第4章单层工业厂房设计。
4.1 设计资料。
4.1.1基本情况。
×金工车间建筑地点为株洲市郊区，其跨度、总长和柱距如图4.1示。车间内设有2台200/500kn中级工作制吊车，其柱顶和轨顶标高如图4.1示。
4.1.2 地质条件。
地坪以下 1m为填土，4m以下均为亚粘土，地下水位-5m，无腐蚀。地基承载力设计值飞f=200kn/㎡,4.1.3 雨雪条件。
基本雪压，基本风压。
4.1.4厂房中标准构件选用情况。
a 屋面板采用g410（一）标准图集中的预应力大型混凝土屋面板，自重标准值为1.4 kn/m2；屋面板上做二毡三油，标准值为0.35kn/㎡。
b 天沟板采用g410（二）标准图集中的tgb77-1沟板，自重标准值为2.02 kn/m（包括积水重），选用钢筋混凝土端壁db9-4,自重43.2kn,选用g316中的钢筋筋混凝土侧板cb-1，自重5.
94kn.
c 天窗架采用g316，其传给屋架的自重标准值为26.2 kn；
d 屋盖支撑自重0.05 kn/m2；（沿水平方向）
e 吊车梁采用g425标准图集中先张法预应力混凝土吊车梁yxdl6-8，梁高1200mm，翼缘宽500mm，梁腹板宽200mm，自重标准值44.2 kn/根，轨道重1 kn/m，轨道及垫层构造高度200mm；
f 屋架采用g415标准图集中预应力钢筋混凝土折线型屋架ywja-24，自重106 kn/榀。
4.1.3 材料。
柱：采用 c30混凝土（）。纵向受力钢筋采用 hrb335级钢筋（ fy＝300n/m㎡，es＝2.
0×105n/mm2），箍筋采用 hpb235级钢筋（ fy＝210n/mm2，）。
基础：采用 c20混凝土（）。钢筋采用 hrb335级钢筋（fy＝300n/mm2，es＝2.0×105n/mm2）。
图4.1××金工车间平面布置图。
图4.2××金工车间1-1剖面图。
4.2 结构布置及柱截面估算。
4.2.1结构布置。
车间长96m,柱距6米，在车间中部，有温度伸缩逢一道，厂房两头设有山墙。柱高大于8米，故采用钢筋混凝土排架结构。为了使屋架有较大的刚度，选用预应力混凝土折线形屋架及预应力混凝土屋面板和选用钢筋混凝土吊车梁及基础梁的情况见4.
1.4节。
4.2.2 排架梁柱计算长度。
由图4.1可知柱顶标高是11.90米，吊车轨顶标高是9.5米 ，室内地面至基础顶面的距离0.75米，则计算简图中柱的总高度h,下柱高度hl和上柱的高度hu分别为：
h=11.9m+0.75m=12.65m ,hu=11.9m-9.5m=3.8m ,hl=12.65m－3.8m=8.85m
4.2.3 柱截面估算。
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。4.2。
表4.2 柱截面尺寸及相应的参数。
4.2.4 排架计算简图确定。
本设计取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如下图4.3。根据建筑剖面图和构造要求，确定厂房计算简图如下图4.4示。
4.3 荷载计算。
4.3.1 恒荷载。
恒荷载包括屋盖、柱、吊车梁及轨道连接接件、围护结构（墙体、门窗）等的自重。
图4.3厂房计算单元图。
图4.4厂房计算单元图。
4.3.1.1 屋盖自重。
20mm厚1：3水泥砂浆找平层
冷底子油两道隔汽层。
厚泡沫混凝土隔热层
15mm厚1：3水泥砂浆找平层
冷底子油两道。
两毡三油防水层。
绿豆保护层。
屋架支撑。1.5m×6.0m屋面板。
屋面恒载3.672kn/㎡
屋架自重ywja-24-2cc
ab跨。bc跨。
天沟板。作用于ab跨柱顶的屋盖结构重力设计值为：
作用于ab跨柱顶的屋盖结构重力设计值为：
4.3.1.2 柱自重。
边柱a:上柱=0.16
下柱=0.1875㎡
中柱b:上柱=0.24
下柱=0.1975㎡
边柱c同边柱a。
4.3.1.2 吊车梁及轨道自重。
ab跨 bc跨
各恒载作用位置如图4.5示。
图4.5荷载作用位置。
4.3.2 活荷载设计值。
活荷载包括屋面活荷载、风活荷载及吊车活荷载。
4.3.1.1 屋面活荷载。
由《荷载规范》可知，对不上人的钢筋混凝土屋面，其均布荷载的标准值 （可作的增减），大于该厂房所在地区的基本雪压，排架计算时仅按前者增加（即取）计算。
ab跨：bc跨：
屋面活荷载在每侧柱上的作用点位置与屋盖结构自重相同。
4.3.1.2 吊车荷载。
由《混凝土结构设计》表2.5.1可得吊车的参数为：，根据b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4.6所示。
图4.6吊车梁支座反力影响。
1）吊车竖向荷载。
