单层工业厂房排架结构设计.doc

1 目 录 1 设计任务设计任务 .2 1.1 设计题目2 1.2 设计内容2 1.3 设计要求2 1.4 设计资料2 2 结构选型结构选型 .4 3 荷载计算荷载计算 .5 3.1 恒载5 3.2 屋面活荷载6 3.3 风荷载6 3.4 吊车荷载7 4 排架内力分析排架内力分析 .8 4.1 恒荷载作用下排架内力分析8 4.2 屋面活荷载作用下排架内力分析10 4.3 风荷载作用下排架内力分析14 4.4 吊车荷载作用下排架内力分析17 5 内力组合内力组合 .23 6 柱截面设计（柱截面设计（a 柱）柱）26 6.1 上柱配筋计算26 6.2 下柱配筋计算27 6.3 柱裂缝宽度验算29 6.4 牛腿设计30 6.5 牛腿吊装验算31 7 基础设计基础设计 .33 7.1 作用于基础顶面上的荷载计算33 7.2 基础尺寸及埋置深度34 7.3 基础高度验算36 7.4 基础底板配筋验算37 2 1 设计任务 1.1 设计题目 单层工业厂房排架结构设计 1.2 设计内容 1、确定剖面尺寸和结构布置，包括支撑、圈梁、连系梁、基础梁等。 2、构件选型。 3、排架内力计算：确定计算简图，荷载计算；各种荷载下的内力计算；绘 制内力图。 4、内力组合。 5、设计某柱及柱下单独基础。 6、绘制结构施工图一张 a1，内容包括： 厂房平面结构布置图：要求从牛腿顶面处剖开。 排架柱的配筋图和模板图。 柱下独立基础的配筋图和模板图。 结构说明。 1.3 设计要求 1、计算书书写工整，插图应按一定比例绘制，图文并茂，纸张规格为 a4； 2、图纸应符合房屋建筑制图统一标准（gb/t 500012001） 和建筑 结构制图标准（gb/t 501052001） 的要求。 1.4 设计资料 设地点为长沙市郊某地，厂区地形平坦，工程地质条件均匀，地基为亚粘 性土，其承载力标准值为，最高地下水位在地表以下 15m。主要设kpafk180 计参数如下： 1、跨度见表 1.1，柱距为 6m，厂房纵向长度为 66.48m。 2、每跨内设有二台双钩桥式起重机（） ，额定起重量、轨顶标高见表 4 a 1.1。 表表 1.1 分组情况表分组情况表 梁 号跨度（m）吊车起重量（kn）轨顶标高（m） 3 3、屋面构造 为：防水层（六层作法，二毡三油铺绿豆砂） 找平层（20mm 厚水泥砂浆） 预应力混凝土大型屋面板 4、围护结构 采用 240mm 厚粘土墙（双面粉刷） 。在牛腿顶面标高处设一道连系梁， 支承在边柱外侧的牛腿上，用以承受上部墙重，吊车梁以上设高侧窗，洞 口尺寸为 3.62.1m（4.8） ，吊车梁以下设低侧窗，洞口尺寸为宽 3.6m，高 4.8m，圈梁设在柱顶处。 5、材料 排架柱：混凝土：c30 钢筋：纵向受力钢筋 hrb400 级，箍筋 hpb235 级 柱下单独基础：混凝土 c15 或 c20 钢筋：hpb235 级 相关资料见表 1.2： 表表 1.2 主要构件选型主要构件选型 尺寸吊车工作级别 a4起重量 q /kn 跨度 lk /m 宽度 b /mm 轮距 k /mm 轨顶以 上高度 h /mm 轨道中心至 端部距离 bl /mm 最大 轮压 fp,max /kn 最小 轮压 fp,min /kn 起重机 起重量 g /kn 小车 总质量 g /kn 300/5028.566505250260030032088515117 200/5028.56400525023002602406541075 6、设计剖面尺寸 l130300/50 l230200/50 11.4 4 2 结构选型 该厂房跨度在 1536 之间，且柱顶标高大于 8m，故采用钢筋混凝土排架结 构。为了使屋盖具有较大的刚度，选用预应力混凝土折线形屋架及预应力混凝 土屋面板。选用钢筋混凝土吊车梁及基础梁。厂房的各主要构件选型见表 2.1 表表 2.1 主要承重构件选型表主要承重构件选型表 构件名称标 准 图 集重力荷载标准值 屋面板 g410（一） 1.5m6m 预应力混凝土屋面板 1.40kn/m2 （包括灌缝重） 天沟板 g410（三） 1.5m6m 预应力混凝土屋面板（卷材防水天沟板） 1.91kn/m2 屋 架 g415（三） 预应力混凝土折线形屋架（跨度 30m） 139.5 kn/榀 0.05 kn/m2 （屋盖钢支撑） 吊车梁 g323（二） 钢筋混凝土吊车梁（吊车工作级别为 a4） 39.5kn/根 5 轨道连接 g325（二） 吊车轨道联结详图 0.80kn/m 基础梁 g320 钢筋混凝土基础梁 16.7kn/根 由表 1.1 知轨顶标高为 11.4 米，由设计剖面尺寸可知轨顶至柱顶的高度为 3.3 米，牛腿顶面标高为 10.2m，设室内地面至基础顶面的距离为 0.5 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=11.4m+3.0m+0.5m=15.2m