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单层工业厂房课程设计班级：20111044姓名：徐兵学号：2011104430教师：徐港时间：2014年12月31日目录1 设计条件与资料 (1)2 结构构件选型与截面尺寸确定 (1)3 荷载计算 (3)3.1 恒载 (3)3.2 屋面活荷载 (4)3.3 风荷载 (4)3.4 吊车荷载 (5)4 排架内力分析 (6)4.1 恒载作用下排架内力分析 (7)4.2 屋面活荷载作用下排架内力分析 (8)4.3 风荷载作用下排架内力分析 (9)4.4 吊车荷载作用下排架内力分析 (10)5 内力组合 (13)6 柱截面设计 (14)6.1 选取控制截面最不利内力 (14)6.2 上柱配筋计算 (15)6.3 下柱配筋计算 (16)6.5 柱箍筋配置 (17)6.6 牛腿设计 (17)6.7 柱的吊装验算 (18)7 基础设计 (21)7.1 作用于地基顶面上的荷载计算 (21)7.2 基础尺寸及埋置深度 (22)7.3 基础高度验算 (23)7.4 基础底板配筋计算 (25)参考文献第- 1 -页 共-27-页1 设计条件与资料某机械厂的金工车间为单跨工业厂房，跨度为24m ，柱距均为6m ，车间总长度72m 。
该跨设有200/50kN 吊车2台，吊车工作等级为A5级，厂房室内地坪标高为±0.000，室外地坪标高为-0.15m ，室内地面至基础顶面的距离为0.5m ，牛腿顶面标高为8.7m ，吊车轨道顶高度为9.900m ，柱顶标高为12.6m ，檐口标高为14.9m ，屋顶标高为16.4m 。
柱间钢窗下窗洞口为3.6m ×4.8m ；上窗洞口为3.6m ×1.8m 。
其窗台标高分别为1m 和9.8m 。
采用卷材防水屋面，370mm 厚双面清水围护砖墙，素混凝土地面，厂房建筑剖面如图1所示。
厂房所在地点的基本风压0.40kN/m 2，地面粗糙度为A 类；基本雪压为0.40 kN/m2，修正后的地基承载力特征值为240kN/m 2。
混凝土课程设计——单层工业厂房设计混凝土结构单层工业厂房设计一、设计资料1. 概况：某工厂拟建一个焊接车间，根据工艺布置的要求，车间为单跨单层厂房，跨度为24m，设吊车30/5t和10t吊车两台，吊车均为中级工作制，轨顶标高8m，厂房设有天窗，建筑平、立、剖面图详图1、图2、图3。
2. 结构设计资料：(1) 自然条件：基本雪压 0.5kN/m2基本风压 0.5kN/m2地震设防烈度该工程位于非地震区，故不需抗震设防。
(2) 地质条件：场地平坦，地面以下0～1.5m为素填土层，1.5m以下为粉质粘土层，该土层fak =300kN/m2，Es=12Mpa，场地地下水位较低，可不考虑其对基础的影响。
3. 建筑设计资料屋面：采用卷材防水屋面，不设保温层；维护墙：采用240厚蒸压粉煤灰砖墙，外墙面为水刷石，内墙面为水泥石灰砂浆抹面；门窗：钢门、钢窗，尺寸参见立面图；地面：采用150厚C15素混凝土地面，室内外高差为300mm。
4. 吊车资料见表1表1 吊车参数Q (t)L k(m)H(m)B1+B2(mm)吊车宽B(m)轮距K(m)P max(kN)P min(kN)g(kN)30/5 22.5 2.734 ≥404 6.150 4.80 290.0 70.0 118.0 20/5 16.5 2.099 ≥334 5.955 4.00 185.0 35.0 69.77 10 16.5 1.876 ≥304 5.840 4.05 123.0 22.0 34.61二、结构选型及截面尺寸确定（一）构件选型1、屋面板采用卷材防水屋面，不设保温层。
