单层厂房结构课程设计

单层厂房结构课程设计 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】 单层厂房结构课程设计 一、结构构件选型及柱截面尺寸确定 因该厂房跨度在15~36m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。 如图1所示，根据工艺要求，确定柱顶标高为，牛腿顶面标高为6m； 设室内地面至基础顶面的距离为，则计算简图中柱的总高度H，下柱高度Hl，

和上柱高度Hu分别为：

图1 厂房剖面图 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1。 表1 柱截面尺寸及相应的计算参数 计算参数 柱号 截面尺寸/mm

面积/2mm 惯性矩/4mm

自重/KN/m

A，C 柱 矩400

400  

柱 I0150

 

B 上柱 矩400

600  72108

下柱 I00150

 

本设计仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图2所示。

图2 计算单元和计算简图 二、荷载计算 1.恒载 （1）屋盖恒载 20厚水泥砂浆找平层 230.40kN/mm02.0kN/m202 80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

屋架重力荷载为榀，则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设计值为： (2) 吊车梁及轨道重力荷载设计值： (3)柱自重重力荷载设计值 A、C柱:

上柱：17.28kN3.6mkN/m0.42.14C4AGG 下柱: 36.58kN6.5mkN/m69.42.15C5AGG B柱:

上柱:25.92kN3.6mkN/m0.62.14BG 下柱:38.53kN6.5mkN/m94.42.15BG 各项恒载作用位置如图3所示。

图3 荷载作用位置图 （单位：kN） 2.屋面活荷载

屋面活荷载标准值为20.5kN/m，雪荷载标准值为20.4kN/m

，后者小于前者，

故仅按前者计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：

1Q的作用位置与1G作用位置相同，如图3所示。

3.风荷载

风荷载的标准值按0szzkww计算，其中 20kN/m5.0w

,0.1z,

z根据厂房各部分标高(图1)及B类地面粗糙度确定如下：

柱顶(标高9.6m) 000.1z 檐口(标高11.75m) 049.1z 屋顶(标高12.80m) 078.1z s如图4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： 图4 风荷载体型系数及计算简图 则作用于排架计算简图(图4)上的风荷载设计值为:

4.吊车荷载

由表可得t5/20吊车的参数为：m2.5B，4.0mK，kN6.68g，

kN200Q，

kN174maxP

,kN5.37minP,

根据m2.5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5所示。 (1)吊车竖向荷载 吊车竖向荷载设计值为：

(2)吊车横向水平荷载

作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力为：

作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为： 图5 吊车荷载作用下支座反力影响线 三、排架内力分析

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。

表2 柱剪力分配系数

柱别

A、C 柱 B 柱 1、屋面恒载作用下的内力计算 kN33.22011GG; 76.08kN17.28kNkN8.58432AGGG

kN58.3653AGG; .66kN440kN33.2202214GG

kN53.3856BGG; 143.52kN58.8kN2kN92.252345GGGB

由于图6a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。柱顶不动铰支座反力iR可根据相应公式计算。

对于A，C柱109.0n，356.0则：)(39.6CR

本例中0BR。求得iR后，可用平衡条件求出柱各截面的弯矩和剪力。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和轴力图分别见图6b、c。

图6d为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定，下同。

11.76B11.98C11.0229.786.396.3911.7611.9829.7811.02296.41C332.99B

440.66237.61220.33296.41237.61220.33

332.99466.58584.18

+++

CB

M1G1M2G2G3G4G5G6G1M1

M2

G2

G3

+M

+M+V

+V+N

+N

图6 恒载作用下排架内力图

2．屋面活荷载作用下排架内力分析 (1)AB跨作用屋面活荷载 排架计算简图如图7a所示，其中kN8.371Q，它在柱顶及变阶处引引起的力矩为：

对于A柱，231.21C，957.03C,则

kN31.110.1m0.957m9.45kN2.231mkN89.112A11AACHMCHMR

对于B

柱281.0n,356.0，则 将R反作用于柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与相应的柱顶不动铰支座反力叠加，可得屋面活荷载作用于AB跨时的柱顶剪力，即 排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图7b，c所示。 图7 AB跨作用屋面活荷载时排架内力图 （2）BC跨作用屋面活荷载 由于结构对称，且BC跨与AB跨作用荷载相同，故只需将图7中内力图的位置及方向调整一下即可，如图8所示。 图8 BC跨作用屋面活荷载时的排架内力图 3．风荷载作用下排架内力分析 (1）左吹风时 计算简图如图9a所示。对于A，C柱, 109.0n，356.0得 各柱顶的剪力分别为

排架内力如图9b所示 (a) (b) 图9 左吹风时排架内力图

(2)右吹风时 计算简图如图10a所示。将图9b所示A，C柱内力图对换且改变内力符号后可得，如图10b所示。 图10 右吹风时排架内力图

4.吊车荷载作用下排架内力分析 (1)max

D作用于A柱

计算简图如图11a所示。其中吊车竖向荷载maxD

，minD。在牛腿顶面处引起的力矩为：

对于A柱，957.03C，则 对于B柱，281.0n，356.0，得 排架各柱顶的剪力分别为： 排架各柱弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图11b,c所示。

图11 maxD作用在A柱时排架内力图 (1) maxD作用于B柱左

计算简图如图12a所示AM,BM计算如下：

柱顶不动铰支反力AR，BR及总反力R分别为： 各柱顶剪力分别为：

排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图12b，c所示

图12 maxD作用于B柱左时排架内力图

（3）maxD作用于B柱右 根据结构对称性及吊车吨位相等的条件，内力计算与maxD作用于B柱左的情况相同，只需将A，C柱内力对换并改变全部弯矩及剪力符号，如图13所示。

图13 maxD作用于B柱右时排架内力图 （4）maxD作用于C柱 同理，将作用于A柱情况的A，C柱内力对换，并注意改变符号，可求得各柱的内力，如图14所示。

图14 maxD作用在C柱右时排架内力图 （5）maxT作用于AB跨柱 当AB跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图15a所示， 对于A柱，109.0n，356.0，得0.667m6.3/m2.1m6.3a，则

同理，对于B柱，281.0n，356.0，667.0a,598.05C，则：

排架柱顶总反力R为： 各柱顶剪力为：

排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图15b所示。 当maxT方向相反时，弯矩图和剪力只改变符号，方向不变。

图15 maxT作用于AB跨时排架内力图 (6) maxT

作用于BC跨柱

由于结构对称及吊车吨位相等，故排架内力计算与maxT

作用AB跨情况相同，仅需将A柱与C柱的内力对

换，如图16所示。