学士某单层钢筋混凝土排架厂房设计计算书

单层厂房结构课程设计实例1.结构构件选型及柱截面尺寸确定因该厂房跨度在15~36m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刚度，选用预应力混凝土折线型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。由图2-54可知柱顶标高为9.6m，牛腿顶面标高为6m；设室内地面至基础顶面的距离为0.5m，则计算简图中柱的总高度H，下柱高度Hl，和上柱高度Hu分别为：图2-54厂房剖面图

根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，可确定柱的截面尺寸，见表2-22。表2-22柱截面尺寸及相应的计算参数计算参数

柱号截面尺寸/面积/惯性矩/自重/A，C上柱矩40040001.6105521.310084.0下柱I400900010001501.8751105195.3881084.69B上柱矩40060002.41055721086.0下柱I40010000100015001.9751105256.3441084.94本设计仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图2-55所示。图2-55计算单元和计算简图

2.荷载计算1.恒载⑴屋盖恒载20厚水泥砂浆找平层280厚泡沫混凝土保温层预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝）屋盖钢支撑总计屋架重力荷载为60.5kN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设计值为：(2)吊车梁及轨道重力荷载设计值：(3)柱自重重力荷载设计值A、C柱:上柱：下柱:B柱:上柱:下柱:各项恒载作用位置如图2-56所示。图2-56荷载作用位置图（单位：kN）

2.屋面活荷载屋面活荷载标准值为，雪荷载标准值为，后者小于前者，故仅按前者计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：的作用位置与作用位置相同，如图2-56所示。3.风荷载风荷载的标准值按计算，其中,,根据厂房各部分标高(图2-54)及B类地面粗糙度确定如下：柱顶(标高)檐口(标高)屋顶(标高)如图2-57所示，则由上式可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：

图2-57风荷载体型系数及计算简图

则作用于排架计算简图(图2-57)上的风荷载设计值为:4.吊车荷载由表2-16可得吊车的参数为：，，，，,,根据及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2-58所示。(1)吊车竖向荷载吊车竖向荷载设计值为：(2)吊车横向水平荷载作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力为：作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为：

图2-58吊车荷载作用下支座反力影响线3.排架内力分析该厂房为两跨等高排架，可用剪力分配法进行排架内力分析。其中柱的剪力分配系数计算，见表2-23。表2-23柱剪力分配系数柱别A、C柱B柱;;;由于图2-59a所示排架为对称结构且作用对称荷载，排架结构无侧移，故各柱可按柱顶为不动铰支座计算内力。柱顶不动铰支座反力可根据相应公式计算。对于A，C柱，则：本例中。求得后，可用平衡条件求出柱各截面的弯矩和剪力。柱各截面的轴力为该截面以上重力荷载之和，恒载作用下排架结构的弯矩图和轴力图分别见图2-59、。图2-59d为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定，下同。图2-59恒载作用下排架内力图

2．屋面活荷载作用下排架内力分析(1)AB跨作用屋面活荷载排架计算简图如图2-60所示，其中，它在柱顶及变阶处引引起的力矩为：对于A柱，，,则对于B柱,，则将R反作用于柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与相应的柱顶不动铰支座反力叠加，可得屋面活荷载作用于AB跨时的柱顶剪力，即排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图2-60b，c所示。图2-60AB跨作用屋面活荷载时排架内力图

（2）BC跨作用屋面活荷载由于结构对称，且BC跨与AB跨作用荷载相同，故只需将图2-60中内力图的位置及方向调整一下即可，如图2-61所示。图2-61BC跨作用屋面活荷载时的排架内力图

3．风荷载作用下排架内力分析(1）左吹风时计算简图如图2-62a所示。对于A，C柱,，得各柱顶的剪力分别为排架内力如图2-62b所示(a)(b)图2-62左吹风时排架内力图(2)右吹风时计算简图如图2-63a所示。将图2-62b所示A，C柱内力图对换且改变内力符号后可得，如图2-63b所示。图2-63右吹风时排架内力图4.吊车荷载载作用下排排架内力分分析(1)作用于于A柱计计算简图如如图2-64a所示示。其中吊吊车竖向荷荷载，。在牛腿腿顶面处引引起的力矩矩为：对于A柱，，则则对于柱，，，得得排架各柱顶的的剪力分别别为：排架各柱弯矩矩图、轴力力图及柱底底剪力值如如图2－64b,,c所示。图2-64作用在A柱时排架架内力图

