1、J I A N G S U U N I V E R S I T Y本 科 畢 業 設 計 鎮江市長江實業集團單層雙跨排架廠房設計 Design of single layer double row frame building for Yangtze River Industrial Group in Zhenjiang City學院名稱： 土木工程與力學學院 專業班級： 建筑1102 學生姓名： 指導教師姓名： 指導教師職稱： 副 教 授 2015年6月鎮江市長江實業集團單層雙跨排架廠房設計專業班級：建筑1102 學生姓名：李爽指導老師：蘇波 職稱：副教授摘要： 本設計為單層廠房，本車間的主

2、要任務是堆放鋼材坯料及運輸。本廠房為兩跨等跨等高廠房，跨度為24m，每跨吊車都為32T。因為該廠房地區抗震設防烈度為7度，所以在設計中考慮地震作用。在建筑設計中根據廠房的生產狀況、建廠地點、水文、地質條件、工藝流程等條件對廠房的平面布置、剖面、采光、支撐、基礎梁、吊車梁和排水系統等進行了設計。在結構設計中根據本廠房的條件在相關圖集中選擇合適的構件。在荷載計算中根據構件選擇計算自重荷載，活載、風載、吊車荷載，根據底部剪力法計算各荷載，然后根據內力組合原則確定各截面最不利內力。在考慮地震作用時，對柱子考慮空間作用，乘以調整系數。在內力組合中選擇最不利內力分別對無地震和有地震進行組合，然后對柱子進行

3、抗震、牛腿、吊裝驗算和配筋計算，最后進行基礎選形、驗算及配筋。關鍵詞：單層廠房； 建筑設計； 結構設計； 地震作用； 電算手算對比Design of single layer double row frame building for Yangtze River Industrial Group in Zhenjiang CityAbstract: This design is a single plant in yingkou region, the main task of this workshop is stacked steel billet and transport. Acros

4、s such plant, this plant for the two across the span of 24 m, each cross crane to 32 t. Because the region of the factory seismic fortification intensity is 7 degrees, so it considers in the design seismic action. In architectural design on the production status of the factory, factory location, hyd

5、rological, geological conditions and process conditions on the plant layout, section, daylighting, support, foundation beam and crane girder and drainage system design. According to the condition of this plant in the structure design in the related images on choosing appropriate artifacts. In load c

6、alculation according to the weight of component selection calculation load, live load, wind load, crane load, according to the bottom shearing force method to calculate the charge, then the section the most adverse internal force was established according to the principle of internal force combinati

7、on. When considering earthquake action, the columns considering spatial effect, multiplied by the coefficient of adjustment. In internal force combination, choosing the most adverse internal force of no earthquake and earthquake are combined, respectively, then the post cracking, bracket, hoisting a

8、nd checking and reinforcement calculation, finally carries on the foundation type selection, calculation and reinforcement.Keywords : Single-layer workshop； Architectural design； Structural design； Earthquark effect 目 錄第一章：緒論11.1單層工業廠房的特點11.2工業廠房的分類11.3單層廠房的結構類型21.4國內外現狀及分析2第二章：2建筑設計42.1單層廠房的組成42.2縱

9、向定位軸線42.3 采光設計62.4 通風設計62.5 墻62.6屋面系統62.7 廠房的保溫隔熱設計6第三章：3結構設計73.1選型與計算73.1.1 結構選型與計算73.1.2 荷載計算93.2 橫向排架內力分析及內力組合12恒載作用下排架內力分析133.2.2 屋面活荷載作用下排架內力分析153.2.3 風荷載作用下的排架內力分析183.2.4 吊車荷載作用下排架內力分析193.2.5 無地震作用下內力匯總表及內力組合表273.3 地震作用計算及內力組合343.3.1 橫向水平地震作用計算343.3.2 橫向地震作用豎向重力荷載作用計算393.3.3 一臺吊車吊重重力荷載作用效應44橫向