hl=10.2m+0.5m=10.7m hu =15.2m-10.7m=4.5m 表表 2.2 柱截面尺寸及相应的参数柱截面尺寸及相应的参数 计算参数 柱号 截面尺寸/mm面积/mm2惯性矩/mm4自重/（kn/m） 上柱矩 5005002.510552.081086.25a 下柱i 50010001002002.7105348.921086.75 上柱矩 5006003105901087.5b 下柱i 50012001002002.91055571087.25 上柱矩 500400210526.671085c 下柱i 50010001002002.7105348.921086.75 3 荷载计算 3.1 恒载 (1) 屋盖自重 二毡三油防水层铺绿豆砂 0.35kn/m2 20mm 水泥砂浆找平层 20 kn/m20.02m=0.4kn/m2 预应力混凝土大型屋面板 1.40kn/m2 屋架钢支撑 0.05kn/m2 2.2kn/m2 6 屋架重力荷载为 139.5kn/榀，则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设计值为： g1=1.2（3.15 kn/m26m30m/2+139.5kn/2）=423.9kn (2) 吊车梁及轨道重力荷载设计值 g3=1.2（39.5kn+0.8 kn/m6m）=53.16kn (3) 柱自重重力荷载设计值 a 柱 上柱 g4a=1.26.25kn/m4.5m=33.75kn 下柱 g5a=1.26.75kn/m10.7m=86.67kn b 柱 上柱 g4b=1.27.5kn/m4.5m=40.5kn 下柱 g5b=1.27.25kn/m10.7m=93.09kn c 柱 上柱 g4c=1.25kn/m4.5m=27kn 下柱 g5c=1.26.75kn/m10.7m=86.67kn 3.2 屋面活荷载 屋面活荷载的标准值是 0.5kn/m2，作用于柱顶的屋面活荷载设计值： q1=1.40.5 kn/m26m30/2=63kn q1的作用位置与 g1作用位置相同。 3.3 风荷载 风荷载标准值按 k=zsz0计算，其中 0=0.4kn/m2, z=1.0，z根据厂房 各部分标高及 b 类地面粗糙度由附表 5.1 确定如下： 柱顶（标高 14.70m） z=1.132 檐口（标高 16.50m） z=1.173 屋顶（标高 18.00m） z=1.206 s如图 3.2 所示，由式 k=zsz0可得排架的风荷载的标准值： k1=zs1z0=1.00.81.1320.4=0.362kn/m2 k2=zs2z0=1.00.41.1320.4=0.181kn/m2 7 图 3.2 风荷载体型系数和排架计算简图 则作用于排架计算简图上的风荷载设计值为： q1=1.40.3626=3.04kn/m q2=1.40.1816=1.52kn/m fw=q(s1+s2)zh1+(s3+s4)zh2 z0b =1.4(0.8+0.4)1.1731.8m+(-0.6+0.5)1.2061.5m1.00.4 kn/m26.0m =7.91kn 3.4 吊车荷载 由表 1.2 可查得 300/50 吊车的参数为： b=6.65m，k=5.25m，g=117kn，q=300kn，fp,max=320kn，fp,min=88kn；200/50 吊车的参数为： b=6.4m，k=5.25m，g=75kn，q=200kn，fp,max=240kn，fp,min=65kn。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 3.3 所示。 (1) 吊车的竖向荷载 ab 跨 dmax=qfp,maxyi=1.4320kn(0.767+1+0.125)=847.62kn dmin=qfp,minyi=1.488kn1.892=233.1kn bc 跨 8 dmax=qfp,maxyi=1.4240kn(0.808+1+0.125)=649.49kn dmin=qfp,minyi=1.465kn1.933=175.9kn (2) 吊车的横向荷载 ab 跨 作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力计算（由于软钩吊车起重 量在 160500kn 时，=0.10）： t=1/4（q+g）=1/40.1(300kn+117kn)=10.425kn 作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为 tmaxqtyi=1.410.425kn1.892=27.61kn bc 跨 作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力计算（由于软钩吊车起重 