单层装配车间双跨等高厂房结构设计计算书最终版

目 录 1 单层工业厂房结构设计任务书 . 1 1.1 设计题目 . 1 1.2 设计任务 . 1 1.3 设计内容 . 1 1.4 设计资料 . 1 2.单层厂房结构设计 . 3 2.1 屋面结构 . 3 2.1.1 屋面结构 . 3 2.1.2 排架柱及基础材料选用情况 . 3 2.1.3 梁柱的结构布置 . 5 2.1.4 基础平面布置 . 7 2.2 排架结构计算 . 7 2.2.1 计算简图及柱的计算参数 . 7 2.2.2 荷载计算 . 7 2.2.3 内力分析 . 10 2.2.4 最不利内力组合 . 21 2.3 排架柱的设计 . 22 2.3.1 A(C)柱 . 22 2.3.2 B 柱 . 28 2.4 基础设计 . 37 2.4.1 A(C)柱 . 38 2.4.2 B 柱 . 43 3 施工图 . 48 3.1 结构布置图 . 48 3.2 柱施工图 . 48 3.3 基础施工图 . 48 4 参考文献 . 48 1 单层工业厂房结构设计 1 单层工业厂房结构设计任务书 1.1 设计题目 装配车间双跨等高厂房 . 1.2 设计任务 1.2.1 单层厂房结构布置 . 1.2.2 选用标准构件 . 1.2.3 排架柱及柱下基础设计 . 1.3 设计内容 1.3.1 确定上、下柱的高度及截面尺寸 . 1.3.2 选用屋面板，天窗架，屋架，基础梁，吊车梁及轨道车接件 . 1.3.3 计算排架所承受的各项荷载 . 1.3.4 计算各种荷载作用下排架的内力 . 1.3.5 柱及牛腿的设计，柱下 单独基础设计 . 1.3.6 绘制施工图 结构布置图（屋架，天窗架，屋面板，屋盖支撑布置，吊车梁，柱及柱间支撑，墙体布置） . 基础施工图（基础平面图及配筋图） . 柱施工图（柱模板图，柱配筋图） . 1.4 设计资料 1.4.1 某车间 该车间为双跨等高有天窗厂房，柱距为 6m，车间总长为 120m，中间设有一道伸缩缝，厂房跨为 l （见表 1-1），剖面如图 1-1 所示。 表 1-1 组别 跨度 l （ m） 轨顶标高（ m） 吊 车 起 重 量（ KN） 3 24.0 9.60 150/30 200/50 1.4.2 吊车 每跨设二台中级工作制软钩桥式吊车，吊车起重量及轨顶标高见表 1-1. 1.4.3 建设地点 北部某城市（基本风压为 0.30KN/ 。基本雪压 0.25 KN/ ） . 1.4.4 工程地质及水文地质条件 该厂址位于渭河二级阶地，地形平坦，厂区地层自上而下为耕土层粘土，中砂，软石，基岩，其中耕土层厚约 0.6m，粘土层厚约 3.5m，地基承载力标准值kf =200 KN/，可作持力层，厂区地层地 下水位较低，且无腐蚀性 . 1.4.5 建筑构造 屋面 卷材防水屋面 墙体 240mm 厚实心黏土砖砌筑 2 地面 屋内混凝土地面，室内外高差 150mm. (a) 结构平面布置图 (b)剖面图 图 1 1 3 2.单层厂房结构设计 2.1 屋面结构 2.1.1 屋面结构 屋面板 采用全国通用工业厂房结构构件标准图集 G410（一） 1.5m 6m，预应力钢筋混凝土大型屋面板，卷材防水。 屋面板的选用方法（包括檐口板，嵌板）是：计算该板所受外加荷载的标准值，在图集中查出的允许外加荷载标准值应比它大但又 最接近的板代号，其选用结果见表 2-1. 天沟板 采用 G410（三） 1.5m 6m 预应力钢筋混凝土屋面板（卷材防水天沟板） . 具体计算：半跨屋架上弦坡面总长 = 10.593m. 当排放 6块屋面板和 1 块 890mm 的嵌板时， 10.593-0.89-1.49*6=0.763m 所以选用一块 770mm 的天沟板。 又屋面排板计算，天沟板的宽度为 680mm，该厂房一侧设有 6根落水管，天沟板内坡度为 5，垫层最薄处为 20mm 厚，则最厚处为 80mm，如图 2-1 所示，按最厚处的一块天沟板计算其所受的外加荷载标准值，见图 2-2.选用方法同屋面板，其选用结果见表 2-1，但需要注意天沟板的开洞位置 . 图2 - 1 屋架 采用 95G415（三）预应力钢筋混凝土折线形屋架（跨度 21m），选用时应根据屋面荷载大小，有无天窗及天窗类别，檐口类别等进行选用，其选用见表 2-1 屋盖支撑 可不设屋架上弦横向水平支撑，但须保证屋面板与屋架的连接不少于三个焊接点并沿板缝灌注不低于 C15 的细石混凝土，否则，应在该厂房的两端第一柱间设置上弦横向水平支撑 . 