10、水平地震作用內力匯總及內力組合483.4 柱的設計553.4.1 A柱設計553.4.2 B柱設計653.5基礎設計753.5.1 A柱基礎設計763.5.2 B柱基礎設計81第四章：PKPM電算手算對比874.1 電算信息匯總874.1.1 PMCAD建模874.1.2 PK計算排架內力884.2 電算、手算結果比較與分析884.2.1 電算內力與手算內力的比較884.2.2 電算配筋和手算配筋對比分析92結 論94致 謝95參考文獻：96第一章：緒論1.1單層工業廠房的特點工業廠房，顧名思義，是用于工業生產過程中的房屋。工業廠房除了用于生產的車間，還包括其附屬建筑物，如廠房宿舍，食堂，辦公

11、樓等配套房屋，都屬于工業廠房的范疇，或工業廠房的一部分。 （1）廠房首先要滿足生產工藝的要求，并為工廠創造良好的勞動衛生條件，以利提高產品質量和勞動生產率。（2）廠房內一般都有笨重的機器設備、起重運輸設備（吊車）等，這就要求廠房有較大的空間。同時，廠房結構要承受較大的靜、動荷載以及振動或撞擊力等。（3）有的廠房在生產過程中會散發大量的余熱、煙塵、有害氣體、有侵蝕性的液體以及生產噪音等，這就要求廠房有良好的通風和采光（4）生產過程往往需要各種工程技術管網，如上下水、熱力、壓縮空氣、煤氣、氧氣管道和電力供應等。廠房設計時應考慮各種管道的敷設要求和它們的荷載。（5） 生產過程中有大量的原料、加工零件

12、、半成品、成品、廢料等需要用電瓶車、汽車或火車進行運輸。廠房設計時應考慮所采用的運輸工具的通行問題。1.2工業廠房的分類工業廠房按其建筑結構形式可分為單層工業建筑和多層工業建筑。(1) 多層工業建筑的廠房絕大多數見于輕工、電子、儀表、通信、醫藥等行業，此類廠房樓層一般不是很高，其照明設計與常見的科研實驗樓等相似，多采用熒光燈照明方案。機械加工、冶金、紡織等行業的生產廠房一般為單層工業建筑，并且根據生產的需要，更多的是多跨度單層工業廠房，即緊挨著平行布置的多跨度廠房，各跨度視需要可相同或不同。(2) 單層廠房在滿足一定建筑模數要求的基礎上視工藝需要確定其建筑寬度（跨度）、長度和高度。廠房的跨度B

13、：一般為6、9、12、15、18、21、24、27、30、36m。廠房的長度L：少則幾十米，多則數百米。廠房的高度H：低的一般56m，高的可達3040m，甚至更高。廠房的跨度和高度是廠房照明設計中考慮的主要因素。另外，根據工業生產連續性及工段間產品運輸的需要，多數工業廠房內設有吊車， 其起重量輕的可為35t，大的可達數百噸（目前機械行業單臺吊車起重量最大可達800t）。因此，工廠照明通常采用裝在屋架上的燈具來實現。1.3單層廠房的結構類型按其承重結構的材料來分，有混合結構、鋼筋混凝土結構和鋼結構等類型； 按其施工方法來分，有裝配式和現澆式兩種， 目前除特殊情況外，均采用裝配式鋼筋混凝土結構；按

14、承重結構的形式分排架結構和鋼架結構；裝配式單層廠房的主要承重結構是屋架或屋面梁、柱和基礎。當屋架與柱頂為鉸接，柱與基礎頂面為剛接時，這樣組成的結構叫排架。排架結構按其所用材料分鋼筋混凝土排架結構、鋼屋架和鋼筋混凝土柱組成的排架結構、磚墻或磚垛代替鋼筋混凝土柱的磚排架結構。隨著生產工藝及使用要求的不同，排架結構可設計成等高或不等高、單跨或多跨的各種形式。 剛架結構也稱框架結構，剛架結構也是由橫梁、柱和基礎所組成。 常用有鋼筋混凝土門式剛架和鋼框架結構。鋼筋混凝土門式剛架。鋼筋混凝土門式剛架的基本特點是柱和屋架（橫梁）合并為同一個構件，柱與基礎的連接為鉸接或剛接。 門式剛架種類很多，目前在單層廠房