量在 160500kn 时，=0.10）： t=1/4（q+g）=1/40.1(200kn+75kn)=6.875kn 作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为 tmaxqtyi=1.46.875kn1.933=18.61kn 4 排架内力分析 表表 4.1 柱剪力分配系数柱剪力分配系数 柱别 / / ul u nii hh 3 0 3 0 3/ 11/1 /l cn hc ei 1/ 1/ i i i a 柱 0.149 0.296 n 0 3 10 a 2.986 0.856 10 c h e a0.243 b 柱 0.162 0.296 n 0 3 10 b 2.645 0.475 10 c h e b0.438 c 柱 0.076 0.296 n 0 3 10 c 2.281 0.654 10 c h e c0.319 9 4.1 恒荷载作用下排架内力分析 恒载作用下排架的计算简图如图 4.1 所示，途中的重力荷载及力矩 m 是g 根据图 3.1 确定的，即 13412a g423.9kn ; gg53.16kn33.75kn86.91kngg 345a1 g86.67kn ; 2g2 423.9kn847.8kngg 5b3465b g93.09kn ; 2gg2 53.16kn40.5kn146.82kngg 374c gg53.16kn27kn80.16kng ； 1 500 150150100 22 u h emm 01 h1000 150100 150250 22 eemm ； 3 h1000 750750250 22 emm 111 me423.9kn 0.1m42.39kn mg 24a0313 m( g)e g e 423.9kn+33.75kn0.25m-53.16kn 0.25m101.12kn m g （ ； 1 400 15015050 22 u h emm 01 h1000 15050 150300 22 eemm 1 30 me423.9kn 0.05m21.2kn mg 1 44c033 m( g)e g e 423.9kn+27kn0.3m53.16kn 0.25m121.98kn m g （ 该厂房为双跨等高排架，偏心力矩作用下，各柱的弯距和剪力可用剪力分 配法计算。 对于 a 柱，则0.1490.296n， 2 2 13 33 12 13 1 11 331 1.9601.192 1122 1111 42.391.960 101.121.192 13.40() 15.2 a n cc nn mmkn mkn m rcc hhm ， 对于 c 柱，则0.0760.296n， 10 2 2 13 33 34 c13 1 11 331 2.3551.040 1122 1111 21.202.355 121.981.040 11.63() 15.2 n cc nn mmkn mkn m rcc hhm ， 本例中。求得 b=0 r13.400 11.631.77() abc r=rrr =knkn=kn 13.40.243 1.7712.97() aaa vrrknknkn mh=-=-= 0.438 1.770.78() bb v =rknkn mh-= -= - 11.630.319 1.7712.19() ccc vrrknkn=kn mh=-= - 恒载作用下排架结构的弯矩图和轴力图见图 4.1 图 4.1 恒载作用下排架内力图 4.2 屋面活荷载作用下排架内力分析 (1)ab 跨作用屋面活荷载 11 排架计算简体如图 4.2 所示。其中 q1=63kn，则在柱顶及变阶处引起的力矩 为： 111 630.16.3 a mqeknmkn m 10 630.2515.75 2a mqeknmkn m 112 630.159.45 b mqeknmkn m 对于 a 柱，131.9601.192cc， 12 13 6.31.960 15.751.192 2.05() 15.2 aa a mmkn mkn m rcc hhm 对于 b 柱，0.1620.296n， 2 1 3 1 11 3 1.922 12 11 n c n 1 9.451.922 1.19() 15.2 1b b mkn m rc hm 则排架柱顶不动铰支座总反力为： 2.051.193.24 ab r=rr =knkn=kn 将 r 反作用于排架柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与柱顶不动铰支座反力 叠加，可得屋面活荷载作用与 ab 跨时的柱顶剪力，即 2.050.243 3.241.26() aaa vrrknknkn mh=-=-= 1.190.438 3.240.23() bbb vrrknkn=-kn mh=-=- 0.3193.241.03() cc v =rknkn mh-= - 排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图 4.2 所示。 