单层工业厂房设计

本文格式为Word版，下载可任意编辑——单层工业厂房设计成绩

徐州工程学院

09级房建（3）班课程设计计算书

设计题目混凝土单层工业厂房设计时间2023.05.11学生姓名张亮学生学号20230711334所在院系土木工程学院任课教师吕芳礼

徐州工程学院印制

混凝土单层工业厂房设计任务书

一、设计目的

1．进一步熟悉单层工业厂房的构件组成与结构布置；2．熟悉有关标准图集的选用；3．熟悉有关计算图表的应用；

4．把握荷载和内力的最不利组合方法；5．把握独立基础的设计方法；6．提高绘制施工图的能力。

二、设计题目

某金工车间，厂房长度66m，柱距为6m，不设天窗。窗台标高为1.2m，上部窗洞4.8m×1.2m，下部窗洞4.8m×3.6m，采用钢窗。室内外高差为350mm。屋面采用大型屋面板，卷材防水（两毡三油防水屋面），为非上人屋面。排架柱采用C30砼，基础采用C20砼；柱中受力钢筋采用HRB335钢，箍筋、构造筋、基础配筋采用HPB235钢。

厂房所在地的地面粗糙度为B类，基本风压w0=0.7kN/m2，组合值系数ψc=0.6；基本雪压S0=0.5kN/m2，组合值系数ψc=0.6。

基础持力层为粉土，粘粒含量ρc=0.8，地基承载力特征值fak=180kN/m2，埋深-2.0m，基底以上土的

33

加权平均重度γm=17kN/m、基底以下土的重度γ=18kN/m。

其余条件见下表。

各题号的厂房跨度及吊车设置状况吊车设置跨度24m单跨18m单跨每跨2台16t重级吊车17每跨2台20t重级吊车2839每跨2台32t中级吊车每跨1台16t、1台20t重级吊车410每跨1台20t、1台32t中级吊车511每跨1台10t、1台32t中级吊车612注：题号为单号的轨顶标高为9m，题号为双号的轨顶标高8.4m。题号选择说明：每个学生把自己学号的最终两位数提出来，设为a，并令

b?a?12?n，（n?0，1，2，?，8），其中１?b?12，符合条件的b值，即是各自的设计题号。

三、设计任务及要求

1．选择厂房结构方案,进行厂房平、剖面设计和结构构件选型；

2．设计排架边柱、柱下单独基础；

3．计算正确，计算书采用打印形式，且必需统一格式(详见《大作业试卷封面及排版要求》)，计算书装订内容包含封面、任务书及计算书等内容。

4．采用CAD绘制2#施工图2张，各图纸右下角要有图纸标签。内容包括：屋盖平面布置图，构件平面布置图及基础、基础梁布置图，排架柱模板、配筋图；柱下单独基础的模板、配筋图。5．上交内容包括：计算书、2张2#施工图、计算书电子档。6．在完成上述设计任务后方可参与设计成绩评定。

四、设计步骤

（一）厂房平、剖面布置及结构构件选型

1．厂房平面布置（柱网布置、轴线与各构件的关系）

2．构件选型及布置（屋架、屋面板、天沟板、吊车梁、连系梁、基础梁、支撑、抗风柱）3．厂房剖面设计（确定标高）（二）排架柱设计

1．计算简图；2.荷载计算；3.内力分析；4.内力组合；5.截面设计（上柱截面、下柱截面、牛腿）（三）基础设计

1．构造尺寸；2.地基计算（确定底板面积）；3.抗冲切和抗剪计算（确定基础高度）；4.底板配筋

五、进度安排（10天）

1．下达设计任务及结构布置1天

2．设计计算及整理计算书3．绘制施工图

6天3天

六、附录荷载值

1．钢窗自重0.45kN/m；

2

2．240墙加双面粉刷5.24kN/m；

2

3．两毡三油做法0.35kN/m。

2

七、参考资料

1．《混凝土结构》（中册），中国建筑工业出版社，2023.72．《建筑结构设计》，东南大学出版社，2023.33．《混凝土结构设计规范》GB50010—20234．《建筑荷载设计规范》GB50009-2023