15、中用得較多的是兩鉸和三鉸兩種形式。同樣，門式剛架也可用于多跨廠房。 鋼框架結構。鋼框架結構的屋架、柱、吊車梁等主要構件均采用鋼結構。廠房鋼柱的上柱升高至屋架上弦，屋架的上下弦均與上柱相連接，使屋架與柱形成剛接，以提高廠房的橫向剛度。1.4國內外現狀及分析國民經濟產業體系中，第二產業在2000年前一直都是國民經濟發展體系的重點。第二產業主要是指工業和建筑業，其本質是一個加工產業，通過人類勞動改變物質原有的自然形態，以生產出人們所需的各種產品為目的。改革開放以來，我國經濟在持續快速增長，產業結構不斷優化升級。從上世紀70年代末期發展到本世紀，信息產業、汽車、房地產、鋼鐵等行業高速發展，已成為新的經

16、濟增長點。據統計，2007年全國GDP比上年增長11.4%、全社會固定資產投資增長24.8%、規模以上工業增加值增長18.5%、房地產開發投資全年增長達到30.2%。這個過程中，高技術含量、高附加值行業在工業中的比重持續上升。 看全球工業地產發展史，工業地產從來都不是一個單純的物業概念，也不是單純的商業概念；它是跟地方政府招商引資以及地方工業經濟的發展聯系在一起的，具有很強的政治性和政策導向性的。如果沒有地方經濟發展和地方政府招商政策的支持，成功開發工業地產項目會十分困難。工業房地產是以地方政策為背景，開發服務于其他生產、經營性企業為目的一種功能性產品。工業項目開發首先需要制定發展目標，并合理

17、利用手中掌握的資源，逐步實現這個既定的目標。在這個周期中，企業需要根據市場的需求和自身的情況制定總體發展目標，這個類似宏觀政策的發展目標是整個項目進行的依據和方向。有目標后，企業按照進度進行人力資源、建設物資、建設資金的合理調度、按需整合；同時關注外部環境的變化，適時做出反應，進行細節上的調整。因此，工業項目的開發更是一個管理的過程，其最高境界就是管理系統化、決策科學化、全程可控化。事實上，國內經濟發達地區在工業地產開發與經營上，已經開始走集約化發展道路。開發商不僅是建幾棟標準化廠房，更重要的是引進先進的管理模式；項目為進駐企業提供橫跨整個生產供應鏈的全套服務。內容包括設計研發、物流運輸、生產

18、制造、人才培訓、信息技術等全方位的管理服務。第二章：建筑設計2.1單層廠房的組成 排架結構單層廠房主要由屋蓋系統，梁柱系統，基礎，支撐系統和維護系統組成。1.屋蓋系統包括：屋面板，天溝板，天窗架，屋架，托梁和檁條。2.梁柱系統包括：排架柱，抗風柱，吊車梁，基礎梁，連系梁，墻梁，圈梁和過梁。3.基礎包括：柱下獨立基礎和設備基礎。4.支撐系統包括：屋蓋支撐和柱間支撐。其中屋蓋支撐又分為上弦水平支撐，橫向水平支撐，下弦水平支撐，縱向水平系統及系桿等。5.維護系統包括：維護墻和門窗，屋面板，抗風柱，墻梁和過梁也屬于維護系統。2.2縱向定位軸線1.縱向定位軸線與吊車跨度的關系： 縱向軸線間的距離L（廠房