屋架下弦的横向及 纵向水平支撑均不可设 屋架间的垂直支撑与水平系杆，可在该厂房两端的第一柱间的端中及两端设置垂直支撑，并在各跨跨中下弦处设置通长的纵向刚系杆，在各跨两端下弦处设置通长的钢筋混凝土系杆 . 2.1.2 排架柱及基础材料选用情况 柱 4 混凝土 ： 采用 C20,cf=9.6N/ ,tkf=1.54N/ 钢筋 ： 纵向受力钢筋采用 HRB335 级钢筋 （yf=300N/ ，sE=2 105N/ ），箍筋采用 HPB235 级钢筋 . 基础 混凝土 ： 采用 C20,cf=9.6N/ ,tkf=1.54N/ 钢筋 ： 采用 HRB335 级钢筋 （yf=300N/ ） 表 2-1 构件名称 标准图集 选用型号 外加荷载 允许荷载 构建自重 屋面板 G410(一 ) 1.5m 6m 预应力 混凝土 屋面板 YWB 2 （中间跨） YWB 2s （端跨） SBSIV 改性油毡防水层 0.35 20mm 水泥砂浆找平层 20 0.02=0.40 100mm水泥蛭石保温层 5*0.1=0.50 一毡二油防水层 0.05 20mm 水泥砂浆找平层 0.40 恒载 1.70KN/ 屋面活载 0.7 雪载 0.25 取最大值0.70KN/ 2.40 KN/ 2.46KN/ 板自重 1.30KN/ 灌缝重 0.1KN/ G410(一 ) 1.5m 6m 预应力 混凝土屋面板（卷材防水嵌板，檐口板） KWB 1 （中间跨） KWB 21s （端跨） 同上 2.50KN/ 板自重 1.65KN/ 灌缝重 0.1KN/ 天沟板 G410(三 ) 1.5m 6m 预应力 混凝TGB77 1 （中间跨） TGB68 1a 积水深为 230mm（与高肋齐） 100.23 0.46=1.06 二毡三油防水层 0.35 0.9=0.32 3.05KN/ 1.91KN/ 5 土屋面板（卷材防水 天沟板） （中间跨右端有开洞） TGB68 1b （中间跨左端有开洞） TGB68 1sa （端跨右端有开洞） TGB68 1sb （端跨左端有开洞） 20mm水泥砂浆找平层 20 0.02 0.09=0.36 80mm水泥蛭石保温层 50*0.08*0.5=0.20 一毡二油隔气层 0.06 1.18=0.06 20mm水泥砂浆找平层 20 0.02 1.18=0.47 2.47KN/ 屋架 G416(三 ) 预应力 钢筋混凝土 折线形屋架（跨度21m） YWJA 24 1Aa 屋面板以上恒载 1.70 KN/ 活载 0.70 KN/ 屋架以上荷载 2.40 KN/ 3.50KN/ 86 KN/榀 支撑重 KN/ 吊车梁 G323（二） 钢筋混 凝土吊车梁（中轻级工作制） DL 6A （中间跨） DL 6B （边跨） 39.5KN/根 40.8KN/根 2.1.3 梁柱的结构布置 排架柱尺寸的选定 计算上柱高及柱全高 由工艺要求，轨顶标高为 +9.6m,吊车为 15/3t,Lk=21-1.5=19.5m,中级工作制，查吊车有关资料，轨顶至吊车顶距 H=2.15m. 由牛腿顶面标高及模板要求，吊车梁高为 1.2m，轨道及垫层构造高度取 0.2m，故 牛腿顶面标高 =轨顶标高 -吊车梁高度 -轨顶垫高 =9.600-1.200-0.200=8.200m(取8.400m) 依次，柱顶标高 =牛腿顶面高 +吊车梁高 +轨顶垫高 +H+0.220 =8.400+1.200+0.200+2.15+0.220=12.17m(取 12.300m) 综上，则柱顶标高为 12.300m， 下柱高 Hl=8.4+0.5=8.9m 全柱高 H=柱顶标高 -基顶标高 =12.3+0.5=12.8m, 上柱高 Hu=H-Hl=3.9m 实际轨顶标高 =8.4+1.2+0.2=9.8m 与 9.6m 要求相差在 0.2m 范围内，满足要求 . 初步确定柱截面尺寸 . 根据教材表 2.7（ 6m柱距单 层厂房矩形，工字形截面柱截面尺寸限值） . 对于下柱截面宽度： 6 b mm40522900.822Hl ，可取 b=400mm. 12890012 lHh=742mm 根据表 2.8厂房柱截面形式和尺寸参考（中级工作制） 取： 边柱 A.C 轴： 上柱： b h=400mm 400mm 下柱： I 形 bf h b hf =400mm 900mm 100mm 150mm 中柱 B轴： 上柱： b h=400mm 600mm 下柱： I 形 bf h b hf =400mm 1000mm 100mm 150mm 验算初步确定的截面尺寸，满足要求 . 