钢筋混凝土单层厂房结构设计计算书

课程设计用纸 钢筋混凝土单层厂房结构设计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。厂房构件选型见表2.1.1表2.1.1主要承重构件选型表构件名称标准图集选用型号动荷载标准值屋面板G410（一）1.5m×6m预应力钢筋混凝土屋面板YWB-3=2\*ROMANIIYWB-3=2\*ROMANIIS1.4KN/㎡天沟板G410（三）卷材防水天沟板TGB68-11.91KN/㎡屋架AB：G415（三）折线型屋架BC：G415（一）折线型屋架YWJA-18-1AaYWJA-24-1Ab65.5KN/㎡112.75KN/㎡吊车梁G323（二）钢筋混凝土吊车梁（A4级）18m:DL-9B(边)Z(中)S(伸)24m:DL-7B(边)Z(中)S(伸)39.5KN/榀(中)40.8KN/榀（边）天窗架G512=2\*ROMANII型钢天窗架及侧板GCJ9-316.37KN基础梁G320钢筋混凝土基础梁JL-316.1KN/根轨道连接G325（二）18m:DGL-1224m:DGL-90.8KN/m由资料知，吊车轨顶标高为8.7m，AB跨对起重量为200/50KN,工作级别为A4的吊车；BC跨对起重量为150KN，工作级别为A5级。当厂房跨度为18m，可得吊车跨度LK=18-0.75×2=16.5m：当厂房跨度为24m时，LK=24-0.75×2=22.5m，吊车轨顶以上高度为2.3m，梁高h=1.2m，吊车顶面至吊车梁顶面距离h=0.2m，牛腿顶面标高为8.7m-1.2m-0.2m=7.3m，柱顶标高为8.7m+2.3m+0.2m=11.2m，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为：H=11.2m+0.5m=11.7m下柱高度HL为：HL=7.3m+0.5m=7.8m上柱高度HU为：HU=11.7m-7.8m=3.9m根据柱的高度，吊车起重量及工作级别等条件，可由表2.4.2并参考表2.4.4确定柱截面尺寸；见下表2.1.2计算参数柱号截面尺寸/mm面积/mm2惯性矩/mm4自重KN/mA上柱矩400×4001.6×10521.3×1084.0下柱工400×900×100×1501.875×105195.38×1084.69B上柱矩400×6002.4×10572.0×1086.0下柱工400×1000×100×1501.975×105256.34×1084.94C上柱矩400×4001.6×10521.3×1084.0下柱工400×900×100×1501.775×105195.38×1084.69取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图2.1.1所示荷载计算2.1恒载2.1.1屋盖恒载二毡三油上铺小石子0.35KN/m220mm厚水泥砂浆抹平0.4KN/m2100mm厚加气混凝土隔热0.6KN/m2大型屋面板（包括灌缝）1.4KN/m2屋盖支撑0.06KN/m22.81KN/m218m跨屋架重力荷载为65.5KN/榀；24m跨屋架重力荷载为112.75KN/m，天窗架重力荷载为5.69KN/榀。则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载标准值为：18m跨：G1=2.81×6×18/2+65.5/2=184.49KN24m跨：G2=2.81×6×24/2+112.75/2+5.69/2=261.54KN2.1.2吊车梁及轨道重力荷载标准值：G3=39.5KN+0.8KN/m×6=44.3KN2.1.3柱自重重力荷载标准值A柱：上柱：G5A=4KN/m×3.9m=15.6KN下柱：G6A=4.69KN/m×7.8m=336.6KNB柱上柱：G5B=6.0KN/m×3.9m=23.4KN下柱：G6B=4.94KN/m×7.8m=38.5KNC柱上柱：G5C=4.0KN/m×3.9m=15.6KN下柱：G6C=4.44KN/m×7.8m=36.6KN各项恒载作用位置如图2.2.1所示：屋面活荷载标准值为0.5KN/m2，雪荷载标准值为0.2KN/m2,后者小于前者，故按前者计算。作用于柱顶的屋面活荷载标准值为：Q1=0.5KN/m2×6m×18m/2=27KNQ2=0.5KN/m2×6m×24m/2=36KNQ1、Q2的作用位置分别与G1、G2作用位置相同，如图2.2.1所示。