单层厂房课程设计.docx
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单层厂房课程设计
贵州理工学院实习报告专用纸
院系：
土木工程学院专业：
土木工程
姓名：
学号：
班级：
土木133实习性质：
实习地点：
贵州理工学院
指导教师：
成绩：
已知条件
（一）题目
单层工业厂房排架结构设计（设计号：
W5Z4D1H1）。
①所取数据为基本风压W=0.55kN/m2，地面粗糙度为C类，A4级吊车：
l台10t吊车和1台15/3t吊车，柱顶标高为12.2m；
②室内地坪设计标高为±0.000，室外地坪设计标高为-0.300m；
③厂区无积灰荷载，屋面检修活荷载标准值为0.5kN/m2，雪荷载标准值为0.3kN/m2。
（二）设计资料
某单层工业厂房××车间，根据工艺要求采用单跨布置（附属用房另建，本设计不考虑）。
车间总长66m、柱距6m、跨度24m。
吊车设置见设计号。
外围墙体为240mm砖墙，采用MU10烧结多孔砖、M5混合砂浆砌筑。
纵向墙上每柱间设置上、下两层窗户：
上层窗口尺寸（宽×高）＝4000mm×4800mm，窗洞顶标高取为柱顶以下250mm处；下层窗口尺寸（宽×高）=4000mm×4800mm，窗台标高为1.000m处。
两山墙处设置6m柱距的钢筋混凝土抗风柱，每山墙处有两处钢木大门，洞口尺寸（宽×高）=3600mm×4200mm（集中设在中间抗风柱两侧对称设置）。
该车间所在场地由地质勘察报告提供的资料为：
厂区地势平坦，地面（标高为-0.300m）以下0.8～1.2m为填土层，再往下约为0.4m厚的耕植土层，再往下为粉质粘土层，厚度超过6m，其地基承载力特征值fak=200kN/m2，可作为持力层；再往下为碎石层。
地下水位约为-7.0m，无侵蚀性；该地区为非地震区。
场区气象资料有关参数（如基本风压、地面粗糙度等）按附表设计号中数据取用；基本雪压SO＝0.3kN/m2。
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屋面防水做法：
二毡三油防水层上铺绿豆沙（0.35kN/m2），水泥砂浆找平层15厚（0.3kN/m2），加气混凝土保温层100厚（0.60kN/m2），冷底子油一道、热沥青二道（0.05kN/m2），水泥砂浆找平层15厚（0.3kN/m2）。
材料（建议）：
柱，混凝土C30，纵向钢筋HRB335/400，箍筋HRB335；基础，混凝土C30，钢筋HRB335。
一、构件选型
1屋架的选取
本设计采用梯形钢屋架，因其受力均匀，弦杆受力居中，屋架的上弦杆件坡度一致，屋面坡度一般为1/10～1/12，适用于跨度为18m、24m、27m,30m的中型厂房，便于屋面板的铺设。
根据《梯形钢屋架》（05G511），屋面坡度1/10。
屋架与柱的连接为铰接支承，选用屋架型号为：
GWJ24-5
，屋架重量：
2屋面板的选取
预应力混凝土屋面板是目前厂房屋盖结构中采用最广泛的一种无檩覆盖构件，它与屋架构成刚度较大和整体性较好的屋盖系统。
根据《预应力混凝土屋面板》（04G410-2），屋面做法为找坡层，水泥砂浆找平层20mm，防水层，天沟抹面层15mm。
统一选取屋面板1.5×6m（灌缝后尺寸），板号为：
WB-2（2代表荷载等级），重力荷载标准值为1.4
/m2。
本设计屋面做法为：
屋面防水做法：
二毡三油防水层上铺绿豆沙（0.35kN/m2），水泥砂浆找平层15厚（0.3kN/m2），加气混凝土保温层100厚（0.60kN/m2），冷底子油一道、热沥青二道（0.05kN/m2），水泥砂浆找平层15厚（0.3kN/m2），
预应力混凝土屋面板（加灌缝）1.4
/
。
3结构构件选用及重力荷载标准值表
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构件名称
标准图集
重力荷载标准值
备注
屋面板
04G410－2
1.5m×6m预应力混凝土屋面板
1.4
（包括灌缝重）
梯形钢屋架
GWJ24-6A1梯形钢屋架
35.56
钢筋混凝土吊车梁
G425标准图集YXDL6-8
45
轨道及零件重
G425标准图集YXDL6-8
基础梁
04G320
钢筋混凝土基础梁
16.2
连系梁
04G321
钢筋混凝土连系梁