牛腿尺寸初选 由牛腿几何尺寸的构造规定 45 ,hl h/3,且 hl 200mm,故取 =45 ，hl=450mm，则 A.C 轴柱： c=750+b/2+c1-900=750+150+100-900=100mm； h=500+100=600mm. B轴柱： c=750+b/2+c1-500=750+150+100-500=500mm； h=500+500=1000mm. 牛腿尺寸见图 2-5 柱间支撑可在该厂房中部轴线间设置上柱支撑和下柱支撑 . 吊车梁、柱及柱间支撑、墙体布置可参考以上选型及布置画出 . 7 结构布置图见附图 -01 2.1.4 基础平面布置 基础编号 首先应区分排架类型，分标准排架、端部排 架、伸缩缝处排架等，然后对各类排架的中柱和边柱的基础分别编号，还有抗风柱的基础也须编入 . 基础梁 单层厂房钢筋混凝土基础梁通常采用预制构件，可按图集 G320 钢筋混凝土基础梁选之，选时应符合图集的适用范围，本设计中跨选为 JL-3,边跨为 JL-18. 基础平面布置图可参考以上选型及布置画出 . 2.2 排架结构计算 2.2.1 计算简图及柱的计算参数 计算简图 见图 2-6. 柱的计算参数 根据柱子的截面尺寸，可列出计算参数如下表 2-2. 表 2-2 柱的计算参数 2.2.2 荷载计算 永久荷载 屋盖自重 三毡二油上铺小石子防水层 0.35KN/m2 20mm 水泥砂浆找平层 20 0.02=0.40KN/m2 100mm 厚水泥蛭石保温层 5*0.1=0.5KN/m2 柱号 计算参数 截面尺寸（ mm） 面积（ mm2） 惯性矩（ mm4） 自重（ kN/m） A、 C 上柱 矩形 400 400 1.6 105 2.13 109 4.0 下柱 I形 400 900 100150 1.875 105 19.538 109 4.69 B 上柱 矩形 400 600 2.4 105 7.2 109 6.0 下柱 I 形 400 1000 100 150 1.975 105 25.634 109 4.94 8 一毡二油隔气层 0.05KN/m2 20mm 水泥砂浆找平层 20 0.02=0.40KN/m2 S预应力混凝土屋面板 1.40KN/m2 屋盖支撑 0.5KN/m2 =3.6KN/m2 榀屋架自重 /106 KN 则作用于柱顶的屋盖结构自重： G1= 2.3025.0106245.0660.3 kN 柱自重 A、 C轴上柱： G2A=G2C=gkHu=4.0 3.9=15.6kN. 下柱： G3A=G3C=4.69*8.9=41.74kN B轴上柱： G2B =6.0 3.9=23.4kN. 下柱： G3B= 4.94 8.9=43.97kN 吊车梁及轨道自重 G4=26.6+0.8 6.0=31.4kN. 各项永久荷载及其作用位置见图 2-7. 屋面活荷载 由 荷载规范 查得屋面活荷载标准值为 0.7KN/m2（因屋面活活荷载大于雪荷载，故不考虑雪荷载 ） . Q=0.7 6 24/2=50.4kN 活荷载作用位置于屋盖自重作用位置相同，如图 2-7 括号所示 . 吊车荷载 9 吊车计算参数见表 2-3，并将吊车吨位换算为 kN. 表 2-3 跨度（ m） 起重量Q(kN) 跨度Lk(m) 最大轮压Pmax(kN) 最小轮压Pmin(kN) 大车轮距 K(m) 吊车最大宽度B(m) 吊车总重G(kN) 小车重g(kN) 24 150/30 22.5 185 50 4.4 5.55 321 69 根据 B 与 K，算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的坐标值如图 2-8所示，依 据该图求得作用于柱上的吊车竖向荷载 . 