混凝土单层厂房课程设计.doc

目录
一、设计项目
1
二、设计资料
1
三、计算简图
3
四、荷载计算（标准值）
4
1、恒荷载
4
2、屋面活荷载
5
3、吊车荷载
6
4、风荷载
7
五、内力分析 (8)
1、剪力分配系数的计算
8
2、恒荷载作用下的内力分析
9
3、屋面活荷载作用下的内力分析
12
4、吊车竖向荷载作用下的内力分析不考虑厂房整体空间工作
14
5、吊车水帄荷载作用下的内力分析（不考虑厂房整体空间工作）
19
6、风荷载作用下的内力分析
21
六、内力组合
24
七、柱截面设计
26
1、柱的纵向钢筋计算
26
2、柱内篩筋配置
30
3、柱的裂缝宽度验算
30
4、牛腿设计
32八、.............................................................. 基础设计 (35)
设计项目
某机械加工制作车间。

二、设计资料
1、建设地点：临安市某厂区。

2、自然条件：
(1)基木风压：0.45^/m2o
(2)基本雪压：0.45册/莎。

(3)屋面均布活荷载标准值：0.5kN丨。

(4)地质条件：场地土组成情况从上至下依次为：0.8加厚杂填土，重度
15kN/m3； 1.5m厚轻亚粘土，重度17kN/m\宽度修正系数为0.3,深度修正系数为1.5,承载力特征值f ak=\40kPa； 3.0加厚亚粘土，重度l9kN/m3,宽度修正系数为0.3,深度修正系数为1.6,承载力特征值f ak=lS0kPa.
(5)抗震设防烈度：6度。

3、结构型式：钢筋混凝土排架结构。

4、建筑帄面：车间长度为60加，柱距为6加；车间宽度为48加，其中跨及BC跨各为24/7? o
5、建筑剖面：两跨等高排架，室内外高差0.2m ,柱牛腿顶标高9.6m,轨道顶标高11.0m,上柱顶标高13.8m o
6^排架柱计算参数：上柱均采用bxh = 400mm x400m/n矩形截面，下柱均采用工字形截面，下柱的截面几何参数分别为：
A、C 列柱：bxhxh f x b\、. = 400mm x9Q0mm x 150mm x I OQmm ,
A = l・875xl0%”，/ = 1.95xlO,o/7?m4,自重标准值为 4.69kN hn；
B 列柱：bxhxh f x b、、= 400mm x 1 OQOmm x 150mm x 100mm ,
A = 1.975xl05mm2, Z = 2.56xlO,0mm4 ,自重标准值为 4.94kN Im。

7、吊车系统计算参数:
(1)吊车：两跨均设有两台20/5/,软钩电动桥式吊车，工作级别均为九，桥架跨度厶K = 22.5m ,宽度B = 5.55m ,轮距K = 4.4加,最大轮压标准值Pg=215kN,大车质量叫=32/,小车质量m2=7.5z。

(2)吊车梁:采用预应力钢筋混凝土等截面薄腹吊车梁，梁高1.2m,自重标准值为442kN I根。

(3)轨道：高为0.2m ,轨道及连接件自重标准值为0.8^/mo
(4)屋盖钢支撑体系：取自重标准值为0.05ZW/n?。

8、屋盖构件计算参数：
(1)屋面板：采用预应力钢筋混凝土大型屋面板，1500mwx6000加加x240/?im ,板重标准值(含灌缝)为\AkN/m\
(2)屋架：采用梯形钢屋架，共8个节间，端部高度为1.99m,跨中央高度为
3.19m。

屋架自重标准值按下式计算：0.12 + 0.011厶(册/莎)，其中厶为屋架跨度，以加计。

(3)钢筋混凝土天沟板：580mmx6000mmx400/27/7?,板重标准值为12.8ZW/ 块
O
9、屋面做法：
三毡四油防水层；
20”劝厚1:3水泥砂浆找帄层；
25。

