单层钢结构厂房 基础设计 附单层钢结构厂房的设计优化研究.docx

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1、一、刚架柱下独立基础设计1 .地基承载力特征值和基础材料本工程地质情况如下：0.000m-0.6m,回填土含腐殖质，=16KNm3,fak=80KNm2,E=300Nmm2；0.6m-2.70m,一般亚粘土，=20KNm3,fak=230KNm2,E=500Nmm2;2.70m以下为风化混合土，fak=300KNm2,E=6001000Nmm2；地下水位位于一5.0m处。综合考虑建筑物的用途、基础的型式、荷载大小、工程地质及水文地质条件等，持力层考虑为一般亚粘土层，fak=230KNm2,基础的埋置深度取1.0m。假定基础宽度小于3m,按建筑地基基础设计规范(GB500072002)式5.2.

2、4彳修正fak：fa=fak+b(b3)+dm(d0.5)=230+1.6(160.6+200.4)/1.0(1.0-0.5)=244.1KNm2基础采用C20混凝土，fc=9.6Nmm2,ft=1.10Nmm2钢筋采用HPB235,fy=210Nmm2,钢筋的混凝土保护层厚度为40mm；垫层采用ClO混凝土，厚IOOmmo2 .基础底面内力及基础底面积计算柱底截面采用荷载基本组合时的内力设计值：N=102.82KN,V=32.21KN,M=O相应的荷载效应标准组合时的内力值为：Nk=81.18KN,Vk=25.06KN,Mk=O图28.刚架柱下独立基础,、N81.18采用锥形基础，假定基础高

3、度H0=400mm,一:QE按(1.11.4)A0估计偏心受压基础的底面积A：A=(1.11.4)x0.36=0.400.50m2A=bl=1.51.0m=1.5m2,W=0.375m3,基础的形状、尺寸及布置如图。Gk=24(1.5l.00.4)+16(1.51.00.6)=28.80KN则作用在基础底面的相应荷载效应标准值组合的内力值为：Nk=81.18+28.80=109.98KNMk=25.061.0=25.06KNm基础底面压力验算：M-M10998上25.0614015“、,Py=十寸=F-土痂-7332i6683-6.49W因1.2fa=292.92KNm2pkmax,pkmin

4、O,(pkmax+pkmin)2L,Wab=IOOOmm,am=(at+ab)2=650mmFu=0.7hpftamh0=0.7l.01.1650355=177.7103N=177.7KNFl=pjAl=156.86l(1.52-0.552-0.355)1.0=74.5KNFu,满足要求。4 .基础底面配筋计算1=laf(2Z+t7Xpsna+尸一号)+(PmI-p)7IxA1 -=0.4752(21.0+0.3l56.86+100.03)+(156.86-100.03)1.0=12.18KNm=181.5ww2M_12.161060.940.9210x355选配6。10200,Ae=47Im

5、mMlX=!(2b+bXp皿+pwin-多)48A=-L(1.0-0.3)2(21.5+0.55)156.86=5.68KNm4=-=邈江=8J510.9分OI0.9210(355-10)选配8(pl0200,As=628mm2o基底配筋情况见图。基础短柱按构造配筋。二、山墙抗风柱下独立基础设计考虑抗风柱所承受的荷载及工程地质、水文地质条件等，参考刚架柱基础的设计结果，抗风柱基础埋深取d=1.0m,基底尺寸BXL=I.OxLOm,基础底板配筋按构造选用6l0(g200o经验算均满足设计要求。三、墙下扩展基础设计1 .基本资料本工程外墙+1.200m标高以下采用MulO机制实心粘土砖墙，M5水泥

6、砂浆砌筑；+1.200m标高以上采用双层彩色压型钢板。钢板中间用50mm厚玻璃棉板充填。考虑荷载情况及地质条件，采用C15混凝土无筋扩展基础，基础底面标高取一1.100m,混凝土基础厚度取30mm。2 .荷载计算双层彩色压型钢板0.30KNm250mm厚玻璃棉板0.05KN/m2合计0.35KN/m2因铝合金门窗的重量与彩板墙面相近，故计算彩板墙面重量时，不扣除门窗洞口面积，门窗重量。彩板墙面传至砖墙的线荷载标准值为：0.35(7.2-1.2)=2.10KN/m240mm厚浆砌普通砖0.2418=4.32KNm218mm厚水泥砂浆粉刷内外墙面0.018202=0.72KNm2合计5.04KNm

7、2则砖墙自重线荷载标准值值为：5.04x(2.00.18)=9.17KN/m圈梁自重：0.24x0.18x25=1.08KN/m传至基础顶面处的永久线荷载标准值为：2.10+9.7+1.08=12.35KN/m3 .基础底面宽度的确定设基础宽度为500mm,取Im长基础计算：R+G11235030.524+(0.5-024)0.616(0.5-024)0J20“A500x1000=39.0KNm2fa=244.1KNm2,满足要求。基础宽高比：b2：H0=70300=0.23l:1.25,满足要求。4 .验算砖墙底部截面处的承载力H0=2H=4.0m,l=1.2,2=1.0,高厚比：H0h=4

8、.00.24=16.7l2=1.21.024=28.8,满足要求。程定系数%=-L-=1+0001,5l672=07051.2I235x1O3好O7O524O1OOO=0.09.V/mm:= 1.50,/mm1,满足要求.单层钢结构厂房的设计优化研究【摘要】随着我国经济的快速发展，工业建设对于厂房的需求增多。目前工业厂房的建筑数量和面积都大大提升，多数以单层厂房为主。目前我国的单层厂房的材质以钢结构为主,采用压型钢板、夹芯板等轻便材质作为屋面的有樵体系。相比于传统的工业厂房，现代工业厂房在设计和材质方面都有很多的变化。但是在某种程度上，现代厂房的设计方法还是无法完全脱离传统的设计方法，在某些方