19、跨度）與吊車軌距LK一般有如下關系（如圖2-1）：LK=L-1.5（m） 式中 L廠房跨度； LK吊車跨度。圖2-1 吊車跨度和廠房跨度的關系2. 邊柱與定位軸線的關系1： 邊柱外緣與吊車梁中心線的距離A=B1+B2+B3,由圖2-1先假設A=750mm；A柱上柱截面高取為500mm，則B3=500mm；查起重機械運輸標準（ZQ1-62）得B1=300mm；則B2=750-B1+B3=750-（500+300）=-50mm，不能滿足規定的吊車運行所需安全距不小于80mm的要求，故需將定位軸線向A柱內側移動一定距離，這個距離值稱為連系尺寸，用ac表示，取200mm，如圖2-2（a）。C柱與縱向定

20、位軸線的關系同A柱，詳細見圖2-2（c）。3.中柱與定位軸線的關系： 中柱與縱向定位軸線的關系，上柱截面高度取為600mm。假定軸線在上柱中心線處，B2=750-B1+B3=750-（300+300）=150mm，滿足吊車運行所需安全距不小于80mm的要求。如圖2-2(b)。（a） （b） （c）圖2.2 邊柱、中柱與縱向定位軸線的關系2.3 采光設計由于天然光的照度時刻都在變化，室內工作地面上的照度也隨之變化，因此，采光設計不能用變化的照度來作依據，而是采用采光系數的概念來表示采光標準。設計在側墻開窗采光，且為雙側采光。在吊車梁處設置高側窗，提高了遠離窗戶的采光效果，改善了廠房光線均勻程度，

21、所設低窗寬為4.8m，高為4.8m，高側窗寬為4.8m，高為1.2m，滿足要求。2.4 通風設計廠房的通風方式有兩種，即自然通風和機械通風，該廠房采用自然通風。自然通風是利用空氣的自然流動將室外的空氣引入室內，將室內的空氣和熱量排至室外，針對該廠房的特點可利用室內外的溫度差造成的熱壓和風吹向建筑物而在不同表面上造成的壓差來實現通風換氣，不失為一種經濟合理的通風方式。因此，在廠房的平面布置上要使廠房長軸與夏季主導風向垂直，且單跨廠房寬度為24m，便于組織穿堂風，以側墻上的側窗和山墻上的大門做為主要的通風道。2.5 墻墻厚度240mm，磚強度等級MU10，砂漿強度等級M5。墻體采取突出于柱外的方案

22、。柱距為6m，窗寬4.8m。安全等級為二級，重要性系數1.0。2.6屋面系統屋架采用預應力混凝土折線形屋架，因其受力均勻，弦桿受力居中，適用于跨度為18m、24m、30m的中型廠房，便于屋面板的鋪設。根據規范04G451,無懸掛吊車，無天窗，屋面荷載設計值為4.5,故在24米跨中選用YWJ24-1Da型屋架2。采用無檁體系，即在屋架上直接鋪設大型屋面板這種體系構件大，類型少，裝速快，工業化程度高。不受地基條件、溫度影響限制。根據圖集04G410選用3.2.7 廠房的保溫隔熱設計為保證廠房的維護結構具有一定的保溫性能和在構造上的嚴密性，屋面和墻面均采用輕質高強的壓型鋼板，內夾一定厚度的聚苯板用來

23、保溫隔熱。第三章：結構設計3.1選型與計算3.1.1 結構選型與計算1.結構構件選型及柱截面尺寸確定根據廠房跨度、柱頂高度及起重機重量大小，采用鋼筋混凝土排架結構。為了保證屋蓋的整體性及空間剛度，屋蓋采用無檁體系，選用預應力混凝土屋面板。選用鋼筋混凝土吊車梁及基礎梁。廠房各主要構件選型見表一。表3.1 主要承重構件及重力荷載標準值選型表構件名稱標準圖集選用型號重力荷載標準值屋面板04G410（一）1.5米×6.0米預應力混凝土屋面板YWB-3II（中間跨）YWB-3IIs（端跨）1.4kN/m2（包括灌縫重）天溝板04G410(三)1.5m×6m預應力混凝土屋面板（卷材防水

