单层工业房的设计例题
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单层工业房设计
一、设计资料:
1. 工程概况
某造纸车间为一单跨单层钢筋混凝土厂房,厂房总长66m,跨度27m,柱距6m,设有20/5t、10t各一台中级工作级别吊车,轨顶标高+。厂房平面图如图(1)
2. 设计资料
屋面构造:
二毡三油防水层(上铺绿豆砂);
20mm厚水泥砂浆找平层;
100mm水泥膨胀珍珠岩保温层;
一毡二油隔气层;
20mm厚水泥砂浆找平层;
预应力混凝土大型屋面板。
围护结构:
240mm厚普通砖墙,双面抹灰;钢框玻璃窗宽×高:4000mm×5100mm和4000mm×1800lmm。
地面:钢筋混凝土地面,室内外高差150mm。
3.设计基本原始资料
自然条件:基本风压为m2,地面按B类,基本雪压为m2,屋面活荷载为m2。
地质条件:场地地面以下内为填土,填土下层内为粉质粘土,地基承载力特征值为240kN/m2,地下水位为。
该工程位于非地震区,不考虑抗震设计。
4. 材料
钢筋:箍筋为HPB235级钢筋、受力钢筋HRB335级钢筋。
混凝土:柱采用C40,基础采用C20。
5.设计要求
1)初步确定排架结构布置方案;
2)对结构上部的标准构件进行选型,并进行结构布置;
3)排架的荷载计算和内力分析;
4)排架柱的设计;
5)柱下独立基础的设计
二、构件选型及屋盖布置
根据厂房的跨度、吊车起重量的大小、轨顶标高,吊车的运行空间等初步确定出排架结构的剖面如图(2)所示。为了保证屋盖的整体性,屋盖采用无檩体系。
1.屋面板
采用×6m预应力混凝土屋面板,根据屋面做法求得屋面荷载,采用标准图集92G410(一)中的Y—WB—2,屋面板自重标准值为m2(包括灌缝自重)。
2.天沟板(外天沟排水)
选用92G410(三)标准图集中的JGB77—1,自重标准值/m。
3.屋架采用预应力混凝土折线形屋架,选用标准图集95G415(三),每榀屋架自重标准值为120kN。
4.屋盖支撑
在端部第二开间的屋架端部和跨中设三道垂直支撑、其他跨相应部位设下弦系杆,端头第二开间设下弦横向水平支撑。
5.吊车梁
选用95G425标准图集中的先张法预应力混凝土吊车梁,梁高1200mm,每根自重标准值,轨道及垫层构造高度200mm,轨道及连接重l kN/m。
6.排架柱
排架的上柱截面为矩形, 下柱采用工字形截面。
7. 支撑布置
设计采用大型屋面板,可以不设屋架上弦支撑。根据构造要求,设置相应的屋架下弦支撑,并在跨度中点处布置一道垂直支撑。见
图(3)
本设计跨度27m,大于18m,因此需要布置支撑。柱截面高度h>600mm,下部柱间支撑做成双片,其间距为柱截面高减去200mm,见图(4)。
图(3)屋架下弦支撑
图(4)柱的支撑布置
三、排架的荷载计算 1.排架计算简图的确定 (1)确定柱高。
吊车梁顶标高=轨顶标高—轨道构造高度=—=
牛腿标高=吊车梁顶标高—吊车梁高= 柱顶标高=轨顶标高+吊车高度H+上部运行尺寸,取为
上柱高H u =柱顶标高--牛腿标高=—= 全柱高H=柱顶标高—基顶标高=()= 下柱高H l =H--H u = H u /H== (2)初步拟订柱尺寸
根据表一的参考尺寸,取上柱b ×h=400mm ×450mm, 下柱b ×h ×h f =400mm ×850mm ×
200mm,截面尺寸如图(5)所示。
图(5)下柱截面尺寸(单位:mm ) 图(6)排架计算简图
(3)参数计算 上柱: 493100375.345040012
1
mm I u ⨯=⨯⨯= 下柱: 比值:
16.0==
l
u
I I n 排架计算简图如图(6) 2.荷载计算 (1)恒载计算。
1)屋盖结构自重标准值: 二毡三油防水层 m 2
20mm 厚水泥砂浆找平层; 20×= KN/m 2 100mm 水泥膨胀珍珠岩保温层; 4×= KN/m 2 一毡二油隔气层; KN/m 2
20mm 厚水泥砂浆找平层; 20×= KN/m 2 预应力混凝土大型屋面板。 KN/m 2 g k = KN/m 2 天沟板 ×6= KN 屋架自重 120KN
则作用在一榀横向平面排架一端柱顶的屋盖自重标准值为 2)柱自重标准值:
上柱 G 2k =25×××=
下柱 G 3k =25××[××2+×+2×
注(为考虑下柱仍有部分矩形截面而乘的增大系数)
3e =0
3)吊车梁及轨道自重标准值: G 4k =+1×6=
4e =800—850÷2=375mm
(2)屋面活荷载标准值
由《荷载规范》可知,不上人屋面均不活荷载为 KN/m 2,不大于基本雪压,屋面活荷载在每侧柱顶产生的压力为
Q 1k =×6×27÷2= KN
(3)吊车荷载标准值
图(7) 求D max 时的吊车位置图
其作用点到柱顶的距离
y=69.09
.37
.2/,7.22.19.3==
=-=-u e u H y m h H (4)风荷载标准值。
计算21q q 、
时风压高度变化系数按柱顶离室外天然地坪的高度+=12.75m 取值,计算k W 时风压高度变化系数按檐口标高14.9m 取值 图(8)风载体型系数(长度单位:mm )
排架受荷总图如图(9)
图(9)排架受荷总图 3.内力计算 (1)恒载作用下。
由于单层厂房多属于装配式结构,柱、吊车梁及轨道的自重,是在预制柱吊装
就位完毕而屋架尚未安装时施加在柱子上的,此时尚未构成排架结构。但在设计中,为了与其他荷载项计算方法一致,并考虑到使用过程的实际受力情况,在柱、吊车梁及轨道的自重作用下,仍按排架结构进行内力计算。
在屋盖自重G 1k 、上柱自重G 2k 、吊车轨道及连接G 4k 作用下,由于结构对称、荷载对称,故可简化为如图(10)的计算简图
图(10)恒荷载作用下计算简图 1)在G 1k 作用下
) m -23.63(kN =0.075×-315.12=e G =M 11k 12k ⋅
2) 在G 2k 作用下
) m -3.51(kN =0.2×-17.55= e G =M 22k 22k ⋅ 3) 在G 4k 作用下
m )kN 18.83(=0.375×50.2 =e G =M 44k 42k ⋅) 叠加以上弯矩
M 1k = M 11k =(m kN ⋅)
M 2k = M 12k +M 22k +M 42k =m kN ⋅已知,295.0,181.0==λn 由规范公式: 在M 1k 作用下 由规范公式