5．单层工业厂房标准图集

混凝土单层工业厂房设计

一、设计条件及要求

1．设计条件

某金工车间，厂房长度66m，柱距为6m，不设天窗。跨度分别为18m,跨设两台分别为16t,20t中级载荷状态桥式吊车。吊车采用大连起重机厂“85系列95确认〞的桥式吊车，轨顶标志高度均为为8.4m。下部窗台标高为1.2m，窗洞4.8m×3.6m；中部窗台标高为6.3m，窗洞4.8m×1.5m；上部窗台标高为9.6m，窗洞4.8m×1.2m，采用钢窗。室内外高差为350mm。屋面采用大型屋面板，卷材防水（两毡三油防水屋面），为非上人屋面。排架柱采用C30砼，基础采用C20砼；柱中受力钢筋采用HRP335钢，箍筋、构造筋、基础配筋采用HPB235钢。

厂房所在地的地面粗糙度为B类，基本风压w0=0.7kN/m2，组合值系数ψ

c

=0.6；基本雪压S0=0.5kN/m2，组合值系数ψc=0.6。

基础持力层为粉土，埋深为-2.0m，粘粒含量ρc=0.8，地基承载力特征值

fak=180kN/m2，基底以上土的加权平均重度γm=17kN/m3、基底以下土的重度γ=18kN/m。

3

2．设计要求

（1）选择厂房结构方案,进行平面、剖面设计和结构构件的选型；（2）设计排架边柱及柱下单独基础；

（3）绘制施工图，包括屋盖平面布置图，构件平面布置图及基础、基础梁布置图，排架柱模板、配筋图；柱下单独基础的模板、配筋图。

二、厂房平、剖面布置及结构构件选型

1．厂房平面布置

厂房的平面布置包括确定柱网尺寸、排架柱与定位轴线的关系和设置变形缝。

柱距为6m，横向定位轴线用①、②?表示，间距取为6m；纵向定位轴线用（A）、（B）表示，间距取等于跨度，即（A）~（B）轴线的间距为24m。

为了布置抗风柱，端柱离开（向内）横向定位轴线600mm，其余排架柱的形心与横向定位轴线重合。

（A）~（B）跨吊车起重量大于20t时，（A）列采用非封闭结合，初步取联系尺寸D=150mm。

是否采用非封闭结合以及联系尺寸取多大，需要根据吊车架外缘与上柱内缘的净空尺寸B2确定

λB3B1B2HCHB（参见例图2-1）。

B2???(B1?B3)应满足：

??80mmB2????100mmQ?50tQ?75t

其中

?——吊车轨道中心线至柱纵向定位轴线的距离，一般取750mm；

B1——吊车轮中心线至桥身外缘的距离，对于

10t、16t、20t和32t吊车（大连起重机厂“85系列〞）分别为230mm、260mm、260mm、300mm；

例图2-1单厂的净空尺寸要求

B3——是上柱内边缘至纵向定位轴线的距离，对于封闭结合等于上柱截面高度，

对于非封闭结合等于上柱截面高度减去联系尺寸D。

假定上柱截面高度为400mm，则对（A）、（B）列柱

B2=750-[300+（400-150）]=200mm>80mm，满足要求

对于单跨排架，上柱截面形心与纵向定位轴线重合，吊车架外缘与上柱内缘的净空尺寸能满足要求。

厂房长度66m，小于100m，可不设伸缩缝。

2.构件选型及布置

构件选型包括屋面板、天沟板、屋架（含屋盖支撑）、吊车梁、连系梁、基础梁、柱间支撑、抗风柱等。1）屋面构件①屋面板和嵌板

屋面板的型号根据外加屋面均布面荷载（不含屋面板自重）的设计值，查92G410（一）。当屋架斜长不是屋面板宽1.5m的整数倍时，需要布置嵌板，嵌板查92G410（二）。荷载：

二毡三油防水层1.2×0.35=0.42kN/m220mm厚水泥砂浆找平层0.5=0.70kN/m2

雪

1.2×0.02×20=0.48kN/m

1.4

2

2

屋面均布活载（不上人）取较大值

×

载1.4×1.0×0.5=0.70kN/m

小计1.60kN/m2

采用预应力混凝土屋面板。根据允许外加均布荷载设计值1.60kN/m，查附表1-5，中部选用Y-WB-1Ⅱ,端部选用Y-WB-1Ⅱs,其允许外加荷载1.99kN/m2>1.60kN/m2。板自重1.40kN/m2。

嵌板采用钢筋混凝土板，查附表1-2，中部选用KWB-1，端部选用KWB-1S，其允许外加荷载3.35kN/m2>1.60kN/m2，板重1.70kN/m2。②天沟板

