单层工业厂房结构课程设计计算书学号:学院:水利与建筑专业:土木工程班级:1103姓名:一．设计资料1.某金工车间,单跨无天窗厂房,厂房跨度L=24m,柱距为6m,车间总长度为120m,中间设一道温度缝,厂房剖面图如图所示:2.车间内设有两台双钩桥式起重机,吊车起重量为200/50kN。

3.吊车轨顶标高为9、6m。

4.建筑地点:哈尔滨。

5.地基:地基持力层为亚粘性层,地基承载力特征值为f=180kN/m2。

最高ak地下水位在地表15m。

6. 材料:混凝土强度等级为C30,纵向钢筋采用HRB400级,(360N/mm 2)箍筋采用HPB235级。

(300N/mm 2)二、 选用结构形式1. 钢屋盖,采用24米钢桁架,桁架端部高度为1、2m,中央高度为2、4m,屋面坡度为21,,屋面板采用彩色钢板,厚4mm 。

2. 预制钢筋混凝土吊车梁与轨道链接采用标准图G325,中间跨DL-9Z,边跨DL-9B,梁高mh b 2.1=。

轨道连接采用标准图集G325 3. 预制钢筋混凝土取轨道顶面至吊车梁顶面的距离mh a 2.0=,故牛腿顶面标高=轨顶标高-a h -bh =9、6-1、2-0、2=8、2查附录12得,吊车轨顶至吊车顶部的高度为2、7m,考虑屋架下弦至吊车顶部所需空间高度为220mm,故 柱顶标高=9、6+2、7+0、22=13、52m,三． 柱的各部分尺寸及几何参数上柱 b ×h=400mm ×400mm (g 1=4、0kN/m) A i =b ×h=1、6×105m 2 I 1=bh 3/12=2、13×109mm 4图1厂房计算简图及柱截面尺寸下柱 b f ×h ×b ×h f =400mm ×800mm ×100mm ×100mm(g 2=3、69kN/m)A2=100×400×2+(800-2×100)×100+2×25×150=1、475×105mm2I2=5003×100/12+2×(400×1003/12+400×100×3002)+4×(253×150/36+343、752×1/2×100×25)=8、78×1010mm4n=I1/I2=2、13×109/(8、78×109)=0、248H1=3、6m;H2=3、6+8、6=12、2m。

λ=H1/H2=3、6/12、2=0、295四.荷载计算1、恒荷载(1)屋盖自重SBS防水层 1、2×0、1=0、12kN/m220mm厚水泥砂浆找平层 1、2×0、02×20=0、48kN/m2大型预应力屋面板(包括灌缝重)1、2×1、4=1、68kN/m2总1 g1=3、3kN/m2屋架 1、2×60、5=72、6kN则作用屋架一段作用于柱顶的自重为:G1=6×9×3、3+0、5×72、6=214、5kN(2)柱自重上柱: G2=1、2×3、6×4、0=17、28kN下柱: G3=1、2×8、6×3、69=38、08kN(3)吊车梁及轨道自重:G4=1、2×(30、4+0、8×6)=42、2kN2、屋面活荷载由《荷载规范》查得屋面活荷载标准值为0、5kN/m2,因屋面活荷载大于雪荷载0、4kN(50年一遇),故不考虑雪荷载。

Q1=1、4×0、5×6×12=50、4kN3、风荷载由《荷载规范》查得齐齐哈尔地区基本风压为ω=0、45kN风压高度变化系数 (按B类地面粗糙度取)为柱顶: (按H2=11、5m)μz=1、04檐口处: (按H2=13、8m)μz=1、11屋顶: (按H2=15、4m)μz=1、15风荷载标准值:ω1k =βzμs1μzω=1、0×0、8×1、04×0、45=0、37kN/m2ω2k =βzμs2μzω=1、0×0、5×1、04×0、45=0、23kN/m2则作用于排架上的风荷载设计值为:q1=1、4×0、37×6=3、15kN/mq2=1、4×0、23×6=1、97kN/mFw =γQ[(μs1+μs2) μzωh1+(μs3+μs4) μzωh2]×B=1、4×[(0、8+0、5)×1、11×0、45×2、3+(-0、6+0、5)×1、15×0、45×1、6]×6=11、85kN (屋面坡度为1/8)风荷载作用下的计算简图如下图:图2风荷载作用下计算简图4、吊车荷载由附表16-2查得 Pk,max=180kN;Pk,min =1/2(G+g+Q)- Pk,max=1/2(228+200)-180=46、5kNB=5600mm,K=4400mm则根据支座反力影响线求出作用于柱上的吊车竖向荷载为:Dmax =φc*γQ* Pk,max*Σyi=0、9×1、4×180×(1+0、267+0、8+0、067)=483、99kNDmin =φc*γQ* Pk,min*Σyi=0、9×1、4×46、5×(1+0、267+0、8+0、067)=125、03kN 作用于每一轮子上的吊车横向水平刹车力Fh1=γQ*ɑ/4(Q+g)=1、4×0、1/4×(200+77、2)=9、702kN则两台吊车作用于排架柱顶上的吊车横向水平荷载为Fh =φc* Fh1*Σyi=0、9×9、702×(1+0、267+0、8+0、067)=18、63kN五.内力计算1.恒荷载(1)屋盖自重作用因为屋盖自重就是对称荷载,排架无侧移,故按柱顶为不动铰支座计算。