即 防水层，21/35.0m KN G K =；20 mm 厚水泥砂浆找平层，22/40.0m KN G K =； 屋面活荷载，21/5.0m KN Q K =； 雪荷载，22/35.0m KN Q K =；2/99.15.04.1)4.035.0(35.1m KN q =⨯++⨯=屋面坡度设为1/10，选用标准图集04G410-1中的m 65.1⨯预应力钢筋混凝土屋面板（Y-WB-2），采用HRB400级钢筋，允许荷载设计值2/05.2m KN ，板自重标准值（包括灌缝在内）为2/5.1m KN 。
房屋建筑学13单层厂房基本构造、轻钢结构厂房构造11 单层厂房基本构造11.1 单层厂房外墙11.1.1 砌体墙砌体墙在单层工业厂房中，除跨度小于15m，吊车吨位小于5t时，作为承重和围护结构之用外，一般只起围护作用。
砖墙的厚度一般为240mm和365mm，其它砌体墙厚度200～300mm。
11.1.1.1 墙体的位置由于墙体属于自承重墙，墙下不单作条形基础，而是通过基础梁将砖墙的重量传给基础。
当墙身的高度大于15m时，应加设连系梁来承托上部墙身。
墙身一般在柱子外侧，形成封闭结合。
也可以把墙体砌在柱子中间，以增加排架的刚度，对抗震有利。
11.1.1.2 砌体墙与柱子的连接围护墙应与柱子牢固拉接，还应与屋面板、天沟板或檩条拉接。
拉接钢筋的设置原则是：上下间距为500～620mm，钢筋数量为2Φ6，伸入墙体内部不少于500mm。
11.1.2 大型板材墙墙板的类型按墙板的性能分：保温墙板和非保温墙板；按墙板的材料、构造和形状分：钢筋混凝土槽形板、烟灰膨胀矿渣混凝土平板、钢丝网水泥折板、预应力钢筋混凝土板等。
11.1.2.1 墙板布置1、墙板横向布置：墙板长度和柱距一致，利用柱来作墙板的支承或悬挂点，竖缝由柱身遮挡，不易渗透风雨，是应用较多的一种方式。
2、墙板竖向布置：不受柱距限制，布置灵活，遇到穿墙孔洞时便于处理。
但墙板的固定须设置连系梁，其构造复杂，竖向板缝多，易渗漏雨水。
3、墙板混合布置：布置较为灵活，但板型较多，难以定型化，并且构造较为复杂。
5厂房的山墙上形成山尖形，从立面设计要求可作出多种处理方案。
11.1.2.2 墙板与柱的连接构造1、柔性连接：通过设置预埋铁件和其他辅助件使墙板和排架柱相连接。
适用于地基构成不均匀、沉降较大或有较大振动影响的厂房。
2、刚性连接：在柱子和墙板中先分别设置预埋铁件，安装时用角钢或Ф6的钢筋焊接连牢。
宜用于地震设防烈度≤7度的地区和地基构成均匀，振动影响不大的厂房。
【单层工业长结构和下列哪些因素有关？生产工艺流程的需要、生产条件的需要、起重运输的需要、防止生产过程中产生有害因素的需要。
【单层厂房结构在施工和生产使用期间所承受的主要荷载有：恒载、吊车竖向荷载、吊车纵横向水平制动力、风荷载、雪荷载、施工荷载、地震作用、其它荷载【支撑的作用主要是：一、在施工和使用阶段保证厂房结构的几何稳定性；二、保证厂房结构的横向水平刚度、纵向刚度以及空间整体性；三、为主体结构构件提供适当的侧向支撑点，改善他们的侧向稳定性；四将某些水平荷载传给主要承重结构和柱间支撑两大部分【屋面大梁和屋架的主要作用：一、保证厂房内部有一个比较大的跨度；二、作为排架分析中的水平横梁，传递水平方向的拉力或压力；三、承受屋面板、檩条、天沟板、天窗架传来的重量，并传给柱子；四、承受悬挂吊车，或悬挂的工艺设备的重量；五、和屋盖支撑系统组成水平和竖向结构，保证屋盖水平和垂直方向的刚度和稳定。
【柱下条形基础一般在下述情况采用：一）柱承受较大荷载或地基条件太差，致使采用单独基础可能出现过大的沉降差异时；二）柱下按照地基承载力要求必须有足够的基础底面积，而设置单独基础会在平面布置上受到限制时。
【在确定排架结构的计算简图时，有以下计算假定：一）屋架或屋面大梁与柱顶连接处，计算中只考虑能传递竖向力和水平剪力，按铰接节点考虑；二）排架柱与基础连接处可按固定端考虑；三）铰接排架横梁的刚度很大，受力后的轴向变形可忽略不计，排架受力后，横梁两端两个柱子的柱顶水平位移相等；四）排架柱的高度由固定端算至柱顶铰结点处，排架柱的轴线为柱的几何中心；五）排架的跨度以厂房的轴线为准。
