2.7单层厂房结构设计实例2.7.1设计任务某厂金工车间的等高排架。

该金工车间平、立面布置如图2-53所示。

柱距除端部为m 5.5，其余均为m 6，跨度m 18 m 18；每跨设有两台吊车，吊车工作制级别为5A 级，轨顶标高为m 2.7，吊车起重量左右跨相同，具体见表2-15。

外墙无连续梁，墙厚mm 240,每开间侧窗面积2m 24，钢窗，无天窗。

图2-53(a) 厂房立面图图2-53(b) 平面图12①11660005001800018000ABCQ =20t /5tQ =20t /5tQ =20t /5tQ =20t /5t 500屋面做法：绿豆砂保护层 二毡三油防水层 20厚水泥砂浆找平层 80厚泡沫砼保温层 预应力砼大型屋面板2.7.2设计参考资料1. 荷载资料,见表2-15：表 2-15 荷载资料基本雪压 2kN/m 4.0 基本风压 2kN/m 5.0吊车起重量 t 5/20地面粗糙度类型 B屋面活载标准值2kN/m 5.02．吊车起重量及其数据，见表2-16。

表2-16 吊车起重量及其数据起重量 桥跨 轮距 吊车宽起重机 总量小车重 最大轮压吊车顶 至轨顶 轨顶至吊车梁顶 轨中至车外端最小轮压()t Q()m k L()mm L()mm B()kN W()kN g ()kN max P ()m m H ()mm 2H ()m m 1B ()kN min P20/5t16.5 4000 520022368.6174209418223037.53． 地质资料，见表2-17。

表2-17 地质资料层次 地层描述 状态 湿度 厚度(m ) 层底深度(m ) 地基承载力标准值)kN/m (2ak f 容重)kN/m (3m γ1 回填土 1.4 1.4 162 棕黄粘土 硬塑 稍湿 3.5 4.9 200 173 棕红粘土可塑湿1.86.7250174.预应力屋面板、嵌板及天沟板选用，见表2-18。

表2-18 预应力屋面板、嵌板及天沟板名称 标准图号 选用型号允许荷载kN/m 2自重kN/m 2备注 预应力 面 板 G410(一) YWB-2II 2.46 1.40 自重包括 灌缝重 嵌 版 G410(二) KWB-1 2.5 1.75 同上 天沟板G410(三)TGB68-13.051.91同上5.屋架选用图集,见表2-19。

表2-19 屋架选用图集跨度(m)标准图号选用型号允许荷载kN/m 2自 重屋架边缘高度()m18G415(一)YWJA-18-2Aa5.3kN/5.60榀屋盖钢支撑2kN/m 05.015.26． 吊车梁选用图集，见表2-20。

表2-20 吊车梁选用图集标准图号 选用型号 起重量 L k (m) 自 重(kN) 梁高(mm) G425YXDL6-620/5t10.5～22.544.2/根1200注:轨道连结件重:kN/m 8.07.基础梁：选用标准图号320G 3-JL ，kN 7.16/根。

8.钢窗重：2kN/m 45.0。

9.常用材料自重，见表2-21。

表2-21 常用材料自重名称单位自重(kN/m 2)二毡三油绿豆砂面层0.35 水泥砂浆 20 泡沫混凝土 8 240厚砖墙4.752.7.3 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。

由图2-54可知柱顶标高为9.6m ，牛腿顶面标高为7.2-1.2-0.182=5.818m ，（按要求实取6.0m ） ；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 ，下柱高度l H ，和上柱高度u H 分别为：10.1m 0.56.9=+=Hm 5.60.56=+=l H m 6.3.561.10u =-=H图2-54 厂房剖面图★ 1．9.600m ； 7.2+2.094+220/1000=9.514m≈9.6m （220≥mm 是吊车的安全行驶高度）2．11.750m ；9.6+2.15=11.75m 3．12.800m ；11.75+1.05=12.8m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2-22。

表2-22 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/mA ，C上柱矩 400⨯400 1.6⨯10521.3⨯1084.0 下柱 I 400⨯900⨯150⨯1001.875⨯105 195.38⨯108 4.69 B上柱 矩 400⨯600 2.4⨯105 72⨯1086.0 下柱I 400⨯1000⨯150⨯1001.975⨯105256.34⨯1084.94本设计仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图2-55所示。