2.3风荷载风荷载标准值按式（2.5.2）计算，其中W0=0.4KN/m2,ßZ=1.0，μZ根据厂房各部分标高如附图2剖面所示及B类地面粗糙度由附表5.1确定如下：柱顶（标高11.2m）μZ=1.035檐口（标高13.5m）μZ=1.099屋顶（标高14.9m）μZ=1.1392.3.1左吹风μS如图2.2.2a所示，则由式（2.5.2）可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：W1K=ßZμS1μZW0=1.0×0.8×1.035×0.4=0.248KN/m2W2K=ßZμS2μZW0=1.0×0.4×1.035×0.4=0.124KN/m2则作用于排架计算简图上的风荷载设计值如图2.2.2（b）q1=1.4×0.2484KN/m2×6.0m=2.78KN/mq2=1.4×0.1242KN/m2×6.0m=1.39KN/mFW=YQ[(μS1+μS2)μZh1+(μS3+μS8)μZh2+(μS4+μS5)μZh3+(μS5+μS6)μZh4]ßZW0B=19.4KN2.3.2右吹风时μS如图所示，则由式（2.5.2）可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值为：W1K=ßZμS1μZW0=1.0×0.4×1.035×0.4=0.124KN/m2W2K=ßZμS2μZW0=1.0×0.8×1.0504×0.4=0.248KN/m2则作用于排架计算简图上的风荷载设计值为：q1=1.4×0.1242KN/m2×6.0m=1.04KN/mq2=1.4×0.2484KN/m2×6.0m=2.09KN/m如图2.2所示：FW=YQ[(μS1+μS2)μZh1+(μS3+μS8)μZh2+(μS4+μS7)μZh3+(μS5+μS6)μZh4]ßZW0B=27.7KN2.4吊车荷载2.4.1AB跨：由表2.5.1可得200/50吊车的参数为：B=5.65m，K=4.40m，g=75KN，Q=200KN，Fp1max=195KN，Fp1min=30KN，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2.4.1所示。2.4.1.1吊车竖向荷载由式（2.5.4）和（2.5.5）可得吊车竖向荷载标准值为：Dmax1=Fp1maxyi=195KN×（1+0.792+0.267+0.058）=412.8Dmin1=Fp1minyi=30KN×（1+0.792+0.267+0.058）=61.52.4.1.2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按式（2.5.6）计算，即：T=1/4α(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标准值为：Tmax=Tyi=6.875KN×2.117=14.52.4.2BC跨由表2.5.1知150KN吊车的参数为B=5.55m，K=4.40m，G=69KN，Q=150KN，Fp1max=185KN，Fp1min=50KN。格局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2.4.2所示。2.4.2.1吊车竖向荷载由式（2.5.4）和（2.5.5）可得吊车竖向荷载标准值为：Dmax1=Fp1maxyi=185KN×2.15=397.75Dmin1=Fp1minyi=50KN×2.15=1072.4.2.2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：T=1/4α(Q+g)=1/4×0.1×138KN=5.47KN作用于排架柱上的吊车横向水平荷载标注值为：Tmax=Tyi=5.475KN×2.15=11.763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ηi按式（2.5.16）计算，结果见表3.0.4：柱别n=Iu/Ilλ=Hu/HC0=ζ/{1+λ3（1/n-1）}δ=H3/C0EIlηi=yδi/1/A柱n=0.109λ=0.325C0=2.343δ=0.219×10-10H3/EηA=0.282B柱n=0.281λ=0.325C0=2.758δ=0.142×10-10H3/EηB=0.436C柱n=0.109λ=0.325C0=2.343δ=0.219×10-10H3/EηC=0.2823.1恒载作用下排架的计算简图3.3.1所示，图中的重力荷G与M力矩是根据图3.1.1确定的，即G1=184.5KNG2=261.5KNG3=39.5KN+0.8KN/m×6=44.3KNG5A=4KN/m×3.9m=15.6KNG6A=4.69KN/m×7.8m=36.6KNG5B=6.0KN/m×3.9m=23.4KNG6B=4.94KN/m×7.8m=38