吊车竖向荷载设计值为（考虑多台车的荷载折减系数）：
ab跨：bc跨：同ab跨一样，即。
2） 吊车横向水平荷载。
ab跨：作用与每一个轮子上的吊车横向水平制动力即。
作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值即：
bc跨：同ab跨一样，即。
4.3.1.3 风荷载。
该地区的基本风压值，对于大城市郊区，风压高度系数按b类地区考虑，对于高度小于的单层厂房，风振系数。根据厂房各部分标高及厂房所在地，风压高度变化系数按b类地面求得：
柱顶（标高11.9m）
檐口（标高14.2m）
屋顶：ab跨：（标高）
bc跨：（标高）
风荷载体型系数如图4.7示。
图4.7风荷载体型系数。
故风荷载标准值为：
作用于排架计算简图（图4.8示）分荷载计算设计值为：
图4.8风荷载作用示意图。
右来风时：4.4 排架内力分析。
该厂房为两跨等高排架，可用剪力分配法进行排架内力分析。
4.4.1 剪力分配系数。
如表4.3所示。
表4.3 柱剪力分配系数。
4.4.2 恒荷载作用下的内力分析。
a柱列：b柱列：
c柱列：各柱列所受弯矩如图4.9示。
图4.9柱列所受弯矩示意图（单位）
各柱不动铰支承反力分别为：
a柱列：b列：
c列：故假设排架柱不动铰支的总反力为。
各柱柱顶最后剪力分别为：
故恒载作用下排架柱的弯矩图和轴力图如图4.10示。
图4.10恒载作用下的弯矩图和轴力图。
4.4.3 屋面活荷载作用下的内力分析。
4.4.3.1 ab跨作用有屋面活荷载时（如图4.11）
图4.11 活荷载计算简图。
由屋面活荷载在每侧柱顶产生的压力为，其中在a列柱、b列柱柱顶及变阶处引起的弯矩分别为：
各柱不动铰支承反力分别为：
a柱列：b列：
故假设排架柱不动铰支的总反力为。
各柱柱顶最后剪力分别为：
故ab跨作用有屋面活荷载时排架柱的弯矩图和轴力图如图4.12示。
图4.12 ab跨有活荷载时的弯矩图和轴力图。
4.4.3.2 bc跨作用有屋面活荷载时与ab跨对称。
各柱柱顶剪力分别为：
故bc跨作用有屋面活荷载时排架柱的弯矩图和轴力图如图4.13示。
图4.13 ab跨有活荷载时的弯矩图和轴力图。
4.4.4 吊车竖向荷载作用下的内力分析。
4.4.4.1 ab跨作用在a列柱。
ab跨作用于a列柱，由ab跨和的偏心作用而在柱中引起的弯矩为：
其计算简图如图4.14所示。
图4.14 ab跨作用于a柱列时计算简图。
各柱不动铰支承反力分别为：
a柱列：b列：
故假设排架柱不动铰支的总反力为。
各柱柱顶最后剪力分别为：
故ab跨作用于a列柱时排架柱的弯矩图和轴力图如图4.15示。
图4.15 ab跨作用a柱弯矩图和轴力图。
4.4.4.2 ab跨作用在b列柱左侧。
由ab跨和的偏心作用而在柱中引起的弯矩为：
各柱不动铰支承反力分别为：
a柱列：b列：
故假设排架柱不动铰支的总反力为。
各柱柱顶最后剪力分别为：
故ab跨作用于b列柱左侧时排架柱的弯矩图和轴力图如图4.16示。
图4.16 ab跨作用于b列柱左侧时弯矩图和轴力图。
4.4.4.3 bc跨作用在b列柱右侧。
由于排架结构和吊车荷载均匀对称于4.4.4.2节情况，所以计算结果为对称的，故bc跨作用在b列柱右侧时，排架柱的弯矩图和轴力图如图4.17示。
图4.17 ab跨作用于b列柱右侧时弯矩图和轴力图。
4.4.4.4 bc跨作用在c列柱。
由于排架结构和吊车荷载均匀对称于4.4.4.1节情况，所以计算结果为对称的，故ab跨作用在c列柱时，排架柱的弯矩图和轴力图如图4.18示。
图4.18 ab跨作用于a柱列时计算简图。
4.4.5 吊车水平荷载作用下的内力分析。
4.4.5.1 ab跨有作用时。
计算简图如图4.19示。
图4.18 ab跨有吊车水平荷载作用的计算简图。
各柱不动铰支座反力分别为：
a柱列：b列：
故假设排架柱不动铰支的总反力为。
各柱柱顶最后剪力分别为：
故ab跨有作用时排架柱的弯矩图和轴力图如图4.20示。
图4.20 ab跨有作用时弯矩图和轴力图。
由于排架结构对称，荷载反对称，所以计算简图和弯矩图分别如图4.21示和图4.22示。
图4.21 bc跨有吊车水平荷载作用的计算简图。
图4.22 ab跨有作用时弯矩图和轴力图。
4.4.6 风荷载作用下的内力分析。
右来风时，计算简图如图4.23示。
图4.23 右来风时排架柱计算简图。
各柱不动铰支座反力分别为：
a柱列：c柱列：
故假设排架柱不动铰支的总反力为。
各柱柱顶最后剪力分别为：
故右来风时排架柱弯矩图如图4.24示，左来风时排架柱内力近似地按右来风时的反对称荷载取值。
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