单层厂房结构课程设计一、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。

二、荷载计算1.恒载（1）屋盖恒载（2）吊车梁及轨道重力荷载设计值:⑶柱自重重力荷载设计值A 、C 柱：上柱 :G4AG 4C 1.2 4.0kN/m 3.6m 17.28kN 下柱:G 5AG；5C1.2 4.69kN/m6.5m 36.58kNB 柱：上柱: G 4B1.2 6.0kN/m 3.6m 25.92kN下柱:G5B1.2 4.94kN/m 6.5m 38.53kN 各项恒载作用位置如图3所示。

图3荷载作用位置图 （单位：kN ）2.屋面活荷载2 2屋面活荷载标准值为°.5kN/m，雪荷载标准值为°.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设计值为：示。

本设计仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图图2计算单元和计算简图根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件, 表1柱截面尺寸及相应的计算参数 1。

如图1所示，根据工艺要求，确定柱顶标高为 设室内地面至基础顶面的距离为 0.5m ， 度H u 分别为：9.6m ，牛腿顶面标高为 H ， 则计算简图中柱的总高度 6m ； 下柱高度 H i ，和上柱高 图1厂房剖面图20厚水泥砂浆找平层 80厚泡沫混凝土保温层320kN/m 38kN/m 预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 20.02m 0.40kN/m 2 0.08m 0.64kN/m 221.4kN/m 0.05kN/m 2总计屋架重力荷载为 2.84kN/m 260.5kN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设计值为:屋盖钢支撑3.风荷载风荷载的标准值按W k z z s W o计算，其中2w00.5kN/m z1.0z根据厂房各部分标高（图1）及B类地面粗糙度确定如下柱顶（标高9.6m）z 1.000檐口（标高11.75m）z 1.049屋顶（标高12.8°m）z 1.078s如图4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：图4 风荷载体型系数及计算简图则作用于排架计算简图（图4）上的风荷载设计值为：4.吊车荷载由表可得20/ 5t吊车的参数为： B 5.2m，K 4.0m，g 68-6kN，Q 200kN P max 174kN P min37.5kN, ,根据B 5.2m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。

（1）吊车竖向荷载吊车竖向荷载设计值为：（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：作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为：图5 吊车荷载作用下支座反力影响线三、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计算，见表2。

1、屋面恒载作用下的内力计算G3 G4A 58.8kN 17.28kN 76.08kN G1 G1220.33kN ;G2>G3 G5A 36.58kN ;G42G1 2 220.33kN 440.66kN>G6 G5B 38.53kN . G5 G4B 2G3 25.92kN 2 58.8kN 143.52kN由于图6a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R i可根据相应公式计算。

对于 A , C 柱 n 0.109, 0.356 则：RC6.39 ()本例中RB 0。

求得R 后，可用平衡条件求岀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，下同。

图6恒载作用下排架内力图图8 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9a 所示。

对于A ，C 柱，n 0.109， 0.356得各柱顶的剪力分别为 排架内力如图9b 所示(a)(b)图9左吹风时排架内力图(2) 右吹风时计算简图如图10a 所示。

将图9b 所示A ，C 柱内力图对换且改变内力符号后可得，如图10b 所示图10右吹风时排架内力图4.吊车荷载作用下排架内力分析(1) D max 作用于A 柱计算简图如图11a 所示。

其中吊车竖向荷载D max ，D min 。

在牛腿顶面处引起的力矩为：220.33■-237.61—96 41466.58 L584.18332.99 +M+N332.992.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 对于A 柱，C1R M 1A R A ^C 1H 7 a 所示，其中 2.231 CM2AC iQ i 37.8kN ，它在柱顶及变阶处引引起的力矩为:恥57，则1.89kN m2.231 9.45kN m 0.95710.1m1.31kN0.356，则将R 反作用于柱顶， 得屋面活荷载作用于AB 跨时的柱顶剪力，即 排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图 7b ，c 所示。

图7 AB 跨作用屋面活荷载时排架内力图(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 7中内力图的位置及方向调整一下即可，如图 所示。

B 柱 n 0.281,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 对于，可8440.66220.33 +n_ 237.61「296.+V对于A柱，C3°.957，则对于B 柱，n 0.281 ，0.356 ，得排架各柱顶的剪力分别为：排架各柱弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图11b,c 所示。

