【正文】 雙跨等高工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 某金工車間雙跨等高廠房。 （ 1）單層廠房的結(jié)構(gòu)布置； （ 2）選用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件； （ 3）排架柱及住下基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。 3．設(shè)計(jì)內(nèi)容 （ 1）確定上下柱的高度和截面尺寸。 （ 2）選用屋面板，天溝板，基礎(chǔ)梁，吊車梁及軌道連接件。 （ 3）計(jì)算排架所承受的各項(xiàng)荷載。 （ 4）計(jì)算各項(xiàng)荷載作用下排架的內(nèi)力。 （ 5）柱及牛腿的設(shè)計(jì)，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。 （ 6）繪制施工圖。 1） 結(jié)構(gòu)布置圖（屋架，天窗架，屋面板，屋蓋支撐，吊車梁，柱及柱間支撐，墻體布置）； 2）柱施工圖（柱模板圖，柱施工圖） 3）基礎(chǔ)施工圖（基礎(chǔ)平面圖及配筋圖） （ 1）該車間為雙跨等高無天窗廠房，采用卷材防水屋面，跨度為21 米，柱距為 6 米，車間總廠為 72 米。廠房的剖面圖如 圖 1 所示。 圖 1 廠房剖面圖 （ 2）建筑地點(diǎn)為某市郊區(qū)（暫不考慮地震作用），設(shè)計(jì)使用年限為 50 年。 （ 3）吊車：根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，車間設(shè)置有兩臺(tái) 20/5t 橋式軟鉤吊車，吊車工作級(jí)別為 A5 級(jí)，吊車軌頂標(biāo)高 +。 （ 4）風(fēng)荷載：基本風(fēng)壓 (50 年 )標(biāo)注值為 ㎡ ，風(fēng)壓高度變化系數(shù)按 B 類地貌取。 （ 5）雪荷載：基本雪壓（ 50 年）標(biāo)準(zhǔn)值為 ㎡ . （ 6） 工程地質(zhì)及水文條件：廠址位于渭河二級(jí)階地，地形平坦，廠區(qū)地層自上而下為耕土層，厚約 ， 粘土層厚約 ， 地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值 =200KN/㎡ ，可作為持力層；中砂；卵石；基巖。廠區(qū)地層地下水位較低，且無腐蝕性，設(shè)計(jì)時(shí)不考慮地下水位的影響。 （ 7）建筑構(gòu)造。 1）屋面：卷材防水屋面； 2）墻體： 240mm 厚實(shí)心粘土磚砌筑； 3）地面：屋內(nèi)混凝土地面，室內(nèi)外高差 150mm。 二、 計(jì)算書 裝配式鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，當(dāng)結(jié)構(gòu)布置符合建筑模數(shù)且尺寸在饞鬼的范圍內(nèi)時(shí)，出柱與基礎(chǔ)單獨(dú)設(shè)計(jì)完成外，其他構(gòu)件可以從建筑標(biāo)準(zhǔn)圖集中 選用。通用圖集一般包括設(shè)計(jì)說明、構(gòu)件選用表、結(jié)構(gòu)布置圖、模板圖、配筋圖、預(yù)埋件詳圖、鋼筋及鋼筋用量表等內(nèi)容。它 們屬于結(jié)構(gòu)施工圖，可以作為施工的依據(jù)。設(shè)計(jì)中應(yīng)該選用合適的構(gòu)件，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行正確的表示，而無需逐個(gè)構(gòu)件設(shè)計(jì)。 （ 1） 屋面結(jié)構(gòu)。 1） 屋面板 。