单层工业房的设计例题

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