.5KNG5C=4.0KN/m×3.9m=15.6KNG6C=4.44KN/m×7.8m=34.3KNM1=G1×e1=184.49KN×0.05m=9.23KN·mM2=e1×G1+G5A×e0-G3×e3=36.73KN·mM3=G2×e1=261.88KN×0.05m=13.08KN·mM4=e2×G2+G5C×e0-G4×e3=55.60KN·m由于图所示排架为非对称结构M5=G1×e-G2×e=（G1-G2）×0.15m=﹣11.56KN·m各柱按柱顶为不动铰支座计算内力，柱顶不动铰支座反力Ri可根据公式计算：对于A柱：n=0.109λ=0.317C0=2.380C1=32×1-λ2(1-C2=C0·1-λ2RA=M1·C1/H+M2·C2/H=（9.225×2.183+45.957×1.048）/11.7=5.02KN(→)对于B柱：n=0.281λ=0.325 C0=2.758C1=C0·1-λRB=M5·C1/H=1.752×11.558/11.7=1.73（←）对于C柱：n=0.109λ=0.325 C0=2.343C1=C0·1-λ2(1-1n)2=2.183CRA=M3·C1/H+M4·C2/H=（13.077×2.183+55.995×1.048）/11.7=7.5（←）排架柱顶不动铰支座总反力为：R=RA+RB+RC=5.02-1.73-7.46=﹣4.2KN（←）将R反向作用于排架柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与柱顶不动铰支座反力叠加，可得屋面恒载作用时的柱顶剪力：VA=RA-ηAR=5.02+0.282×3.62=6.19KN（→）VB=RB-ηBR=-1.73+0.436×4.17=0.09KN（→）VC=RC-ηCR=-7.46+0.282×4.17=-6.28KN（←）图3.1.1为排架柱的弯矩，剪力和轴力正负号规定下同：3.2屋面活荷载作用下排架内力分析3.2.1AB跨作用屋面活荷载：排架计算简图如图3.2.1所示，其中Q1A=Q8A=27KNM1=27×0.05=1.35KN·mM2=27×0.25=6.75KN·mM3=27×0.15=4.05KN·m对于A柱：n=0.109λ=0.325C0=2.380C1=2.183C2=1.048所以，RA=M1C1/H+M2C3/H=0.86KN（→）对于B柱：n=0.281λ=0.325C0=2.773C1=1.752所以，RB=M3C1/H=4.05×1.752/111.7=0.60KN（→）R=RA+RB=0.86KN+0.60KN=1.46KN（→）柱顶剪力：VA=RA-ηAR=0.86-0.282×1.46=0.45KN（→）VB=RB-ηBR=0.60-0.436×1.46=﹣0.037KN（←）VC=﹣ηCR=﹣0.282×1.46=﹣0.412KN（←）排架各柱的弯矩图，轴力图及底部剪力图如图3.2.2所示：3.2.2BC跨作用屋面活荷载排架计算简图3.2.3所示，Q1BC=Q1C=36KNM1=36×0.05=1.8KN·mM2=36×0.25=9KN·mM3=36×0.15=5.4KN·m对于C柱：n=0.109λ=0.325C0=2.343C1=2.183C2=1.048所以，RC=M1C1/H+M2C2/H=1.14KN（←）对于B柱：n=0.281λ=0.325C0=2.758C1=1.752所以，RB=M3C1/H=0.81KN（←）R=RB+RC=1.14KN+0.81KN=1.95KN（←）柱顶剪力：VA=﹣ηAR=﹣0.282×1.95=﹣0.55KN（→）VB=RB-ηBR=0.81-0.436×1.95=﹣0.04KN（→）VC=RC-ηCR=1.14-0.282×1.95=0.59KN（←）排架各柱的弯矩、剪力和轴力图如下图3.2.4所示：3.3风荷载作用下排架内力分析3.3.1左吹风时计算简图如3.3.1所示对于A柱：n=0.109λ=0.325C11=381+λ4（1所以，RA=﹣q1HC11=﹣2.78×11.7×0.320=﹣10.41（←）对于C柱：n=0.109λ=0.325C0=2.343所以，C11=C01+λ4（1nRC=﹣qCHC11=﹣1.39×11.7×0.320=﹣5.2KN（←）R=RA+RC+FW=﹣（10.41+5.2+19.44）=﹣35.04（←）各柱顶剪力分别为：VA=﹣10.41+0.282×35.04=0.53KN（→）VB=﹣ηBR=0.436×35.04=15.28KN（→）VC=RC-ηCR=﹣5.2+0.282×35.04=4.68KN（→）排架内力图如图3.3.2所示3.3.2右吹风时：计算简图如图3.3.3所示：对于A柱：RA=﹣q0HC11=﹣1.39×11.7×0.32=﹣5.20KN（→）对于C柱：RC=q2HC11=-2.78×11.7×0.32=10.41（→）R=RA+RC+FW=5.20KN+10.41KN+27.73KN=43.3KN(→)各柱顶剪力分别为：VA=RA-ηAR=5.20KN-0.282×43.34KN=﹣7.02KN（←）VB=RB-ηBR=-0.436×43.34=﹣18.90KN（←）VC=RC-ηCR=10.41KN-0.282×43.34=﹣1.81KN（←）排架内力图如图3.3.2所示：3.4.