屋面板（包括檐口板、嵌板）選用方法：采用全國(guó)通用工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)圖集 G410（一） 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板（卷材防水），計(jì)算屋面板所承受的外加荷載的標(biāo)準(zhǔn)值，在圖集中查找板的允許外加荷載大于或等于板所承受的外加荷載，作為屋面板，選用結(jié)果見 表 1，屋面板的布置如 圖 2 所示。 2） 天溝板 。應(yīng)配合屋架選用天溝板。采用全國(guó)通用工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)圖集 G410（一） 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板（卷材防水天溝板），由屋面排板計(jì)算，天溝板的寬度為 680mm。具體計(jì)算如下： 半跨屋架上弦坡面總長(zhǎng) = 221 0 .5 1 .4 1 0 .5 9 3m?? 當(dāng)排 放 6 塊屋面板和一塊 890mm 嵌板時(shí)，則有： 6= 所以，根據(jù)圖集選用一塊寬為 760mm 的天溝板，見 表 1，其布置如圖 2 所示。 該廠房一側(cè)設(shè) 4 根落水管，天溝板內(nèi)坡度為 5‰ 。墊層最薄處20mm 厚，最厚處為 80mm，如圖 222 所示。按最厚處的一塊天溝板（ 80mm）計(jì)算其所受的外荷載標(biāo)準(zhǔn)值。注意天溝板的開洞位置 。 表 1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的選型表 構(gòu)件 名稱 標(biāo)準(zhǔn)圖集 選用型號(hào) 外加荷載 允許荷載 構(gòu)件自重 屋 面 板 G410（一） 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板（卷材防水） YWB2Ⅱ （中間跨） YWB2Ⅱ s （端跨） 二氈三油防水層 20 ㎜水泥砂漿找平層 20 = 100 ㎜厚水泥蛭石保溫層 5 = 一氈二油 隔汽層 20 ㎜水泥砂漿找平層 恒載 ∑ kN∕㎡ 屋面活荷載 雪載 活載取屋面活載與雪載的最大值 ∑ kN∕㎡ kN∕㎡ 板自重 kN∕㎡ 灌縫重 kN∕㎡ 嵌 板 G410（一） 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板（卷材防水嵌板、檐口板） KWB1（中間跨） KWB1s（端跨） 同上 kN∕㎡ 板自重 kN∕㎡ 灌縫重 kN∕㎡ 天 溝 板 G410（一） 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板（卷材防水天溝板） TGB681（中間跨） TGB681a（中間跨右端開洞） TGB681b（中間跨左端開洞） TGB681sa（端跨右端開洞） TGB681sb（端跨右端開洞） 積水深為 230 ㎜（與高肋齊） 10 = 二氈三油防水層 = 20 ㎜水泥砂漿找平層 20 = 80 ㎜厚水泥蛭石保溫層 5 = 一氈二油隔氣層 = 20 ㎜水泥砂漿找平層 20 = ∑ kN∕㎡ kN∕㎡ kN∕㎡ 續(xù)表 構(gòu)件 名稱 標(biāo)準(zhǔn)圖集 選用型號(hào) 外加荷載 允許荷載 構(gòu)件自重 屋 架 G415（三）預(yù)應(yīng)力混凝土折線形屋架（跨度 24m） YWJA211Aa 屋面板以上恒載 kN∕㎡ 活載 kN∕㎡ 屋架以上荷載 kN∕㎡ kN∕㎡ kN∕榀支撐 kN∕㎡ 吊 車 梁 G323（二）鋼 筋混凝土吊車 梁（中 輕級(jí)工 作制） DLZ6A（中間跨） DAZ6B（邊跨） kN∕根（中間跨） kN∕根（邊跨） 基 礎(chǔ) 梁 G320 鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁 JL3（中間跨） JL18（邊跨） kN∕根（中間跨） kN∕根（邊跨） 軌道聯(lián)接 G325 吊車 軌道聯(lián)接 DGL13 P= 205= 最大設(shè)計(jì)輪壓 p（ t）≤370 kN kN∕ m 圖 3 落水管布置圖 圖 2 屋面板、屋架布置圖 3） 屋架 。 