9、面还延续了传统的简化方法，有诸多尚未被完善之处，这些不够完善的地方就有可能成为厂房结构的安全隐患。本文就从单层厂房的平面简化设计中存在的一些问题入手，对于单层厂房结构的优化设计进行浅要的分析，以供参考。【关键词】单层钢结构；厂房；设计；优化；研究随着经济的快速发展，工业建设对于厂房的需求大大增加。相比之前，工业厂房的数量和面积都在以惊人的速度增加。目前在我国的工业厂房，多数是单层厂房，且以钢结构为主。在房屋的有楝体系和围护墙建设上，普遍采用压型钢板、夹芯板等轻便材质，这种结构设计既保证了厂房的坚固性，又方便移动，成为目前厂房设计中最为流行的板式。与传统的厂房设计形式相比，现代工业厂房在设计上发

10、生了很多的变化，但是不能否认的是，现代厂房的设计方法多是沿袭过去的传统简化方法。在简化设计方法中，有许多地方都不够完善，很有可能导致厂房结构出现安全隐患。同时这种不够完善的简化设计方法，很容易造成“算不清”的情况，从而导致结构截面的扩大，最终导致厂房建设耗钢量的增加。为了降低工业生产成本，有必要对于传统的计算方法进行改建，对于传统计算方法中的不足之处进行全面细致的分析总结，以便得出更为适用简便的设计方法，既保证厂房的结构安全，又达到了降低成本的目的。一、单层钢结构厂房平面设计中存在的问题1、如果厂房采用格构柱建筑，那么在整体计算过程中，常常将格构柱算作一整条柱子。但是在设计工业厂房的柱子系统时

11、，常常采用双肢格构柱的形式，利用两分支之间的空隙,来布置通风管道和热力管道，行人通道也常常预留在内。那么为了预留管道留孔或者布置人行通道就不得不打断缀条的连续性，使得格构柱这个局部设计和整体设计不一致。此外，如果水平承担力度的水平荷载作用于格构柱分支的空间，而不是作用于格构柱和缀条的节点，那么分支内的弯矩就会对格构柱产生一定的影响，这个影响也未被纳入考虑范围之内。为了减少这个影响的范围，工程设计中常利用分支加强的形式来减少影响，但是在设计中却没有对于此类构建的定量分析。2、在目前的单层钢结构厂房的设计中，经常将横向平面钢架作为计算结构的基本单位，对于整个厂房的实际空间的计算，常常简化为平面钢架

12、，然后再进行分析计算。但是单层钢结构厂房的顶端的横向平面钢架，除了受到横向风载的作用，还会受到来自于山墙方向的纵向风载作用。在单层钢结构的设计中，仅仅考虑了横向风载对于厂房柱子的作用影响，纵向风载对于端钢架的影响则没有包括在内。这种失误所产生的后果是严重中的，因为一旦单层钢结构的柱子平面外界面模量较弱时，纵向风载就会对平面外弯矩产生一定的作用，从而在厂房柱子中引起一连串的连锁反应。即使端钢架竖向的承受力笔中间钢架要小，也有很大的可能导致设计结果不够安全。因此，在平面结构内，按照平面模型来涉及单层钢结构的厂房端钢架时，钢架平面外风荷载的作用是必须要考虑的一个重要因素。3、在使用平面模型来建模和计

13、算的时候，对于一些三维的抽柱钢架，在设计时就不得不做一些判断，以此来决定取舍。在传统的设计方法中，通常是将立体的托架或托梁简化成一个具有刚度的弹性支座来计算，这样就把三维的空间问题转化为二维的平面问题，有利于计算的简化和结果的精确。此外，在选取弹性支座的刚度时，要考虑整个厂房的空间整体对于平面钢架受力的各种影响，包括有利的和不利的，只有这样，才能够保证计算结果的精确性，减少因为三维转化为二维的简化造成的误差。因此，在确定平面简化模型中弹性支座的刚度值时，非常有必要对于空间计算和平面计算的结果进行对比，以此来判断简化计算是否合理。二、格构柱的研究现状1、格构柱的特征和主要型式。格构柱在承重方面具

14、有很大的优势，它能够承受较大的弯矩承受能力和刚度。因此普通钢结构的厂房在设计下柱时常常使用格构柱。那么什么是格构柱呢？它是用连接缀件将型钢分肢进行拼接而形成一个统一整体的柱形式。在格构柱的整体界面上，无论是弯矩还是轴力都被转化成竖向轴力，这种竖向轴力主要作用于格构柱上，由格构柱的分肢来承担主要的力度。剪力被分散到缀条或者缀板上面，由它们来承担。格构柱有多种界面型式，常见的如钢管混凝土四肢组合界面、钢管四肢组合界面、工字钢组合界面、钢管混凝土三肢组合截面、钢管三肢界面、槽钢组合截面、钢管混凝土双肢界面、钢管双肢组合截面、槽钢和工字钢组合截面等等。在单层钢结构厂房的设计中，应该根据格构柱的具体承受力度，来选择合适的界面型式，避免材料的浪费，减少用钢量，降低企业的生产成本。2、格构柱的设计计算。格构柱的计算方式独具特点，主要表现在：格构柱绕虚轴的长细比使用换算长细比的方式；围绕着虚轴而弯曲的偏心受压格构柱，需要进行弯矩作用平面内的整体稳定性盐酸；格构柱的分肢稳