【承载能力极限状态设计是指结构或构件按不超越以下极限状态进行的设计：（1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡；（2）结构构件或连接因材料强度被超过而破坏，包括疲劳破坏，（3）结构转变为机动体系；（4）结构或结构构件丧失稳定。
【正常使用极限状态设计是指结构或构件按不超越以下极限状态进行的设计：（1）影响正常使用或外观的变形，（2）影响正常使用或耐久性能的裂缝；（3）影响正常使用的震动或其他特定状态。
义乌工商学院教案第11章单层工业厂房第一节．单层厂房的结构选型单层厂房的承重结构可采用单跨或多跨，等高或不等高的排架结构，也可采用单跨或多跨的刚架结构。
1.单跨与多跨：一般厂房纵向长度比横向跨度大，且纵向柱距较横向柱距小，故横向刚度总比纵向刚度为小。
多跨可增大厂房横向刚度，减小柱截面尺寸，节约材料、减轻自重，采光通风困难。
2.等高与不等高：区别：受力明确合理，构件简化统一3.排架与刚架：排架：由屋面梁或屋架、柱和基础组成排架的柱与屋架铰接而与基础刚接按材料钢—钢筋混凝土排架重型工业厂房钢筋混凝土排架中型工业厂房混凝土—砖排架轻型工业厂房按受力和变形特点刚性排架：横梁变形很小，内力分析变形忽略。
柔性排架：横向变形较大。
刚架：由拱梁、柱、基础组成刚架的梁与柱刚接，而柱与基础铰接折线形拱形第二节．单层厂房排架结构组成、构件的选型和布置1.结构组成：屋面板、屋架、吊车梁、连系梁、柱和基础的构件组成.屋盖结构义乌工商学院教案横向平面排架纵向平面排架围护结构a.屋盖结构：有檩体系无檩体系作用：承受屋面活荷载、血载、自重及其他荷载b .横向平面排架：横梁、横向柱列及基础组成作用：承受竖向荷载及横向水平荷载b.纵向平面排架：柱列、基础、连系梁、吊车梁和柱间支撑组成作用：保证厂房纵向刚度和稳定性，以及纵向水平荷载c.围护结构：纵墙、山墙、墙梁、抗风柱、基础梁作用：围护和承载作用。
2.构件选型：屋面板：预应力混凝土构件屋面梁和屋架吊车梁：T型截面、吨位选取柱：截面选择，尺寸限值基础：现浇柱单独基础、预制柱下基础3.传力路径：屋盖→屋架→柱→基础→地基a.竖向荷载：b.横向荷载c.纵向荷载4.结构布置：结构布置包括：屋盖结构布置、吊车梁、柱及柱间支撑布置、圈梁连系梁及过梁布置、基础梁布置等。
标准构件规定进行布置。
a.柱网布置厂房承重柱的纵向布置和横向定位轴线，在平面上形成的网格称为柱网。
柱网布置就是义乌工商学院教案确定柱子纵向定位轴线之间的距离和横向定位轴线之间的距离。
重屋面钢屋架设计一、设计资料1、工程地点：XX邯郸，设计使用年限：50 年。
2、工程规模：单层单跨封闭式工业厂房，长度90m，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，屋架跨度24m，柱距6m,屋面离地20m,吊车起重量为20t，工作制为A5，无较大的振动设备。
3、屋面作法：预应力混凝土屋面板（卷材防水），无檩体系，屋面坡度为1/10，无天窗。
4、自然条件：基本风压为0.35kN/m2，基本雪压为0.25kN /m2，积灰荷载标准值为0.5kN /m2地震设防烈度为7度。
