【正文】 北京城市學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 緒論 單層廠房的結(jié)構(gòu)特點大致可分為砌體結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)。 單層廠房結(jié)構(gòu)一般由屋蓋結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)、支撐系統(tǒng)、吊車梁、圍護(hù)結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)等組成。 近年來，單層廠房的設(shè)計越來越重視設(shè)備節(jié)能 ,充分利用 自然通風(fēng) ,利用自然采光 ,發(fā)展節(jié)能省地型工業(yè)廠房；運用生態(tài)學(xué)中的共生與再生原則，結(jié)合自然，保護(hù)環(huán)境，防止污染，發(fā)展具有良好生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)的現(xiàn)代工業(yè)廠房；利用高科技材料，發(fā)展更具靈活性、通用性和多樣化的工業(yè)廠房。它比較容易組織生產(chǎn)工藝流程和車間內(nèi)部運輸，地面上能夠放置較重的機(jī)器設(shè)備和產(chǎn)品，所以其在工業(yè)建筑設(shè)計中得到廣泛的應(yīng)用。 北京城市學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 1 設(shè)計資料 某機(jī)械加工車間雙跨等高廠房。 計算各種荷載作用下的排架內(nèi)力（吊車荷載不考慮廠房的空間整體作用）。 機(jī)械加工車間為兩跨廠房，跨度均為 18m。廠房標(biāo)高：室內(nèi)地 面177。 廠房每跨內(nèi)設(shè)兩臺吊車， A5 級工作制，起重量 20/5t。地面粗糙度： B 類 場地類別：Ⅱ類 抗震設(shè)防烈度 7 度 廠房自然地坪下 為回填土回填土的下層 8m為均勻粘土，地基承載力特征值akf =200kPa，土的天然重度 為 3，土質(zhì)分布均勻。 廠房標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件選用及荷載標(biāo)準(zhǔn)值如下： （ 1）、屋架 :采用標(biāo)準(zhǔn)圖集 G415（三）中的預(yù)應(yīng)力折線型屋架（ YWJA181Aa）重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： 。梁高： ，其重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 。 北京城市學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 （ 4）、屋面板：采用標(biāo)準(zhǔn)圖集 G410（一）中的 6m 預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板（中間跨： YWB2Ⅱ、端跨： YWB2Ⅱ s）板重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值（包括灌縫在內(nèi)）為 kN/m2。材料：混凝土強度等級 C25。其余鋼筋 I級。 3 計算簡圖及柱截面幾何參數(shù)的確定 本裝配車間工藝無特殊要求，荷載分布均勻。排架的負(fù)荷范圍如圖 1 所示。計算寬度為6m 圖 1 廠房剖面圖 北京城市學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 柱截面幾何參數(shù)的確定 (1)基礎(chǔ)的埋置深度及基礎(chǔ)高度： 考慮凍結(jié)深度及回填土層，選取基礎(chǔ)至室外地面為 500mm。 (2)牛腿頂面標(biāo)高確定： 軌頂標(biāo)高為 9m，吊車梁高 ，軌道及墊層高度為 。 (3)上柱標(biāo)高的確定： 屋架下弦標(biāo)高為 ，既上柱頂?shù)臉?biāo)高為 。 下柱截 面寬度 B≥ HL/20=。 對于上柱截面主要考慮構(gòu)造要求，一般截面尺寸不小于 400*400mm。 根據(jù) B 及 K 可算得起重機(jī)梁及支座反力影響線中各輪壓的對應(yīng)點的豎向坐標(biāo)，如圖 5所示 AB 跨吊車豎向荷載 DMAX， K、 DMIN， K的計算： 1）、起重機(jī)荷載 DMAX， K=PMAX?IY=215kN（ 1+++） = DMIN， K=PMIN ?IY=45kN（ 1+++） = 吊車豎向荷載 DMAX， K、 DMIN， K的作用位置與 G3作用位置相同。按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB500092020 的規(guī)定，吊車荷載的折減系數(shù)為 ? =，吊車水平系數(shù) ? =。 每各車輪傳遞的水平力的標(biāo)準(zhǔn)值： 北京城市學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 TK=1/4? （ G2， K+G3， K） =1/4 （ 75+200） = 則 AB 跨的吊車傳給排架的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值： TMAX， K=∑ TiYi= = 各跨吊車水平荷載 TMAX， K作用在吊車梁頂面處。根據(jù)廠房各部分標(biāo)高（見建施圖）及地面粗 糙度風(fēng)荷載高 度變化系數(shù)下 (B 類 ) μ s如圖 6所示排架迎風(fēng)面及被風(fēng)面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 ω 1k=μ s1μ zω 0= = kN/m2 ω 2k=μ s2μ zω 0= = kN/m2 則作用于排架計算簡圖（見建施圖）上的風(fēng)荷載設(shè)計值為 q1= 6=q2= 6=Fw=[(μ s1+μ s2)μ zh1(μ s3+μ s4)μ zh2]ω 0B =[(+) +(+) ] 6 = 右風(fēng)和左風(fēng)情況對稱 ,方向相反。 