当屋面采用有组织排水时，需要布置天沟。对于单跨，既可以采用外天沟，也可以采用内天沟；对于多跨，内侧只能采用内天沟。而本例为单跨，选用外天沟。

天沟的型号根据外加均布线荷载设计值查92G410（三）。计算天沟的积水荷载时，按天沟的最大深度确定。同一型号的天沟板有三种状况：不开洞、开洞和加端壁。在落水管位置的天沟板需开洞，分左端开洞和右端开洞，分别用“a〞、“b〞表示。厂房端部有端壁的天沟板用“sa〞、“sb〞表示。本例在②、④、⑥、⑧、⑩轴线处设置落水管。

本例的外天沟宽度采用770mm。外天沟荷载:

焦渣砼找坡层二毡三油防水层0.77=0.37kN/m积水荷载屋面均布活载

取较大值

2

1.2×1.5×0.77=1.39kN/m1.2×0.35×0.77=0.32kN/m

×

0.02

×

20

×

20mm厚水泥砂浆找平层1.2

1.4×10×0.13×0.77=1.40kN/m

1.4×0.5×0.77=0.54kN/m

小计3.48kN/m

查附表1-6，一般天沟板选用TGB77-1，开洞天沟板选用TGB77-1a或TGB77-1b，端部为TGB77-1Sa或TGB77-1Sb,允许外加荷载4.13kN/m>3.48kN/m，自重2.24kN/m。2）屋架及支撑

屋架型号根据屋面面荷载设计值、天窗类别、悬挂吊车状况及檐口形状选定。跨度较小时可采用钢筋混凝土折线型屋架，查95G314；跨度较大时可采用预应力混凝土折线型屋架，查95G414。

本例不设天窗（类别名为a），檐口形状为外天沟，为D。

屋面荷载:

屋面板穿来的荷载1.60kN/m2

屋面板自重1.2×1.4=1.68kN/m

灌缝重1.2×0.1=0.12kN/m2

小计3.40kN/m

18m跨采用预应力混凝土屋架，中间选用YWJ18-1Da；两端选用YWJ-18-1Da'。允许外加荷载3.5kN/m2>3.28kN/m2，自重67.6KN。

对于非抗震及抗震设防烈度为6、7度，屋盖支撑可按附图1-1~1-4布置。当厂房单元不大于66m时，在屋架端部的垂直支撑用CC-1表示，屋架中部的垂直支撑用CC-2表示；当厂房单元不大于66m时，另在柱间支撑处的屋架端部设置垂直支撑CC-3B。屋架端部的水平系杆用GX-1表示；屋架中部的水平系杆用GX-2表示。屋架上弦横向水平支撑用SC表示；当吊车起重量较大、有其他振动设备或水平荷载对屋架下弦产生水平力时，需设置下弦横向水平支撑，下弦横向水平支撑用XC表示。当厂房设置托架时，还需布置下弦纵向水平支撑。本例不需设纵向水平支撑。3）吊车梁

吊车梁型号根据吊车的额定起重量、吊车的跨距（LK=L—2λ）以及吊车的载荷状态选定，其中钢筋混凝土吊车梁可查95G323、先张法预应力混凝土吊车梁可查95G425、后张法预应力混凝土吊车梁可查95G426。

对18m跨厂房，吊车起重量为16t和20t，中级载荷状态，Lk=18-2×0.75=16.5m，采用混凝土吊车梁。查附表1-4，中间跨选用DL-11Z，边跨选用DL-11。梁高1200mm，自重39.98KN。4）基础梁

基础梁型号根据跨度、墙体高度、有无门窗洞等查93G320。

墙厚240mm，突出于柱外。由附表1-8，纵墙中间选用JL-3，纵墙边跨选用JL-15；山墙6m柱距选用JL-14。基础梁布置见例图2-4。5）柱间支撑

柱间支撑设置在⑥、⑦轴线之间，支撑型号可查表97G336。首先根据吊车起重量、柱顶标高、牛腿顶标高、吊车梁顶标高、上柱高、屋架跨度等查出排架号，然后根据排架号和基本风压确定支撑型号。6）抗风柱