12 图 4.2 ab 跨作用屋面活荷载时排架内力图 (2)bc 跨作用屋面活荷载 排架计算简体如图 4.3 所示。其中 q1=63kn，则在柱顶及变阶处引起的力矩 为： 111 630.053.2 c mqeknmkn m 01 630.318.9 2c mqeknmkn m 11 630.159.45 b2 mqeknmkn m 对于 c 柱， 13 =2.3551.040cc ， 1c2c c13 3.22.355 18.91.040 1.79() 15.2 mmkn mkn m rcc hhm 对于 b 柱，0.1620.296n， 13 2 1 3 1 11 3 1.922 12 11 n c n 1 9.451.922 1.19() 15.2 1b b mkn m rc hm 则排架柱顶不动铰支座总反力为： 1.791.192.98 cb r=rr =knkn=kn 将 r 反作用于排架柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与柱顶不动铰支座反力 叠加，可得屋面活荷载作用与 ab 跨时的柱顶剪力，即 0.243 2.980.72() aa v =rknkn m 1.190.438 2.980.12() ccc vrrknkn=-kn m 1.790.319 2.980.84() bbb vrrknkn=kn m 排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图 4.3 所示: 图 4.3 bc 跨作用屋面活荷载时排架内力图 14 4.3 风荷载作用下排架内力分析 （1）左吹风时 对于 a 柱，得 0.1490.296n， 4 11 3 1 31(1) 0.341 1 81(1) n c n l l +- = +- 111 3.04/15.20.34115.76() a rq hckn mmn 对于 c 柱，得0.0760.296n， 4 11 3 1 31(1) 0.325 1 81(1) n c n l l +- = +- c211 1.52/15.20.3257.51 ()rq hckn mmn= -= -= - 15.767.517.9131.18() acw rrrfknknkn=+= -= - 各柱顶剪力分别为： 15.760.243 31.188.18() aaa vrrkn+knkn mh=-= -= - 0.438 31.1813.66() bb v =rknkn mh-= 7.510.31931.182.44() ccc vrrknkn=kn mh=-= -+ 取上柱柱底控制截面及下柱柱底截面为弯矩控制截面，有 a 柱： 2 1 1 8.184.53.044.56.03 2 a m =-=kn m+- 2 1 8.18 15.23.04 15.2226.84 2 a2 m=-=kn m+ b 柱： 1 13.664.5 61.47 b m =kn m 13.66 15.2 207.63 b2 m =kn m c 柱： 2 1 1 2.444.51.524.526.37 2 c m =kn m+ 15 2 1 2.44 15.21.52 15.2212.68 2 c2 m =kn m+ 柱底剪力为 8.183.04 15.238.03() a vkn m= -+= 13.66() b vkn m= 2.441.52 15.2 25.54() c v=kn m=+ 排架内力图如图 4.4 所示。 图 4.4 左吹风时排架内力图 （2）右吹风时 对于 a 柱， 111 1.52/15.20.3417.88() a rq hckn mmn= -= -= - 对于 c 柱， c211 3.04/15.20.32515.02()rq hckn mmn= -= -= - 15.027.887.9130.81() acw rrrfknknkn=+= -= - 各柱顶剪力分别为： 7.880.243 30.810.39() aaa vrrkn+knkn mh=-= -= - 0.438 30.8113.49() bb v =rknkn mh-= 15.020.31930.815.19() ccc vrrknkn=kn mh=-= -+- 16 取上柱柱底控制截面及下柱柱底截面为弯矩控制截面，有 a 柱： 2 1 1 0.394.51.524.513.64 2 a m =-=kn m+ 2 1 0.39 15.21.52 15.2169.66 2 a2 m=-=kn m+ b 柱： 1 13.49 4.5 60.71 b m =kn m 13.49 15.2 205.05 b2 m =kn m c 柱： 2 1 1 5.194.53.044.57.43 2 c m =-=kn m+ 2 1 5.19 15.23.04 15.2272.29 2 c2 m =-=kn m+ 柱底剪力为 0.391.52 15.222.71() a vkn m= -+= 13.49() b vkn m= 5.193.04 15.2 41.02() c v=kn m= -+ 排架内力图如图 4.5 所示。 