屋架選用應(yīng)根據(jù)廠房使用要求、跨度大小、屋面荷載的大小、有無天窗及天窗類別、檐口類別等進(jìn)行選用。本實(shí)例采用全國(guó)通用工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)圖集 G415（三）預(yù)應(yīng)力 鋼筋混凝土折線屋架（跨度 21m），見 表 1，屋架布置如 圖 2 所示。 4） 屋蓋支撐 。 ⑴ 不設(shè)置屋架上弦水平支撐。屋架上弦橫向水平支撐作用是在屋架上弦平面內(nèi)形成剛性框，增強(qiáng)屋架的整體剛度 ，保證屋架上弦或屋面梁上翼緣平面外的穩(wěn)定，同時(shí)將抗風(fēng)柱傳來的風(fēng)荷載傳遞到（縱向）排架柱頂。但由于采用大型屋面板，每塊屋面板與屋架的連結(jié)不少于三個(gè)焊接點(diǎn)，并沿板縫灌注 C15 細(xì)石混凝土保證了屋面剛度，因此屋面上弦不宜設(shè)置上弦橫向水平支撐。 ⑵ 不設(shè)置屋架下弦支撐。由于本設(shè)計(jì)中，廠房的吊車噸位（ 20/5t）不大，無震動(dòng)類設(shè)備對(duì)屋架下 弦產(chǎn)生的水平作用力，故無需設(shè)置下弦橫 向水平支撐和下弦縱向支撐。 ⑶ 垂直支撐和水平系桿。垂直支撐作用是保證屋架承受荷載后在平面外的穩(wěn)定并傳遞縱向水平力，在跨端布置垂直支撐 CC1，跨中布置垂直支撐 CC3，如 圖 4 所示。 下弦水平系桿課防止吊車或其他水平震動(dòng)時(shí)（縱向）屋架下弦發(fā)生顫動(dòng)，一般情況下應(yīng)在未設(shè)置支撐的屋架間相應(yīng)于垂直支撐平面的屋架下弦節(jié)點(diǎn)處設(shè)置通長(zhǎng)水平系桿。如 圖 4 所示，在屋架端部用 HG2，屋架中部（跨中）用 HG1。 圖 4 屋蓋支撐布置圖 （ 2） 梁柱結(jié)構(gòu)布置。 1） 排架柱尺寸的選定。 a） 柱高。軌頂標(biāo)高為 +，吊車為 20/5t，工作級(jí)別為 A5級(jí)。當(dāng)廠房跨度為 21m 時(shí)可以求得吊車的跨度為 kL =2= ，查附表 21 求得吊車軌頂以上高度（吊車軌頂至小車頂面的距離）為 ，根據(jù)選定吊車梁的高度 hb =，軌道頂面至吊車梁地面的距離（軌頂墊高） ha = 。 牛腿頂面標(biāo)高 =軌頂標(biāo)高 吊車梁高度 軌頂標(biāo)高 == 牛腿頂面標(biāo)高應(yīng)滿足建筑模數(shù)（ 3M）要求，取為 ?？紤]到吊車行駛所需空隙尺寸 220kh mm? ，柱頂標(biāo)高按下式計(jì)算： 柱頂標(biāo)高 =牛腿頂面標(biāo)高 +吊車梁高度 +軌頂標(biāo)高 +吊車高度 +kh =++++= 所以，柱頂（或屋架下弦底面）標(biāo)高取為 （滿足 3M 模數(shù)要求）。 設(shè)室內(nèi)地面至基礎(chǔ)頂面的距離為 ，則計(jì)算簡(jiǎn)圖中中柱的總高度 H，下柱高度 lH 和上柱高度 uH 分別為 luHHmH H m? ? ?? ? ?? ? ? ? ? 實(shí)際軌頂標(biāo)高 =++=,與 相差 ，滿足的 177。 的 要求。 b）柱截面尺寸。根據(jù)主的高度、吊車起吊重量級(jí)工作級(jí)別等條 件，可查附表 2附表 2附表 2附表 25 確定柱截面尺寸為 8600 3 9 0 .92 2 2 2lHb m m? ? ? 8600 7 1 6 .71 2 1 2lHh m m? ? ? A(C)軸 上柱：矩形 40 0 40 0b h mm mm? ? ? 