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。

活荷载和吊车荷载组合值系数7.0=c ψ；风荷载组合值系数取0.6。

吊车荷载准永久值系数6.0q =ψ，活荷载和风荷载准永久值系数均为0q =ψ。

要求进行排架结构设计（不考虑抗震设防）。

2 结构构件选型与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形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。

厂房各主要构件选型见表1。

图1 厂房剖面图第- 2 -页 共-27-页表1 主要承重构件选型表构件名称 标准图集 选用型号 重力荷载标准值 屋面板G410（一）1.5m ×6m 预应力混凝土屋面板YWB-3Ⅱ1.40kN/m2(包括灌缝重) 屋架G415（三）预应力混凝土折线形屋架（跨度24m ）YWJA-24-2C109 kN/榀0.05kN/m 2（包括屋盖支撑系统）吊车梁 G425先张法预应力钢筋混凝土吊车梁（吊车工作级别A5）YXDL6-6 44.2kN/根轨道连接G325 吊车轨道连接详图DGL-14 0.808kN/根基础梁 G320 钢筋混凝土基础梁JL-22 23.4kN/根由图1可知柱顶标高为12.6m ，牛腿顶面标高为8.7m ，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l H 和上柱高度u H 分别为：m m m H 1.135.06.12=+= m m m H l 2.95.07.8=+= m m m H u 9.32.191.13=-=根据柱的高度，吊车起重量及工作级别等条件，可确定柱截面尺寸，见表2。

表2 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/mm 2惯性矩/mm 4自重/（kN/m ） A,B上柱矩 400×400 1.6×10521.3×1084.0下柱I 400×900×100×1501.875×105195.138×1084.69选取1榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图2所示。

第- 3-页 共-27-页图2 计算单元和计算简图3 荷载计算3.1 恒载（1）屋盖恒载三毡四油防水层，绿豆砂护面 0.40kN/m 220mm 厚水泥砂浆找平层 20kN/m 3×0.02m=0.40kN/m2 100mm 厚珍珠岩砼保温层 11kN/m 3×0.1m=1.10kN/m 220mm 厚水泥砂浆找平层 20kN/m 3×0.02m=0.40kN/m2 屋面板自重（包括灌缝） 1.40kN/m 2 合计 3.70kN/m 2屋架重力荷载为109kN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值 385.08kN 109kN/2)24m/26m (3.7kN/m 1.221=+⨯⨯⨯=G （2）吊车梁及轨道重力荷载设计值58.86kN 6m)808kN/m .0(44.2kN 1.23=⨯+⨯=G （3）柱自重重力荷载设计值上柱 18.72kN 3.9m 4.0kN/m 1.244=⨯⨯==B A G G 下柱 51.78kN 9.2m 4.69kN/m 1.255=⨯⨯==B A G G 各项恒载作用位置如图3所示第- 4 -页 共-27-页图3 荷载作用位置图（单位：kN ）3.2 屋面活荷载屋面活荷载标准值为0.730kN/m 2，雪荷载标准值为0.4kN/m 2，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：73.584kN 24m/26m 0.730kN/m 1.421=⨯⨯⨯=Q1Q 的作用位置与1G 作用位置相同，如图3所示。

3.3 风荷载风荷载标准值按式0ωμμβωz s z k =计算，其中200.40kN/m =ω，0.1=z βz μ根据厂房各部分标高（图1）及A 类地面粗糙度由《混凝土结构设计》附表5.1确定如下：柱顶（12.60m+0.15m=12.75m ） 4570.1=z μ 檐口（14.90m+0.15m=15.05m ） 5214.1=z μ 屋顶（16.40m+0.15m=16.55m ） 5634.1=z μs μ如图4a 所示，由式0ωμμβz s z k w =可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：2210.466kN/m 0.4kN/m 1.45700.81.0=⨯⨯⨯=k w第- 5-页 共-27-页2220.291kN/m 0.4kN/m 1.45700.51.0=⨯⨯⨯=k w图4 风荷载体型系数及排架计算简图作用于排架计算简图4b 上的风荷载设计值为：3.916kN/m 6.0m 0.466kN/m 1.421=⨯⨯=q 2.448kN/m 6.0m 0.291kN/m 1.422=⨯⨯=q()()[]B h h F 0z 2z s4s31z s2s1Q w ωβμμμμμμγ+++=()[]14.50kN6.0m 0.4kN/m 1.0 1.5m 1.56340.5)0.6(2.3m 1.52140.50.81.42=⨯⨯⨯⨯⨯+-+⨯⨯+⨯=3.4 吊车荷载由《混凝土结构设计》表2.5.1可得200/50kN 吊车的参数为：kN 54,kN 521200kN,78kN,,m 40.4,m 55.5min p,max p,======F F Q g K B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5所示。

第- 6-页 共-27-页图5 吊车荷载下支座反力影响线（1）吊车竖向荷载 由公式∑=i y FD maxpi,max ∑=i y FD minpi,min 可得吊车竖向荷载设计值为：647.15kN0.075)0.2670.808(1.0215kN 1.4max p,Q max =+++⨯⨯==∑i y F D γ45kN.1350.075)0.2670.808(1.0kN 541.4min p,Q min =+++⨯⨯==∑i y F D γ（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按公式()g Q T +=α41计算 () 6.95kN 78kN)(200kN 0.14141=+⨯⨯=+=g Q T α 作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值 20.92kN 2.156.95kN 1.4Q max =⨯⨯==∑iy TT γ4 排架内力分析该厂房为单跨排架，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 η按公式∑=niii 1/1/1δδη计算，结果见表3。

第- 7 -页 共-27-页表3 柱剪力分配系数柱别l u I I n /=HH u /=λ[])1/1(1/330-+=n C λlEI C H 03/=δ∑=ii i δδη/1/1A,B 柱982.0109.0==λnEH C B A 310010208.0466.2-⨯===δδ5.0==B A ηη4.1 恒载作用下排架内力分析恒载作用下排架的计算简图如图6a 所示。

图中的重力荷载G 及力矩M 是根据图3确定的，即：kN G G 08.85311==; 77.58kN 18.72kN 58.86kN 4A 32=+=+=G G G51.78kN A 53==G Gm 19.25kN 0.05m 385.08kN 111⋅=⨯==e G M()mkN e G e G G M A ⋅=⨯-⨯+=-+=29.833.068.8525.0)72.1808.853(330412由于图6a 所示排架结构无侧移，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i R 可根据《混凝土结构设计》表2.5.2所列的相应公式计算。

对于A,B 柱，910.0=n 982.0=λ，则124.1111123,218.211111123323321=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-⋅==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫⎝⎛--⋅=n C n n C λλλλ）（10.27kN 13.1m1.124m 83.29kN2.128m 19.25kN 3211→=⨯⋅+⨯⋅=+=C H M C H M R A）（27kN .10←-=B R求得i R 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。

第-8-页 共-27-页图6 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A,B 跨作用屋面活荷载，排架计算简图如图7所示。