吊车竖向荷载 Dmax= Pk,max yi=0.9 185*（ 1+0.808+0.267+0.075） =357.98kN Dmin= Pk,min yi=0.9 50*（ 1+0.808+0.267+0.075） =96.75kN 吊车横向水平荷载 1）当吊车起重量在 Q=150 500kN 时， =0.10则一个大车轮子的吊车横向水平荷载标准值 ikk yTT m ax, = iyQg )(41 =kN6.1015.248.59.0)075.0267.0808.01()69150(9.01.041 风荷载 由设计资料该地区基本风压为 0=0.30KN/m2，按 B 类地面粗糙度，从 荷载规范 查得风压高度变化系数 z 为： 柱顶标高 H=12.3m,查得 z =1.064， 檐口标高 =1.00+2.4 3+1.5+1.8+3.0=14.5m，查得 z =1.126， 10 屋顶标高 =16.20m， 162.1z . 风荷载标准值为： 255.03.0064.18.00.111 OZSk WW PakN/m2. KW2 = 2s z 0=1.0 0.4 1.064 0.30=0.128kN/m2. 则作用在排架计算简图的风荷载设计值为： 53.10.6255.01 q kN/m 77.00.6128.02 q kN/m Fw=【（ 21 ss ） 1hz +( 43 ss ) 2hz 】 BWz 0 =5.04kN 风荷载作用下的计算简图如图 2-9 所示 . 2.2.3 内力分析 剪力分配系数 的计算 A、 C轴柱： n= 109.0luII , 3 0 5.08.12 9.3 HH u 4 3 5.2)11 0 9.0/1(3 0 5.01 3)1/1(1 3 330 nC 11 则cEHE I CH 31003 10210.0 , 285.011icai B轴柱： 281.0n ， 315.00.13 1.421 HH7 9 7.2)12 8 1.0/1(3 0 5.01 3)1/1(1 3 330 nC ， 则cEHCEIH 3103 10139.0 , 43.0b , 注： 1 CBA 恒荷载作用下内力分析 屋盖自重作用 将图 2-7屋盖自重荷载简化为图 2-10（ a） . 其中 1G G1A=G1C=264.05kN, 11 2GG B =528.1kN 20.1305.005.2 6 41111 ACA eGMM kN m, 01.6625.005.2 6 42122 ACA eGMM kN m 由于图 2-10（ a）所示排架的计算简图为对称结构，在对称荷载作用下排架无侧移，各柱可按上端为不动铰支座计算，故中柱无弯矩 . 由 A、 C 柱： n=0.109， =0.305， 查表或计算得 1 4 3.2)1/1(1)/11(15.1321 nnC ， )(53.28.12 11.15143.2111 kNHMCR 查表或计算得， 1 0 4.1)1/1(1)/11(15.1323 nnC ， )(6 . 0 8 68.12 03.701 0 4.12232 kNHMCR则 RA=R1+R2=2.463+6.344=8.59KN, -8.59-RR AC kN( ),对于 B 柱， 0BR 在 R与 M、 M共同作用下，可以作出排架的弯矩图、轴力图及柱底剪力图，如图 2-10（ b）、（ c）所示 . 12 柱及吊车梁自重作用 由于在安装柱子时尚未吊装屋架，此时柱顶之间无联系，没有形成排架，故不产生柱顶反力，则按悬臂柱分析其内力 .计算简图如图 2-11（ a）所示 . A柱： M2A=G2Ae2=15.6 0.25=3.90kN m,G3A=41.74kN,G4A=45.6kN, M4A=G4Ae=45.6 （ 0.75-0.45） =13.68kN m. B柱： G2B=23.40kN,G3B=43.97kN, G4B=91.2kN, 排架各柱的弯矩图、轴力图如图 2-11（ b）、（ c）所示 . 13 屋面活荷载作用 AB 跨作用有屋面活荷载 由屋架传至柱顶的压力为 Q=44.1kN，由 它在 A、 B 柱柱顶及变阶处引起的弯矩分别为： M1A=Q1e=50.4 0.05=2.52kN m, M2A=Q1e=50.4 0.25=12.6kN m, BM1 =Q1e=50.4 0.15=7.56kN m, 计算简图如图 2-12（ a）所示 . 