吊车荷载作用下排架内力分析3.4.1Dmax作用于A柱。计算简图如3.4.1所示。其中竖向吊车荷载为DmaxDmin在牛腿顶面处引起的力矩为：MA=Dmax×e3=412.82KN×0.3m=123.85KNMB=Dmin×e3=63.51KN×0.75m=47.63KN对于A柱,C3=1.048.则RA=-MAHC3=123.8511.7×1.对于B柱:n=0.281.λ=0.325.C0=2.C3=C0∙1-λ22=∴RB=-MBH∙C3=R=RA+RB=-11.10KN+5.01KN=-6.09KN(←)排架各柱顶剪力分别为：VA=RA-ηAR=﹣11.10KN-0.282×（﹣6.09KN）=﹣9.38KN（←）VA=RB-ηBR=5.01KN-0.436×（﹣6.09KN）=7.67KN（→）VC=-ηCR=﹣0.282×（﹣6.09KN）=1.72KN（→）排架各柱的弯矩图，轴力图及底部剪力值如图3.4.2所示3.4.2Dmax作用于B柱左计算简图如图3.4.3所示：MA、MB计算如下：MA=Dmin×e3=63.51KN×0.3m=19.05KNMB=Dmax×e3=412.82KN×0.75m=309.62KN柱顶不动铰支座反力RA,RB及总反力R分别为：RA=-MaH∙C3=-19.0511.7×∴RB=-MBH∙C3=309.62KNR=RA+RB=-1.70KN+32.63KN=30.93KN(←)排架各柱顶剪力分别为:VA=RA-ηAR=﹣1.70KN-0.282×30.93KN=﹣10.42KN（←）VB=RB-ηBR=32.63KN-0.436×30.93KN=19.14KN（→）VC=﹣ηCR=﹣0.282×30.93KN=﹣8.72KN（←）排架各柱的弯矩图.轴力图及柱底剪力值如图3.4.4所示3.4.3Dmax作用于B柱右计算简图如图3.4.5所示MB.MC计算如下：MB=Dmax×e3=397.75KN×0.75m=298.31KNMC=Dmin×e3=107.5KN×0.3m=32.25KN柱顶不动铰支座反力RB,RC及总反力R分别为：RB=-MBH∙C3=-298.3111.7×1.RC=MCH∙C3=32.25KN∙R=RB+RC=﹣31.44KN+2.89KN=﹣28.55KN(←)排架各柱顶剪力分别为:VA=﹣ηAR=0.282×28.55KN=8.05KN（→）VB=RB-ηBR=﹣31.44KN+0.436×28.55KN=﹣19.0KN（←）VC=RC-ηCR=2.89KN+0.238×28.55KN=10.9KN（→）排架各柱的弯矩图.轴力图及柱底剪力值如图3.4.63.4.4Dmax作用于C柱计算简图如图3.4.7所示MB.MC计算如下：MB=Dmin×e3=107.5KN×0.75m=80.63KNMC=Dmax×e3=397.75KN×0.3m=119.33KN柱顶不动铰支座反力RB,RC及总反力R分别为：RB=﹣McHC3=﹣80.63KN·m11.7m×1.233=﹣8.RC=MCH∙C3=119.33KN∙m11.7m×1.R=RB+RC=-8.49KN+10.69KN=2.2KN(→)排架各柱顶剪力分别为:VA=﹣ηAR=﹣0.282×2.2KN=﹣0.62KN（→）VB=RB-ηBR=﹣8.49KN+0.436×2.2KN=﹣7.53KN（←）VC=RC-ηCR=10.69KN-0.282×2.2KN=10.06KN（→）排架各柱的弯矩图.轴力图及柱底剪力值如图3.4.8所示：3.4.5Tmax作用于AB跨柱。当AB跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图如3.4.9所示。对于A柱,n=0.109.λ=0.a=（3.9m-1.2m）/3.9m=0.692，则C5=2-3aλRA=﹣Tmax∙C5=﹣14.55KN×0.550=﹣8KN∙m(对于B柱:n=0.281.