抗风柱下柱采用工字型截面，上柱采用矩形截面。抗风柱的布置需考虑基础梁的最大跨度。18m跨的抗风柱沿山墙等距离布置，间距为6m。

22

3．厂房剖面设计

剖面设计的内容是确定厂房的控制标高，包括牛腿顶标高、柱顶标高和圈梁的标高。

牛腿顶标高等于轨顶标高减去吊车梁在支承处的高度和轨道及垫层高度，必需满足300mm的倍数。吊车轨道及垫层高度可以取0.2m。为了使牛腿顶标高满足模数要求，轨顶的实际标高将不同于标志标高。规范允许轨顶实际标高与标志标高之间有±200mm的差值。

柱顶标高H=吊车轨顶的实际标高HA+吊车轨顶至桥架顶面的高度HB+空隙HC

（参见例图2-1）

其中，空隙HC不应小于220mm；吊车轨顶至桥架顶面的高度HB可查95G323。柱顶标高同样需满足300mm的倍数。

由工艺要求，轨顶标志高度为8.4m。对于24m跨：

取柱牛腿顶面高度为7.2m。吊车梁高度1.2m，吊车轨道及垫层高度0.2m，则轨顶构造高度，HA=7.2+1.2+0.2=8.6m。构造高度-标志高度=8.6-8.4=0.2m，满足±200mm差值的要求。查附表1-1，吊车轨顶至桥架顶面的高度HB=2.347m，则H=HA+HB+Hc=8.6+2.347+0.22=11.767m。为满足模数要求，取H=11.4m。对于有吊车厂房，除在檐口或窗顶设置圈梁外，尚宜在吊车梁标高处增设一道，外墙高度大于15m时，还应适当增设。圈梁与柱的连接一般采用锚拉钢筋2φ10~2φ12。

现在4.8m、8.7m和10.86m标高处设三道圈梁，分别用QL-1、QL-2、QL-3表示。其中柱顶圈梁可代替连系梁。圈梁截面采用240×240mm，配筋采用4φ12、φ6@200。圈梁在过梁处的配筋应另行计算。（由于A、B柱对称，以下图以A柱为例。）

例图2-5给出了厂房剖面布置。

三、排架柱设计

1．计算简图

对于没有抽柱的单层厂房，计算单元可以取一个柱距，即6m。排架跨度取厂房的跨度，上柱高度等于柱顶标高减取牛腿顶标高。下柱高度从牛腿顶算至基础顶面，持力层（基底标高）确定后，还需要预估基础高度。基础顶面不能超出室外地面，一般低于地面不少于50mm。对于边柱，由于基础顶面还需放置预制基础梁，所以排架柱基础顶面一般应低于室外地面500mm。

为了得到排架柱的截面几何特征，需要假定柱子的截面尺寸。从刚度条件出发，可按教材表2-3选取。1）确定柱子各段高度

基底标高为-2.0m，初步假定基础高度为1.4m，则柱总高

H=11.4-(-2.0)-1.4=12.0m；上柱高度Hu=11.4-7.5=3.9m；下柱高度Hl=12.0-3.9=8.1m。2）确定柱截面尺寸

下柱截面高度，根据吊车起重量及基础顶面至吊车梁顶的高度Hk，由表2-3当Q=20t时：h≥

下柱截面宽度,根据顶面至吊车梁底的高度Hl，由表2-3

b≥Hl/20=8400/20=400mm，且≥400mm，取400mmHk/10=9600/10=960mm，取900mm

（A）、（B）列柱下段柱截面采用I形，b=400mm、h=900mm，上柱截面采用正方形

3）计算柱截面几何特征

各柱截面的几何特征见例表2-1。例图2-7给出了计算简图。

100400400100400A柱

10025例图2-6排架柱截面尺寸

b=h=400mm，各柱下段柱截面的详细尺寸见例图2-6。

390012000810018000

例图2-7排架计算简图

例表2-1截面几何特征柱号A柱上柱下柱截面尺寸（mm）正方形工字形400×400400×900×100面积A(103mm2)160.0157.5B柱上柱下柱矩形工字形400×400×400900×100160.0157.590025

惯性矩64I(10mm)每米长重量G(kN/m)