24、屋面板TGB681）TGB68-11.91kN/m2屋架04G451-1預應力混凝土折線型屋架YWJ24-1Da111kN/榀吊車梁04G323鋼筋混凝土吊車梁DL11Z(中間跨)DL11B（邊跨）39.5kN/根40.8kN/根軌道連接04G325(二)吊車軌道聯結及車檔QU8050kg/m0.80kN/m基礎梁04G320基礎梁JL1JL316.1kN/根16.1kN/根柱的高度為：總的柱高H=13.7m，上柱高度 Hu=4.4m，下柱高度為從基礎頂面算起，所以下柱高度Hl=8.8+0.5=9.3m。根據柱的高度、吊車起重量及工作級別等條件，查表確定柱截面尺寸，見下表。表3.2 柱截面尺寸

25、及相應的計算參數柱號類別截面尺寸面積/慣性矩Ix/自重/kN/mA、C上柱500×5002.5×10552.1×1086.250下柱500×1000×100×1502.35×105384.9×1085.875B上柱600×6003.6×105108.0×1089.000下柱600×1200×150×2003.54×105676.8×1088.850A、C柱上柱截面 A、C柱下柱截面圖3-1 A、C柱的柱截面圖B柱上柱截面 B柱下柱截面圖

26、3-2 B柱的柱截面圖1 計算屋面板外加均布荷載標準值永久荷載：屋面建筑做法荷載標準值：SBS改性瀝青卷材防水 0.4kN/m240mmC20細石混凝土 24×0.04=0.96kN/m2100厚水泥保溫層 0.5kN/m2一氈兩油隔氣層 0.05kN/m220mm厚水泥砂漿找平層 0.4kN/m2預應力混凝土屋面板及灌漿自重 1.4kN/m2合計： 3.76kN/m2可變荷載：雪荷載 0.4kN/m2 活荷載 0.5kN/m2 荷載計算1.恒荷載（1）屋蓋系統傳來的荷載：G1=3.76×6×12+111/2=326.22kN（2）柱自重（忽略牛腿自重及施工影響）

27、A、C柱： 上柱： G2A=G2C=6.25×4.4=27.50kN 下柱： G3A=G3C=5.875×9.3=54.64kN B柱： 上柱： G2B=9.0×4.4=39.6kN 下柱： G3B=8.85×9.3=82.30kN (3) 吊車梁及吊車軌道聯結自重G4A=G4B=G4C=40.8+0.8×6×1=45.6kN2.屋面活載屋面活載標準值為0.5kN/m2，雪荷載標準值為0.5kN/m2，兩者選較大值考慮，積灰荷載0.2kN/m2，所以按均布活荷載計算活荷載為：Q1=（0.5+0.2）×6×24/2=

28、50.4kN3.吊車荷載4由表查的，32T的吊車參數如下： 表3.3 吊車規格表額定起重量Q/t吊車寬度B/m輪距K/m小車重g/kN最大輪壓Pmax/kN最小輪壓Pmin/kN32t6.154.811729070 圖3.3 32T吊車作用下的影響線吊車豎向荷載標準值為Dmax=DPmaxyi=0.9×290×（1+0.775+0.2）=515.47kNDmin=DPminyi=0.9×70×（1+0.775+0.2）=124.42kN吊車水平荷載標準值為Tmax=DTyi=D14Q+gyi =0.9×14×0.1×320+117×1+0.775+0.2=19.42kN Tmax通過構件傳給上柱。4 風荷載5 其中基本風壓0=0.4kN/m2，z=1.0，z根據廠房各部分標高及B類地面粗糙程度確定：柱頂離室外地坪高度為13.2+0.15=13.35m，由表查的z=1.090。檐口離室外地坪高度為13