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2.7积图2-53(a) 厂房立面图1图2-53(b) 平面图屋面做法：绿豆砂保护层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2．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3．地质资料，见表2-17。

表2-17 地质资料4.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5.屋架选用图集,见表2-19。

表2-19 屋架选用图集6． 吊车梁选用图集，见表2-20。

表2-20 吊车梁选用图集注:轨道连结件重:7.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2.7.3 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。

为了使屋盖例如：下柱工形截面100150900400⨯⨯⨯得 惯性矩求法如下：48232331038.195))325150450(25150213625150(4)37515030012150300(212900100mm I ⨯=--⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯=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。

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400400150 400 900 1002525 150400600150 40010001002525 150A 柱B 柱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：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 (Q k1G k1900=30.49 G k4A A=49.00G k3(Q k1G k1=32.1k4C =14.4=30.49 (Q G k3G k1900C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) 0494.1z2=μ 屋顶(标高12.80m +0.15=12.95) 0767.1z3=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+++=kN79.70.65.00.1]05.10494.1)5.06.0(15.20494.1)4.08.0[(=⨯⨯⨯⨯⨯+-+⨯⨯+=★ 1. 1.0494——标高11.75m 处的μz 2. 1.0767——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=1.0494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。

q k2F kw+0.8-0.6-0.5-0.4-0.4-0.4AB C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 28.394)333.0133.08.01(174max max i k y P D ∑=+++⨯==kN 975.84)333.0133.08.01(5.37min min i k 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。

1200 4000 40006000 60000.1331.00.330.8永久荷载作用下排架的计算简图如图2-59（a ）所示。

图中的重力荷载G 及力矩M 是根据图2-56确定的，即kN 61.18311==k k G G ; .4kN 364.4100.49432=+=+=A k k k G G GkN 49.303==k G G ; kN 22.36761.183224=⨯==k GGkN 11.3256==B k k G G 1k m kN 8.430.3⋅=⨯★ 1. 0.25m=(450-200)×10-32. 0.3m=(750-450)×10-3由于图2-59a 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i R 可根据相应公式计算。

对于A ，C 柱109.0=n ，356.0=λ 则：231.211111123321=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎭⎫ ⎝⎛--⋅=n n C λλ957.0111123323=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-⋅=n C λλ()→=⨯+⨯=+=kN 33.510.10.9578.432.231.1893211C H M C H M R k k kA)(33.5k C ←-=kNR本例中0B =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，永久荷载作用下排架结构的弯矩图和轴力图分别见图2-59b 、c 。

图2-59d 为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定，下同.图2-59 永久荷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2-60a 所示，其中kN 00.271=k Q ，它在柱顶及变阶处引引起的力矩为：()m kN 35.10.0500.271015020000.273k 1A ⋅=⨯=⨯-⨯=-M ()m kN 75.60.2500.271020045000.273k 2A ⋅=⨯=⨯-⨯=-Mm kN 05.40.1500.27k 1B ⋅=⨯=M★ 1. 0.15m ——见图2-56对于A 柱，231.21=C ，957.03=C ,则()→=⨯+⨯=+=kN 94.010.10.95775.62.23135.13k 2A 1k 1A k A C H M C H M R 对于B 柱,281.0=n ,356.0=λ，则kV +kM +kN+kM +kV +kN +(d)50.27701.01.(c)轴力图. 9 85.. (b)弯矩图10k M 1k 2M (a)781.111111123321=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎭⎫ ⎝⎛--⋅=n n C λλ ()→=⨯==kN 71.010.11.781.0541k 1B k B C H M R )( kN 65.171.094.0k B k A →=+=+=R R R k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)( kN 48.065.1277.094.0A k A k A →=⨯-=-=k R R V η)( 0.03kN 65.1446.071.0B k B k B ←-=⨯-=-=k R R V η )( kN 46.065.1277.0C k C ←-=⨯-=-=k R V η排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图2-60b ，c 所示。

（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2-60中内力图的位置及方向调整一下即可，如图2-61所示。

图2-60 AB 跨作用屋面活荷载时排架内力图(c)轴力图.065.66(b)弯矩图M M (a)图2-61 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2-62a 所示。

对于A ，C 柱, 109.0=n ，356.0=λ得310.0111811133411=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=n n C λλ)( kN 51.70.31010.1m -2.4kN/m 111k A ←-=⨯⨯=-=HC q R k )( kN 76.30.31010.12.1112k C ←-=⨯⨯-=-=HC q R k )(kN 06.1979.776.351.7←-=---=++=Wk kC kA k F R R R各柱顶的剪力分别为)(kN 23.206.19277.051.7←-=⨯+-=-=k A kA kA R R V η )(kN 50.806.19446.0→-=⨯-=-=k B kB R V η00.(c)轴力图38..41(b)弯矩图(a)k 1C k 2CM)(kN 52.106.19277.076.3→=⨯+-=-=k C kC kC R R V η排架内力如图2-62b 所示图2-62 左吹风时排架内力图(2)右吹风时计算简图如图2-63a 所示。