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1、2 单层厂房单层厂房2.0概述2.1 单层厂房的结构组成和布置 2.2 排架计算 2.3 单层厂房柱 2.4 柱下独立基础 2.5 单层厂房的屋盖结构选型 2.6 吊车梁的受力特点及选型 2.7 单层厂房结构设计实例 2.7单层厂房结构设计实例单层厂房结构设计实例2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例学习例题需注意的问题一1内力计算采用标准值；2解释p173图2-54各标高的来历；3修正p173表2-22下柱截面尺寸的写法；4p178-详细写出排架在永久荷载作用下的柱端剪力的求解过程；5吊车的组合系数 9.0:8.0:9.0:二台四台二台TD，有T必有D,且T和D同跨；8补充基础的计算；6内力
2、组合时注意永久荷载的有利影响；如，正负最大弯矩的组合及 最小轴力的组合等;7可以取消表2-29、2-30、2-31内力组合，因为明显比表2-28的内力组合小；9需完成的施工图；2.7单层厂房结构设计实例单层厂房结构设计实例2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例学习例题需注意的问题二在确定厂房高度时，还应按厂房建筑统一化基本规则的规定，考虑建筑模数的要求。1.有吊车或无吊车的厂房，自室内地面至柱顶的高度应为300mm的倍数；2.有吊车的厂房，自室内地面至柱子牛腿面的高度应为300mm的倍数；3设有桥式、梁式吊车的厂房，自室内地面至吊车轨顶的标志高度应为600mm的倍数；为了满足以上要求，允许吊车
3、轨顶实际高度与工艺要求的标志高度之间有200mm的差值。2.7单层厂房结构设计实例单层厂房结构设计实例2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例2.7.1设计任务某厂金工车间的等高排架,该金工车间平、立面布置如图2-53所示。柱距除端部为5.5m，其余均为6m，跨度18m+18m；每跨设有两台吊车，吊车工作制级别为A5级，轨顶标高为7.2m，吊车起重量左右跨相同，具体见表2-15。外墙无连续梁，墙厚240mm,每开间侧窗面积24m2，钢窗，无天窗。2.7单层厂房结构设计实例单层厂房结构设计实例2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例2.7.1设计任务图2-53(a)厂房立面图2.7单层厂房结构设计实
4、例单层厂房结构设计实例2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例图2-53(b)厂房平面图2.7.1设计任务2.7单层厂房结构设计实例单层厂房结构设计实例2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例2.7.1设计任务屋面做法：绿豆砂保护层二毡三油防水层 80厚泡沫砼保温层20厚水泥砂浆找平层预应力砼大型屋面板2.7.2设计参考资料设计参考资料 2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例基本雪压0.4kN/m2基本风压0.5kN/m2吊车起重量20/5t地面粗糙度类型B屋面活载标准值0.5kN/m2表 2-15 荷载资料1.荷载资料,见表2-15 2.7.2设计参考资料设计参考资料 2 单层厂房2.7单层厂房
5、结构设计实例2吊车起重量及其数据，见表2-16起重量桥跨轮距吊车宽起重机总量小车重最大轮压吊车顶至轨顶轨顶至吊车梁顶轨中至车外端最小轮压Q(t)Lk(m)L(mm)B(mm)W(kN)g(kN)Pmax(kN)H(mm)H2(mm)B1(mm)Pmin(kN)20/5t16.54000520022368.6174209418223037.5表2-16 吊车起重量及其数据2.7.2设计参考资料设计参考资料 2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例3.地质资料,见表2-17层次地层描述状态湿度厚度(m)层底深度(m)地基承载力标准值fak(kN/m2)容重rm(kN/m3)1回填土1.41.4162
6、棕黄粘土硬塑稍湿3.54.9200173棕红粘土可塑湿1.86.725017表2-17 地质资料2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例4.预应力屋面板、嵌板及天沟板选用，见表2-18 表2-18 预应力屋面板、嵌板及天沟板名称标准图号选用型号允许荷载kN/m2自重kN/m2备注预应力面 板G410(一)YWB-22.461.40自重包括灌缝重嵌 版G410(二)KWB-12.51.75同上天沟板G410(三)TGB68-13.051.91同上2.7.2设计参考资料设计参考资料 2.7.2设计参考资料设计参考资料 2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例5.屋架选用图集,见表2-19表2-19 屋
7、架选用图集跨度(m)标准图号选用型号允许荷载kN/m2自 重屋架边缘高度(m)18G415(一)YWJA-18-2Aa3.560.5kN/榀 ,屋盖钢支撑0.05 kN/m22.156.吊车梁选用图集，见表2-20表2-20 吊车梁选用图集标准图号选用型号起重量Lk(m)自 重(kN)梁高(mm)G425YXDL6-620/5t10.522.544.2/根1200注:轨道连结件重:0.8kN/m 2.7.2设计参考资料设计参考资料2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例 7.基础梁：选用标准图号 G320,JL-3,16.7kN/根 8.钢窗重：0.45kN/m29.常用材料自重，见表2-21名
8、称单位自重(kN/m2)二毡三油绿豆砂面层0.35水泥砂浆20泡沫混凝土8240厚砖墙4.75表2-21 常用材料自重2.7.3 结构构件选型及柱截面尺寸确定结构构件选型及柱截面尺寸确定2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例 因该厂房跨度在1536m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7.2-1.2-0.182=5.818m（按要求实取6.0m）；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H，下柱高度Hl，和上
