计实例
1. 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型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。 由图 2-54 可知柱顶标高为 9.6m ， 牛腿顶面标高为 6m ； 设室内地面至基础顶面的距离为 0.5m ， 则计算简图中柱的总高度
(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 力为 ：
Dmax Q Pmax yi 1.4 174kN 1 0.8 0.133 0.333 551.998kN
T
1 1 a(Q g ) 0.1 (200kN 68.6kN) 6.715kN 4 4