λ=0.325.C5=0.RB=﹣Tmax∙C5=﹣14.55KN×0.625=﹣9.09R=RA+RB=﹣8KN-9.09KN=-17.09KN(←)排架各柱顶剪力分别为:VA=RA-ηAR=﹣8KN+0.282×17.09KN=﹣3.18KN∙VB=RB-ηBR=﹣9.09KN+0.436×17.09KN=﹣1.64KN(←)VC=﹣ηCR=0.282×17.09KN=4.82KN(→)排架各柱的弯矩图及柱底部剪力值如图3.4.9所示，当Tmax方向相反时，弯矩图和剪力只改变符号，方向不变。3.4.6Tmax作用于BC跨柱计算简图如3.4.10（a）所示对于C柱：n=0.109λ=0.325a=0.692则：C5=2-3aRC=﹣Tmax×C5=﹣11.77KN×0.550=﹣6.47KN（←）对于B柱：C5=0.625则RB=﹣Tmax×C5=﹣11.77KN×0.625=﹣7.36KN（←）排架柱顶部总反力R为：R=RC+RB=﹣7.36KN-6.47KN=﹣13.83KN（←）各柱顶剪力为：VA=﹣ηAR=﹣0.282×(-13.83KN)=3.90KN（→）VB=RB-ηBR=﹣7.36KN+0.436×13.83KN=﹣1.33KN（←）VC=RC-ηCR=﹣6.47KN+0.282×13.83KN=﹣2.57KN（←）排架各柱的弯矩图，柱底剪力值如3.4.10（b）所示，当Tmax方向相反时，弯矩图和剪力只改变符号，方向不变。4、内力组合对A,B,C柱进行内力组合，柱有三个控制截面分别为上柱底部截面=1\*ROMANI-=1\*ROMANI，牛腿顶部截面=2\*ROMANII-=2\*ROMANII和下柱底部截面=3\*ROMANIII-=3\*ROMANIII。在每种荷载效应组合中，对矩形和工字形截面均考虑以下四种不利组合：（1）+Mmax及相应的N,V（2）-Mmax及相应的N,V（3）Nmax及相应的M,V（4）Nmin及相应的M,V选以C柱进行内力组合，表2.4.1为在各种荷载作用下C柱内力标准值汇总表。表2.4.2为C柱内力组合表。这两种表中的控制截面及正负号，内力方向如表2.4.1中的例图所示。内力组合式按（2.5.19）-（2.5.21）进行：5.柱截面设计以A柱为例，混凝土强度等级为C30，fc=14.3N/mm2，Ftk=2.01N/mm2，纵向钢筋采用HRB400，fy=fy’=360N/mm2，§b=0.55.上，下柱均采用对称配筋。5.1上柱配筋计算由表2.42可见，上柱截面共有3组内力取h0=400mm-40mm=360mm5.1.1第一组内力M=95.01KN·mN=274.23KN吊车厂房排架方向上柱的计算长度L0=2×3.9m=7.8m附加偏心距ea取20mm（大于400mm/30）e0=M/N=94.84KN·m/274.13KN=346.00mmei=e0+ea=346mm+20mm=366mm由于L0/h=7800/400=19.5>15,应考虑偏心距增大系数η，ξ1=0.5×fc×AN取ξ1=1.0ξ2=1.15-0.01×L0/h=1.15-0.01×19.5=0.955η=1+11400ei/h0×(l0h)2ξ1ξ2==1+400×0.955ηei=1.256×366mm=460.1mm>0.3h0=108mm为大偏心受压5.1.2第二组内力M=﹣76.71KN.MN=240.11KNea=20mme0=M/N=76.81KN·m/240.11KN=3ei=ea+e0=20mm+319.90mm=339.90mml0h=ξ1=0.5fc*AN=所以取ξ1=1.0ξ2=1.15-0.01l0η=111400eih0+×(l0h)²ηei=1.275×339.9mm=433.3mm>0.3h所以为大偏心受压5.1.3第三组M=-79.80KN·mN=296.68KNea=20mme0=MNei=e0+eal0h=ξ1=0.5fc·AN=0.5×19.1×4002ξ2=1.15-0.01l0η=1+11400eih0·(l0h)²·ηei=1.322×289.7mm=383.2mm>3h所以为大偏心受压第四组M=-94.32KN.MN=240.12KN力矩大于第二组，而轴力相等，故偏心距大于第二组第二组为大偏心受压。所以第四组内力为大偏心受压5.1.4对以上4组大偏心受压内力选弯矩很大的一组，且轴力相对较小的一组。选M=-94.32KNm，N=240.12KNe’=ηei-h2+as’=476.74m-200mm+40mm=As=As’=Ne'fy(h0-as'选3Ф20（As=942mm2）,则ρ=Asbh=942mm=0.58%>0.2%满足要求由附表11.1查得垂直于排架方向柱的计算长度l0=1.25×3.9m=5.0m则l0h=12.Nu=0.9ψ(fc·A+fy'·As’)=0.9×（14.3N/mm2×4002mm2+360N/mm2×942mm2×2）=2966.24KN>N=240.11KN满足弯矩作用平面外的承载力要求5.2下柱配筋计算取h0=900-40=8405.2.1第一组内力M=142.21KNmN=730.27KN下柱计算长度l0=1.0×HL=附加偏心距ea=900/30=30bf’=100mmb=400mmhe0=M/N=142.21×10ei=ea+e0=194.74+30l0h=8.7>15.