讪厚1:8水泥珍珠岩制品保温层；
一毡二油隔气层；
20”効厚1:2.5水泥砂浆找帄层；
预应力钢筋混凝土大型屋而板，板下喷大口浆两道。

10、围护结构：
(1)墙体：370mm厚烧结普通砖砌体，自重标准值取l9kN/m\外清水墙、内喷大口浆两道。

(2) 钢窗:上窗1・8加X3.6加、下窗3.6mx3.6m,自重标准值取0A5kN/m 0 11、 材料供应：
(1) 混凝土强度等级：C25
(2) 钢筋：柱内受力纵筋采用HRB335级，柱内箍筋采用HPB235级。

12、 环境类别为一类。

三、计算简图
1、可以从整个厂房中选择具有代表性的排架作为计算单元，计算柱距为6m,
(a) (b)
图3・1厂房计算单元和计算简图
设室内地面至基础顶面的距离为°・5加，则 上柱高.0 =13.8 —11.0 + 0.2 + 1.2 = 4.2加 //3 =11.0-1.2-0.2 + 0.5 = 10」加
柱总高. 生=7+/=4.2 + 10.1 = 14.3加
2、柱截面几何参数，列表如下：
其计算单元和计算简图如图3-1所示。

EA= 8
0C
O 一
下柱咼:
表3・1柱截而几何参数表
四、荷载计算(标准值)
1、恒荷载
(1 )屋盖自重
三毡四油防水层0.352N/
加$
20mm厚1:3水泥砂浆找帄层
250mm厚1:8水泥珍珠岩制品保温层一毡二油隔气层
20mm厚1:2.5水泥砂浆找帄层
预应力钢筋混凝土大型屋面板
屋盖钢支撑体系
0.02x20 = 0.4kN/m2 0.25x3.5 = O.875Z:7V/m2
0.05kN/m2
0.02x20 = 0.4kN//n2
lAkN/m2
0.05kN/m2
屋架自重0.12 + 0.011x24 = 0.384册 / m2
屋面恒荷载
钢筋混凝土天沟板
3.909kN/m2 12.80/块
故作用于AB、BC跨两端柱顶的屋盖结构自重为：G]A=G lliA=G]C=G ll}C = 3.909 x 6 x 24 x 0.5 = 294.25 kN
e iBA = e lBC = 150mm , e lA = e lc = 400/2 -150 = 50mm
(2)柱自重
A 列柱：上柱 A =1-6x105mm2 , G2A = 1.6x10s xlO-6x4.2x25 = 16.8^ ,
e2A = 900/2-400/2 = 250mm；
下柱A=1.875xl05mm2, G3A =4.69x10」=4137kN , e3A = 0
B 列柱：上柱A, =1.6xl05m/7?2 , G2Z?=1.6X105X10_6X4.2X25=16.8^,如=o
下柱 A =1.975x10s mm2, G3A =4.94x10.1 = 49.89^ , ^=0
C 列柱：上柱人=1.6x10%加2, G2C = 1.6x 105x 10-6x4.2x25 = l6.SkN , e2C =900/2-400/2 = 250mm；
下柱A2 =1.875xl05mm2, G3C =4.69x10」=47.37RN , e3C = 0
(3)吊车梁及轨道自重
AB 跨：G4A=G4fiA = 44.2+ 6x0.8 = 49^/V, ^=750-900/2 = 300/^7?
BC跨：G4C=G ABC= 44.2 + 6x0.8 = 49kN , ^4C =750-900/2 = 300mm
幻M二纸c=750加加
2、屋面活荷载
屋面均布活荷载标准值0.5^/m2,而雪荷载的标准值为0A5kN/m2,所以
仅按屋面活荷载计算。

AB跨：Q严Q B八=0.5X6X24X0.5=36J WV
BC跨:Qi(. = Q lliC = 0.5x6x24x0.5 = 36kN
屋面活荷载毎侧柱上的作用点与屋盖结构自重的作用点相同。