地面粗糙度类别为B类，场地类别Ⅲ类5、材料选用：（1）屋架钢材采用《碳素钢结构》GB/T700-2006规定的Q235B镇静钢（2）焊条采用《碳钢焊条》GB/T5117-1995中规定的E43 型焊条（3）普通螺栓采用等级为 4.6级的C级螺栓，锚栓采用Q235 级钢制成（4）角钢型号按《热轧型钢》GB/T706-2008选用，（5）混凝土强度等级为C256、结构与各组成构件形式：（1）钢屋架：梯形钢屋架（2）屋面板：卷材防水的 1.5x6m2预应力钢筋混凝土屋面板，可按图集《 1.5x6m2预应力钢筋混凝土屋面板》04G410-1~2选用（3）屋盖支撑：可从相关标准图集中选用7、主要建筑构造做法与建筑设计要求重物面（预应力混凝土屋面板）做法：二毡三油防水层上铺小豆石（0.35kN/m 2）；20mm 厚水泥砂浆找平层（0.4 kN/m 2）；100mm 厚加气混凝土保温层（0.6kN/m 2）；冷底子油一道、热沥青二道（0.05kN/m 2）；二、屋架形式的选定和结构平面布置1、屋架形势和几何尺寸由于采用 1.5x6m 2大型屋面板加卷材防水屋面，i=1/10，故采用缓坡梯形屋架屋架计算跨度：l 0=l -300=24000-300=23700 屋架端部高度取h 0=2000mm跨中高度：h=h 0+i l 02=2000+0.1x 237002=3185mm屋架高跨比h/l 0=3.185/23.7=0.134，在屋架常用的高度范围内屋架起拱度f=l/500=24000/500=48mm ，取50mm为使屋架上弦节点受荷，腹杆采用人字式，上弦节点水平间距取1500mm ，屋架各杆件尺寸见下图2、根据车间长度、跨度与荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑，屋脊处与檐口位置上、下弦处分别各设一道竖向系杆。
单层工业厂房设计1.设计资料1.金加工车间跨度21m ，总长60 m ，柱距6 m 。
2.车间内设有2台200/50kN 中级工作制吊车，其轨顶设计标高9 m 。
3.建筑地点：信阳市郊区。
屋面活荷载标准值为0.5KN/ m ² 基本风压W=0.45KN/ m ²，基本雪压S=0.40KN/m ²。
4.车间所在场地：低坪下0.8 m 内为填土，填土下4 m 内为均匀亚黏土，地基承载力设计值2200/a f kN m =，地下水位-4.05 m ，无腐蚀。
5.厂房中标准构件选用情况：（1）.屋面板采用G410（一）标准图集中的预应力混凝土大型屋面板，板重（包括灌浆在内）标准值1.4KN/m ²，屋面板上做二毡三油，标准值为20.35/kN m 。
（2）.天沟板采用G410（三）标准图集中的TGB77—1，板重标准值为2.02/kN m 。
（3）.屋架采用G410（三）标准图集中的预应力混凝土折线型屋架YWJA —21，屋架辎重标准值91KN 每榀。
（4）.吊车梁采用G425标准图集中的先张发预应力混凝土吊车梁YXDL6—8，吊车梁高1200 m m ，翼缘宽500 m m ，梁腹板宽200 m m ，自重标准值45KN/根，轨道及零件重1/kN m ，轨道及垫层构造要求200 m m 。
（5）材料：A.柱：混凝土C30B.基础.混凝土C30C.钢筋.Ⅱ级。
2.结构构件选型及柱截面尺寸确定选用钢筋混凝土吊车梁及基础梁。
厂房各主要构件选型见下表：主要承重构件选型表因该厂房跨度在15-36m之间，且柱顶标高大于8m，所以采用钢筋混凝土排架结构。
为了是屋盖具有较大刚度，选用预应力混凝土折线形屋架及预应力混凝土屋面板。
低坪下0.8 m内回填土，假设基础顶部到室内地坪的距离为600m.由于工艺要求，轨顶标高为9m，又吊车梁高度1.2m。
吊车轨道及垫层高度0.2。
由设计资料取柱牛腿顶面高度为7.6m，查表，吊车轨顶至桥架顶面的高度为2300m,假设安全距离为0.6m，满足模数要求，则柱顶的标高为11.4m,H=11.4+0.6=12m.则计算简图、柱子总高度H、下柱高度Hl和上柱高Hu=11.4-7.6=3.8mHl=7.6+0.6=8.2m采用实腹式矩形柱子,由表12-3得:h≧h k/14=657mm>600mm,则下柱采用工字型截面,根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，可查表确定柱截面尺寸：表4.2柱截面尺寸及相应的计算参数3.