17.5
4预制钢筋混凝土柱
由立面布置图知：
取基础顶面标高-0.8m，柱顶高程+12.2m，取吊车梁高hb=1.2m，取轨道顶面至吊车梁顶面的距离ha=0.2m。
由电动桥式起重机基本参数5-50/5t一般用途电动桥式起重机基本参数和尺寸系列（ZQ1-62）查得，吊车轨顶至吊车顶部的高度为2.15m，考虑屋架下弦至吊车顶部所需空隙高度为220m。
轨顶标高=柱顶标高-2.15-0.22=+9.83m
牛腿顶面标高=轨顶标高-hb-ha=9.83-0.2-1.2=+8.43m
从基础顶面算起的柱高H=柱顶标高-基础顶面标高=12.2+0.8=13.0m
上柱高HU=柱顶标高-牛腿顶面标高=12.2-8.43=3.77m
下柱高Hl=13.0-3.37=9.23
5选择住截面形式和尺寸
取A,B柱的截面尺寸一样，由厂房剖面图可知：
基础顶至吊车梁顶高度：
HK=9.23+1.2=10.43m10m
HK
12m吊车为l台10t吊车和1台15/3t吊车取Q=15t
查表得截面高度h
HK/12=10430/12=869mm取h=900mm
截面宽度b
Hl/20=9230/20=461mm满足
400mm取b=400mm
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上柱采用矩形截面b
h=400mm
400mm
下柱采用工字形截面bf
h
b
hf=400mm
900mm
100mm
150mm
截面尺寸如下图所示
参数计算：
下柱：
二、计算单元及计算简图
1、定位轴线
B1：
由附表12可查得轨道中心线至吊车端部的距离B1=260mm。
B2：
吊车桥架至上柱内边缘的距离，一般取B2
80mm。
B3：
封闭的纵向定位轴线至上柱内边缘的距离B3=400mm。
故取封闭的定位轴线
、
都分别与左、右外纵墙内皮重合。
2、计算单元
由于该厂房在工艺上没有特殊要求，结构布置均匀，除吊车荷载外，荷载在纵向的分布是均匀，故可取一榀横向排架为计算单元，计算单元的宽度为纵向相邻柱间距中心线之间的距离，即B=6.0m。
3、计算简图
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计算单元计算简图
三、荷载计算
1屋盖荷载
（1）屋盖恒载
二毡三油防水层上铺绿豆沙0.35kN/m2
水泥砂浆找平层15厚0.3kN/m2
加气混凝土保温层100厚0.60kN/m2
冷底子油一道、热沥青二道0.05kN/m2
水泥砂浆找平层15厚0.3kN/m2
预应力混凝土屋面板（加灌缝）1.4kN/m2
屋架钢支撑0.05kN/m2
合计：
3.05kN/m2
屋架重力荷载35.56kN/每榀
屋盖传给排架柱的集中恒荷载设计值：
F1=1.2
（3.05
1/2
6
24+1/2
35.56）=284.86kN
作用于上部中心线外侧e1=400/2-150=50mm
（2）屋面活荷载
《荷载规范》规定，屋面均布活荷载标准值为0.5kN/m2比屋面雪荷载标准值0.3kN/m2大，故仅按屋面均布活荷载计算。
于是由屋盖传给排架柱的集中活荷载设计值为：
F6=1.4
1/2
24
6
0.5=50.40kN
作用于上部中心线外侧e1=400/2-150=50mm
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2柱和吊车梁等恒荷载
恒荷载作用的位置
（1）作用在牛腿顶截面处的上部柱恒荷载设计值
（钢筋混凝土的容重取25kN/m3）。
F2=1.2
0.4
0.4
25
3.77=18.10kN
作用于下部中心线外侧e2=900/2-400/2=250mm
（2）作用在基础顶截面处的下柱恒荷载设计值
（钢筋混凝土的容重取25kN/m3）
下柱的面积:
A=900
400-550
300-150
25
1/2
4=187500mm2
F3=1.2
0.1875
25
9.23=51.95kN
作用于下部中心线e3=0
（3）作用在牛腿顶截面处的吊车梁和轨道连接的恒荷载
设计值:
F4=1.2
（45+1.5
6）=64.80kN
3吊车荷载
吊车跨度LK=24-2
0.75=22.5m,查附录12得：
起重量Q（t）
宽度B（mm）
轮距（mm）
最大轮压力Pmax（KN）