计算不动铰支座反力 A柱： 由前知 C1=2.143， C3=1.104， )(42.08.12 52.21 4 3.22111 kNHMCR AA)(87.18.12 6.121 0 4.12232 kNHMCR AA则 RA=R1A+R2A=0.422+1.087=1.51kN( ) B柱： n=0.281, 305.0 , 731.11 C )(0 2 2.18.12 56.77 3 1.111 kNHMCR BB 14 则排架柱顶不动铰支座总反力为： R=RA+RB=1.32+0.90=2.22kN( ) 将 R 反作用于排架柱顶，按分配系数求得排架各柱顶剪力（ CA 0.285, B =0.43） VA=RA-AR=1.509-0.285 2.53=0.79kN( ) VB=RB-BR=1.02-0.43 2.53=-0.07kN( ) VC=RC-CR=1.02-0.285 2.53=-0.72kN( ) 排架各柱的弯矩图、轴力图如图 2-12（ b）、（ c）所示 . BC 跨作用有屋面活荷载 由于结构对称，故只需将 AB跨作用有屋面活荷载情况的 A柱与 C柱的内力对换并将内力变号即可，其排架各柱内力见图 2-13. 15 吊车荷载作用（不考虑厂房整体空间工作） Dmax作用于 A柱 由前， Dmax=357.98kN(Dmin=96.75kN),由吊车竖向荷载、在柱中引起的弯矩为： MA= Dmax e=357.98 0.3=107.39kN m, MB= Dmin e=96.75 0.75=72.56kN m, 计算简图如图 2-14（ a）所示 . 计算不动铰支座反力 A柱： C3=1.104， B柱： C3=1.268， )(26.98.12 39.107104.13 kNHMCR AA )(19.78.12 56.722 6 8.13 kNHMCR BB 则不动铰支座总反力为： R=RA+RB=-9.26+7.19=-2.07kN( ) 将 R 反 作 用 于 排 架 柱 顶 ， 按 分 配 系 数 求 得 排 架 各 柱 顶 剪 力（ BA =0.285, C =0.43） VA=RA- A R=-9.26+0.285 2.07=-8.67kN( ) VB=RB- B R=7.19+0.43 2.07=8.08kN( ) VC=RC-CR=0+0.285 2.07=0.59kN( ) 排架各柱的弯矩图、轴力图如图 2-14（ b）、（ c）所示 . 16 Dmax作用于 B柱左 由吊车竖向荷载， Dmax=357.98kN(Dmin=96.75kN),在柱中引起的弯矩为： MA= AeD 4min =96.75 0.3=29.08kN m, MB= BMAXeD 4 =357.98 0.75=268.49kN m, 计算简图如图 2-14（ a）所示 . 计算不动铰支座反力 A柱： C3=1.104， B柱： C3=1.268， )(5.28.12 03.291 0 4.13 kNHMCR AA )(6.268.12 49.2 6 82 6 8.13 kNHMCR BB 则不动铰支座总反力为： R=RA+RB=-2.5+26.6=24.1kN( ) 将 R 反 作 用 于 排 架 柱 顶 ， 按 分 配 系 数 求 得 排 架 各 柱 顶 剪 力（ CA 0.285, C =0.43） VA=RA- A R=-2.5-0.285 24.1=-9.37kN( ) VB=RB- B R=26.6-0.43 24.1=16.24kN( ) VC=RC-CR=0-0.285 24.1=-6.87kN( ) 排架各柱的弯矩图、轴力图如图 2-15（ b）、（ c）所示 . 17 Dmax作用于 B柱右 根据结构的对称性，其内力计算同“ Dmax作用于 B 柱左”情况，只需将 A、 C柱内力对换一下，并全部改变弯矩及剪力符号即可，其结果如图 2-16 所示 . Dmax作用于 C柱 同理，将“ Dmax作用于 A柱”情况的 A、 C 柱内力对换，并注意改变符号，得出各柱的内力，如图 2-17 所示 . 18 ： AB 跨的二台吊车刹车 计算 简图如图 2-18（ a）所示 . A柱： 由 692.09.3 2.19.3 uHy及 n=0.109, =0.305,查表 y=0.7Hu 得 C5=0.579, 查表y=0.6Hu得 C5=0.631,内插后得 y=0.692 uH ,C5=0.583 RA=-Tmax C5=-10.6 0.583=-6.18kN( ) B柱： 由 692.0uHy 及 n=0.281, =0.305,查表 y=0.7Hu得 C5=0.647, 查表 y=0.6Hu得C5=0.693,内插后得 y=0.692 uH , 651.05 C RB=-Tmax C5=-10.60 0.651=-6.90kN( ) 则 R=RA+RB=-6.18-6.90=-13.08kN( ) 各柱顶剪力为 VA=RA- A R=-6.18+0.285 13.08=-2.45kN( ) VB=RB- B R=-6.90+0.43 13.08=-1.28kN( ) VC=RC-CR=0.285 13.08=3.73kN( ) 排架各柱的内力如图 2-18（ b）所示 . 