(1)作用用于B柱左计算简图如图图2-65a所示示,计算如下下：柱顶不动铰支支反力，及总反力力分别为：：各柱顶剪力分分别为：排架各柱的弯弯矩图、轴轴力图及柱柱底剪力值值如图2-655b，c所示图2-655作用于B柱左时排排架内力图图（3）作用于于B柱右根据结构对称称性及吊车车吨位相等等的条件，内内力计算与与作用于B柱左的情情况相同，只只需将A，C柱内力对对换并改变变全部弯矩矩及剪力符符号，如图图2-66所示。图2-66作用于B柱右时排排架内力图图（4）作用于于C柱同理，将将作用于AA柱情况的的A，C柱内力对对换，并注注意改变符符号，可求求得各柱的的内力，如如图2-67所示。图2-67作用在C柱右时排排架内力图图（5）作用于于AB跨柱当当AB跨作用吊吊车横向水水平荷载时时，排架计计算简图如如图2-68aa所示，对对于A柱，，，得，则同理，对于于B柱，，，,，则：排架柱顶总反反力R为：各柱顶剪力为为：排架各柱的弯弯矩图及柱柱底剪力值值如图2-688b所示。当当方向相反反时，弯矩矩图和剪力力只改变符符号，方向向不变。图2-68作用于AB跨时排架架内力图(6)作用用于BC跨柱由于结构对对称及吊车车吨位相等等，故排架架内力计算算与作用AB跨情况相相同，仅需需将A柱与C柱的内力力对换，如如图2-69所示。图2-69作用于BC跨时排架架内力图

5.内力组合合以柱内力组合合为例。表表2-24为各种荷荷载作用下下柱内力标标准值汇总总表，表2-255～表2-32、表2-33为柱内力力组合表，这这两表中的的控制截面面及正号内内力方向如如表2-24中的例图图所示。对对柱进行裂裂缝宽度验验算时，内内力采用标标准值，同同时只需对对的柱进行行验算。为为此，表2-33中亦给出出了和的组合值值，它们均均满足的条条件，对设设计来说，这这些值均取取自及相应应的和一项。

表2-24柱内力设设计值汇总总表柱号及正向内内力荷载类别恒载屋面活载吊车竖向荷载载吊车水平荷载载风荷载作用在跨作用在跨作用在柱作用在B柱左作用在B柱右作用在柱作用在跨作用在BC跨左风右风序号123456789101111.980.522.30-51.199-56.77744.60-5.2910.50－18.555237.61137.8000000000-29.788-8.932.30114.411-21.08844.60-5.2910.50-18.555296.41137.80552118.97700000011.76-4.586.4621.98-123.559125.144-14.855139.766-107.220332.99937.80552118.9770000006.390.670.64-14.222-15.77712.39-1.4730.81－19.100弯矩图注：单位())，单位，单位。表2-251.22恒载+1.4屋面活荷荷载截面组合项及相应的、组合项及相应的、组合项及相应的、组合项及相应的、12314.8111.9812314.81314.8275.411237.611275.411237.61113-27.48812-38.71112-38.7111-29.788296.411334.211334.211296.4111318.22127.1812313.641318.22332.999370.799370.799332.999

123相应应的相应的7.7`13.644370.799

注：单位())，单位，单位。

表2-261.22恒载+1.4吊车荷载载截面组合项及相应的、组合项及相应的、组合项及相应的、组合项及相应的、16973.40551579-58.95516973.405516973.4055237.611237.611237.611237.6111469118.71131579-72.16611469118.7113179-55.8226738.011391.5886738.011296.4111468237.0669158-207.00841468237.0669169184.111774.599440.0663774.599332.999

169相应的相应的23.4544184.111332.999

注：单位())，单位，单位。

表2-271.2恒载+1.4风荷载截面组合项及相应的、组合项及相应的、组合项及相应的、组合项及相应的、11022.48111-6.5711022.4811022.48237.611237.611237.611237.611110-19.288111-48.333111-48.333111-48.333296.411296.411296.411296.411110151.522111-95.444110151.522110151.522332.999332.999332.999332.999

110相应的相应的37.2151.522332.999

注：单位())，单位，单位。

表2-281.22恒载＋0.911.4（屋面活活荷载＋吊吊车荷载＋＋风载）截面组合项及相应的、组合项及相应的、组合项及相应的、组合项及相应的、1,23,69,1079.25111,57,99-68.55551,23,691079.25111,36,91078.7833271.633237.611271.633237.6111,34,69,10115.38841，25，79，11-92.65551,23,46,910107.34471,7911-69.9116693.855416.088727.877296.4111,34,68,10346.13361，25，811-285.88021,23,46,810342.10041,36,910298.4773730.433463.3776764.455332.999

1,23,69,10相应的相应的50.6566294.3551367.011

注：单位())，单位，单位

表2-291.22恒载＋0.911.4（屋面活活荷载＋吊吊车荷载）截面组合项及相应的、组合项及相应的、组合项及相应的、组合项及相应的、1,23,6969.80111579-51.86601,23,6969.8011136969.3333271.633237.611271.633237.6111,34,69105.93341，25，7975.96001,23,46,9