图11 Dmax作用在A 柱时排架内力图Dmax作用于B 柱左（1）计算简图如图12a所示M A,M B计算如下：柱顶不动铰支反力R A , R B及总反力R分别为：各柱顶剪力分别为：排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图12b, c所示图12 Dmax作用于B 柱左时排架内力图（3）D max作用于B柱右根据结构对称性及吊车吨位相等的条件，内力计算与D max作用于B柱左的情况相同，只需将A，C柱内力对换并改变全部弯矩及剪力符号，如图13所示。

图13 Dmax作用于B 柱右时排架内力图（4）D max作用于C柱同理，将作用于A柱情况的A，C柱内力对换，并注意改变符号，可求得各柱的内力，如图14所示。

图14 D max作用在C柱右时排架内力图（5）T max作用于AB跨柱当AB跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图15a所示,对于A 柱，n °.1°9 ，°.356，得a 3.6m 1.2m /3.6m °.667，则同理，对于B 柱，n °.281 ，°.356 ，a °.667,C5 °.598，则：排架柱顶总反力R 为：各柱顶剪力为：排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图15b所示。

当T max方向相反时，弯矩图和剪力只改变符号，方向不变。

图15 T max作用于AB跨时排架内力图（6）Tmax作用于BC跨柱T由于结构对称及吊车吨位相等，故排架内力计算与 1 max作用AB跨情况相同，仅需将A柱与C柱的内力对换，如图16 所示。

图16 T max作用于BC跨时排架内力图5.内力组合以A柱内力组合为例。

表 3为各种荷载作用下A柱内力标准值汇总表，表4〜表 12、表 3 为A 柱内力组合表，这两表中的控制截面及正号内力方向如表 3 中的例图所示。

对柱进行裂缝宽度验算时，内力采用标准值，同时只需对e°/h°°.55的柱进行验算。

为此，表3中亦给出了M k和N k的组合值，它们均满足e。

/ h o 0.55的条件，对设计来说，这些值均取自N min及相应的M和V 一项。

注：M单位（kN m）, N单位kN , V单位kN注：M单位（kN m）, N单位kN , V单位kN注：M单位（kN m）, N单位kN , V单位kN注：M单位（kN m）, N单位kN , V单位kN。

注：M单位（kN m）‘ N单位kN , V单位kN注：M单位（kN m）, N单位kN , V单位kN注：M 单位（kN m ）, N 单位kN , V 单位kN表10 1.2恒载+ 0.9 1.4 （吊车荷载+风载） 截 面及 组 相应的及 且相应的组及相M组 合 项 及 相应的合 项应的、V合 N □ 页N 、V、VM项 、V76.7-68. 76.776.1113,5 5551 1371366 ，66 999237.,9 237.1 237.2316161617.61101113.-84.1113.-6911,4 314,5618,43147.91666，9693.,9382.,9693.92911850681 8516.411340.-281340.291 322 1.680,4 3221 2.659,4，5665 6,8730.8429.,8730.9331543113561 435 102.991相应的，6相应的 MN949.477292.659332.9910注：M 单位（kN m ）, N 单位kN , V 单位kN 。

表恒载屋面活荷载吊车竖向荷载注：M单位（kN m）, N单位kN , V单位kN注：M单位（kN m）, N单位kN , V单位kN六、柱截面设计以A 柱为例。

混凝土强度等级为 采用HRB400级钢筋，筋。

f tk 2.01 N / mm 2.b 0.518。

上、下柱均采用对称配N u 0.9 f c A f y A s2454.03kN N max 293.771kN 满足弯矩作用平面外的承载力要求。

2.下柱配筋计算取 h 0900mm 40mm 860mm与上柱分析方法类似。

截面的内力均小于N b ，则都属于大偏心受压。

所以选取偏心距e0最大的一组内力作为最不利内力。

按 M 278.473kN m ，N 332.99kN 计算 下柱计算长度取l0 「°H i 6.5m附加偏心距e a 90030b 100mm ，b f 400mm ，h f 150mm1.0上柱配筋计算。

上柱截面共有4组内力。

取截面的内力均小于 Nb，则都属于大偏心受压，所以选取偏心距较大的一组内力作为最不利内力。

即取h 0 400mm -40mm 360mmM =78.783 kN m , N = 237.61 kN ；吊车厂房排架方向上柱的计算长度102 3・6m7.2m 。