由厂房计算简图及柱截面尺寸图取用计算截面图图3 取用计算截面e 1=0、05m,e=0、15m,G1=214、5kN,根据n=0、248,λ=0、295查表得C1=1、760,C3=1、268,则可得R=-G1/H2(e1*C1+e*C3)=-214、5/12、2×(0、05×1、760+0、15×1、268)=-4、97kN(→)计算时对弯矩与剪力的符号规定为:弯矩图绘在受拉一边;剪力对杆端而言,顺时针方向为正(V↑-↓+ ),剪力图可绘在杆件的任意一侧,但必须注明正负号,亦即取结构力学的符号。

这样,由屋盖自重对柱产生的内力如下图:图4 恒荷载内力图MⅠ=-214、5×0、05+4、97×3、6=7、17kN·mMⅡ=-214、5×0、15+4、97×3、6=-14、28kN·mMⅢ=-214、5×0、15+4、97×12、2=28、46kN·mNⅠ= NⅡ=NⅢ=214、5kN,VⅢ=4、97kN(2)柱及吊车梁自重作用由于在安装柱子时尚未吊装屋架,此时柱顶之间无连系,没有形成排架,故不产生柱顶反力;因吊车梁自重作用点距离柱外边缘不少于750mm,则内力如下图4所示:M Ⅰ=0,MⅡ=MⅢ=+42、2×0、50-17、28×0、15=18、51kN·mNⅠ=17、28kNNⅡ=17、28+42、2=59、48kNNⅢ=59、48+35、50=94、98kN2、屋面活荷载作用因屋面活荷载与屋盖自重对柱的作用点相同,故可将屋盖自重的内力乘以下列系数,即得屋面活荷载内力分布图如图4所示,其轴向压力及剪力为:Q1/G1=50、4/214、5=0、235NⅠ= NⅡ= NⅡ=50、4kN,VⅡ=0、235×4、97=1、168kN3、风荷载作用为计算方便,可将风荷载分解为对称及反对称两组荷载。

在对称荷载作用下,排架无侧移,则可按上端为不动铰支座进行计算;在反对称荷载作用下,横梁内力等于零,则可按单根悬臂柱进行计算。

图5 柱作用正风压图当柱顶作用集中风荷载Fw 时,11111.85 5.9322wR F kN==⨯=当墙面作用均布风荷载时,查表得C11=0、355,则得R3= C11·H2·1/2(q1-q2)=0、355×12、2×1/2×(3、15-1、97)=2、56kN当正风压力作用在A柱时横梁内反力R:R=R1+R3=8、49kNA柱内力图如图6所示,其内力为M=(Fw -R)x+1/2q1x2MⅠ=MⅡ=(11、85-8、49)×3、6+1/2×3、15×3、62=36、07kN·mMⅢ=(11、85-8、49)×12、2+1/2×3、15×12、22=275、42kN·mN Ⅰ=NⅡ=NⅢ=0V Ⅲ=(Fw-R)+q1x=(11、85-8、49)+3、15×12、2=42、14kN图６Ａ柱作用正风压图７Ａ柱作用负风压当负风压力作用在Ａ柱时(如图７所示),其内力为M=-Rx－1/2q２x2MⅠ=MⅡ=-8、49×3、6－1/2×1、97×3、62=-43、33kN·mMⅢ=-8、49×12、2－1/2×1、97×12、22=-250、19kN·mN Ⅰ=NⅡ=NⅢ=0V Ⅲ=-R-q2x=-8、49-3、15×12、2=-32、52kN4.吊车荷载(1)当Dmax值作用于A柱 (如图8-a所示)根据n=0、248,λ=0、295查表得C3=1、268。

吊车轮压与下柱中心线距离按构造要求取e4=0、35m,则得排架柱上端为不动铰支座时的反力值为:R1=-Dmax·e4·C3/H2=-483、99×0、35×1、268/12、2=-25、15kN(←)R2=-Dmin·e4·C3/H2=-125、03×0、35×1、268/12、2=6、50kN(→)故R=R1+R2=-25、15+6、50=-18、65kN(←)再将R值反向作用于排架柱顶,按剪力分配进行计算。