图 4.5 右吹风时排架内力图 17 4.4 吊车荷载作用下排架内力分析 （1）dmax作用于 a 柱 计算简图如图 4.6 所示。其中吊车竖向荷载 dmax，dmin在牛腿顶面处引起 的力矩为： max3 847.620.25211.9 a mdeknmkn m= min 233.10.75174.83 b mdeknmkn m= 对于 a 柱，则 3 1.192c = 3 211.9 1.19216.62() 15.2m a a mkn m rckn h = -= -= - 对于 b 柱，由表 2.5.2 得：0.1620.296n， 2 3 3 31 1.207 12 11 c n 3 174.83 1.20713.88() 15.2 b b mkn m rckn hm = 16.6213.882.74() ab rrrkn=+= -+= - 排架各柱顶剪力分别为： 16.620.2432.7415.95() aaa vrrkn+knkn mh=-= -= - 13.880.4382.7415.08() bbb vrrkn+kn=kn mh=-= 0.3192.740.87() cc v =rknkn mh-= 排架各柱的弯矩图、轴力图及底面剪力图如图 4.6 所示。 18 图 4.6 dmax作用在 a 柱时排架内力图 （2）dmax作用于 b 柱左 计算简图如图 4.7 所示。ma，mb计算如下： amin 3 233.10.2558.28mdeknmkn m= bmax 847.620.75635.72mdeknmkn m= 柱顶不动铰支座反力 ra、rb及总反力 r 分别为 3 58.28 1.1924.57() 15.2m a a mkn m rckn h = -= -= - 3 635.72 1.20750.48() 15.2 b b mkn m rckn hm = 4.5750.4845.91() ab rrrkn=+= -+= 排架各柱顶剪力分别为： 4.570.24345.9115.73() aaa vrrkn-knkn mh=-= -= - 50.48 0.43845.9130.37() bbb vrr-kn=kn mh=-= 19 0.31945.9114.65() cc v =rknkn mh-= -= - 排架各柱的弯矩图、轴力图及底面剪力图如图 4.7 图 4.7 dmax作用在 b 柱左时排架内力图 （3）dmax作用于 b 柱右 计算简图如图 4.8 所示。mb，mc计算如下： bmax 649.490.75487.12mdeknmkn m= cmin 3 175.90.2543.98mdeknmkn m= 柱顶不动铰支座反力 rb、rc及总反力 r 分别为 b b3 487.12 1.20738.68() 15.2m mkn m rckn h = -= -= - c c3 43.98 1.043.01() 15.2 mkn m rckn hm = bc 38.683.0135.67()rrrkn=+= -+= - 排架各柱顶剪力分别为： 0.243 35.678.67() aa vrknkn mh= -= 20 38.680.438 35.6723.06() bbb vrrkn+knkn mh=-= -= - 3.010.31935.6714.39() ccc v =rrknkn mh-=+= 排架各柱的弯矩图、轴力图及底面剪力图如图 4.8 所示。 图 4.8 dmax作用在 b 柱右时排架的内力 （4）dmax作用于 c 柱 计算简图如图 4.9 所示。mb，mc计算如下： bmin 175.90.75131.93mdeknmkn m= cmax 3 649.490.25162.37mdeknmkn m= 柱顶不动铰支座反力 rb、rc及总反力 r 分别为 b b3 131.93 1.20710.48() 15.2m mkn m rckn h = -= -= - c c3 162.37 1.0411.11() 15.2 mkn m rckn hm = 21 bc 10.4811.110.63()rrrkn=+= -+= 排架各柱顶剪力分别为： 0.243 0.630.15() aa vrknkn mh= -= - 10.480.4380.6310.76() bbb vrrkn-knkn mh=-= -= - 11.110.3190.6310.91() ccc v =rrknkn mh-=-= 排架各柱的弯矩图、轴力图及底面剪力图如图 4.9 所示。 