起重机总质量m1（t）
小车总质量m2（t）
10
5550
4400
125
22.4
3.8
15/3
5550
4400
185
32.1
6.9
Q=15/3t最大轮压力P1max，k=185KN时
P1min,k=（G1,k+G2,k+G3,k）/2-Pmax，k=（321+69+100）/2-185=60KN
Q=10t最大轮压力P2max，k=125KN时
P2min,k=（G1,k+G2,k+G3,k）/2-Pmax，k=（224+38+100）/2-125=56KN
吊车竖向荷载设计值DmaxDmin
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吊车梁支座竖向反力影响线
吊车横向水平荷载设计值Tmax
对于10t的吊车取
=0.12T2K=1/4
（g+Q）=1/4
O.12
（38+100）=4.14KN
对于15/3t的吊车取
=0.10T1K=1/4
（g+Q）=1/4
O.10
（69+150）=5.48KN
Tmax,K=
T1K
+
T2K
=0.9
5.48
（1.0+0.267）+0.9
4.14
（0.075+0.808）=9.54KN
4风荷载
沿排架柱高度作用的均布风荷载设计值
基本风压W=0.55kN/m2，地面粗糙度为C类，风压高度变化系数
按柱顶离室外地坪的高度0.3+12.2=12.5m来计算。
查表10-4得：
离地面10m时
=0.74,离地面15m时
=0.74,所以取
=0.74。
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作用在柱顶处的集中风荷载设计值W
基本风压W=0.55kN/m2，地面粗糙度为C类，风压高度变化系数
按檐口离室外地坪的高度0.3+12.2+1.99=14.49m来计算。
查表10-4得：
离地面10m时
=0.74,离地面15m时
=0.74,所以取
=0.74。
四内力分析
内力分析时所取的荷载值都是设计值，故得到的内力值都是内力的设计值。
1屋盖荷载作用下的内力分析
（1）屋盖集中荷载F1作用下的内力分析
柱顶不动支点反力
按
查附表9-2得柱顶弯矩作用下的系数
=2.12。
按公式计算：
可见计算值与查附图9-2所得的接近，取C1=2.11
（2）屋盖集中活荷载F6作用下的内力分析
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在F1，F6分别作用下的排架柱弯矩图，轴向力和柱底剪力图，如下图所示，图中标注出的的内力值是指Ⅰ-ⅠⅡ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ截面的内力设计值。
弯矩以使排架柱外侧受拉的为正，反之为负；柱底剪力以向左为正，向右为负。
M图（单位：
kN?
m）N图（单位：
kN）V图（单位：
kN）
屋盖恒荷载作用下的内力图
M图（单位：
kN?
m）N图（单位：
kN）V图（单位：
kN）
屋盖活荷载作用下的内力图
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2柱自重、吊车梁及轨道连接等自重作用下的内力分析
不作排架分析，其对排架柱产生的弯矩和轴力如下图所示
M图（单位：
kN?
m）N图（单位：
kN）
3吊车荷载作用下的内力分析
Dmax作用在A柱，Dmin作用在B柱时，A柱的内力分析
这里的偏心距e是指吊车轨道中心线至下部柱截面形心得水平距离。
A柱顶的不动支点反力，查附表9-3，得C3=1.14。
按公式计算：
取C3=1.15
A柱顶不动支点反力：
B柱顶不动支点反力：
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A柱顶水平剪力
B柱顶水平剪力
内力图如下图所示
M图（单位：
kN?
m）N图（单位：
kN）V图（单位：
kN）
Dmax作用在A柱时
Dmin作用在A柱时，Dmax作用在B柱时的内力分析
B柱顶不动支点反力
A柱顶不动支点反力
B柱顶水平剪力
A柱顶水平剪力
内力图如下图所示
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M图（单位：
kN?
