單層工業廠房結構設計
1 單層工業廠房結構設計任務書
1.1 設計題目
裝配車間雙跨等高廠房.
1.2 設計任務
1.2.1 單層廠房結構布置.
1.2.2 選用標準構件.
1.2.3 排架柱及柱下基礎設計.
1.3 設計內容
1.3.1 確定上、下柱的高度及截面尺寸.
1.3.2 選用屋面板，天窗架，屋架，基礎梁，吊車梁及軌道車接件.
1.3.3 計算排架所承受的各項荷載.
1.3.4 計算各種荷載作用下排架的內力.
1.3.5 柱及牛腿的設計，柱下單獨基礎設計.
1.3.6 繪製施工圖
⑴結構布置圖（屋架，天窗架，屋面板，屋蓋支撐布置，吊車梁，柱及柱間支撐，牆體布置）.
⑵基礎施工圖（基礎平面圖及配筋圖）.
⑶柱施工圖（柱模板圖，柱配筋圖）.
1.4 設計資料
1.4.1 某車間
該車間為雙跨等高有天窗廠房，柱距為6m，車間總長為120m，中間設有一道伸縮縫，廠房跨為（見表1-1），剖面如圖1-1所示。
表1-1
1.4.2 吊車
每跨設二台中級工作制軟鉤橋式吊車，吊車起重量及軌頂標高見表1-1.
1.4.3 建設地點
北部某城市（基本風壓為0.50kn/㎡。基本雪壓0.30 kn/㎡）.
1.4.4 工程地質及水文地質條件
該廠址位於大黑河二級階地，地形平坦，廠區地層自上而下為耕土層粘土，中砂，軟石，基岩，其中耕土層厚約0.5m，粘土層厚約3m，地基承載力標準值=180 kn/㎡，可作持力層，廠區地層地下水位較低，且無腐蝕性.
1.4.5 建築材料**條件
建設廠房使用的鋼材，水泥，磚，砂石，石灰等材料均可按設計要求**.
主要材料有：
⑴鋼材鋼筋混凝土結構和預應力混凝土結構所有的鋼筋種類，型鋼及鋼板可保證**並具備有各種規格.
⑵水泥普通矽酸鹽水泥，可配製c10∽c40級混凝土.
⑶磚普通粘土磚mu7.5.
⑷其他如砂石，石灰等地方材料均能按設計要求**，柱子，屋架可在現場預製，其他預製件均在預製廠製作，預製構件安裝架設由該地機械化施工公司負責施工，該項目的施工單位有較高的施工水平，如設計採用國家標準圖及普通做法，其施工質量均能達到設計及施工驗收規範的要求.
1.4.6 建築構造
⑴屋面卷材防水屋面，其做法如下：
sbsiv改性油氈
20mm厚水泥砂漿找平層
100mm厚水泥珍珠岩製品保溫層
一氈二油隔氣層
預應力混凝土大型屋面板
⑵牆體240mm厚清水磚牆，鋼門窗
⑶地面室內混凝土地面，室內外高差300m
建築構造見圖1-2
1.4.7 選用材料
混凝土強度等級為c20，柱中受力主級為ⅱ級鋼筋，箍筋及基礎底板鋼筋為ⅰ級鋼筋
(a) 結構平面布置圖
(b)剖面圖
圖1－1
2.單層廠房結構設計
2.1 屋面結構
2.1.1 屋面結構
⑴屋面板
採用全國通用工業廠房結構構件標準圖集92g410（一）1.5m×6m，預應力鋼筋混凝土大型屋面板，卷材防水。板重（包括灌縫在內），標準值為1.4kn/㎡.
屋面板的選用方法（包括簷口板，嵌板）是：計算該板所受外加荷載的標準值，在圖集中查出的允許外加荷載標準值應比它大但又最接近的板代號，其選用結果見表2-1.
⑵天溝板
採用92 g410（三）1.5m×6m預應力鋼筋混凝土屋面板（卷材防水天溝板）.又屋面排板計算，天溝板的寬度為680mm，該廠房一側設有6根落水管，天溝板內坡度為5‰，墊層最薄處為20mm厚，則最厚處為80mm，如圖2-1所示，按最厚處的一塊天溝板計算其所受的外加荷載標準值，見圖2-2.