应考虑偏心距增大系数η，且取ξ1=0.5fc·AN=0.5×取ξ1所以η=1+11400eih0·(l0h)²·ξ1ηei=1.175×224.74mm=264.1mm>0.3h0=2所以为大偏心受压5.2.2第二组内力M=-109.8KNmN=391.31KNl0=7.8m附加偏心距ea=bf’=100mmb=400mmhe0=M/N=109.8×10ei=e0+ea=280.6+30l0h=7800/900=8.7>5应考虑偏心增大系数η,且取ξ1=0.5fc·AN=0.5×19.1×所以η=1+11400eih0·(l0h)²·ξ1所以ηei=1.16×310.6mm=360.3>0.3h0=2故为大偏心受压5.2.3第三组内力M=122.8KNmN=743.41KNl0=8.7mea=30mm+165.2mm=l0h=8.7>5应考虑偏心增大系数η且取ξ1=0.5fc·AN=0.5×19.1N/mm所以η=1+11400eih0·(l0h)²·所以ηei=1.255×195.2mm=245.04mm<0.3h0=2故为小偏心受压5.2.4第四组内力M=49.4KNmN=293.27KNe0=M/N=49.4×ei=e0+ea=30mm+168.45mml0h=8.7>5应考虑偏心距增大系数,且取ξ1=0.5fc·AN=0.5×所以η=1+11400eih0·(l0h)²·所以ηei=1.251×198.45mm=248.3mm<0.3h0=2故为小偏心受压5.2.5第五组内力M=432.16KNmN=754.98KNe0=M/N=432.16×10所以ei=e0+ea=572.4mm+30l0h=8.7>5应考虑偏心距增大系数,且取所以ξ1=0.5fc·AN=0.5×19.1N/mm所以η=1+11400eih0·(l0h)²·所以ηei=1.06×602.4mm=638.54mm>0.3h0=2故为大偏心受压5.2.6第六组内力M=-348.67KNmN=436.89KNe0=M/N=348.67×10所以ei=e0+ea=798.07mm+30l0h=8.7>5应考虑偏心距增大系数,且取所以η=1+11400eih0·(l0h)²·所以ξ1=0.5fc·AN=0.5×所以ηei=1.042×828.07mm=862.85mm>0.3h0=2故为大偏心受压5.2.7第七组内力M=-420.48KNmN=789.00KNe0=M/N=420.48×10所以ei=e0+ea=30mm+532.93l0h=8.7>5应考虑偏心距增大系数,且取ξ1=0.5fc·AN=0.5×19.1N/mm所以η=1+11400eih0·(l0h)²·所以ηei=1.081×562.93mm=608.51mm>0.3h0=2故为大偏心受压5.2.8第八组内力M=-429.81KNmN=338.82KN所以e0=M/N=4429.82×ei=e0+ea所以l0h=8.7>5应考虑偏心距增大系数,且取ξ1=0.5fc·AN=0.5×19.1N/mm所以η=1+11400eih0·(l0h)²·所以ηei=1.024×1268.43mm=1268.43mm>0.3h0=2所以故为大偏心受压综合以上八组内力分析,只有第三组,第四组内力为小偏心受压,故此内力计算时为构造配筋选M=﹣429.8KNm,N=338.86KN进行配筋N=429.80KN<α1fcbf’hf’=1.0e=ηei-h/2+as=1329.6mm+450-40=As=As’=N·e-其中x=Nα1·fc·fAs=As’=338.86×1739.6×103-19.1×400×59.24×(860-59.24/2)360×选4φ20（As=1256mm2）垂直于排架方向柱的计算长度L=0.8·Hl=6.24mL0/b=6.24m/400mm=15.6查表得Ψ=0.882Nu=0.9·Ψ·(fc·A+fy’·As’)=0.9×882×(14.3×180000+360×1256×2)=2218.52KN>Nmax=789KN故满足弯矩作用平面外承载力要求。5.3柱箍筋配置非地震地区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造柱要求控制，根据构造要求上下柱均采用φ8@200箍筋。