1、1单层厂房结构课程设计实例1、结构构件选型及柱截面尺寸确定该厂房是某市郊区内的一个高双跨（18m+18m）生产车间。车间长总36m，纵向柱矩 6m，在车间中部，有温度伸缩逢一道，厂房两头设有山墙。柱顶标高大于 8m，故采用钢筋混凝土排架结构。为了使屋架具有较大刚度，选用预应力混凝土折线形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。厂房的各构选型见表 1-1表 1-1 主要构件选型结 构 的 名 称 标 准 图 集 选 用 型 号 重 力 荷 载 标 准 值屋 面 板 G410(一 )1.5m6m预 应 力 砼 板 YWB2- 1.4KN/m2天 沟 板 G410(三 )1.5m6m
2、预 应 力 砼 板(卷 材 防 水 天 沟 ) TGB68-1 1.9KN/m2屋 架 G314(三 )预 应 力 砼 折 线 型 屋 架 YWJA-24-1 106KN/榀0.05KN/m2（ 支 撑 ）吊 车 梁 G323(二 )钢 筋 砼 吊 车 梁 (中 级 工 作 制 ) DL-11 40.8KN/根轨 道 连 接 G325(二 )吊 车 轨 道 连 接 详 图 0.8KN/m基 础 梁 G320(二 )钢 筋 砼 基 础 梁 JL-3 16.7KN/根由图 1-1 可知柱顶标高是 8.4 米，牛腿顶面标高为 9.0m；室内地面至基础顶面的距离为 0.5 米，则计算简图中柱顶标高 H
3、，下柱高度 Hl 和上柱的高度Hu 分别为：H=12.9m+0.5m=13.4mH1=8.4m+0.5m=6.5mHu=10.7m-6.5=4.2m根据柱的高度，吊车起重量及工作级别等条件，确定柱截面尺寸，见表 1-2。2见表 1-2 柱截面尺寸及相应的参数截 面 尺 寸 /mm 面 积 /mm2 惯 性 矩 /mm4 自 重/(KN/m)上 柱 矩 400400 1.6105 2.13109 4.0下 柱 I400900100150 1.875105 1.95381010 4.69上 柱 矩 400600 1.6105 7.2109 6.0下 柱 I4001000100150 1.97510
4、5 2.56341010 4.94ACB桩 号 计 算 参 数2.荷载计算2.1 恒载2.1.1 屋盖恒载 222224.95kN/m 一01./ 一 .4k/ 20m05N ./m 1 .3k/ 一找 平 层层 找 平 层层屋架重力荷载为 106.0kN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设计值为： 410.kk/2106/246kN/m95.4211 GBA2.1.2 吊车梁及轨道重力荷载设计值: N7.50.8/.32.1.3 柱 自 重 重 力 荷 载 设 计 值 :A、C 柱:上柱：G 4A=G4C=1.24.0kN/m3.35m=16.08kN下柱: G 5A=G5C=1.24.
5、69kN/m9.5m=53.47kN3B 柱:上柱: G 4B=1.26.0kN/m3.35m=24.12kN下柱: G 5B=1.26.94kN/m9.5m=79.12kN各 项 恒 载 作 用 位 置 如 图 2-1 所 示 。 G5A=3.47KNG3=54.72KNG3=54.72KNQ10GB=4.KNGA1=40.KNQ53G4A=16.08KNG5A=3.47KNB15B7912386Q1=37.8KNGA6G4A=16.08KN图 2-1 荷载作用位置图 （单位： kN）2.2 活荷载2.2.1 屋面活荷载由荷载规范查得，屋面活荷载的标准值为 0.5kN/m（可作 0.2kN/
6、m的增减） ，本处取 0.5kN/m，雪荷载的标准值为 0.35kN/m，故仅按屋面活荷载计算,作用于柱顶的屋面活荷载设计值为:Q1=1.40.5kN/m26m24/2m=50.4kNQ1的作用位置与 G1 作用位置相同，如图 2-1 所示。2.2.2 风荷载由荷载规范查得，某地区基本风压 W0=0.5 kN/m2，z=10；风荷载4的标准值按 0szkw计算， z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 12.35m) =1.028z檐口(标高 13.35m) =1.093z屋顶(标高 14.40m) =1.123zs如图 2-57 所示，则由上式可得排架
7、迎风面及背风面的风荷载标准值分别为： 0szkw1.00.81.0280.5 kN/m 20.411 kN/m 21.00.41.0280.5 kN/m 20.206 kN/m 2风 向图 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)上的风荷载设计值为:q1=1.40.411 kN/m26.0 m3.45kN/mq2=1.40.206 kN/m26.0m1.73kN/mBhhFzzW 02431210 =1.4 （0.8+0.4 ） 1.093 （13.35-12.35 ）+ (-0.6+0.5)1.123(14.40-13.35) 1.00.565=5.01kN所以