恒荷载与活荷载作用位置如图4-1所示。

图4・1恒荷载与活荷载作用位置
3、吊车荷载
木车间选用的吊车参数如下（AB 跨同BC 跨）
24加跨：20/5/吊车,工作级别为每，吊车梁高为1.2m , B = 5.55m , K = 4・4加,Pg=2l5kN,
g=75kN ,吊车梁支座影响线如图4・2所示。

图4・2吊车梁支座竖向反力影响线
故作用于排架柱上的吊车竖向荷载分别为：
AB 跨（同 BC 跨）:£＞唤&= 215x （1+ 0.267+ 0.8+ 0.067） = 458.8UN
p QO 5
D. = D 1X ,= 458.8lx 土 = 176.06ZJV max,A: q C £
A A A
Q l 6e l
36 294.25 50
Q IBA =36 G IBA =294.2 ea 二 150
Q IBC =36
G)BC =294.25 eiBc=150
G4A =16.8
e4A=250
G4A =49 e4A=750
Gc 二 49 ic 二300
G“ 二 49 e4A= 750 GaB-16.8 eaBnO
c c c Q l 6
36 294.25 50
G4C-I6.8 I e4c=250
B
二 47,37
九二
47,37
4A=0
弼:
KN mm
P =("+® + Q)g
p
min,k
* max,K
(32 + 7・
5 + 20)X 10 = 82.5RN , G = 32O£N ,
作用在每个车轮上的吊车横向水帄荷载标准值：
对于20/5/软钩吊车：a = 0.1,
T k a（叫 + Q）g = * x 0」x （20 + 7.5） x 10 = 6.875WN
AB 跨（同BC跨）：T^k = Dnau= 458.8i x= 14.67^
Gax* /ID
4、风荷载
由已知条件可知，基木风压为w0=QA5kN/m2,风压高度系数按B类地面取。

柱顶离室外天然地坪的高度丹=13.8 + 0.2 = 14加
1 14-1 00
檐口离天然地坪高度W = 14 + 1.99 = 15.99m
1 25-1 14
^=L,4+^nr(,5-"-,5)=,J62
屋顶离室外地坪的高度日=14 + 3.19 = 17.19/71
1 25-1 14
“_ =1.14 + - ----------- (17.19-15) = 1.188
亠20-15
风载体型系数如图4・3所示。

图4・3风荷载体型系数
风荷载标准值为：
w]k=“丫化％ = 0.8 x 1.112 x 0.45 = 0.400^ / m2
w2k = Wo = 0.4 xl.l 12x 0.45 = 0.200ZJV / m2
作用在排架上的风荷载标准值为：
= 0.400x6 = 2.WN//72
q 2k - w 2A B = 0.200x6 = \ 20kNIm
左吹风(同右吹风)：
两=[(Asl +〃$2)人 + (“$3 +“$4)他 +(“$5 +儿6)力2肚叫力
=[(0.8 + 0.4) X (15.99 -14) + (-0.6 + 0.5) x(17.19-15.99)4- (-0.4 + 0.4) x (17.99 一 15.99)] xl.162x0.45x6 = 7.12刃V
风荷载作用示意图如4・4所示。

图4・4风荷载作用计算简图
五、内力分析
本厂房为两跨等高排架，可用剪力分配系数法来进行内力分析。

1、剪力分配系数的计算 (1)A 列柱柱顶位移心值的计算
上柱：厶二丄x400x4003 =2.13xl09/77m
4
F 柱:I. =1.95xl010mm 4
查得C 。

= 2.46则
qiK=2.40KN/n
q3K=1.20KN/m
E(1.95xlO lo x2.46) = 2.08x10⑷竺
E
（2） 3列柱柱顶位移心值的计算
上柱：/严丄 x400x4003 =2.13xl09mm 4 '12
下柱：12 = 2.56 x 10° 加
查得C 。