21334.00166113.9421334.00166113.942．荷载计算

排架的荷载包括恒载、屋面活荷载、吊车荷载和风荷载。荷载均计算其标准值。1）恒载

恒载包括屋盖自重、上柱自重、下柱自重、吊车梁及轨道自重。①屋盖自重P1面荷载：

防水层、找平层等0.35+0.4=0.75kN/m2屋面板自重1.40kN/m2屋面板灌缝0.10kN/m2

小计外天沟板线荷载：

找坡等

2.25kN/m2

1.16+0.27+0.31=1.74kN/m

TGB77-1自重2.24kN/m

小计

3.98kN/m18m跨屋架

自

重

67.6kN

屋架作用在柱顶的恒载标准值：A柱：

集中荷载：

P1A=2.25×6×18/2+3.98×6+0.5×67.6=179.2kN

P1作用点位置与纵向定位轴线的距离为150mm，见例图2-8。

②上柱自重P2

A柱：P2A=4×3.9=15.6kNB柱：P2B=4×3.9=15.6kN③下柱自重P3

下柱大部分截面为I形，但牛腿部位及插入杯口基础的部分是矩形截面。假定矩形截面的范围为自牛腿顶面向下1400mm及基础顶面以上1100mm。近似忽略牛腿的重量。

A柱：P3A=3.94×（8.1-1.4-1.1）+0.9×0.4×25×(1.4+1.1)=44.56kNB柱：PsB=44.56kN

④吊车梁、轨道、垫层自重P4

取轨道及垫层自重为0.8KN/m。A柱：P4A=0.8×6+39.98=44.8kNB柱：P4B=44.8kN

P4的作用点离纵向定位轴线的距离为750mm，见例图2-8。2）屋面活荷载P5

屋面活荷载取屋面均布活载和雪荷载两者的较大值0.5kN/m2A柱：P5A=（18×6×0.5）/2+0.77×6×0.5=29.3kNB柱：P5B=（18×6×0.5）/2+0.77×6×0.5=29.3kNP5作用位置同P1。3）吊车荷载

①吊车竖向荷载Dmax,k、Dmin,k

从产品目录查得吊车基本尺寸和轮压，列于例表2。

例表2吊车基本尺寸和轮压吊车总最大轮起重吊车跨小车最小轮吊车桥轮距K重压量度重压距B（mm）（mm）（G+g）Pmax(kN)Q（t）Lk(m)g(t)Pmin(kN)(t)31.61851622.5555044005.356.82022.555504400327.5K1P1max215xK2P2max45表中Pmin=0.5(G+g+Q)-Pmax

吊车竖向荷载Dmax、Dmin根据两台吊车作用的最不利位置用影响线求

y2P1maxP2maxy1=1y3例图2-9吊车荷载计算简图

y4出。Dmax、Dmin的计算简图见例图2-9。图中两台吊车之间的最小轮距x=（B1-K1）/2+（B2-K2）/2。对应于轮子位置影响线的高度y2、y3、y4可利用几何关系求得。

18m车

跨

两

台

吊

车

相

同

，；分

别

为

16t，

20t

吊；，

,P1max=185kN,P2max=215KN,P1min=56.8,P2min=45kN

x=(5550-4400)/2+(5550-4400)/2=1150mmy3=(6-1.15)/6=0.808，y4=0。

y2=(6-4.4)/6=0.262

Dmax,k=P1max(y1+y2)+P2max(y3+y4)=185×(1+0.267)+215×0.808=408.1kNDmin,k=P1min(y1+y2)+P2min(y3+y4)=56.8(1+0.225)+45×0.808=105.94kN

?吊车横向水平荷载Tmax,k

18m跨，吊车额定起重量16t注：

1??(1?C1?1.51??(321n)1n，C3?1.51??1??(32；Ri=(M1/H)C1+(M2/H)C3；Vi=εiR-Ri；

?1)?1)1nR=RA+RB+RC。例如对于柱A

柱顶截面的弯距：M1=23.821kN.m

牛腿截面上的.弯距：M1+VAHu=21.578kN.m牛腿截面下的弯距：M2+M1=21.578-38.3=-16.73kN.m柱底截面弯距：M1+M2+VAH21.578-38.3=-16.73kN.m

同理可求出其他柱的截面弯距，见附图2-12b。柱轴力可直接根据作用在截面形心的竖向力确定，见例图2-13c。2）屋面活载作用下的内力分析

屋面活载下的内力分析方法同屋盖自重作用下的内力分析。剪力分派过程列于例表2-5，例图2-14是屋面活载下的内力图。

表2-5屋面活载下柱的剪力分派项C1C3M1M2Ri目A柱2.101.0238.31×0.-38.31×-0.47(281=3.8310.25=-9.58→)B柱2.101.02-38.31×38.31×0.47(←280.1=-3.8310.25=-9.58)εiVi0.50.47(→)0.5-0.47(←)