19 ： BC 跨的二台吊车刹车 根据结构的对称性，内力计算同“ AB 跨的二台吊车刹车”情况，仅需将 A柱和 C柱的内力对换 . 排架各柱的内力如图 2-19（ b）所示 . ： AB 跨与 BC 跨各有一台 150/30kN 吊车同时刹车时，计算简图如图 2-20（ a）所示 . A柱： 同前 C5=0.583， RA=-Tmax C5=-10.60 0.583=-6.18kN( ) B柱： 同前 C5=0.651， 20 RB=-Tmax C5=-10.60 0.655=-6.90kN( ) C柱：同 A柱， RC=-6.18kN( ) 则 R=RA+RB+RC=-6.18 2-6.90=-19.26kN( ) 将 R 反 作 用 于 排 架 柱 顶 ， 按 分 配 系 数 求 得 排 架 各 柱 顶 剪 力（ CA 0.285, C =0.43） VA=RA-AR=-6.18+0.285 19.26=-0.69kN( ) VB=RB- B R=-6.90+0.43 19.26=1.38kN( ) VC=RC-CR=-6.18+0.285 19.26=-0.69kN( ) 排架各柱的弯矩图、轴力图如图 2-20（ b）所示 . 风荷载作用 风自左向右吹时，计算简图如图 2-21（ a）所示 . A柱 ： n=0.109, =0.305,查表得 C11=0.305， 326.011 C RA=-q1 H2 C11=-1.53 12.8 0.326=-6.38kN( ) C柱 ： 同 A 柱 ， C11=0.326， RC=-q2 H2 C11=-0.77 12.8 0.326=-3.21kN( ) 则 R=RA+RC+FW=-6.38-3.21-5.04=-14.59kN( ) 将 R反作用于排架柱顶，按分配系数求得排架各柱顶剪力（ CA 0.285, C =0.43) VA=RA- A R=-6.38+0.285 14.59=-2.22kN( ) 21 VB=RB-BR=0+0.43 14.59=6.27kN( ) VC=RC-CR=-3.21+-0.285 (-14.59)=0.95kN( ) 排架各柱的内力如图 2-21（ b）所示 . 风自右向左吹时，此种荷载情况的排架内力与“风自左向右 吹”的情况相同，仅需将 A、 C柱的内力对换，并改变其内力的符号即可 . 排架各柱的内力如图 2-22 所示 . 2.2.4 最不利内力组合 首先，取控制截面，对单阶柱，上柱为 -截面，下柱为 -、 -截面 . 考虑各种荷载同时作用时出现最不利内力的可能性，进行荷载组合，在本设计中，取常用的荷载组合有三种，即 永久荷载 +0.9（可变荷载 +风荷载）； 永久荷载 +其它可变荷载； 永久荷载 +风荷载 . 在每种荷载组合中，对柱仍可以产生多种的弯矩 M 和轴力 N 的组合 .由于 M和 N 的同时存在，很难直接看出哪一种组合为最不利 .但对 I字形或矩形截面柱，从分析偏心受压计算公式来看，通常 M 越大相应的 N 越小，其偏心距 e0就越大， 22 可能形成大偏心受压，对受拉钢筋不利；当 M 和 N都大，可能对受压钢筋不利；但若 M 和 N 同时增加，而 N 增加得多些，由于 e0值 减少，可能反而使钢筋面积减少；有时由于 N 偏大或混凝土强度等级过低，其配筋量也增加。 本设计考虑以下四种内力组合： +Mmax及相应的 N、 V； -Mmax及相应的 N、 V； Nmin及相应的 M、 V； Nmax及相应的 M、 V. 在这四种内力组合中，前三种组合主要是考虑柱可能出现大偏心受压破坏的情况；第四种组合 考虑柱可能出现小偏心受压破坏的情况；从而使柱能够避免任何一种形式的破坏 . 分 A（ C）柱和 B 柱，组合其最不利内力，在各种荷载作用下 A（ C）柱内力设计值及标准值汇总见表 2-4 及表 2-5； B 柱内力设计值及标准值汇总见表 2-6 及表 2-7. A（ C）柱内力设计值组合表见表 2-8，而内力按短期效应组合表见表 2-9；B 柱内力设计值组合表见表 2-10，而内力按短期效应组合表见表 2-11. 