m）N图（单位：
kN）V图（单位：
kN）
Dmin作用在A柱时
4在Tmax作用下的内力分析
Tmax至牛腿顶面的距离为9.83-8.43=1.4m
Tmax至柱底的距离为9.83+0.8=10.63m
因为A柱与B柱相同，受力也相同，故柱顶水平位移相同，没有柱顶水平剪力，故A柱的内力图如下图所示
M图（单位：
kN?
m）V图（单位：
kN）
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5在风荷载作用下，A柱的内力分析
左风时，在q1、q2作用下的柱顶不动铰支座反力，由附表9-8查得C11=0.331；按计算：
取C11=0.331不动铰支座反力：
A柱顶水平剪力：
故左风和右风时，A柱的内力图如下图所示
M图（单位：
kN?
m）V图（单位：
kN）
左风时
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M图（单位：
kN?
m）V图（单位：
kN）
右风时
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五内力组合及其说明
恒载的编号
荷载类型
恒荷载
荷载编号
屋面恒荷载
内力设计值
M
N
V
荷载类型
恒荷载
荷载编号
柱、吊车梁自重
内力设计值
M
N
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荷载类型
活荷载
荷载编号
屋面均布活荷载
内力设计值
M
N
V
荷载类型
活荷载
荷载编号
Dmax在A柱
内力设计在
M
N
V
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荷载类型
活荷载
荷载编号
Dmin在A在柱
内力设计值
M
N
V
荷载类型
活荷载
荷载编号
Tmax
M
V
内力设计值
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荷载类型
活荷载
荷载编号
左风
右风
M
V
M
V
内力设计值
A柱控制截面Ⅰ-ⅠⅡ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ的内力组合列于下表中
截面
荷载组合内力组合
恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）
组合项目
M
N
Ⅰ-Ⅰ
+Mmax及相应的N
①+②+0.9X
[④+⑥+⑦]
-5.53+0+
0.9X[-29.63
+18.7+27.01
]=+8.94
284.86+0+
0.9X[0+0+0
]=284.86
荷载组合
恒荷载+任一种活荷载
M
N
①+②+⑦
-5.53+0+
27.01=
+21.48
284.86+
18.10+0=
302.96
荷载组合
内力组合
恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）
组合项目
M
N
-Mmax及相应的N
①+②+0.9X
[③+④+⑥+⑧]
-5.53+0+0.9
X[-0.97-29.63
-18.70-36.39
]=-82.65
284.86+
18.10+0.9X
[50.40+0+0
+0]=348.32
恒荷载+任一种活荷载
组合项目
M
N
①+②+⑧
-5.53+0-36.39
=-41.92
284.86+
18.10+0=
302.96
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截面
荷载组合内力组合
恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）
组合项目
M
N
Ⅰ-Ⅰ
+Nmax及相应的M
①+②+0.9X
[③+④+⑥+⑧]
-5.53+0+
0.9X[-0.97
-29.63+18.70-
36.39]=-82.65
284.86+
18.10+0.9X
[50.4+0+0
+0]=348.32
荷载组合
恒荷载+任一种活荷载
M
N
①+②+③
-5.53+0+
-0.97=-6.50
284.86+
18.10+50.4
=353.36
荷载组合
内力组合
恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）
组合项目
M
N
Nmin及相应的M
①+②+0.9X
[④+⑥+⑧]
-5.53+0+0.9
X[-29.63
-18.70-36.39
]=-81.78
284.86+
18.10+0.9X
[+0+0+0]=
302.96
恒荷载+任一种活荷载
组合项目
M
N
①+②+⑧
-5.53+0-36.39
=-41.92
284.86+
18.10+0=
302.96
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截面
荷载组合内力组合
恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）
组合项目
M
N
Ⅱ-Ⅱ
+Mmax及相应的N
①+②+0.9X
[④+⑥+⑦]
-5.53+14.92+
0.9X[100.69
+18.70+27.01
]=+141.15
284.86+
64.80+0.9X
[343.1+0+0
]=740.35
荷载组合
恒荷载+任一种活荷载
M
N
①+②+④
-5.53+14.92+
+100.69=
+110.08
284.86+
64.8+434.1
