单层厂房设计一．设计题目：单层工业厂房二．设计内容要求资料：1.根据工艺和建筑设计要求，该车间确定为两跨等高钢筋混凝土排架结构。
车间总长度为120m，柱距为6M。
2.建设地点：某市郊区。
3.自然条件：基本风压Wo=0.45KN/㎡，基本雪压：0.75KN/㎡；土壤冻结深度最大为500mm；地下水位为-4m.地势平坦、地质构造均匀，地基允许承载力为200kpa。
4.其他资料吊车每跨二台300/50KN，抗震设防烈度为6度。
屋面作法：二毡三油上铺小石子， 0.35 KN/㎡；20mm厚水泥砂浆找平层， 20 KN/㎡；50m厚水泥珍珠岩保温层， 4 KN/㎡；一毡二油隔汽层， 0.05 KN/㎡；20mm厚水泥砂浆找平层， 20 KN/㎡；预应力大型屋面板。
围护墙：240mm厚实心砖墙。
内墙面：石灰砂浆底，纸筋灰罩面，0.5kn/㎡；外墙面：清水墙。
门窗：纵墙每柱距设窗三层，窗台标高分别为1.2m、5.8m、9.4m。
窗尺寸分别为4500*2100、4500*1800、4500*1800。
两端各设一大门，尺寸为3900*3900。
三、设计依据1、《房屋建筑制图统一标准》（GB/T50001-2001）2、《建筑结构制图标准》（GB/T50105-2001）3、《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2001）4、《钢结构设计规范》》(GB50017-2003)5、《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205—2001)结构选型该厂房，为单跨等高厂房27m，柱距6m，厂房全长120m。
27m跨设有300kn/50kn中级桥式吊车。
轨顶标高8.7m。
地质情况：地下水位在-4m以下，地基土为沙质粘土，地基承载力特征值为220KN/m2。
三、主要结构构件的选型及布置1、屋面结构布置。
包括屋面板、天沟板、屋架及其支架、天窗架等构件的选型和布置。
（1）屋面板（包括檐口板、嵌板）屋面板的型号根据外加屋面均布面荷载（不含屋面板自重）的设计值，查04G410-1。
屋面荷载标准值：防水层G ik =0.35kN/m2保温层G2k =0.48kN/m220mm厚水泥砂浆找平层G3k =0.40kN/m2屋面均布活荷载（不上人）Qik =0.60kN/m2雪荷载（西安地区）Qik =0.75kN/m2外加荷载基本组合设计值q=1.35×（0.35+0.48+0.4）+1.4×0.6×0.75= 2.2905kN/m2采用预应力混凝土屋面板。
查04G410-1屋面板选用：Y-WB-2Ⅱ，允许荷载：2.50 kN/m2>2.204 kN/m2,板自重1.4 kN/m2，灌缝重标准值0.1 kN/m2。
不设天窗架和天沟板，采用自由排水方式。
（2）屋架及支撑本厂房跨度为27m，宜采用梯形钢屋架，跨度为6m。
荷载设计值：防水层G ik =0.35kN/m2保温层G2k =0.48kN/m220mm厚水泥砂浆找平层G3k =0.40kN/m2屋面板Y-WB-2Ⅱ（含灌缝）G4k =1.50kN/m2屋架悬挂管道G5k =0.10kN/m2屋面均布活荷载（不上人）Qik =0.60kN/m2雪荷载（西安地区）Qik =0.75kN/m2永久荷载效应控制的基本组合设计值：q=1.35×（0.35+0.48+0.4+1.5+0.1）+1.4×0.6×0.75=4.360 kN/m2查05G511，27m跨厂房选用GWJ24-4A1，屋架上下弦连有横向支撑和竖向支撑，自重59.8kN/榀；18m跨厂房选用GWJ18-4A1，屋架上下弦连有横向支撑和竖向支撑，自重33.2kN/榀。
以上荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑，所以各荷载均按水平投影面积计算。
2、吊车梁采用预制钢筋混凝土吊车梁。
吊车数据表3-1起重量/t 跨度/m宽度B/mm轮距K/mm轨顶以上高度H/mm轨道中心到端部距离B1/mm最大轮压P max最小轮压起重机总质量m1小车总质量m210 16.5 5550 4400 2140 230 115 2.5 18.0 3.8/3.9 20 22.5 5550 4400 2300 260 215 4.5 32.0 7.5/7.8对27m跨厂房，计算长度取L=5.8m，a=（B-W）/2=（5550-4400）/2=0.58，x=（L-a）/2=（5.8-0.58）/2=2.61m。
吊车竖向荷载作用下最大弯矩标准值：MQ k=2P k x2/L=2×215×2.612/5.8=505.0KN·m基本组合设计值(不包括梁体和轨道自重)M=1.4×1.05×505.0 =742.4 KN·m剪力取距梁端约0.84m处，吊车竖向荷载作用下最大剪力标准值：V k=P k[（L-0.84）+（L-0.84-(B-W)）]/L=215[4.96+4.96+1.15]/5.8图5-1 柱=325.1 KN 基本组合设计值 V=1.4×1.05×325.1=477.9 KN根据以上数据，查04G323-2选用吊车梁DL-11，[M max ]=851.9 KN ·m>742.4KN ·m,[V a ]=562.6 KN>477.9 KN,满足要求。