97.8977179-53.2221693.855426.0888727.877296.4111,34,68220.35521，25，8-189.33221，23，46，8216.2331369172.6889730.433463.3776764.455332.999

1，23，6

相应的相应的22.9277168.5667367.011

注：单位())，单位，单位。

表2-301.22恒载＋0.911.4（屋面活活荷载＋风风载）截面组合项及相应的、组合项及相应的、组合项及相应的、组合项及相应的、1231023.9688111-4.71551231023.9688131023.5271.633237.611271.633237.6111310-18.2661211-54.51121211-54.5112111-46.4775296.411330.433330.433296.4111310143.35581211-88.844212310139.23361310143.3558332.999367.011367.011332.999

1,23,10相应的相应的35.2988139.2336367.011

注：单位())，单位，单位。

表2-311.22恒载＋0.911.4（吊车荷荷载＋风载载）截面组合项及相应的、组合项及相应的、组合项及相应的、组合项及相应的、1，69，1076.71331,57,911-68.55551691076.71331691076.7133237.611237.611237.611237.6111，46，910113.31141,57,911-84.61181,46,910113.311417911-69.9116693.855382.0668693.855296.4111,46,810340.32221，58，11-281.66801,46,810340.32221，69，10292.6559730.433429.3556730.433332.999

1，69，10相应的相应的49.4777292.6559332.999

注：单位())，单位，单位。

表2-321.335恒载+0.771.4屋面活荷荷载+0.771.4吊车竖向向荷载截面组合项及相应的、组合项及相应的、组合项及相应的、组合项及相应的、1，23，643.550015-22.28881，23，643.550013643.1866293.7771267.3111293.7771267.31111，34，657.15331，25，754.52111，23，433.935517-36.8335642.5881426.5444707.6881333.46611，34，6100.1339125-67.83381，23，4696.933313696.5900683.7333476.0225710.1994374.6114

1，23，6相应的相应的15.911193.3844401.0773

注：单位())，单位，单位。

表33柱柱内力组合合表截面组合项及相应的、组合项及相应的、组合项及相应的、组合项及相应的、,备注1,2,36,910表1479.25111,5,79,11表14-68.55551,23,6表1843.55001,3,69,10表1478.783357.6999标准值取自及相应的,项项271.633237.611293.7771237.611198.00081,4,69表12118.71131,2,57,911表14-92.65551,46,9表12118.71131,79,11表14-69.9116

标准值取自及相应的,项项738.011416.0888738.011296.411

1,3,46,810表14346.13361,2,58,11表14-285.88021,46,8表12237.06691,3,69,10表14298.4773214.5995标准值取自及相应的,项项730.433463.3776774.599332.999277.499

1,2,36,910相应的相应的

50.6566294.3551367.011

注：单位())，单位，单位

6.柱截面面设计以柱为例。混混凝土强度度等级为,,，；采用HRB4400级钢筋，，。上、下下柱均采用用对称配筋筋。1．上柱配筋筋计算。上柱柱截面共有有4组内力。取取而截面的内力力均小于，则则都属于大大偏心受压压，所以选选取偏心距距较大的一一组内力作作为最不利利内力。即即取=78.7883,=2337.611；吊车厂房排架架方向上柱柱的计算长长度。附加偏心心矩取（大大于），应考虑虑偏心距增增大系数。，取且选318，则则满足足要求。而垂垂直于排架架方向柱的的计算长度度，则，（内插）满足弯矩矩作用平面面外的承载载力要求。2.下柱配筋筋计算取与上柱分析析方法类似似。而，截面面的内力均均小于，则则都属于大大偏心受压压。所以选选取偏心距距最大的一一组内力作作为最不利利内力。按，计算下柱计算长度度取，附加加偏心距（大大于20）。，，应考虑偏偏心距增大大系数且取取,,取先假定中中和轴位于于翼缘内，则则即中和轴过翼翼缘且选用用418垂直直于弯矩作作用面的承承载力计算算：，3．柱箍筋配配置由内力组合表表，相应的的，验算截面尺寸寸是否满足足要求。截面满满足要求。计算是否需要要配箍筋：：取可按构造配箍箍筋，上下下柱均选用用箍筋。满足弯矩作用用面的承载载力要求。

4．柱的裂缝缝宽度验算算相应于控制上上、下柱配配筋的最不不利内力组组合的荷载载效应标准准组合为：：表2-34柱的裂缝缝宽度验算算表柱截面上柱下柱内力标准值57.6999214.5995198.0008277.499291.3990.555773.3440.009550.011取0.011331.11.0480.52291183.33400.523288.955722.2172.066174.04450.3410.4360.12400.3满足要求求0.14700