3）吊车竖向荷载作用下的内力分析

吊车竖向荷载有二种基本状况，如例图2-15所示。

A

B

DmaxDminDminDmaxAB

a)Dmax作用在A柱；b)Dmin作用在A柱；

例图2-15吊车竖向荷载的2种基本状况

吊车竖向荷载下的计算简图也可以分解成两部分：作用于下柱截面形心的竖向力和作用在牛腿顶面的偏心力矩。在偏心力矩下的剪力分派过程列于例表2-6。例图2-16~2-19是吊车竖向荷载下内力图。

例表2-6吊车竖向荷载下柱剪力的分派计算项目C3M2Dmax作A柱1.02408.1×用于0.45=183.645A柱B柱1.02-105.94×0.45=-47.673Dmin作A柱1.02105.94×用于0.45=47.673A柱B柱1.02-408.1×0.45=-183.645

Ri15.61(←)-4.05(→)4.05(←)-15.61(→)

ΣRi15.61-4.05=11.564.05-15.61=-11.56εi0.50.50.50.5Vi-9.83(←)7.44(→)-7.44(←)9.83(→)

4）吊车水平荷载作用下的内力分析

TmaxAB图2-18吊车水平荷载

吊车水平荷载下有两种状况，每种状况的荷载可以反向，如图2-18中的虚线所示。

吊车水平荷载的剪力分派过程见附表2-7，例图2-19是其内力图。

例表2-7吊车水平荷载下柱剪力的分派

计算项目C5TRi=C5TΣRiεiViA、B跨A柱0.4712.69-5.96(-5.96-5.96=-10.50(←)作用←)1.92TmaxB柱0.4712.69-5.96(0.50(←)←)注：C5根据n、λ和吊车水平荷载的作用位置由附录2图2-5~2-7查得。

5）风荷载作用下的内力分析

风荷载作用下有两种状况。左吹向右风荷载下的剪力分派过程见附表2-8，例图2-20是风荷载下的内力图。因本例右吹向左风时的荷载值与左吹向右风时的荷载数值很接近（q1、q2大小相等，Fw=5.82kN、Fw’=5.82kN），可利用左吹向右风的内力图。计算项目C11左A柱0.32吹4向B柱0.32右4风例表2-8风荷载下柱剪力的分派QRi=qHC11WR=W+ΣRi3.5-13.6085.85.82-13.608-9.(←)266=-17.4482.2-9.66(←)εi0.50.5Vi1.974(→)-1.974(→)例图2-19A、B跨作用Tmax排架柱内力

四、内力组合

1．荷载组合

排架柱截面尺寸符合表2-3要求后，一般不需要进行正常使用极限的变形验算，仅需要进行承载力计算。承载能力极限状态采用荷载效应的基本组合。基本组合考虑两类状况：由活荷载效应控制的组合和由恒荷载效应控制的组合。