5.4柱的裂缝宽度验算《规范》得知，e0/h0>0.55的柱应进行裂缝宽度验算，验算过程见表5.51，其中上柱As=942mm2,下柱As=1256mm2,Es=2.0×105N/mm2,构件受力特征系数αcr=2.1,混凝土保护层厚度C取25mm。表5.5.1柱的裂缝宽度验算柱截面上柱下柱内力标准值Mk（KN/m）72.54361.31NK（KN）200.09282.38e0=MK/NK/mm362.5＞0.55h01279.5＞0.55h0Ρte=As0.01170.0113ηs=1+11400e0/1.0941.0(l0e=ηse0+h/2-as/mm523.41494γf’=hf’(bf’-b)/bh000.523z=[0.87-0.12(1-γf’)(h0e)312.4772.8σsk=Nk(e-z)AsZ213.4272.7ψ=1.1-0.65ftkρte0.490.68ωmax=αcrψσskEs/mm0.21＜0.20.27＜0.25.5牛腿设计根据吊车梁支撑位置，截面尺寸及构造要求初步拟定如图5.5.2所示，其中牛腿截面宽度b=400mm,牛腿截面高度h=600mm,h0=565mm.5.5.1牛腿截面高度验算按（2.6.1）验算，其中B=0.65,ftk=2.01N/mm2,fhk水平荷载)，a=-150mm+20mm=-130mm<0,取a=0,Fvk按下式确定：Fvk=DmaxγQ+G3γG=由式（2.6.1）得ß·（1-0.5FhkF=0.65×2.01N/mm2×400mm×565mm0.5=590.54故牛腿截面高度满足要求。5.5.2牛腿配筋计算由于a=﹣150mm+20mm=﹣130mm<0,因而该牛腿可按构造要求配筋，根据构造要求，As>>emin·b·h=0.002×400mm×600mm=480mm2,实际选用4φ14（As=616mm2）,水平箍筋选用φ8@100。5.6柱的吊装验算采用翻身吊起，吊点设在牛腿下部，混凝土达到设计强度后起吊，由表2.4.6可得柱插入杯口深度为h1=0.9×900mm=810mm,取h1=850mm,则柱吊装时总长度为：3.9m+7.8m+0.85m=12.55m，计算简图如5.5.3所示。5.6.1荷载设计柱吊装阶段的荷载为柱自重重力荷载，且应考虑动力系数1.5，即：q1=μγGq1k=1.5×1.35×4.0KN/m=8.1KN/mq2=μγGq2k=1.5×1.35×(0.4m×0.9m×25KN/m3)=20.25KN/mq3=μγGq3k=1.5×1.35×4.69KN/m=9.50KN/m5.6.2内力分析M1=0.5q1Hu2=0.5×8.1KN/m×(3.9m)2=61.60KN·mM2=0.5q1(L1+L2)2+0.5(q2-q1)L22=0.5×8.1KN/m×(3.9+0.5)2m2+0.5×(20.25-8.1)KN/m×0.62=84.20KN·m由MB=RAl3+M2-q3l32RA=q3l32-M2l3=12×M3=RAx-12q3·x2,所以dM3dx=RA得x=RAq3=27.78KN则下柱段最大弯矩：M3=27.78KN×2.92m-12×9.5KN/m×2.922m=40.62柱截面受弯矩承载力及裂缝宽度验算过程见表5.5.2表5.5.2柱吊装阶段承载力及裂缝宽度演算表柱截面上柱下柱M（MK）/(KN·m)61.60(45.63)84.20(62.37)Mu=fyAS(h0-as’)/(KN·m)87.90＞0.9×61.6300.51＞0.9×84.20σsk=Mk/(0.87h0As)/(N/mm2)190.9481.89ψ=1.1-0.65f0.420.031＜0.2，取0.2ωmax=αcrψσskEs/mm0.16＜0.2（满足要求）0.03＜0.2（满足要求）6、基础设计以C柱为例进行基础设计，基础混凝土强度等级采用C20，下设100mm厚C10的素混凝土垫层。6.1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（=3\*ROMANIII-=3\*ROMANIII截面）传给基础的M,N,V以及外墙自重重力荷载，前者可由表2.4.2中的=3\*ROMANIII-=3\*ROMANIII截面选取见表5.6.1，其中内力标准组合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，内力正负号规定见图5.6.1（b）。