= 2.31则
（3） C 列柱柱顶位移心值的计算同A 列柱
片3
g08xE 话
（4）各柱剪力分配系数〃
3 ]
1
1
1
V —=(——+ ——+ ——)x10" E//7； =1.553x10" 台 Q 2.08 1.69 2.08 〜 -
N =—!—xl011/1.553xl011 =0.31
2.08
% =丄><10" /1.553X10" =0.38
B
1.69
77「=丄乂10" /1.553X10" =0.31 "2.08
2、恒荷载作用下的内力分析
恒荷载下排架的计算简图，如下图5・1所示
人=2.13x109
厂 2.56x1()10
=0.083 H 2
14.3
EIC 。

£
(2.56xlO ,o x2.31) = 1.69xl0-11
F IB 二 588.5KN
MiB=OKN.m
-------
F ic=294.25KN Mic=14.07KM.m
F 2A =65.8KN
^eA=59.86KN.rn
F 3A =47.37KN
F 3B =49.89KN F 3C =47.37KN
图5・1恒荷载作用图
A 列柱：好A A = 294.250V
M,4= G ]A e ]A = 294.25x0.05 = \4.07kN- m ( v 、) F 2A = (G 2A + G 44) = 16.8 + 49 = 65.83
M 2A = (G 1Z A 4- G 2A^e ^A ~^AA e AA = (294.25 +16.8)x0.25 — 49x0.3 = 59.S6kN - m ( v 、) F 3A =G.A =41.37kN
B 列柱：耳〃 =+G 必=294.25x2 = 588.5灯V M\B = G[以]风-G] B
C S BC =0
F 2B =
G 4BA +G?B +G-BC = 49 + 16.8 + 49 = 114.8kN M 2B =O
耳厂G3厂49.89册
C 列柱：= G« = 294.25RN
M lc ^ G lc e lc = 294.25x0.05 = 14.07^ - m (厂〉)
F 2C = (
G 2C + G 4C ) = 16.8 + 49 = 65.8kN
M 2(. = (G IC +G 2C )^2C — G 4C e 4C = (294.25 +16.8) x 0.25 — 49 x 0.3 = 59.86Z:A^ - m ( <> ) 役二 G?c= 47.37册
各柱不动较支座反力为：
A 列柱：几=0」09,
2 = 0.3, C, =2.13,
C 3=1.12
F IA =294.25KN MiA=14.07KN.n
占 ---------
F 2B =114.8KN 汕B 二OKN Q
ac=65.8KN 2c=59.86KN.m
心二尺 + R2 = 2」0 + 4.69 = 6.79灯V (t)
B 列柱：n = 0.083 , 2 = 0.3, C, =2.3
C列柱：斤=0」09, 2 = 0.3, C, =2」3, C3=1.12 尺一涪“2.13X需=一2.嘶（〜）
AG整7I2X鬻一69如〜）
R c =尺 + & = -2」0 - 4.69 = —6.79RN (〜)所以，排架柱不动铁支座总反力:
R = R
A +R
B
+R c =6.79 + 0- 6.79 = 0
各柱柱顶最后剪力为:
V A = R
A
+ 〃八(-/?) = 6.79-0.31x0 = 6.79kN (t)
V R =R B +H B (—/?) = 0 — 0.38x 0 = 0
匕.=&•+ (一尺)=-6.79-0.31x0 = -6J9kN (<-)
恒荷载作用下排架柱弯矩图和轴力图如图5・2所示:
魏因KN.n) 谕力因
（KN〉
图5・2恒荷载作用下排架内力图
3、屋面活荷载作用下的内力分析
（I ）A3跨作用有屋面活荷载吋 由屋面活荷载在每侧柱顶产牛的压力：
其在A 、B 柱顶及变截面处引起的弯矩分别为：Q 、A=Q\B=36kN
M]尸 0口弘=36x0.05 = L8£N ・/〃( v 、) 2^ Q\A e 2A =36x0.25 = 9/:^-m( )
Q\B e \B =36x0-15 = 5AkN^n( )