2.3 排架柱的设计 2.3.1 A(C)柱 实际工程中，偏心受压构件在不同的荷载组合中，在同一截面分别承受正负弯矩；再者也为施 工方便，不易发生错误，一般可采用对称配筋，此处即取 ss AA .混凝土强度等级用 C30， 2,2 /01.2/3.14 mmNfmmNf tkc ；钢筋采用 HRB335，2 3 5H P B；/3 0 0 2 箍筋采用mmNff yy 箍筋用级钢筋 . （ 1） 选取控制截面最不利内力，对于对称配筋的偏心受压构件，当时，为小偏心受压但或虽；当时，为大偏心受压构件且 biii hehe 00b0 3.0h3.0e3.0按照弯矩相差不多时，轴力越小越不利；轴力相 差不多时，弯矩越大越不利的原则确定上主最不利内力为 M=80.13kN*m， N=335.77KN 下柱控制截面的两组最不利内力： 第一组 M=388.36KN*M,N=870.07KN 第二组 M=342.67KN*m， N=476.76KN （ 2）上柱配筋计算 自表中取最不利内力 . M=81.45kN*m， N=381.36KN 由表查得上柱的计算长度 mHlu 8.79.320.20 . 原始偏心距 mmNMe 6.2 1 336.3 8 1 45.81110 , 23 mmM A Xe a 2020,304 0 0 所以起始偏心距 mme i 6.2 3 3206.2 1 3 因 ,55.1940078000 hl应考虑偏心距增大系数 。 又 ,0.100.33.1436.381 4004005.05.01 Nbhf c故取 0.11 ， ,150 hl 955.0400780001.015.101.015.1 02 hl ， 则 405.1955.00.1)4007 8 0 0(365/6.2331 4 0 0 11)(/1 4 0 0 11 221200 hlhe i， 故 mmheesi 25.5183524006.258366.12 ， 截面受压区高度为： mmhxmmmmbf Nxbscm75.20036555.070267.664003.14 1036.38103 ，说明截面属于大偏心受压 . 并按 x=2 sa 计算。 mmhee si 21.1633524006.233405.12 2070.628)35365(30021.1633 8 1 3 6 0)(mmhfNeAAsyss选 3 18（ 2763 mmAA ss ） 则柱截 面全 部纵 筋的 配筋 率 %,6.0%95.0 截面一 侧钢 筋的 配筋率%,2.0%48.0 满足要求。 按轴心受压构件 验算垂直 于弯矩作用 平面的受压 承载力， 计算长度ml 875.49.325.10 ，则 kNNkNAfAfNblsysu 96.4 2 06 5 9.2 3 4 7)27 6 33 0 04 0 04 0 03.14(95.09.0)(9.095.0,19.124 0 04 8 7 5m a x0满足弯矩作用平面外的承载力要求 下柱配筋计算 自表 2-8中取二组最不利内力 . 第一组 M1=388.36KN*M,N1=870.07KN 24 第二组 M2=341.09KN*m， N2=469.13KN 按 M1、 N1 计算 由表查得下柱的计算长度 mHll 9.89.80.10.10 . mNMe 4.4 4 607.8 7 0 36.3 8 8110 , 3020,309 0 0 M A Xea mmeee i 4.4760 ， 又 ,589.99 0 08 9 0 00 hl故应考虑偏心距增大系数 ,0.154.13.141007.870 10875.15.05.0 3 51 N Af c 故取 0.11 ， 又因 ,15900/8900/0 hl故取 0.12 ， 则 126.10.10.1)9008 9 0 0(865/4.4761 4 0 0 11)(/1 4 0 0 11 221200 hlhe i， mmhe i 5.2598653.03.04.5364.476126.1 0 先按大偏心受压情况计算受压区高度 x ，并假定中和轴通过翼缘内。 