m M2=G1 (e0+e1)+G4Ae0G3e3= (+)+ = λ =。 M1A= Q1e1=27 = 圖 9 吊車荷載作用下的排架內(nèi)力分析（不考慮廠房整體空間工作） ① 、 VP跨有吊車荷載， Dmax,k作用在 V 柱， Dmin,k作用在 P 柱時排架內(nèi)力分析，其計算簡圖如圖 14 所示。 m MP=Dmin,k e3B= = 圖 10 ② 、 VP 跨有吊車荷載， Dmax,k作用在 P柱左， Dmin,k作用在 V 柱時排架內(nèi)力分析， MV=Dmin,k e3= = m 柱頂不動鉸支座的反力 RV、 RP及總反力 R分別為 RV =— HM kmin, C3=— — （←） R=RV+RP=（→） 各柱頂剪力分別為 RRV VVV ??? )( ??????? kN RRV PPP ??? )( ????? RV GG ??? )(3 1 ?????? 北京城市學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 ??iV 0 各柱頂?shù)膶嶋H剪力求出后，即可按懸臂柱進(jìn)行內(nèi)力計算，排架的彎距圖，柱底剪力（向左為正）和軸力圖如圖 11 所示。根據(jù)結(jié)構(gòu)的對稱性及起重機(jī)噸位條件，內(nèi)力計算與“ Dmax,k作用在 P 柱左， Dmin,k作用在 V 柱”時情況相同，只需將 V、Ｇ柱 的內(nèi)力對換并注意改變符號，可求得各柱內(nèi)力如圖 12 所示。同理，將“ Dmax,k作用在 V 柱， Dmin,k作用在 P 柱”的情況的 V、 G 柱內(nèi)力對換，并注意改變符號，可求得各柱內(nèi)力如圖 13 所示 圖 13 （ 5）、 ma x T 作用于 VP跨，即 VP 跨有吊車 吊車水平荷載 Tmax,k 的作用點距柱頂?shù)木嚯x y==； y/Hu=。排架的彎矩圖，柱底剪力和軸如圖所示，柱的軸力為零 圖 14 風(fēng)載下的排架內(nèi)力分析 ① 、左風(fēng)情況： 在均布風(fēng)荷載作用下，各柱頂不動鉸支座反力的計算： 北京城市學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 對于 V、 G柱：λ =； n= ；則 C11=3[1+λ 4（ 1/n1） ]/{8[1+λ 3（ 1/n1） ]}= RV= C11q1H= =（←） RG = C11q2H= =（←） 所以：假設(shè)的柱頂不動鉸支座的支座反力之和： R= RV+RG+Fw==（←） 所以：各柱頂?shù)膶嶋H剪力為： VV=RVη VR =+ =（←） VP=RPη PR = ()=（→） VG=RGη GR=+ =（→） ??iV Fw 各柱頂?shù)膶嶋H剪力求出后，即可按懸臂柱進(jìn)行內(nèi)力計算。 圖 15 ② 、右風(fēng)情況：其計算簡圖如圖 所示。 圖 16 6 最不利內(nèi)力組合 荷載組合系數(shù) 北京城市學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 關(guān)于荷載組和系數(shù)，風(fēng)荷載： ，其他 。 四臺吊車的轉(zhuǎn)換系數(shù)為 。每一個控制截面均進(jìn)行基本組合，用于柱配筋計算和基礎(chǔ)設(shè)計；標(biāo)準(zhǔn)組合：用于柱裂縫寬度驗算和地基承載力設(shè)計。 基本組合采用的荷載組合方式用 規(guī)范給出的簡化組合方式，即： （ 1） 恒荷載 + （任意兩個或者兩個以上活荷載之和） （ 2） 恒載 +任意活載 標(biāo)準(zhǔn)組合，也可采用上述的基本組合規(guī)則，但荷載的分項系數(shù)均為 。由附表給出。上下柱均采用對稱配筋 。 mmh 360404000 ??? 經(jīng)判別，其中三足內(nèi)力為大偏心受壓；只有（ M=N=）一組為小偏心受壓。 m； N= 上柱計算長度為 6 55 0 ????? ?? cbb bfhN = ea=400/30=20mm。故應(yīng)按偏心距增大系數(shù)計算 )( 121 ????????? ?? Nf c A ??????? Hl? 垂直于排架方向承載力驗算（按軸心受壓驗算），查表得， ?? )()( 2 ??????????? syccu AfAfN ?kNNkN M a x 1 5 1 ??? 所以垂直于排架方向承載力滿足要求。故取 ea= b=100mm。 hf’ =150mm。故應(yīng)按偏心距增大系數(shù)計算 η，且 ?? 。39。故應(yīng)按偏心距增大系數(shù)計算 η，且 ?? 。39。 （三）、柱裂縫寬度驗算 根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定對 00 ?he 的柱應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗算，本設(shè)計的上柱及下柱均出現(xiàn) 00 ?he ，故應(yīng)當(dāng)進(jìn)行裂縫寬度鹽酸，驗算過程見表 3 其中上柱 As=1140mm2，下柱 As=1140mm2， Es=105N/mm2,構(gòu)件受力特征系數(shù)αcr=,混凝土保護(hù)層厚度 C=25mm。m) 302 Nk(kN) kk NMe ?0 (mm) 670 1580 ffste hbbbhA )( ???? 200)(140 011 hlhe is ??? ss ahee ??? 20?(mm) 954 2321 offf bh bbhr )39。 ?? 0 Z=[(1rf’)(h0/e)2]h0 (mm) 307 883 )/()( 2mmNzA ZeN sksk ??? 273 ??? ))(( mmdcE teeqsskcrM ax ????? ?? (√) () （ 4）、柱箍筋設(shè)置 襄樊 市抗震設(shè)防烈度為 7 度，場地類別 Ⅱ 類， ① 在柱頂以下 500mm 范圍內(nèi)加密 Φ8100，在柱頂?shù)谝坏拦拷钕?40mm 處增設(shè) Φ8箍筋一道，在柱頂兩側(cè)增設(shè) 4 16 縱筋。 ③ 柱子根部在基礎(chǔ)頂面至地坪標(biāo)高 500mm 范圍內(nèi)加密 Φ8100，柱根兩側(cè)加 4 16 縱筋。 Fhk=0(頂面無水平荷載 ) a=250+20=230 a=0 kNGDF