图 4.9 dmax作用在 c 柱时排架的内力 （5）tmax作用于 ab 跨柱 当 ab 跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图 4.10 所示。对于 a 柱， ，由表 2.5.3 得 a=(4.5-1.2)/4.5=0.733，则0.1490.296n， c5=0.570 )1 1 (1 2 )32( )1)(2( 32 3 2 3 n a n aa a 22 ra=tmaxc5=27.61kn0.57=15.74kn() 同理，对于 b 柱，a=0.733，c5=0.611，则0.1620.296n， rb=tmaxc5=27.61kn0.611=16.87kn() 排架柱顶总反力 r 为： r= ra+ rb= 15.74kn16.87kn32.61kn 各柱顶剪力为： va= raar=15.74kn0.24332.61kn=7.82kn() vb= rbbr=16.87kn0.43832.61kn =2.59kn() vc=c r =0.31932.61=10.40kn() 排架各柱的弯矩图及柱底剪力图如图 4.10 所示。当 tmax方向相反时，弯矩 图和剪力图只改变符号，方向不变。 图 4.10 tmax作用在 ab 跨时排架内力图 （6）tmax作用于 bc 跨柱 当 bc 跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图 4.11 所示。 对于 b 柱，a=0.733，c5=0.611，则0.1620.296n， rb=tmaxc5=18.61kn0.611=11.37kn() 同理，对于 c 柱，a=0.733，c5=0.540，则0.0760.296n， rc=tmaxc5=18.61kn0.54=10.05kn() 排架柱顶总反力 r 为： r= rb+ rc= 11.37kn10.05kn21.42kn() 23 各柱顶剪力为： va= ar=0.24321.42kn=5.20kn () vb= rbbr=11.37kn0.43821.42kn =1.99kn() vc= rccr =10.05kn0.31921.42kn=3.22kn() 排架各柱的弯矩图及柱底剪力图如图 4.11 所示。 图 4.11 tmax作用 bc 跨时排架内力图 5 内力组合 以 a 柱内力组合为例，内力组合按计算。除 11 1 1 1.2 1.20.9 1.35 gkqq k n gkqiqik i n gkqiciqik i sss sss sss 及相应的 m 和 n 一项外，其他三项均按式计算求 max n 11 1 1.2 1.20.9 gkqq k n gkqiqik i sss sss 得最不利内力值；对于及相应的 m 和 n 一项外，-和-截面均按（ max n ）求得最不利内力值，二 i-i 截面按求得最不利内1.21.4 gkqk ss1.35 gkqk ss 力。 对柱进行裂缝验算时，内力采用保准值，且只对的柱进行验算， 00 /0.55eh 结果如表 5.1、表 5.2 所示。 24 表表 5.1 a 柱内力设计值汇总表柱内力设计值汇总表 屋面活载吊车竖向荷载吊车水平荷载风荷载 荷载类别恒载作用在 ab 跨 作用在 bc 跨 dmax作用 在 a 柱 dmax作用 在 b 柱左 dmax作用 在 b 柱右 dmax作用 在 c 柱 tmax作用 在 ab 跨 tmax作用 在 bc 跨 左风右风 序号 m15.980.634.6471.7877.0939.020.68 2.6623.4 6.03-13.64 n457.6563.00000000000 m-85.14-15.124.64140.1212.5139.020.68 2.6623.4 6.03-13.64 n510.8163.000847.62233.10000000 m53.64-1.6415.6630.55188.82131.782.28 206.6979.4 226.84-169.66 n597.4863.000847.62233.10000000 v12.971.260.7215.9515.738.670.15 19.795.20 38.03-22.71 注：m（单位为 knm） ，n（单位为 kn） ，v（单位为 kn） 25 表表 5.2 a 柱内力组合表柱内力组合表 截面mmax及相应 n，vmmax及相应 n，vnmax及相应 m，vnmin及相应 m，vmk，nk备注 m76.71-71.2448.9876.1456.29 n 0.9+ 0.9（ ） 514.35 0.90.8（ ） 0.9 457.65 0.9+ +0.9） 558.96 0.9+ 0.9() 457.65381.38 nmax一 项，取 1.35sgk 0.71 .4sqk m72.40-139.4840.97-116.9 n 0.90. 