荷载计算3.1恒载（1）屋面板荷载G1：两毡三油防水层： 20.35/kN m20mm 厚水泥砂浆找平层： 3220/0.020.40/kN m m kN m ⨯=100mm 厚水泥砾石保温层： 325/0.10.50/kN m m kN m ⨯=一毡两油隔气层： 20.05/kN m20mm 厚水泥砂浆找平层： 3220/0.020.40/kN m m kN m ⨯=预应力混凝土屋面板：（灌浆在内） 21.4/kN m 屋盖钢支撑： 20.05/kN m小计： 3.15KN屋架重力荷载为91KN 每榀，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为： G1=1.2×(3.15×6×21÷2+91÷2)+1.2×2.02×6=307.28KN（2）天沟板荷载G2：20mm 水泥砂浆找坡层 0 .02×20×0 .77=0 .37kn/m 天沟板 2 .02kn/m 小计 2 .39kn/m 则G2=1 .2×2 .39×6=17 .208KN （3）吊车梁及轨道重力荷载设计值G3：吊车梁自重标准值 45KN/根 轨道及零件 1/kN m小计 G3=1.2×（45+1×6）=61 .2KN（4）柱自重重力荷载设计值G4：A 、B 柱：上柱：G4A=G4B=1.2×4×4.3=20.64KN下柱：G5A=G5B=1.2×4.69×8.2=46.15KN3.2屋面活荷载屋面活荷载标准值为0.5KN/ m ²，雪荷载标准值为S=0.40KN/m ²，后者大于前者，所以仅按前者计算。
作用于柱顶的屋面活荷载设计值为： Q1=1.4×0.5×6×21÷2=44.1KN Q1的作用位置与1G 作用位置相同。
3.3风荷载00.45/kN mω=, 1.0zβ=根据厂房各部分标高及B类地面粗糙查表得：柱顶（标高11.4m）u z=1.039檐口（标高13.6m）u z=1.1屋顶（标高15m）u z=1.14可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：w1=1×0.8×1.039×0.45=0.37KN/m²w2=1×0.5×1.039×0.35=0.23KN/m²q1=1.4×0.37×6=3.1KN/m²q2=1.4×0.23×6=1.93KN/m²风荷载体型系数取檐口到柱顶的高度为1m，则屋顶到檐口的高度为1.2m，插入法得：Wk=1.4×[(0.8+0.5)×1.1×2.2+（0.5-0.6）×1.14×1.4]×1×0.45×6=6.26KN 3.4吊车荷载200/50kN吊车的参数为：5.55B m=， 4.40K m=，75g kN=,200Q kN=，Fpmax=205KN,Fpmin=35KN.根据B及K，可算得吊车梁值，支座反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标如图所示图4.2 吊车荷载作用下支坐反力影响线（1） 吊车竖向荷载Dmax=1.4×205×(1+0.808+0.267+0.075)×0.9=555.34KN Dmin=1.4×35×(1+0.808+0.267+0.075)×0.9=94.82KN（2）吊车横向水平荷载作用于每一个轮子上的吊车荷载水平制动力计算公式[1]4.2：1()4T Q g α=+式中 T —每一个轮子作用在轨道上的横向水平制动力；α—横向水平制动系数；Q —吊车的额定起重量的重力荷载；g —小车的重力荷载。
T=11()0.1(20075) 6.87544T Q g kN kN kN α=+=⨯⨯+=作用于拍架上的吊车横向的水平荷载设计值计算公式[1]4.3：max i i T T y =∑式中 i T —第i 个大车轮子的横向水平制动力；max T —吊车梁传给柱的最大横向反力的标准值；i y —影响线数值。