对于排架结构，由活荷载效应控制的组合可采用简化规则，取以下两种状况的较大值：①γGSGK+γQ1SQ1K

此时恒载分项系数取1.35。

设计基础，确定基础底面尺寸时，需进行地基计算，此时上部结构传来的荷载效应采用标准组合。故对于下柱的Ⅲ—Ⅲ截面，尚需按下式进行荷载的标准组合：

S=SGK+SQ1K+??ciSQiK

i?2nQin2．内力组合②γGSGK+0.9??i?1SQiK

式中SGK、SQiK——分别为恒载标准值和活载标准值下的荷载效应，即内力；γG、γ

Qi

——为荷载和活载的分项系数，分别取1.2和1.4；

0.9——简化组合值系数。

由恒载效应控制的组合按下式进行

S=γGSGK+??Qi?QiSQiK

i?1n式中?Qi为活荷载的组合值系数，中级载荷状态吊车荷载的组合值系数为0.7。

排架柱属偏心受压构件，剪力一般不起控制作用（斜截面承载力一般能满足）。最不利内力组合包括：最大正弯矩及相应的轴力、最大负弯矩及相应的轴

力、最大轴力及相应的弯矩、最小轴力及相应的弯矩。当采用对称配筋时，前两项可合并为弯矩绝对值最大及相应的轴力。

每项组合，按一个目标（如弯矩最大）确定活荷载是否参与组合。需注意：1）当组合中包含吊车水平荷载时，必需同时包含吊车竖向荷载；

2）由于吊车水平荷载最多考虑两台，故A、B跨作用Tmax和B、C跨作用Tmax两种状况（例表2-9中⑦、⑧）只能取一种；吊车水平荷载可反向，根据组合目标选择；

3）对于多跨厂房，吊车竖向荷载最多可以考虑四台吊车，所以例表2-9中的荷载种类③或④和⑤或⑥可以同时考虑，但③和④、⑤和⑥只能取其中一项；4）同时考虑两台和同时考虑四台，多台吊车的荷载系数是不同的，对于中级载荷状态，前者为0.9，后者为0.8；

5）组合最大轴力和最小轴力时，轴力为零的项也应当包含进去。尽管这样做对轴力没有影响，但可使弯矩增大。轴力不变时，弯矩越大越不利。

3.内力组合值

柱A与柱B对称，故内力组合状况一致。柱A内力汇总表如下：

Ⅰ－ⅠⅡ－ⅡⅢ－ⅢMM荷载类型序号MNNN(KN?m(KN?m(KN?m)(KN)(KN)(KN)))320.7恒载①21.578232.58-16.73277.38-12.286屋面活载②3.83138.31-7.72338.31-4.05738.31吊Dmax在A③41.2860142.36408.165.686408.1车柱竖向Dmax在B105.9④－31.248016.425105.94-41.607荷柱4载吊车水20t的±平⑤±15.230±15.2300吊车114.21荷载风左吹⑥22.58022.580228.30荷V(KN)-0.57-0.47-9.83-7.44±12.6940.026

载右吹⑦－22.580－22.580－228.30-40.026A柱内力组合表，如下：组合项目Mmax1.2×①＋1.4×0.9(②＋⑥)Ⅰ－Nmax1.35×①＋1.4×0.7×(②＋③＋⑤＋⑥)ⅠNmin1.2×①＋1.4×0.9[0.9×(④＋⑤)＋⑥]基Ⅱ本－Nmax1.2×①＋1.4×0.9（②＋0.8×③＋0.9×⑤＋⑥）组Ⅱ合Nmin1.2×①＋1.4×⑥1.2×①＋1.4×0.9[②＋0.8（④＋0.9×⑤）＋⑦]Ⅲ1.2×①＋1.4×0.9（②＋0.8×③＋0.9×－Nmax⑤＋⑦）ⅢNmin1.2×①＋1.4×⑦MmaxMmax1.35×①＋1.4×0.7×（③＋⑤＋⑥）M(KN?m)N(KN)V(KN)59.2110.436.19162.57150.311.5-251.1-117.12-339.7327.37351.5279.1774.4792.5332.86539.97844.55384.91405.51674.06-46.4-45.95-21.97-23.88标-115.47ⅢMmax①＋0.8×④＋（0.9×0.7×⑤＋0.6×⑦）准－①＋0.8×③＋（0.7×②＋0.9×0.7×⑤＋组-27.6ⅢNmax,k0.6×⑦）合

五、排架中柱截面设计

1．计算长度及材料强度

柱子计算长度根据表2-4查得。考虑吊车荷载时

上柱：lu=2.0Hu=2.0×4.2=8.4m；下柱：ll=1.0Hl=1.0×7.8=7.8m不考虑吊车荷载时

上柱：lu=1.5Hu=1.5×4.2=6.3m；下柱：ll=1.5Hl=1.5×7.8=11.7m

C30混凝土，fc=14.3N/mm2，?1?1.0。HRB335纵向钢筋，fy=fy'=300N/mm2；HPB235箍筋、构造筋，fy=210N/mm。

2

2．上柱截面配筋设计

上柱截面尺寸已初定为400×400mm，采用对称配筋。上柱的控制截面（I-I）

有三组最不利内力：

M①???59.2kN.m?N?327.37kNM；②???110.4kN.m?N?351.5kNM；③???36.19kN.m

?N??b，均属

?N?279.1kN?1fcbh0?1fcb?bh0?1777.5kN，上述三组内力下的受压区高度系数?于大偏心受压。在大偏心受压构件中，∣M∣相近，N越小越不利；N相近时，∣M∣越大越不利，因此可用第①组内力计算配筋。