9、柱高度Hu分别为：7.2-1.2-0.182=5.818m牛腿顶面标高2.7.3 结构构件选型及柱截面尺寸确定结构构件选型及柱截面尺寸确定2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例 10.1m0.56.9H6.318m0.5818.5lHm782.3.31861.10uH 19.600m；7.2+2.094+220/1000=9.514m9.6m（220mm是吊车的安 全行驶高度）211.750m；9.6+2.15=11.75m 312.800m；11.75+1.05=12.8m 2.7.3 结构构件选型及柱截面尺寸确定结构构件选型及柱截面尺寸确定2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例 安全行驶高
10、度220mm图2-54 厂房剖面图2.7.3 结构构件选型及柱截面尺寸确定结构构件选型及柱截面尺寸确定2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例 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 计算参数柱号截面尺寸/mm面积/mm2惯性矩/mm4自重/kN/mA，C上柱矩 4004001.610521.31084.0下柱I 4009001501001.875105195.381084.69B上柱矩 4006002.4105721086.0下柱I 40010001501001.975105256.341084.94表2-22 柱截面尺寸及相应的计算参数 本设计仅取一榀排架
11、进行计算，计算单元和计算简图如图2-55所示。2.7.3 结构构件选型及柱截面尺寸确定结构构件选型及柱截面尺寸确定2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例 图2-55 计算单元和计算简图 bxh363bhIx2.7.4 荷载计算荷载计算2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例 20厚水泥砂找平层 1.永久荷载屋盖永久荷载 标准值2kN/m35.0二毡三油防水层绿豆砂浆保护层230.40kN/mm02.0kN/m2080厚泡沫混凝土保温层 230.64kN/mm08.0kN/m8预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝）2kN/m4.1屋盖钢支撑 2kN/m05.0总计 2kN/m84.2屋架重力荷载为60
12、.5kN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载标准值为：kN61.18360.5/218/2684.21kG2.7.4 荷载计算荷载计算2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例1.永久荷载屋盖永久荷载标准值(2)吊车梁及轨道重力荷载标准值kN4960.82.44k3G(3)柱自重重力荷载标准值 A、C柱:上柱：kN13.513.7820.4k4Ck4A GG 下柱：kN63.926.31869.4k5Ck5A GGB柱:上柱：下柱：kN69.223.7820.6k4BGkN21.136.31894.4k5BG各项永久荷载作用位置如图2-56所示。2.7.4 荷载计算荷载计算2 单层厂房2.7单层
13、厂房结构设计实例1.永久荷载图2-56 荷载作用位置图 （单位：kN）C900750Gk5C=29.63Gk3=49.00250Gk4C=15.13Gk1=183.61(Qk1=27.00)50400A900750Gk5A=29.63Gk3=49.00250Gk4A=15.13Gk1=183.61(Qk1=27.00)50400150B500 500750750Gk5B=31.21Gk3=49.00Gk3=49.00Gk4B=22.69Gk1=183.61(Qk1=27.00)Gk1=183.61(Qk1=27.00)3003001501502.7.4 荷载计算荷载计算2 单层厂房2.7单层厂
14、房结构设计实例1.永久荷载图2-56 荷载作用位置图 （单位：kN）2.7.4 荷载计算荷载计算2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例2.屋面活荷载 屋面活荷载标准值为0.5kN/m2，雪荷载标准值为0.4kN/m2，后者小于前者，故仅按前者计算。作用于柱顶的屋面活荷载标准值为：kN00.2718/265.0k1QQ1的作用位置与G1作用位置相同，如图2-56所示。3.风荷载风荷载的标准值按0szzwwk计算,其中 20kN/m5.0w0.1zz根据厂房各部分标高(图2-54)及B类地面粗糙度确定如下：柱顶(标高9.6m)z=1.000檐口(标高11.75m)z=1.049屋顶(标高12.80
15、m)z=1.078（计算z时，其高度应该从室外地 面算起）2.7.4 荷载计算荷载计算2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例3.风荷载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：20s1zz1k/4.00.51.00.81.0mkNww20s2zz2k/2.00.51.00.41.0mkNww图2-57 风荷载体型系数及计算简图 2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例3.风荷载图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)上的风荷载标准值为:kN/m4.20.64.01kqkN/m2.10.62.02kqBhhFss0zzzs4s31z21
16、w)()(kN78.705.1078.10.50.6-15.2049.14.08.01.1.049标高11.75m处的z 2.1.078标高12.80m处的z 3.计算Fw时，应该都按标高11.75m处距室外地面的高度的z计算 2.7.4 荷载计算荷载计算2.7.4 荷载计算荷载计算2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例4.吊车荷载由表2-16可得20/5t吊车的参数为：B=5.2m，K=4.0m，g=68.6kN，Q=200kN，Pmax=174kN,Pmin=37.5kN,根据B及K可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标值,如图2-58所示。图2-58 吊车荷载作用下支座反力影
