单层工业厂房结构设计
2、 荷载计算 1横载 (1)、屋盖横载
两毡三油防水层
0.35KN/m2
20mm水泥砂浆找平层
20
KN/m3×0.02m=0.40 KN/m2
预应力混凝土屋面板
1.40 KN/m2
屋盖0.29 KN/m2
2.49KN/m2 屋架重力荷载为106KN/榀,则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设 计值: G1=1.2×(2.49 KN/m2×6m×18m/2+106 KN/2)=224.95KN
G410(一) 屋面 1.5米×6.0米预应力混凝 板 土屋面板
YWB-II(中 间跨)
YWB-II s(端跨)
1.4 (包括灌缝
重)
G410(三)
1.91
天沟 1.5m×6m预应力混凝土屋 TGB68—1
板 面板
(卷材防水屋面板TGB68—
1)
屋架 预应力混凝土折线屋架 (跨度18米)
106KN/榀 YWJA-24-1Aa 0.05
作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力计算;(由于软钩 吊车起重量在160~500KN时,a=0.10)
吊车横向荷载设计值: =35.30Kn 3、排架内力分析 该厂房为两跨等高排架,用剪力分配法进行排架内力分析。其中柱的剪 力分配系数计算,结果见表三。
表三:柱剪力分配系数
柱别
A,C柱
n=0.119 λ=0.280
(1) 吊车竖向荷载 Dmax=γQFpmax∑yi=1.4×[195×(1.0+0.267)+165×(0.792+0.058)]=542.24kN
Dmin=γQFpmin∑yi=1.4×[30×(1.0+0.267)+35×(0.792+0.058)]=94.86kN
图四:吊车荷载作用下支座反力影响线 (2)吊车的横向荷载
(4)、柱自重重力荷载设计值 A,C柱 上柱 G4A= G4C=1.2×5kN/m×4.4m=26.40kN 下柱 G5A= G5C=1.2×7.04kN/m×11.3m=95.46kN B柱 上柱 G4B =1.2×7.5kN/m×4.4m=39.60kN 下柱 G5B =1.2×7.64kN/m×11.3m=103.60kN 各项荷载作用位置如图所示。
图)及B类地面粗糙度查表确定如下:
柱顶(标高15.20m)
=1.144
檐口(标高17.10m)
=1.186
屋顶(标高18.50mm)
=1.217
图三:风荷载体型系数及排架计算简图 如图三所示,由式可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为: =1.0×0.8×1.144×0.35=0.320 kN/ =1.0×0.4×1.144×0.35=0.160 kN/
吊车 G323 梁 钢筋混凝土吊车梁
DL—9Z(中间 跨)
DL—9B(边 跨)
39.5KN/根 40.8KN/根
轨道 G325(二) 连接 吊车轨道联结详图
0.80KN/m
基础 G320 梁 钢筋混凝土基础梁
JL—3 16.7KN/根
图一:厂房剖面图
柱的高度为 H=0.3m+4.8m+6.9m+3.2m+0.5m=15.7m =12m-1.2m+0.5m=11.3m =15.7m-11.3m=4.4m 根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件,查表确定柱截面尺寸, 见表一。
图二:荷载作用位置图
2屋面活荷载
屋面活载标准值为0.5kN/,雪荷载标准值为0.25 kN/,后者小于前者,
故仅需计算雪荷载。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为:
Q1=1.4×0.5kN/×6m×18m/2=37.8kN
Q1的作用位置与G1作用位置相同,如图二所示。
3、 风荷载
风荷载标准值按计算,其中,,按厂房各部分标高(见图:厂房剖面
1、 结构构件选型及柱截面尺寸确定 根据厂方跨度、柱顶高度及起重机重量大小,采用钢筋混凝土排
架结构。为了保证屋盖的整体性及空间刚度,屋盖采用无檩体系,选用 预应力混凝土折线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一。
表一: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
(2)、悬墙荷载设计值 G2=1.2×19.0 KN/m2(4.9 m ×6 m×0.24-3.6 m×3.2 m×0.24m) +1.2×20×(4.9 m ×6 m×0.02-3.6 m×3.2 m×0.02) =115.01kN
(3)、吊车梁及轨道重力设计值 G3=1.2×(39.5kN+0.8kN/m×6m)=53.16kN
B柱
n=0.161
λ=0.280
1、 恒载作用下排架的计算简图如图5a所示。图中的重力荷载及力 矩M是根据图二确定的,即
=224.95kN;=115.01+53.16+26.40kN=194.57kN
;; ; =(224.95kN+26.40kN)×0.25m-53.16kN×0.25m=49.55kN·m 由于图5a所示排架为对称结构且作用对称荷载,排架无侧移,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可根据查表所得的 相应公式计算。对于A,C柱,n=0.119, λ=0.280,则 。求得后,利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,横载作用下排架结构的弯矩图和轴力图分 别见图5b,c 。
表二:柱截面尺寸及相应的计算参数
计算 截面尺寸/mm 参数 柱号
面积/ 惯性 矩/
自重()
上柱 A、 C 下柱 I500×1000×200×120
B 上柱
500×600
下柱 I500×1200×200×120
5.00 7.04
7.50 7.64
由于厂房内柱子布置一致,选中间跨和边跨分别进行计算,但为了 减少构件种类,边柱和中间柱取为相同,故只取中间一跨进行计算。
图5(d)为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定。
图5:恒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6a所示。其中Q1=37.8KN,则在柱顶和变阶处的 力矩为: ;;。
图6:AB跨作用屋面活荷载时排架内力图 对于柱A,,则 对于柱B,n=0.161, λ=0.280,则 则排架柱顶不动铰支座总反力为: 将R反向作用于柱顶,计算相应柱顶剪力,并与柱顶不动铰支座反力叠 加,得屋面活荷载作用于AB跨时柱的剪力,即 排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图6b,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6中各内力图 的位置及方向调整即可,如图7所示。
Fw= =1.4×[(0.8+0.4)×1.186×1.9+
(-0.6+0.5)×1.217×1.4]×1.0×0.35×6 =7.45KN
4、 吊车荷载 查表得200/30kN吊车的参数为:B=5.65m,轮矩K=4.40,
Fpmax=195kN, Fpmin=30kN,g=75kN,Q=200 kN。150/30kN吊车的参数 为:B=5.65m,轮矩K=4.40,Fpmax=165kN, Fpmin=35kN,g=69kN, Q=150kN。根据B和K,可算出出吊车梁支座反力影响线中个轮压对应点 的竖向坐标值,如图4所示:
图7:BC跨作用于屋面活荷载时排架内力图