8() 0.9 1121.10 0.9 0.8() 0.9 735.34 0.9 1273.67 0.90.9 （） 510.81 m556.19-450.5481.14442.95 n1207.77822.011360.34597.48 v58.63-33.80-1.3959.08 mk403.66-315.4364.34322.78 nk933.82658.281042.80497.90 vk 0.9 0.8() 0.9 43.42 0.9+ 0.8（ ） 0.9 -22.60 0.9 0.55 0.9 0.9（ ） 43.74 26 注：m（单位为 knm） ，n（单位为 kn） ，v（单位为 kn） 27 6 柱截面设计（a 柱） 混凝土强度等级为 c30，fc=14.3n/mm2，ftk=2.01n/mm2。采用 hrb400 级 钢筋，fy= fy=360 n/mm2，b=0.518。上、下柱均采用对称配筋。 6.1 上柱配筋计算 查表 5.2 可见，上截面柱共有 4 组内力。取=500mm-40mm=460mm。经判别 0 h 3 组大偏心受压，只有（）一组为小偏心受压，48.98,558.98mkn m nkn 且，故按此组 2 10 0.518 1 14.3/5004601703.7 bc na f hn mmmmmmkn 内力计算时为构造配筋。对三组大偏心受压内力，选取弯矩较大且轴力较小一 组，即取 76.14,457.65mkn m nkn 查表得有吊车厂房排架方向上柱的计算长度=24.5m=9.0m。附加偏心距取 0 l a e 20mm。 。 6 00 3 76.14 10 167,16720187 457.65 10 ia mn mm emm eeemmmmmm nn 由，故应考虑偏心距增大系数， 0/ 9000/500185lhmmmm 2 1 0.50.5 14.3/500500 3.191.0 457650 c f an mmmmmm nn 取。 1 1.0 0 2 9000 1.150.011.150.010.970 500 l h 22 0 12 0 119000 1()1()1.0 0.970 187 500 14001400 460 1.552 i lmm emm hmm mmh 2 10 0 457650 0.139 1.0 14.3/500460 280 0.174 460 c s nn f bhn mmmmmm amm hmm 取进行计算。 , 2 s xa 28 / 21.552 187500/ 24080.2 is eehammmmmm 2 2 0 45765080.2 242.75 ()360/(46040) ss ys nenmm aamm fhan mmmmmm 选 420（） ， 2 615 s amm 则=615/（500mm500mm）=0.250.2%，满足要求。/() s abh 2 mm 查表得垂直于排架方向柱的计算长度=1.254.5m=5.625m, 0 l 则=5625mm/500mm=11.25, =0.98。 0/ lb max 0.9 () 0.9 0.9814.3 500 500360 615 2 3348.42 ucys nf af a knn 满足弯矩作用平面外的承载力要求。 6.2 下柱配筋计算 取 h0=1000-40=960mm，与上柱分析办法相似，在表 5.2 的 8 组内力中选择 两组最不利内力： 556.19 1207.77 mkn m nkn 442.95 597.48 mkn m nkn （1）按计算556.19,1207.77mkn m nkn 下柱计算长度去=1.0=1.010.7=10.7m, 0 l l h 附加偏心距=1000mm/30=33.3mm(大于 20mm)。b=100mm, a e =400mm,=150mm。 f b f h 6 00 3 556.19 10 460.5,460.533.3493.8 1207.77 10 ia mn mm emm eeemmmmmm nn 由，故应考虑偏心距增大系数。且取 15 05 /10700/100010.7lhmmmm 。 2 1.0 29 25 1 0.50.5 14.3/2.7 10 1.5981.0 1207770 c f an mm nn 取。 1 1.0 22 0 12 0 1110700 1()1()1.0 1.01.159 493.8 1000 14001400 960 i lmm emm hmm mmh 0 1.159 493.8572.30.30.3 960288 i emmmmhmmmm 故为大偏心受压。