e0=M/N=110.4/235.2351.5=0.314m；ea=0.02m；ei=e0+ea=0.314+0.02=0.334mδ1=0.5fcA/N=0.5×14.3×160000/351500=3.25>1,取δ1=1.0。δ2=1.15-0.01l0/h=1.15-0.01×8.4/0.4=0.94所以：??1?11400ei/h0(l0h)?1?2?1?211400?334/365?(8.40.4)?1?0.94?11.3552

e=h/2+εei-as=400/2+1.355×334-35=417.57mmx?N?1fcb?351.5?103=61.45mmρ

min

bh=320mm2）。

箍筋按构造确定。箍筋间距不应大于400mm及截面的短边尺寸，且不大于15d；箍筋直径不应小于d/4，且不应小于6mm。现配置Ф6@250。

3．下柱截面配筋设计

下柱截面按I形截面，采用对称配筋，沿柱全长各截面配筋一致。I形截面

大小偏心受压可用下式判别：

当x=N/α1fcbf'∣M2∣，或∣M1∣>∣M2∣、N1>N2，则第1组比第2组不利；②小偏压时，两组内力若若∣M1∣≈∣M2∣、N1>N2，或N1≈N2、∣M1∣>∣M2∣，或∣M1∣>∣M2∣、N1>N2时，则第1组比第2组不利。

I型截面的大偏心受压，当受压区高度x小于受压翼缘bf时，按宽度为bf

的矩形截面计算；当x小于受压翼缘bf’时，按下式计算

''?N??1fc(bf?b)hfN??337.5?x??1fcb1430??'''6N?e??1fcbx(h0?x/2)??1fc(bf?b)hf(h0?hf/2)N?e?1430x(865?x/2)?349.6?10?'A?As??''?s249000f(h?a)y0s?’’

对称配筋I型截面小偏心受压的基本公式为N=α1fc[bx+(bf'-b)hf']+As'（fy'-σs）

（A）由第3式可得到

As'=[Ne-α1fcbx0(h0-x0/2)-α1fc(bf'-b)hf'(h0-hf'/2)]/[fy'(h0-as')]

=[Ne-1430x0(865-x0/2)-349.6×106]/249000（B）

σs=(x/h0-0.8)fy/(ξb-0.8)σs=960-1.387x0

Ne=α1fcbx(h0-x/2)+α1fc(bf'-b)hf'(h0-hf'/2)+fy'As'(h0-as')

可用迭代法进行计算。先假定受压区高度x=x0，由第3式得到

将σs、As'代入第1式，可得到新的受压区高度x

x=[N-α1fc(bf'-b)hf'-As'（fy'-σs）]/α1fcb=[N-429000-As'（300-σs）]/1430

（C）

将x代替x0，重复使用式（A）、（B）、（C），直到满足精度要求。

例表2-11列出了3组控制内力的计算过程。

例表2-11下柱截面的承载力计算序设计内力e0eil0/δ1δ2εexAx’=号M(kN.mN(kN(mm(mmh(mm)Ax(mm2)))))1150.3792.1892198.111.2681138.ρminA=315mm）下柱的箍筋采用Ф6@250。

4．牛腿设计

1）截面尺寸验算

牛腿宽度取与排架柱同宽，即400mm；牛腿长度应满足吊车梁的搁置要求；牛腿高度初选1000。牛腿高度应满足斜截面抗裂的要求：

?Fks?F?β1?0.5vk?Fvk??ftkbh0??a?0.5?h0式中

Fhk——作用在牛腿顶部的水平拉力标准值，对本例为0；

Fvk——作用在牛腿顶部竖向力标准值，P4B+Dmax,k=44.8+408.1=452.9kN；β——裂缝控制系数，支承吊车梁的牛腿取=0.65；a——竖向力作用点至下柱边缘的水平距离，0+20=20mmh0——牛腿截面效高度1000-40=960mm；

?Fhkβ?1?0.5?Fvk??ftkbh02.01?400?9603??0.65??963?10N?Fvk?452.9kN?0.5?20/960?0.5?ah0

b——牛腿宽度，为400mm；

ftk——混凝土抗拉强度标准值，对于C30混凝土ftk=2.01N/mm2。

截面尺寸满足要求。

2）配筋及构造纵向钢筋

As?

Fva0.85fyh0min

?1.2Fhfy?(1.2?44.8?1.4?408.1)?10?200.85?300?