则 mmhmmbfNxmm fcs1 5 01.1 5 24 0 03.140.1 8 7 0 0 7 0702 1 ， 说明中和轴位于腹板内，应重新按下式计算受压区高度 x. mmmmx 75.47586555.04.1581003.140.1 150)100400(3.140.1870070 且 x2x35=70mm,说明截面属于大偏心受压 . 故 mmheesi 4.951352900470126.12 ， 230.5700.570)35865(300)2150865(150)100400(3.140.1)24.158865(4.1584003.140.14.9511007.870mmmmAA ss按 M2、 N2=计算 25 同前， ml 9.80 . mmNMe 1.7 2 713.4 6 9 09.3 4 1220 , mmM A Xe a 3020,309 0 0 mmeee i 1.757301.7270 由于 应考虑偏心距增大系数,589.990089000 hl又 ,0.186.23.141013.469 10875.15.05.0 351 N Af c 取 11 .0。 又因 ,15900/8900/0 hl故取 0.12 则 0 7 9.10.10.1)9 0 08 9 0 0(8 6 5/1.7 5 71 4 0 0 11)(/1 4 0 0 11 221200 hlhe i， mmhe i 5.2598653.03.05.817 1.757079.1 0 先按大偏心受压情况计算受压区高度 x ，并假定中和轴通过翼缘内 . 则 mmhmmbfNxmma fcs 1 5 002.824 0 03.140.1 4 6 9 1 3 0702 /1 ， 假设成立，中和轴位于翼缘内 mmhx b 75.4 7 58 6 555.00 mmahee si 5.1232352/9005.8172 230014.768)35865(300)202.82865(02.824003.140.15.12321013.469)()2(mmhfxhbxfNeAAsycss综合以 上两 种计 算结 果， 根据构 件的 构造 规定 ，下 柱为 截面选)1017(184 mmAA ss ，则下柱截面全部纵筋的配筋率 %6.0%08.1 ，截 26 面一侧钢筋的配筋率 %2.0%54.0 ，满足规定。 按轴心受压构件验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力，下柱的计算长度12.79.88.08.00 lHl 则 kNNkNAfAfNblsycu 93.9 7 75 3 2.2 4 2 9)21 0 1 83 0 01 8 7 5 0 03.14(82.09.0)(9.082.0,8.174 0 07 1 2 0m a x0满足弯矩作用平面外的承载力要求。 柱裂缝宽度验算 混凝土结构设计规范建议，对00/he0.550h=475.75 ffste hbbbh A )(5.0 0.0113 2000)(/4 0 0 0 11 hlhek 1.0（1489.99008900 ） sk hee 201049.3mm 27 0 )(bhhbb fff 0.564 020 )(1(12.087.0 hehz f668.39mm zA zeN ssss )(219.07Mpa sstetkf 65.01.10.572 )08.09.1(m a xtessscr dcE 0.155mm0.3mm (满足要求 ) （ 4） 柱的箍筋配置。非地震区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求控制。根据构造要求，上下柱均采用 2008 箍筋。 牛腿设计 截面尺寸验算 牛腿外形尺寸： 65.0,/01.2965,1000500500,270205007505005001001507505002750,100,50020111mmNfmmhmmhmmammcbcmmcmmhtk作用于牛腿顶部的竖向荷载如表 2-12 所示 . 则作用于牛腿顶部的竖向荷载设计值 ；而按荷载短期效应组合的竖向应力值 kNGDF Bvk 15.4294.319.0 98.3574m a x 牛腿顶面无水平荷载，即 0hkF .取 a=0，那么 kNFkNhbhfFFvktkvsns15.429538.59005.0 56540001.265.0/5.0)5.01(00 故截面尺寸符合要求 . 正截面承载力计算确定纵筋数量 mmhmmhmma5.2 8 93.0