先假定中和轴位于翼缘内，则 2 1 1207.77 168.9200 1.0 14.3/500 f cf nkn xmmhmm f bn mmmm ，且 0 0.158 960497.3 b xhmm22 4080 s xamm 中和轴位于翼缘内。 / 2572.31000/ 2401032.3 is eehammmmmm 10 0 2 2 2 () 2 () 168.9 12077701023.31.0 14.3/500168.9(960) 2 360/(96040) 539.1 c ss ys x nef bx h aa fha nmmn mmmmmmmm n mmmmmm mm （2）按计算442.95,597.48mkn m nkn 6 00 3 442.95 10 741.4,741.433.3774.7.3 597.48 10 ia mn m emm eeemmmmmm nn 由，故应考虑偏心距增大系数。且取 15 05 /10700/100010.7lhmmmm 。 2 1.0 25 1 0.50.5 14.3/2.7 10 2.011.0 597480 c f an mm nn 30 取。 1 1.0 22 0 12 0 1110700 1()1()1.0 1.01.101 774.7 1000 14001400 960 i lmm emm hmm mmh 0 1.101 774.7853.20.30.3 960288 i emmmmhmmmm 故为大偏心受压。先假定中和轴位于翼缘内，则 2 1 597480 83.6200 1.0 14.3/500 f cf nkn xmmhmm f bn mmmm ，且 0 0.158 960497.3 b xhmm22 4080 s xamm 中和轴位于翼缘内。 / 2853.21000/ 2401234.7 is eehammmmmm 10 0 2 2 2 () 2 () 83.6 5974801234.71.0 14.3/50083.6(960) 2 360/(96040) 570.24 c ss ys x nef bx h aa fha nmmn mmmmmmmm n mmmmmm mm 综合上述计算结果，下柱选用 420, 2 1256 s amm 则=1256/500mm1000mm）=0.250.2%，满足要求。/() s abh 2 mm 查表得垂直于排架方向柱的计算长度=0.810.7m=8.56m, 0 l 则=8560/500mm=17, =0.84。 0/ lb 25222 max 0.9 () 0.9 0.84 (14.3/2.7 10360/12562) 2458.75 ucys nf af a n mmmmn mmmm knn 满足弯矩作用平面外的承载力要求。 6.3 柱裂缝宽度验算 规范规定，对 e0/h00.55 的柱应进行裂缝宽度验算。在 a 柱只有下柱出现 31 e0/h00.55 的内力，故应进行裂缝宽度验算。验算过程见表 6.1，其中上柱 as615mm2，下柱 as1256mm2；es2.0105kn/mm2；构件受力特征系数 cr2.1；混凝土保护层厚度 c 取 25mm。 表表 6.1 柱的裂缝宽度验算表柱的裂缝宽度验算表 柱截面下柱 / k kn m m 322.78 内力标准值 / k kn n497.9 /mm 0 / kknme 6480.55ho 0.5() s te ff a bhb bh 0.0096 fvk 2.01 500 565 0.50 所以所选的尺寸满足要求。 (3)牛腿配筋计算 纵向受拉钢筋总截面面积 as： 由于 a =0；因而该牛腿可按构造要求配筋，根据构造要求， asminbh=0.002500mm600mm=600 mm2; 根据规定，纵向受拉钢筋 as的最小配筋率为 0.002bh；实际选用 414（as=616mm2） 水平箍筋选用 100 的双肢筋。 根据构造要求，牛腿水平箍筋 100：2h0 /3=2565/3=377mm 2h0 范围内有 4 根箍筋，其水平截面面积为 1 根 钢筋的计算截面面积 50.3 mm2 4250.3=402.4 mm2 as/2=616/2=308 mm2 ，满足构造要求。 33 6.5 牛腿吊装验算 采用翻身起吊，吊点设在牛腿下部，混凝土达到设计强度后起吊。规范可 知当 hc(柱截面场边尺寸，800mm2hc1000 mm2)插入杯口深度为 h1=0.9hc且 800mm, h1=0.91000mm=900mm,取 h1 =900mm 则柱吊装时的总长度为 4.5+10.7+0.9=16.1m.。柱吊装阶段的荷载为柱自重 重力荷载（应考虑动力系数）即 柱吊装阶段的荷载为柱的自重重力荷载（考虑动力系数） ，即 q1gq1k1.51.356.25k