表5.6.1基础设计的不利内力组别荷载效应基本组合荷载效应标准组合M/(KN·m)N/(KN)V/KNMK/(KN·m)NK/KNVK/KN第1组432.16754.9749.41362.99579.6144.69第2组﹣348.68436.89-36.99﹣290.85352.41-31.52第3组420.48789.0049.30354.67603.9144.71第4组由图5.6.1图a可见，每个基础承受的外墙总宽度为6.0m。总高度为13550mm，墙体为240mm清水墙(0.44×10N/m2），由基础梁砌起（4.4KN/m2）,墙内混合砂浆粉刷(15mm,0.26N/m2）钢框玻璃窗（0.45KN/m2）。基础梁重量为16.70KN/根，每个基础承受的由墙体传来的重力荷载为：240mm厚砖墙：(4.4+0.4+0.26)KN/m2×【6m×13.55—（4.8m+1.8m）×3.6m】=291.15KN钢玻璃窗：0.45KN/m2×（4.8m+1.8m）×3.6m=10.69KN基础梁：16.10KNNwk=317.94KNNwk距基础形心的偏心距ew为：ew=（240mm+900mm）/2=570mmNw=1.2Nwk=1.2×317.94KN=381.53KN6.2基础尺寸及埋置深度。6.2.1．按构造要求拟定高度h：h=h1+a1+50mm由表2.4.6得柱的插入深度h1=0.9hc=0.9×900mm=810mm>800mm,取h1=850mm,由表2.4.7得杯底厚度a1应大于200mm，取a1=250mm,则h=850mm+250mm+50mm=1.15m.基础顶面标高为﹣0.500m，故基础埋置深度d为：d=h+0.5m=1.15m+0.5m=1.65m由表2.4.7得杯壁厚度t≥300mm,取325mm。基础边缘高度a2取350mm。台阶高度取400mm。见图5.6.1（b）所示6.2.2.拟定基础底面尺寸A≥Nk1max+Nwk其中fa=0.5f1+hf2取fa=235KN/m2A≥618.71KN+332.22KN/270KN235KN/m适当放大，取A=bl=2.4×3.2=7.68m26.2.3、计算基底药理及验算地基承载力GK=γmDA=20KN/m3×1.65m×7.68m2=253.44KNW=16lb2=16×2.4m×（3.2）2=4.096基底压力按Nmax=NbkA+MbkW,Nmin=P=Pk,max+Pp,min2≤fa,PK,max其中1.2fa=1.2×235KN/m2=282KN/m2验算结果见表5.6.2可见基础底面尺寸满足要求。表5.6.2基础底面压力计算及地基承载力验算表类别第1组第2组第3组MK/(KN·m)NK/KNVK/KN362.99579.6144.69﹣290.85352.41-31.52354.65603.9144.6Nbk=Nk+Gk+Nwk/KN1160.1932.91184.4Mbk=Mk+Vkh-Nwkek(KN·m)362.99-8.13×1.1-317.94×0.52=178.46﹣355.57+17.7×1.1-317.94×0.52=﹣474.47﹣206.56+17.4×1.1-317.94×0.52=﹣182.46PK,max=NbkAPK,min=NbkA-MbkW202.8095.49277.540225.95104.74P=(PK,max+Pk,min)/2≤fa(KN)PK,max/KN≤1.2fa/KN149.00＜235202.8＜282121.47＜235277.54＜282154.22＜235240.17＜2826.3.基础高度验算采用基底净反力设计值Pj1，Pjmax和Pjmin。可按PK,max=NbkA+PK,min=NbkA-MbkW计算。结果见表5.6.3.对于第二组内力内力取为0计算基底净反力即：表5.6.3基础底面净反力设计值计算表类别第1组第2组第3组MK/(KN·m)NK/KNVK/KN432.16754.98﹣49.42﹣348.61436.8936.98420.48789.0049.3Nb=N+Nw/KN1147.44829.351118.46Mb=M+Vh-Nwew(KN·m)432.16-49.42×1.1-398.66×0.52=262.59﹣348.61+36.98×1.1-398.66×0.52=﹣614.89﹣420.48+49.3×1.1-398.66×0.52=﹣253.47Pmax=NbAPmin=NbA-MbW214.1784.64258.100290.1183.75e=MbNb=614.89×a=b2-e=3.22m-0.741m=0.由此得：Pj,max=2Nb3la=因台阶高度与台阶宽度相等（均为400mm），所以只需验算变阶处的受冲切承载力。变阶处受冲切承载力计算截面如图5.6.2所示。变阶处截面有效高度h0=750mm-(40mm+5mm)=705mm.因为at+2h0=1200mm+2×70