某金工车间双跨等高厂房结构设计计算书

双跨等高工业厂房结构设计

一、设计任务书

1.设计题目

某金工车间双跨等高厂房。

2.设计任务

（1）单层厂房的结构布置；

（2）选用标准构件；

（3）排架柱及住下基础设计。

3．设计内容

（1）确定上下柱的高度和截面尺寸。

（2）选用屋面板，天沟板，基础梁，吊车梁及轨道连接件。

（3）计算排架所承受的各项荷载。

（4）计算各项荷载作用下排架的内力。

（5）柱及牛腿的设计，柱下独立基础的设计。

（6）绘制施工图。

1）结构布置图（屋架，天窗架，屋面板，屋盖支撑，吊车梁，柱及柱间支撑，墙体布置）；

2）柱施工图（柱模板图，柱施工图）

3）基础施工图（基础平面图及配筋图）

4.设计资料

（1）该车间为双跨等高无天窗厂房，采用卷材防水屋面，跨度为21米，柱距为6米，车间总厂为72米。厂房的剖面图如图1所示。

图1 厂房剖面图

（2）建筑地点为某市郊区（暂不考虑地震作用），设计使用年限为50年。

（3）吊车：根据生产工艺要求，车间设置有两台20/5t桥式软钩吊车，吊车工作级别为A5级，吊车轨顶标高+9.3m。

（4）风荷载：基本风压(50年)标注值为0.3KN/㎡，风压高度变化系数按B类地貌取。

（5）雪荷载：基本雪压（50年）标准值为0.25KN/㎡.

（6）工程地质及水文条件：厂址位于渭河二级阶地，地形平坦，厂区地层自上而下为耕土层，厚约0.6m，粘土层厚约3.5m，地基承载力标准值=200KN/㎡，可作为持力层；中砂；卵石；基岩。厂区地层地下水位较低，且无腐蚀性，设计时不考虑地下水位的影响。

（7）建筑构造。

1）屋面：卷材防水屋面；

2）墙体：240mm厚实心粘土砖砌筑；

3）地面：屋内混凝土地面，室内外高差150mm。

二、计算书

1.结构构件的选型与布置

装配式钢筋混凝土排架结构，当结构布置符合建筑模数且尺寸在馋鬼的范围内时，出柱与基础单独设计完成外，其他构件可以从建筑标准图集中选用。通用图集一般包括设计说明、构件选用表、结构布置图、模板图、配筋图、预埋件详图、钢筋及钢筋用量表等内容。它

们属于结构施工图，可以作为施工的依据。设计中应该选用合适的构件，对构件进行正确的表示，而无需逐个构件设计。

（1） 屋面结构。

1） 屋面板。屋面板（包括檐口板、嵌板）选用方法：采用全国通用工业厂房结构构件标准图集G410（一）1.5m×6.0m预应力钢筋混凝土屋面板（卷材防水），计算屋面板所承受的外加荷载的标准值，在图集中查找板的允许外加荷载大于或等于板所承受的外加荷载，作为屋面板，选用结果见表1，屋面板的布置如图2所示。

2） 天沟板。应配合屋架选用天沟板。采用全国通用工业厂房结构构件标准图集G410（一）1.5m×6.0m预应力钢筋混凝土屋面板（卷材防水天沟板），由屋面排板计算，天沟板的宽度为680mm。具体计算如下：

半跨屋架上弦坡面总长=2210.51.410.593m

当排放6块屋面板和一块890mm嵌板时，则有：

12.005-0.89-1.49×6=0.763m

所以，根据图集选用一块宽为760mm的天沟板，见表1，其布置如图2所示。

该厂房一侧设4根落水管，天沟板内坡度为5‰。垫层最薄处20mm厚，最厚处为80mm，如图2-22所示。按最厚处的一块天沟板（80mm）计算其所受的外荷载标准值。注意天沟板的开洞位置。