安全行驶高度≥220mm+6.000图2-55 计算单元和计算简图2.7.4荷载计算 1. 永久荷载⑴屋盖永久荷载 2kN/m 35.0二毡三油防水层绿豆砂浆保护层20厚水泥砂浆找平层 230.40kN/m m 02.0kN/m 20=⨯ 80厚泡沫混凝土保温层 230.64kN/m m 08.0kN/m 8=⨯预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝）2kN/m 4.1屋盖钢支撑 2kN/m 05.0 总计 2kN/m 84.2屋架重力荷载为60.5kN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载标准值为：kN 61.18360.5/218/2684.21=+⨯⨯=k G(2) 吊车梁及轨道重力荷载标准值：1218000 18000550055006000600060006000600060006000 60006000①②③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ A11B CA BC ∞=EA ∞=EA 360010100400400150 400 900 1002525 150400600150 40010001002525 150A 柱B 柱kN 4960.82.44k 3=⨯+=G(3)柱自重重力荷载标准值 A 、C 柱:上柱：.4kN 413.60.4k 4C k 4A =⨯==G G 下柱: kN 49.306.569.4k 5C k 5A =⨯==G G B 柱:上柱:.6kN 123.60.6k 4B =⨯=G 下柱:.11kN 236.594.4k 5B =⨯=G 各项永久荷载作用位置如图2-56所示。

图2-56 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标准值为： kN 00.2718/265.0k 1=⨯⨯=Q1Q 的作用位置与1G 作用位置相同，如图2-56所示。

3.风荷载风荷载的标准值按0s z z w w k μμβ=计算，其中20kN/m 5.0=w ,0.1=z β,z μ根据厂房各部分标高(图2-54)及B 类地面粗糙度确定如下：柱顶(标高9.6m +0.15=9.75) 000.1z1=μ（★计算z μ时，其高度应该从室外地面算起） 檐口(标高11.75m +0.15=11.9) 053.1z2=μ 屋顶(标高12.80m +0.15=12.95) 083.1z3=μs μ如图2-57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：20s1z1z k 1/4.00.51.00.81.0m kN w w =⨯⨯⨯==μμβ20s2z1z k 2/2.00.51.00.41.0m kN w w =⨯⨯⨯==μμβ(Q k1=27.00) G k1=183.61G k3=49.0075050250900G k5A =30.49 G k4A =14.4A400B300 300(Q k1=27.00) G k4B =21.6150 150 G k1=183.61 G k3=49.00500 500750750G k3=49.00(Q k1=27.00) G k1=183.61G k5B =32.1G k4C =14.4G k5C =30.4950750(Q k1=27.00) G k3=49.00G k1=183.61400900C150 250图2-57 风荷载体型系数及计算简图则作用于排架计算简图(图2-57)上的风荷载标准值为: kN/m 4.20.64.01=⨯=k qkN/m 2.10.62.02=⨯=k qB h h F s s 0z z z s4s31z 21k w ])()[(ωβμμμμμμ+++=()()[]05.1053.10.50.6-15.2053.14.08.0⨯⨯++⨯⨯+=0.65.00.1⨯⨯⨯kN 82.7=★ 1. 1.053——标高11.75m 处的μz 2. 1.083——标高12.80m 处的μz3.计算Fw 时，应该都按标高11.75m 处距室外地面的高度的μz2=1.053计算4.吊车荷载由表2-16可得t 5/20吊车的参数为：m 2.5=B ， 4.0m =K ，kN 6.68=g ，kN 200=Q ，kN 174max =P ,kN 5.37min =P ,根据m 2.5=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2-58所示。

图2-58 吊车荷载作用下支座反力影响线(1)吊车竖向荷载吊车竖向荷载标准值为：()kN 284.3940.3330.1330.81174i max k max =+++⨯==∑y P D1200 4000 40006000 6000P maxP maxP maxP max =174KN0.1331.00.3330.8B A Cq k1 q k2F kw+0.8-0.6-0.5-0.4-0.4-0.4AB C()kN 975.840.3330.1330.815.7i min k min =+++⨯==∑y P D266.2i∑=y(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：kN 715.6)68.6200(1.041)(41=+⨯⨯=+=g Q T α作用于排架柱上的吊车横向水平荷载标准值为：kN 22.152.266715.6i k max =⨯==∑y T T2.7.5 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 η计算，见表2-23。

表2-23 柱剪力分配系数柱别l I I n u =H H u =λ )]11(1[330-+=n C λl EI C H 03=δ∑=iii 11δδη A 、C 柱109.0=n 356.0=λ 192.20=CE /10406.28C A -⨯==δδ277.0C A ==ηηB 柱281.0=n 356.0=λ690.20=CE /10494.18B -⨯=δ446.0B =η1.永久荷载作用下的内力分析永久荷载作用下排架的计算简图如图2-59（a ）所示。