=783.76
荷载组合
内力组合
恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）
组合项目
M
N
-Mmin及相应的N
①+②+0.9X
[③+⑤+⑥+⑧]
-5.53+14.92+
0.9X[-0.97
+17.8-18.70-
36.39]=-25.04
284.86+64.8
+0.9X[50.4
+158.09+0+0
]=537.30
恒荷载+任一种活荷载
组合项目
M
N
①+②+⑧
-5.53+14.92-
36.39=-27.00
284.86+
64.80+0=
349.66
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截面
荷载组合内力组合
恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）
组合项目
M
N
Ⅱ-Ⅱ
+Nmax及相应的M
①+②+0.9X
[③+④+⑥+⑦]
-5.53+14.92+
0.9X[-0.97+
100.69+18.70-
27.01]=140.28
284.86+64.8
+0.9X[50.4
+434.1+0+0]
=785.71
荷载组合
恒荷载+任一种活荷载
M
N
①+②+④
-5.53+14.92+
+100.69=
110.08
284.86+
64.80+434.1
=783.76
荷载组合
内力组合
恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）
组合项目
M
N
Nmin及相应的M
①+②+0.9X
[③+⑦]
-5.53+14.92+
0.9X[-0.97+
27.01]=-32.91
284.86+
64.80+0.9X
[50.40+0]=
395.02
恒荷载+任一种活荷载
组合项目
M
N
①+②+⑦
-5.53+14.92+
27.01=+36.40
284.86+
64.80+0=
349.66
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截面
荷载组合内力组合
恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）
组合项目
M
NV
Ⅲ-Ⅲ
+Mmax及应的NV
①+②+0.9X
[③+④+⑥+⑦]
15.66+14.92+
0.9X[2.81+28.
14+142.01+257
.53]=418.02
N=284.86+
134.85+0.9
X[50.40+
434.1+0+0]
=855.76
V=2.31+0+
0.9X[0.43
-7.86+13.36
+37.62]=
+41.51
荷载组合
恒荷载+任一种活荷载
M
NV
①+②+⑦
15.66+14.92+
+257.53=
288.11
N=284.86+
134.85+0
=419.71
V=2.31+0+
37.62=
+39.93
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截面
荷载组合内力组合
恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）
组合项目
M
NV
Ⅲ-Ⅲ
-Mmax及应的NV
①+②+0.9X
[⑤+⑥+⑧]
15.66+14.92+
0.9X[-54.75+
-142.01-228.0
9]=351.79
N=284.86+
134.85+0.9
X[158.09+0
+0]=561.99
V=2.31+0
+0.9X[-7.86
-13.36-
+28.66]=
-42.58
荷载组合
恒荷载+任一种活荷载
M
NV
①+②+⑧
15.66+14.92+
-228.09=
-197.51
N=284.86+
134.85+0
=419.71
V=2.31+0+
-28.66=
-26.35
贵州理工学院实习报告专用纸
截面
荷载组合内力组合
恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）
组合项目
M
NV
Ⅲ-Ⅲ
-Nmax及应的MN
1+②0.9X
[③+④+⑥+
⑦]
15.66+14.92+
0.9X[2.81+
28.14+142.01
+257.53]=
418.02
N=284.86+
134.85+0.9
X[50.40+
434.10+0+0
]=855.76
V=2.31+0
+0.9X[0.43
-7.86+13.36
+37.62]=
+41.51
荷载组合
恒荷载+任一种活荷载
M
NV
①+②+④
15.66+14.92+
28.14=+58.72
N=284.86+
134.85+434.
1=853.81
V=2.31+0-
7.86=-5.55
贵州理工学院实习报告专用纸
截面
荷载组合内力组合
恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）
组合项目
M
NV
Ⅲ-Ⅲ
-Nmin及应的Mv
荷载组合
恒荷载+任一种活荷载
M
NV
①+②+⑦
15.66+14.92+
257.53=
+288.11
N=284.86+
134.85+0
=419.91
V=2.31+0-
37.62=
+39.93
2.内力组合的说明
（1）控制截面Ⅰ-Ⅰ在以
及相应
为目标进行恒荷载
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