選用方法同屋面板，其選用結果見表2-1，但需要注意天溝板的開洞位置.
圖2-2
⑶天窗架
採用94g316中的ⅱ型鋼筋混凝土天窗架gj9-03，自重標準值2×36kn/榀，天窗端選用94g316中的db9-3，自重標準值2×57 kn/榀（包括自重，側板，窗檔，窗扇，支撐，保溫材料，天窗，電動起動機，消防栓等），其選用見表2-1.
⑷屋架採用95g415（三）預應力鋼筋混凝土折線形屋架（跨度24m），選用時應根據屋面荷載大小，有無天窗及天窗類別，簷口類別等進行選用，其選用見表2-1
⑸屋蓋支撐
①可不設屋架上弦橫向水平支撐，但須保證屋面板與屋架的連線不少於三個焊接點並沿板縫灌注不低於c15的細石混凝土，否則，應在該廠房的兩端第一柱間設定上弦橫向水平支撐.
②屋架間的垂直支撐與水平系杆，可在該廠房兩端的第一柱間的端中及兩端設定垂直支撐，並在各跨跨中下弦處設定通長的縱向剛系杆，在各跨兩端下弦處設定通長的鋼筋混凝土系杆.
③屋架下弦的橫向及縱向水平支撐均不可設.
⑹吊車架
採用g323（二）標準圖集中的鋼筋混凝土吊車梁（中輕級工作制），吊車樑高1200mm，構件自重：dl-92（中間跨）39.5kn/根，dl-913（邊跨）40.
8kn/根，軌道及零件重1kn/m，軌道及墊層構造高度200mm，見表2-1
2.1.2 排架柱及基礎材料選用情況
⑴柱混凝土：採用c20, =9.6n/㎜, =1.54n/㎜
鋼筋：縱向受力鋼筋採用hrb335級鋼筋（=300n/㎜， =2×105n/㎜），箍筋採用hpb235級鋼筋.
⑵基礎混凝土：採用c20, =9.6n/㎜, =1.54n/㎜
鋼筋：採用hrb335級鋼筋（=300n/㎜）
表2-1
2.1.3 梁柱的結構布置
⑴ 排架柱尺寸的選定
①計算上柱高及柱全高
由工藝要求，軌頂標高為+9.6m,吊車為20/5t,lk=24-1.5=22.5m,中級工作制，查吊車有關資料，軌頂至吊車頂距h=2.136m.
柱頂標高=軌頂標高+吊車頂端與柱頂的淨空尺寸=9.600+2.136+0.220=11.956m.
由牛腿頂面標高及模板要求，吊車樑高為1.2m，軌道及墊層構造高度取0.2m，故
牛腿頂面標高=軌頂標高-吊車梁高度-軌頂墊高=9.600-1.200-0.200=8.200m(取8.400m)
依次，柱頂標高=牛腿頂面高+吊車樑高+軌頂墊高+h+0.220
=8.400+1.200+0.200+2.136+0.220=12.156m(取12.300m)
綜上，則柱頂標高為12.300m，
上柱高hu=柱頂標高-軌頂標高+吊車樑高+軌道構造高=12.3-9.6+1.2+0.2=4.1m,
全柱高h=柱頂標高-基頂標高=12.3-（-0.5）-（-0.2）=13.0m,
下柱高hl=h-hu=13.0-4.1=8.9m,
實際軌頂標高=8.4+1.2+0.2=9.8m與9.6m要求相差在±0.2m範圍內，故滿足要求，1—1剖面圖見圖2-3.
圖2-3
上柱與全柱高的比值λ==0.315
②初步確定柱截面尺寸.
根據教材表2.7（6m柱距單層廠房矩形，工字形截面柱截面尺寸限值）.
對於下柱截面寬度：
=356mm，可取b=400mm.
對於下柱截面高度，有吊車時
=742mm
無吊車時
=780mm.
根據表2.8[廠房柱截面形式和尺寸參考（中級工作制）]取：
邊柱軸：
上柱：□b×h=400mm×400mm
下柱：ib×h×bi×hi=400mm×800mm×100mm×150mm
中柱b軸：
上柱：□b×h=400mm×600mm
下柱：ib×h×bi×hi=400mm×800mm×100mm×150mm
驗算初步確定的截面尺寸，滿足要求.
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