表1 结构构件的选型表

构件

名称 标准图集 选用型号 外加荷载 允许荷载 构件自重

屋

面

板 G410（一）1.5m×6.0m预应力钢筋混凝土屋面板（卷材防水） YWB-2Ⅱ

（中间跨）

YWB-2Ⅱs

（端跨） 二毡三油防水层 0.35

20㎜水泥砂浆找平层

20×0.02=0.40

100㎜厚水泥蛭石保温层

5×0.1=0.50

一毡二油隔汽层 0.05

20㎜水泥砂浆找平层

0.40

恒载 ∑1.70 kN∕㎡

屋面活荷载 0.50

雪载 0.25

活载取屋面活载与雪载的最大值 0.50

∑ 2.20 kN∕㎡ 2.46 kN∕㎡ 板自重

1.30 kN∕㎡

灌缝重

0.1 kN∕㎡

嵌

板 G410（一）0.9m×6.0m预应力钢筋混凝土屋面板（卷材防水嵌板、檐口板） KWB-1（中间跨）

KWB-1s（端跨） 同上 2.50 kN∕㎡ 板自重

1.93 kN∕㎡

灌缝重

0.1 kN∕㎡

天

沟

板 G410（一）0.8m×6.0m预应力钢筋混凝土屋面板（卷材防水天沟板） TGB68-1（中间跨）

TGB68-1a（中间跨右端开洞）

TGB68-1b（中间跨左端开洞）

TGB68-1sa（端跨右端开洞）

TGB68-1sb（端跨右端开洞） 积水深为230㎜（与高肋齐）

10×0.23×0.46=1.06

二毡三油防水层

0.35×0.9=0.32

20㎜水泥砂浆找平层

20×0.02×0.09=0.36

80㎜厚水泥蛭石保温层

5×0.08×0.5=0.20

一毡二油隔气层

0.05×1.18=0.06

20㎜水泥砂浆找平层

20×0.02×1.18=0.47

∑ 2.47 kN∕㎡ 3.05 kN∕㎡ 2.02 kN∕㎡

续表

构件

名称 标准图集 选用型号 外加荷载 允许荷载 构件自重

屋

架 G415（三）预应力混凝土折线形屋架（跨度24m） YWJA-21-1Aa 屋面板以上恒载 1.70 kN∕㎡

活载 0.5 kN∕㎡

屋架以上荷载 2.2 kN∕㎡ 3.5 kN∕㎡ 70.7 kN∕榀支撑0.25

kN∕㎡

吊

车

梁 G323（二）钢

筋混凝土吊车

梁（中轻级工

作制） DLZ-6A（中间跨）

DAZ-6B（边跨） 29.2 kN∕根（中间跨）

29.2 kN∕根（边跨）

基

础

梁 G320钢筋混凝土基础梁 JL-3（中间跨）

JL-18（边跨） 16.7 kN∕根（中间跨）

15.1 kN∕根（边跨）

轨道联接 G-325吊车

轨道联接 DGL-13 P=1.27×205=260.35kN 最大设计轮压p（t）≤370 kN 0.8 kN∕m

图3 落水管布置图

图2 屋面板、屋架布置图

3） 屋架。屋架选用应根据厂房使用要求、跨度大小、屋面荷载的大小、有无天窗及天窗类别、檐口类别等进行选用。本实例采用全国通用工业厂房结构构件标准图集G415（三）预应力钢筋混凝土折线屋架（跨度21m），见表1，屋架布置如图2所示。

4） 屋盖支撑。

⑴不设置屋架上弦水平支撑。屋架上弦横向水平支撑作用是在屋架上弦平面内形成刚性框，增强屋架的整体刚度，保证屋架上弦或屋面梁上翼缘平面外的稳定，同时将抗风柱传来的风荷载传递到（纵向）排架柱顶。但由于采用大型屋面板，每块屋面板与屋架的连结不少于三个焊接点，并沿板缝灌注C15细石混凝土保证了屋面刚度，因此屋面上弦不宜设置上弦横向水平支撑。

⑵不设置屋架下弦支撑。由于本设计中，厂房的吊车吨位（20/5t）不大，无震动类设备对屋架下弦产生的水平作用力，故无需设置下弦横向水平支撑和下弦纵向支撑。

⑶垂直支撑和水平系杆。垂直支撑作用是保证屋架承受荷载后在平面外的稳定并传递纵向水平力，在跨端布置垂直支撑CC-1，跨中布置垂直支撑CC-3，如图4所示。

下弦水平系杆课防止吊车或其他水平震动时（纵向）屋架下弦发生颤动，一般情况下应在未设置支撑的屋架间相应于垂直支撑平面的屋架下弦节点处设置通长水平系杆。如图4所示，在屋架端部用HG-2，屋架中部（跨中）用HG-1。

图4 屋盖支撑布置图

（2） 梁柱结构布置。

1）排架柱尺寸的选定。

a） 柱高。轨顶标高为+9.300m，吊车为20/5t，工作级别为A5级。当厂房跨度为21m时可以求得吊车的跨度为kL=21-0.75×2=22.5m

，查附表2-1求得吊车轨顶以上高度（吊车轨顶至小车顶面的距离）为2.3m，根据选定吊车梁的高度hb=1.200m，轨道顶面至吊车梁地面的距离（轨顶垫高）ha=0.20m。

牛腿顶面标高=轨顶标高-吊车梁高度-轨顶标高=9.600-1.200-0.200=8.200m

牛腿顶面标高应满足建筑模数（3M）要求，取为8.100m。考虑到吊车行驶所需空隙尺寸220khmm，柱顶标高按下式计算：

柱顶标高=牛腿顶面标高+吊车梁高度+轨顶标高+吊车高度+kh

=8.10+1.20+0.20+2.30+0.22=12.02m

所以，柱顶（或屋架下弦底面）标高取为12.30m（满足3M模数要求）。

设室内地面至基础顶面的距离为0.5m，则计算简图中中柱的总高度H，下柱高度lH和上柱高度uH分别为

12.30.512.88.40.58.612.88.64.2luHHmHHm

实际轨顶标高=8.10+1.20+0.20=9.50m,与9.30m相差0.200m，满足的±0.200m的要求。

b）柱截面尺寸。根据主的高度、吊车起吊重量级工作级别等条