梁自重：39.5 KN ，轨道选用DGL-10，轨道面与梁顶面距离200mm ，自重：0.8 kN/m 。
梁截面尺寸如右图：对18m 跨厂房，计算长度取L=5.8m ，a=（B-W ）/2=（5550-4400）/2=0.58m ，x=（L-a ）/2=（5.8-0.58）/2=2.61m 。
吊车竖向荷载作用下最大弯矩标准值： M Qk =2P k x 2/L=2×115×2.612/5.8=270.1KN ·m 基本组合设计值(不包括梁体和轨道自重) M=1.4×1.05×270.1 =397.0 KN ·m剪力取距梁端约0.84m 处，吊车竖向荷载作用下最大剪力标准值：V k =P k [（L-0.84）+（L-0.84-(B-W)）]/L =115[4.96+4.96+1.15]/5.8 =219.5 KN 基本组合设计值V=1.4×1.05×219.5=322.7 KN根据以上数据，查04G323-2选用吊车梁DL-8,满足要求。
梁自重：中跨27.5 KN ，轨道选用DGL-10，轨道面与梁顶面距离180mm ，自重：0.8 kN/m 。
梁截面尺寸如图2。
3、抗风柱抗风柱下柱采用工字型截面，上柱采用矩形截面。
抗风柱的布置需考虑基础梁的最大跨度。
抗风柱沿山墙等距离布置，间距为6m 。
4、基础梁基础梁型号根据跨度、墙体高度、有无门窗洞等查04G320。
墙厚240mm ，突出于柱外。
查04G320，选用JL-3，梁高均为450mm 。
梁自重16.1KN 。
5、柱间支撑柱间支撑设置在⑥、⑦轴线之间，支撑型号可查表05G336。
首先根据吊车起重量、柱顶标高、牛腿顶标高、吊车梁顶标高、上柱高、屋架跨度等查出排架号，然后根据排架号和基本风压确定支撑型号。
构件布置图见图3-3。
图3-1 图3-2图3-3 结构构件平面布置图四、排架计算(采用钢筋混凝土柱) 1、计算简图对于没有抽柱的单层厂房，计算单元可以取一个柱距，即6m 。
排架跨度取厂房的跨度，上柱高度等于柱顶标高减取牛腿顶标高。
下柱高度从牛腿顶算至基础顶面，持力层（基底标高）确定后，还需要预估基础高度。
基础顶面不能超出室外地面，一般低于地面不少于50mm 。
对于边柱，由于基础顶面还需放置预制基础梁，所以排架柱基础顶面取低于室外地面600mm 。
1）确定柱子各段高度对27m 跨厂房柱顶标高=8700+2140+220=110120mm ，取11400mm ；牛腿顶面标高=8700-1200-180=7320mm ，取7500mm 。
对18m 柱顶标高=8700+2300+220=11220mm ，取11400mm牛腿顶面标高=8700-1200-180=7320mm ，取7500mm 。
柱总高H=11.4+0.6=12.0m ；上柱高度H u =11.4-7.5=3.9m ；下柱高度H l =12.0-3.9=8.1m 。
A B EI A uEI b u A lEI b l 27000 7500390011400图4-1 排架计算简图排架计算简图和厂房剖面布置见图4-1、图4-2。
2）确定柱截面尺寸根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，查05G335图集可初步确定柱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⨯108 4.0 下柱I400⨯800⨯100⨯150 1.76⨯105188.4⨯108 4.4B 上柱矩400⨯600 2.4⨯10572⨯108 6.0 下柱I400⨯800⨯100⨯150 1.76⨯105188.4⨯108 4.4排架的荷载包括恒载、屋面活荷载、吊车荷载和风荷载。
荷载均计算其标准值。
1）恒载恒载包括屋盖自重、上柱自重、下柱自重、吊车梁及轨道自重。
①屋盖自重P1面荷载：防水层、保温层、找平层等0.35+0.48+0.4=1.23kN/m2屋面板自重 1.40kN/m2屋面板灌缝0.10kN/m2---------------------------------------------------------------------------------------------------------小计 2.73 kN/m2集中荷载：27m跨屋架自重59.8kN18m跨屋架自重33.2kN屋架作用在柱顶的恒载标准值： A 柱： P 1A =2.73×6×24/2+59.8/2=226.5kN B 柱：27m 跨传来 P 1B =2.73×6×24/2+59.8/2=226.5kN 18m 跨传来 P 1B ’=2.73×6×18/2+33.2/2=164.0kN C 柱： P 1C =2.73×6×18/2+33.2/2=164.0kNP 1作用点位置与纵向定位轴线的距离为150mm ，见图4-3。
② 上柱自重P 2A 柱： P 2A =4×3.9=15.6kNB 柱： P 2B =6×3.9=23.4kNC 柱： P 2c =15.6kN③ 下柱自重P 3下柱大部分截面为I 形，但牛腿部位及插入杯口基础的部分是矩形截面。