下柱： I 形 4 0 0 9 0 0 1 0 0 1 5 0ffb h b h m m m m m m m m? ? ? ? ? ? ? B 軸 上柱：矩形 40 0 60 0b h mm mm? ? ? 下柱： I 形 4 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 5 0ffb h b h m m m m m m m m? ? ? ? ? ? ? c) 牛腿尺寸初選。由牛腿幾何尺寸的構(gòu)造規(guī)定，145 , 3hh? ??，且 1 200h mm? ，故取 145 , 500h mm? ???。 1 70c mm? ，取 1 100c mm? ，如 圖5 所示。 圖 5 牛腿截面尺寸 A(C)軸柱：17 5 0 9 0 0 7 5 0 1 5 0 1 0 0 9 0 0 1 0 02bc c m m? ? ? ? ? ? ? ? ? 500 100 600h mm? ? ? B 軸柱： 17 5 0 5 0 0 7 5 0 1 5 0 1 0 0 5 0 0 5 0 02bc c m m? ? ? ? ? ? ? ? ? 2）柱間支撐?？稍谠搹S房中部 ? ? ? ?78軸線間設(shè)置上柱柱間支撐和下柱柱間支撐。 （ 3） 吊車梁 。吊車梁除了 要滿足承載力、抗裂度和剛度的要求外，還要滿足疲勞強(qiáng)度的要求。首先應(yīng)根據(jù)工藝要求和吊車的特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖┕ぜ夹g(shù)條件和材料供應(yīng)情況，選用合理吊車梁形式。采用 G323（二）鋼筋混凝土吊車梁（中、輕級(jí)工作制） ,再根據(jù)吊車的起重量、吊車的臺(tái)數(shù)、吊車的跨度、工作級(jí)別等因素選用吊車梁型號(hào)，見 表 1 。 （ 4） 吊車軌道聯(lián)結(jié)件 。根據(jù)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)圖集 G325 吊車軌道聯(lián)結(jié)查得軟鉤吊車最大設(shè)計(jì)輪壓 ? 以及吊車工作級(jí)別、起重量、吊車梁上螺栓孔間距，選用見 表 1。 （ 5）基礎(chǔ)平 面布置。 1）基礎(chǔ)編號(hào)。首先區(qū)分排架類型，分標(biāo)準(zhǔn)排架、端部排架、伸縮縫處排架等，然后對(duì)各類排架和邊柱的基礎(chǔ)分別編號(hào)，還有抗風(fēng)柱的基礎(chǔ)也需編號(hào)（見 圖 27 基礎(chǔ)、基礎(chǔ)梁、吊車梁布置圖）。 2）基礎(chǔ)梁?；A(chǔ)梁通常采用預(yù)制構(gòu)件，按全國(guó)通用工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)圖集 G320 鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁選取。本設(shè)計(jì)中跨選用 JL3，邊跨選用 JL18，見 表 1。 （ 1）計(jì)算簡(jiǎn)圖及柱的計(jì)算參數(shù)。 1)計(jì)算單元及計(jì)算簡(jiǎn)圖。通過相鄰橫向柱距的中心線取出有代表性的一榀排架作為整個(gè)結(jié)構(gòu)的橫向平面排架計(jì)算單元，如 圖 6（ a）所示。 取中間跨（ 7）軸線排架為計(jì)算單元進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 6（ b） 所示。 圖 6 計(jì)算單元和計(jì)算簡(jiǎn)圖 2)柱的計(jì)算參數(shù)。由柱的截面尺寸，可以求得柱的計(jì)算參數(shù)，見表 2。 表 2 柱的計(jì)算參數(shù) 計(jì)算參數(shù) 柱號(hào) 截面尺寸 / mm 面積 / 2mm 慣性矩 4mm 自重 / 1kNm?? A,C 上柱 矩形 400400? 10