8、风荷载作用如图 6 所示。240240w1qqF图 6 风荷载作用示意图2.3 吊车荷载由表 6 可得 15/3t 吊车的参数为：B=5.55m，K=4.4m，G=69kN，Q=320，P max=185kN，P min=37.5kN 根据 B=5.55m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。(1)吊车竖向荷载吊车竖向荷载设计值为： 56.8kN0.27).80.751(85kN1.4max0axiyPD 137inini(2)吊车横向水平荷载对于 15/3t 的软钩吊车 =10%，作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力为： kNkNgQT 725.9
9、0.63241作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为： 27k.90.6).8.1(9.70maxiy6PminaxPmin=37.5KNax18图 2-58 吊车荷载作用下支座反力影响线排架内力分析柱 别 n=Iu/Il =Hu/H C0=3/1+ 3(1/n-1) =H3/C0EI i=1/ i / 1/ iA,C柱 0.11 0.26 2.62 A= B A= BB柱 0.28 0.26 2.87 c cA、C 列柱柱顶位移 、 的计算AC=2.13 10 mm ， =1.9538 10 mm1I942I104/ =（ 2.13 10 ）/（1.9538 10 ）=0.110n29/
10、=3.35/12.85=0.26uH=3/1+0.26 (1/0.110-1)=2.63)1(30nC3=1.0/(1.9538 10 2.63) ( )=1.946 10 ( )02CEIA10EH31EH3(2) B 列柱柱顶位移 的计算B上柱：=7.2 10 mm ， =2.563 10 mm1I942I1047/ =（ 7.2 10 ）/（2.563 10 ）=0.281n1I2910/ =3.35/12.85=0.26uH=3/1+0.26 (1/0.281-1)=2.87)1(30nC3=1.0/(2.563 10 2.87) ( )=1.359 10 ( )02EIB10EH31
11、EH3各柱剪力分配系数 i331131 764.)0359.0946.2(1 HCBAi =29.764.)/()31iiA=B 1.0.359.)/()31ii=0.291 2+0.417=1.0CA恒荷载作用下排架内力分析图 5 恒荷载作用的计算简图G1=GA1=410.4kN； G2=G3+G4A=50.72kN+16.08kN =66.80kN； 8G3=G5A=53.47kN； G4=2GB1=410.4kN2=654.24kN； G5=2G3+G4B=250.72kN +24.12kN =125.56kN； G6=G5B=79.12kN；M1= G1e1=410.4kN0.05 m
12、 =20.52 kN.m；M2=(G1+ G4A)e0-G3e3=(410.4kN +16.08kN)0.2 m -53.47kN0.35 m= 66.58 kN.m2.0311.026.1.31233232nC1.2241.323231.684 128.06.1.21232321nCB1.3381.3323BRA= C1+ C3=(20.52kN.m2.031+66.58kN.m1.224)/12.85m HM2= 9.59kN ()RC= 9.59kN ()；本例中 RB=0 kN 求得 iR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，恒载作用下排架结
13、构的弯矩图和轴力图分别见图 2-59b、 c。9图 2-59d 为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定，下同。内力图： 481.209481.20M(KNm)图 k图 6 恒荷载内力图恒荷载作用下排架内力分析AB 跨作用屋面活荷载1BQAM2图 7 AB 跨作用活荷载作用简图Q1 =50.4kN，则在柱顶和变阶处的力矩为：M1A= 50.4kN0.05 m = 2.52kN.m；M 2A= 50.4kN0.25 m = 12.6kN.m；10M1B= 50.4kN0.15 m = 7.56 kN.m对于 A 柱，C 1=2.031，C 3=1.224,则RA= C1+ C3=(2.52kN.m2.031+12.6kN.m1.224)/12.85mHA2=2.07kN ()对于 B 柱 C1B=1.68，则RB= C1B =7.56 kN.m1.684/12.85m=0.99kN ()HM1则排架柱顶不动铰支座总的反力为：R= RA+ RB= 2.07kN+0.99kN =3.06kN ()VA= RAR A=2.07kN -0.2913.06kN =1.18 kN ()VB= RBR B=0.99-0.4173.06kN =0.29kN ()VC= R C=0.2913.06kN = 0.89kN ()排架各柱的弯矩图,轴力图,柱底剪力如图 8 所示:N图 (k)M(KN.m)