1.4 6.875(10.8080.2670.075)20.69max i i T T y kN kN ==⨯⨯+++=∑4排架内力计算该厂房为一跨等高排架，可用剪力分配法进行内力分析。
其柱的剪力分配系数i η见表4.3：表4.3柱剪力分配系数4.1恒荷载作用下排架内力分析恒荷载作用下排架的计算简图如图所示，图中的重力荷载G 及力矩M 是根据下图确定：G1=307.28KN,G2=17.208KN,1G =G1+G2=324.49KN, G4a=20.64KN111 324.290.0516.21M G e kN m kN m ==⨯=⋅ ()()214055324.4920.640.2546.150.372.44A A AM G G e G e kN kN m kN m kN m=+-=+⨯-⨯=⋅ 由图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式内力。
柱顶不动支座反力i R 可根据表所列的相应公式计算。
对于A 柱，0.109n =，0.295λ=，则21311(1)3 2.12221(1)n C nλλ--=⋅=+- 23331 1.132121(1)C n λλ-=⋅=+-121315.364 2.12267.99 1.1329.13()12A M M kN m kN m R C C kN H H m⋅⨯+⋅⨯=+==→ 9.13()B R kN =←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4.4和轴力图分别见图4.5。
图4.4 荷载作置图图4.5恒载作用下排架内力图4.2屋面活荷载作用下排架内力分析AB跨作用屋面活荷载排架计算简图如图4.6所示。
其中144.1Q kN=，它在柱顶及变阶引起的力矩为：144.10.05 2.205 AM kN m kN m =⨯=⋅；244.10.2511.025 AM kN m kN m =⨯=⋅；对于A 柱，1 2.122C =，3 1.032C =，则图4.6 AB 跨作用屋面活荷载时排架内力图1213 2.205 2.12211.025 1.1321.43()12A A A M M kN m kN m R C C kN H H m⋅⨯+⋅⨯=+==→1.43()B R kN =-← 0A B R R R kN =+=将R 反向作用于排架柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与柱顶不动铰支座反力叠加，可得屋面活荷载作用与AB 跨时的柱顶剪力：, A A B B V R V R ==弯矩见弯矩图4.7，剪力图4.8。
图4.7 AB 跨作用屋面活荷载时的弯矩图图4.8 AB 跨作用屋面 活荷载时的剪力图4.3风荷载作用下排架内力分析（1）左吹风时计算简图如图4.9所示。
对于A 柱，0.109n =， 0.295λ=，由表得：411313[1(1)]0.32918[1(1)]n C nλλ+-==+- 111 2.436/120.3299.62()A R q HC kN m m kN =-=-⨯⨯=-← 211 1.512/120.329 5.97()B R q HC kN m m kN =-=-⨯⨯=-← 9.62 5.97 6.2621.85()A B W R R R F kN kN kN kN =++=---=-← 各柱顶剪力分别为：9.620.521.85 1.31()A A A V R R kN kN kN η=-=-+⨯=← 5.970.521.85 4.96()B B B V R R kN kN kN η=-=-+⨯=→ 排架内力图如图4.10所示。
图4.10 排架内力图如图（2）右吹风时计算简图如图所示。
将图所示A柱内力图对换且改变内力符号后可得，如图4.11所示。
