混凝土课程设计单厂房设计

某单层工业厂房设计

一、设计资料

某机械加工车间为单层单跨等高厂房，跨度为30m，柱距6m，车间总长60m，无天窗。设有两台10t相同的软钩吊车，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，基础顶面离室外地平为1.0m。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。

基本风压值W0=0.3kN/m2，地面粗糙类别为B类；基本雪压为0.2 kN/m2，雪荷载的准永久值系数ψq=0.5；地基承载力特征值为200kN/m2。不考虑抗震设防。

二、构件选型

（一）钢屋盖

采用如图1所示的30m钢桁架，桁架端部高为1.5m，中央高度为3.0m，屋面坡度为1/10。刚檩条长6m，屋面板采用彩色钢板，厚4mm。

图1 30m钢桁架

（二）预制钢筋混凝土吊车梁和轨道连接

采用标准图G323（二），中间跨DL—9Z，边跨DL—9B，梁高

hb=1.2m。轨道连接采用标准图集G325（二）。

查标准图集《04G323-2钢筋混凝土吊车梁（工作级别A4、A5）》，预制钢筋混凝土吊车梁截面及尺寸如图2所示。

图2 预制钢筋混凝土吊车梁截面

查标准图集《04G325吊车轨道联结及车档》，轨道连接剖面图如图3所示。

图3 轨道连接剖面图

（三）预制钢筋混凝土柱

预制钢筋混凝土柱示意图如图4所示。

图4预制钢筋混凝土柱

取轨道顶面至吊车梁顶面距离h a=0.2m，故

牛腿顶面标高=轨顶标高-吊车梁高度-轨顶至吊车梁顶高度

11.4

10。

由附录12查得，吊车轨顶至吊车顶部的高度为2.19m，考虑到屋架下弦

及支撑可能产生的下垂挠度，以及厂房地基可能产生不均匀沉降时对吊车正常运行的影响，屋架下弦至吊车顶部所需空隙高度最小尺寸为220mm，故柱顶标高轨顶标高吊车轨至吊车顶部高屋架下弦至吊车顶高

11.419

13.81。

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=基础顶面至室外地坪距离+室内外高差

，故

从基础顶面算起的柱高基础顶面至室内地坪高度柱顶标高

3.81

4.96。

上部柱高柱顶标高轨顶标高轨道构造高度吊车梁支撑处的吊车梁高13.8110 3.81。

下部柱高从基础顶面算起的柱高上部柱高

4.968111.15。

参考《混凝土结构与砌体结构设计（中册）》表，选择柱截面形式： 上部柱采用矩形截面b×h=400mm×400mm；

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

（四）柱下独立基础

采用锥形杯口基础

三、计算单元及计算简图

（一）定位轴线

厂房跨度与吊车跨度的关系：，B1+B2+B3。

B1 ：由《混凝土结构与砌体结构设计（中册）》附表可查得轨道中心线至吊车端部的距离B13

B2 ：吊车桥架至上柱内边缘的距离，因吊车起重重量小于50t，取B2≥80mm，故取B2=80mm；

B3 ：封闭的纵向定位轴线至上柱内边缘的距离，B3=400mm。

B1+B2+B331＜，可以。取。

故取封闭的定位轴线、都分别与左、右外纵墙内皮重合。

（二）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的，故可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5所示。

图5 计算单元

（三）计算简图

排架的计算简图如图6所示。排架柱截面尺寸如图7所示。

图6 计算简图

图7 排架柱的截面尺寸

排架柱截面特性：4

83

3103.211240040012mm bh I u ⨯=⨯==；

482

331038.19532522550253002121255030012900400mm I l ⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯⨯⨯⨯-⨯-⨯=109.038

.1953.21===l u I I n ，552.04.96181.3H ===H u λ。 四、荷载计算

（一）屋盖荷载

1.屋盖恒荷载

近似取屋盖恒荷载标准值为2m

=

12

⨯

÷

+，故由

⨯

+

.0

.0kN

.1

11

/

4

25

3

.0

12

6.0

屋盖传给排架柱的集重荷荷载设计值F1=γG×g恒荷载标准值×柱距×（厂房跨度/2）=1.2×1.2×6×15=129.6 kN，作用于上部柱中心线外侧e0=h上/2-150=50mm处。

2.屋面活荷载

《荷载规范》规定，屋面均布活荷载标准值为0.5 kN/ m2，比屋面雪荷载标准值0.2 kN/ m2大，故仅按屋面均布活荷载计算。故由屋盖传给排架柱的集中活荷载设计值F6=γG×g活荷载标准值×柱距×（厂房跨度/2）=1.4×0.5×6×15=63kN，

作用于上部柱中心线外侧e0=h上/2-150=50mm处。

（二）柱和吊车梁等恒荷载

上部柱自重标准值为2m

=

⨯

4.0kN

⨯，故作用在牛腿顶截面处的上

⨯

/

4.0

4

1

25

部柱恒荷载设计值F2=γG×g上部柱自重标准值×上部柱高=1.2×4×3.81=18.29 kN。作用于牛腿顶截面上部柱中心线处。

下部柱自重标准值为4.69 kN/ m2，故作用在基础顶截面处的下部柱恒荷载设计值F3=γG×g下部柱自重标准值×下部柱高=1.2×4.69×11.15=62.75 kN。作用于基础顶截面下部柱中心线处。

吊车梁自重标准值为39.5 kN/根，轨道连接自重标准值为0.80 kN/ m2，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F4=γG×（g吊车梁自重标

+6×g轨道连接自重标准值）=1.2×(39.5+6×0.8)=53.16 kN。作用于牛腿顶截面下准值

部柱中心线外侧e4=e-h下/2=750-900/2=300mm处。

上、下柱中心线距离为e=400-150=250mm。F1、F2、F3、F4和F6的作用位置如图8所示。