17、响线2.7.4 荷载计算荷载计算2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例4.吊车荷载图2-58 吊车荷载作用下支座反力影响线(1)吊车竖向荷载标准值kN284.3940.3330.1330.81174imaxkmaxyPDkN975.840.3330.1330.815.7iminkminyPD266.2iy2.7.4 荷载计算荷载计算2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例4.吊车荷载(2)吊车横向水平荷载标准值266.2iy作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力为：kN715.6)68.6200(1.041)(41gQT作用于排架柱上的吊车横向水平荷载标准值为：kN22.152.266715.6
18、ikmaxyTT2.7.5 排架内力分析排架内力分析2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例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 柱剪力分配系数柱别 A、C 柱 B 柱 lIInuHHu109.0n374.0281.0n374.0)11(1 330nClEICH03101.20CE/10510.28CA646.20CE/10519.18Biii11274.0CA452.0B2.7.5 排架内力分析排架内力分析2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例1.永久荷载作用下的内力分析永久荷载作用下排架的计算简图如图2-59（a）所示。图
19、中的重力荷载 及力矩M是根据图2-56确定的，即kN61.18311kkGGkN13.4613.5100.49432AkkkGGGkN63.2953AkkGGkN22.36761.1832214kkGGkN69.20100.94269.222345kBkkGGGkN21.3156BkkGGmkN18.905.061.183111eGMkk330412)(eGeGGMkAkkkmkN985.430.349.00-0.25)13.5161.183(1.0.25m=(450-200)10-3 2.0.3m=(750-450)10-3 GA900750Gk5A=29.63Gk3=49.00250Gk4
20、A=15.13Gk1=183.61(Qk1=27.00)504001502.7.5 排架内力分析排架内力分析2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例柱顶不动铰支座反力Ri可根据相应公式计算。1.永久荷载作用下的内力分析由于图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。对于A，C柱:n=0.109,=0.374图3-23 无侧移的排架CBAVAVBVCAVABVBCVC2.7.5 排架内力分析排架内力分析2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例2.屋面活荷载作用下排架内力分析3.风荷载作用下排架内力分析4.吊车荷载作用下排架内力分析图3-25 有侧
21、移的排架=M1M2q1ABCR+R+M1M2q1ABCRABCVAVB VCVA1VA2VB1VB2VC1VC221AAAVVV21BBBVVV21CCCVVV2.7.5 排架内力分析排架内力分析2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例2.屋面活荷载作用下排架内力分析3.风荷载作用下排架内力分析4.吊车荷载作用下排架内力分析ABCFw=3.0kNq1=2.5kN/mq2=1.6kN/mI1AI2AI2BI1BI1CI2CH=12.22mHu=3.10mVAVBVC2.7.5 排架内力分析排架内力分析2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例H=12.22mABCFw=3.0kNq1=2.5kN/mq
22、2=1.6kN/mI1AI2AI2BI1BI1CI2CHu=3.10mRVA1VB1VC1+ABCI1AI2AI2BI1BI1CI2CRVA2VB2VC221AAAVVV21BBBVVV21CCCVVV2.屋面活荷载作用下排架内力分析3.风荷载作用下排架内力分析4.吊车荷载作用下排架内力分析2.7.5 排架内力分析排架内力分析2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例ABCFw=3.0kNq1=2.5kN/mq2=1.6kN/mI1AI2AI2BI1BI1CI2CRVA1VB1VC1Cq2=1.6kN/mI1CI2CRCVC1Aq1=2.5kN/mI1AI2ARAVA1BI2BI1BRBVB12.
23、屋面活荷载作用下排架内力分析3.风荷载作用下排架内力分析4.吊车荷载作用下排架内力分析2.7.6内力组合内力组合2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例以A柱内力组合为例。表2-24为各种荷载作用下A柱内力标准值汇总表，表2-25表2-32、表2-33为A柱内力组合表，这两表中的控制截面及正号内力方向如表2-24中的例图所示。55.0/00he55.0/00he 对柱进行裂缝宽度验算时，内力采用标准值，同时只需对的柱进行验算。为此，表2-33中亦给出了Mk和Nk的组合值，它们均满足的条件，对设计来说，这些值均取自Nmin及相应的M和V一项。图 柱的控制截面NVM2.7.7柱截面设计柱截面设计2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例1.上柱配筋计算2.下柱配筋计算3.柱箍筋配置4.柱的裂缝宽度验算5.牛腿设计6.柱的吊装验算 按偏心受压构件设计2.7.8基础设计（混凝土强度等级采用基础设计（混凝土强度等级采用C20）2 单层厂房2.7单层厂房结构设计实例(1)杯口尺寸(2)基础埋置深度2.确定基础底面尺寸3.基础抗冲切验算4.基底配筋计算1.初步确定杯口尺寸及基础埋深