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 50001 2001 和 建筑 结构制图标准 GB T 50105 2001 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 6 2 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 15 36 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 5m 6m 预应力混凝土屋面板 1 40kN m2 包括灌缝重 天沟板 G410 三 1 5m 6m 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 500 5002 5 10552 08 1086 25A 下柱I 500 1000 100 2002 7 105348 92 1086 75 上柱矩 500 6003 10590 1087 5B 下柱I 500 1200 100 2002 9 105557 1087 25 上柱矩 500 4002 10526 67 1085C 下柱I 500 1000 100 2002 7 105348 92 1086 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 m2 0 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 m2 6m 30m 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 m 6m 53 16kN 3 柱自重重力荷载设计值 A 柱 上柱 G4A 1 2 6 25kN m 4 5m 33 75kN 下柱 G5A 1 2 6 75kN m 10 7m 86 67kN B 柱 上柱 G4B 1 2 7 5kN m 4 5m 40 5kN 下柱 G5B 1 2 7 25kN m 10 7m 93 09kN C 柱 上柱 G4C 1 2 5kN m 4 5m 27kN 下柱 G5C 1 2 6 75kN m 10 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 4 0 5 kN m2 6m 30 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 z s z 0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 z s z 0可得排架的风荷载的标准值 k1 z s1 z 0 1 0 0 8 1 132 0 4 0 362kN m2 k2 z s2 z 0 1 0 0 4 1 132 0 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 4 0 362 6 3 04kN m q2 1 4 0 181 6 1 52kN m FW Q s1 s2 zh1 s3 s4 zh2 z 0B 1 4 0 8 0 4 1 173 1 8m 0 6 0 5 1 206 1 5m 1 0 0 4 kN m2 6 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 max yi 1 4 320kN 0 767 1 0 125 847 62kN Dmin QFp min yi 1 4 88kN 1 892 233 1kN BC 跨 8 Dmax QFp max yi 1 4 240kN 0 808 1 0 125 649 49kN Dmin QFp min yi 1 4 65kN 1 933 175 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 160 500kN 时 0 10 T 1 4 Q g 1 4 0 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 Tmax QT yi 1 4 10 425kN 1 892 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 160 500kN 时 0 10 T 1 4 Q g 1 4 0 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 Tmax QT yi 1 4 6 875kN 1 933 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 3 1 1 0 341 1 8 1 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 3 1 1 0 325 1 8 1 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 61kN 0 57 15 74kN 同理 对于 B 柱 a 0 733 C5 0 611 则0 1620 296n RB TmaxC5 27 61kN 0 611 16 87kN 排架柱顶总反力 R 为 R RA RB 15 74kN 16 87kN 32 61kN 各柱顶剪力为 VA RA AR 15 74kN 0 243 32 61kN 7 82kN VB RB BR 16 87kN 0 438 32 61kN 2 59kN VC C R 0 319 32 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 61kN 0 611 11 37kN 同理 对于 C 柱 a 0 733 C5 0 540 则0 0760 296n RC TmaxC5 18 61kN 0 54 10 05kN 排架柱顶总反力 R 为 R RB RC 11 37kN 10 05kN 21 42kN 23 各柱顶剪力为 VA AR 0 243 21 42kN 5 20kN VB RB BR 11 37kN 0 438 21 42kN 1 99kN VC RC CR 10 05kN 0 319 21 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 SS 1 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 64 71 78 77 0939 02 0 68 2 66 23 4 6 03 13 64 N457 6563 00000000000 M 85 14 15 124 64140 12 12 5139 02 0 68 2 66 23 4 6 03 13 64 N510 8163 000847 62233 10000000 M53 64 1 6415 6630 55 188 82131 78 2 28 206 69 79 4 226 84 169 66 N597 4863 000847 62233 10000000 V12 971 260 72 15 95 15 738 67 0 15 19 79 5 20 38 03 22 71 注 M 单位为 kN m 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 V Mmax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 9 0 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 7 1 4SQK M72 40 139 4840 97 116 9 N 0 9 0 8 0 9 1121 10 0 9 0 8 0 9 735 34 0 9 1273 67 0 9 0 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 kN m 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 2 4 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 4 20 2 615 s Amm 则 615 500mm 500mm 0 25 0 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 25 4 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 0 10 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 xhmm 22 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 xhmm 22 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 4 20 2 1256 s Amm 则 1256 500mm 1000mm 0 25 0 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 8 10 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 h0 0 55 的柱应进行裂缝宽度验算 在 A 柱只有下柱出现 31 e0 h0 0 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 As 615mm2 下柱 As 1256mm2 Es 2 0 105kN mm2 构件受力特征系数 cr 2 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 648 0 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 As minbh 0 002 500mm 600mm 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 4 14 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 2 565 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 4 2 50 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 800mm2 hc 1000 mm2 插入杯口深度为 h1 0 9hc且 800mm h1 0 9 1000mm 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 q1 Gq1k 1 5 1 35 6 25kN m 12 67kN m q2 Gq2k 1 5 1 35 0 5m 1 1m 25kN m3 27 84kN m q3 Gq3k 1 5 1 35 6 75kN m 13 67kN m 在上面荷载作用下 柱各控制截面的弯矩为 222 11 11 12 67 4 5128 28 22 u Mq HkN mmkN m 222 2 11 12 67 4 50 6 27 84 12 67 0 6167 50 22 MkN mmmkN mkN mmkN m 由 2 33 32 1 0 2 BA MR lq lM 得 2 A3 3 3 11167 50 R13 67 1159 96 2211 MkN m q lkN mmkN lm 令 得 59 96kN 13 67kN m 4 39m 3 3 0 A x dM Rq x d 3 A xRq 则下柱段最大弯矩为 3 M 22 3 1 59 964 3913 67 4 39131 5 2 MkNmkN mmkN m 柱截面受弯承载力及裂缝宽度验算过程见表 6 2 表表 6 26 2 柱吊装阶段承载力及裂缝宽度验算表柱吊装阶段承载力及裂缝宽度验算表 柱 截 面上 柱下 柱 k M MkN m 128 28 95 02 167 50 124 07 0 uyss Mf A hakN m 229 82 0 9 128 28 115 45 505 74 0 9 167 50 150 75 34 2 0 0 87 skks Mh AN mm 156 2101 51 1 1 0 65 tk tesk f 0 26 0 0099 0 2 取 0 2 max 1 90 08 ep sk cr ste d wcmm E 0 06 0 2 满足要求 0 05 0 2 满足要求 7 基础设计 建筑基地基础设计规范 规定 对于 6 m 柱距地单层多跨厂房 基地承 载力特征值 160KN m2 fk 180 KN m2 200 KN m2 吊车起重量 200 300KN 厂 房跨度 l 30m 设计等级为丙级时 可不做地基变形验算 基础混凝土强度等级采用 C20 下设 100 m m 厚 C10的素混凝土垫层 7 1 作用于基础顶面上的荷载计算 图 7 1 基础截面尺寸 1 作用于基础顶面上的荷载计算 作用于基础顶面上的荷载包括柱底传给基础的 M N V 以及外墙自重重 力荷载 前者可由内力组合表的 截面选取 见表 7 1 其中内力标准值用 35 于地基承载力验算 基本组合值用于受冲切承载力验算和底板配筋计算见图 2 基础面积计算 作用于基础顶面上的荷载包括柱底 截面 传给基础的 M N V 以及 外墙自重重力荷载 其中 B 柱无墙自重重力荷载 基础设计的不利内力见表 8 其中内力组合标准值用于地基承载力验算 基本组合值用于受冲切承载力验 算和底板配筋计算 表表 7 17 1 柱下基础设计的不利内力柱下基础设计的不利内力 荷载效应基本组合荷载效应标准组合 组别 MkN m N kN VkN k MkN m k NkN k VkN 第 1 组 556 191207 7758 63403 66933 8243 42 第 2 组 450 54822 01 33 80 315 43658 28 22 60 第 3 组 81 141360 34 1 3964 341042 800 55 由上图可见 A 列柱每个基础承受的外墙总宽度为 6 0m 总高度为 h 16 5m 0 05m 16 55m 墙体为 240mm 实心砖墙 19KN m 钢框玻璃窗 0 45KN m 基础梁重量为 16 7kN 根 每个基础承受的由墙体传来的重力荷 载为 240mm 厚砖墙 3 19 0 24 6 16 55 4 82 1 3 6 339 54 kN mmm mmmmkN 钢框玻璃窗 2 0 45 4 82 1 3 611 18kN mmmmkN 基础梁 16 70kN 367 42 wk NkN 距基础形心的偏心距为 wk N w e 240mm 1000mm 2 620mm w e 36 1 21 2 367 43440 90 wwk NNkNkN 7 2 基础尺寸及埋置深度 1 按构造要求拟定高度 h 11 50hhamm 查表得柱的插入深度 查表得 1 0 90 9 1000900 c hhmmmm 1 950mm 取h 杯底厚度应不小于 250mm 取 300mm 则 1 a 1 a h 950mm 300mm 50mm 1300mm 基础顶面标高为 0 500m 故基础埋置深度为 d h 0 5m 1 300m 0 5m 1 800m 杯壁厚度 t 350mm 取 375mm 基础边缘高度取 400mm 台阶高度取 2 a 450mm 2 拟定基础底面尺寸 max2 23 1042 8367 42 9 79 180 20 1 8 kwk am NN kNkN Am fdkN mkN mm 适当放大 取 2 3 63 010 8Ablmmm 3 计算基底压力及验算地基承载力 32 20 1 8010 8388 8 km GdAkN mmmkN 2223 11 3 03 66 48 66 Wlbmmm 基底压力按计算 计算结果见表 7 2 max min k bkbk k p NM pAW 验算地基承载力 其中 max min min 2 1 2 kk a ka pp pf pf