各柱不动饺支座反力分别为：
A 列柱：斤二0」09,久二0.3, C, =2.13, C 3=1.I2
R A =R^R 2 = 0.268 + 0.705 = 0.973册(t)
B 列彳主：n = 0.083 , 2 = 0.3, C, = 2.3 ,则
排架柱不动较支座总反力：
R = R A + R B + R c = 0.973 + 0.869 + 0 = 1.842^ (t)
排架柱最后剪力分别为：
匕=只人 + r )A (-/?) = 0.973 -0.31x(-1.842) = 0A02kN (t)
V B =R B + r]B (-/?) = 0.869+ 0.38x(-1.842) = 0.169kN (t) Vc=Rc+%(-R) = 0 + 0.31x(-1.842) = -0.57IkN (〜)
AB 跨作用有屋面活荷载时，排架柱的弯矩图和轴力图如图5-3所示:
RY
Mm
=0.268EN (t)
= L12x
m
=0.705灯V (t)
R B = & = C]
M\B
=2.3x
5.4
143
=0.869RN (t)
图5・3 AB跨屋面活荷载作用下的排架柱内力图（2）跨作用有屋而活荷载时
由屋而活荷载在每侧柱上产生的压力为Q A =Q\B =3bkN
其在B、C柱顶及变截面处弯起的弯矩：
A/】尸= 36x0.\5 = 5.4kN• m（厂＞）
心0
Q\c e\c ~ 36x0.05 = 1.8^/V - m（厂〉）
Qic e2c -36x0.25 = 9kN • m（厂＞）
各柱不动较支座压力分别为：
B 列柱：料=0.083, 2 = 0.3, C, = 2.3 ,则
M 5 4 / 、
為訥“忒“2.3X吊7869如〜）
C列柱：几=0」09, 2 = 0.3, C, =2.13, C3=1.12
AC涪"2.13X茁“0.26細（〜）
M9 / 、
R2 = -C3= -1.12 x — = -0.705RN （〜）
H214.3
R c = R\+R?= -0.268-0.705 = —0.973RN （〜）
排架柱不动較支座总反力为：
R = R A + R B + R c =0-0.869-0.973 = -1.842RN （〜）
各柱柱顶最后剪力分别为：
匕=R\ + n A （-7?） = 0 + 0.31 x 1.842 = 0.57 lkN （t ）
匕=仇 + %（一尺）=-0 869 + 0.38x1.842 = -0.169£N （〜）
Vc =反 + % （-R ）= -0.973 + 0.31x1.842 = -0A02kN （〜）
3C 跨作用于屋面活荷载时，排架柱的弯矩图和轴力图如图5-4所示:
图5・4 BC 跨屋面活荷载作用下的排架柱内力图
4、吊车竖向荷载作用下的内力分析不考虑厂房整体空间工作 不考
虑厂房整体空间工作
（1）人3跨卩喚&作用于A 列柱时
由于吊车竖向荷载久位，叹的偏心作用而在柱中引起的弯矩为:
M x = D maxk e 4A =458.81x0.3 = 137.64Z:7V m （ r ＞） M? =0nin,凤朋=176.06x0.75 = 132.05kN •加（v 、）
其计算简图如图5・5所示：
002
轴力因（KN ）
O O CU 寸
2400024000
图5-5 D max ,k 作用于A 列柱时计算简图 各柱不动較
支座反力分别为：
A 列柱：n = 0」09, A = 0.3, C 3 = 1.12 /?4=/?2=-C 3^ = -1.12X 137,64 = -10.78PN (〜)
'H 2 14.3
〃歹ij 柱：/7 = 0.083, 2 = 0.3, C 3 = 1.05
故排架柱不动较支座总反力为：
R = R A + R {i + R c = -10.78 + 9.70 + 0 = -\.0SkN (〜) 故排架柱柱顶最后剪力分
别为：
V A = R A + %(―R) = -10.78 + 0.31x1.08 = 70.45kN («-) V B = R B +%(—/?) = 9.70 + 0.38X 1.08 = 10.1 MN (t) V c = R c + 〃c (-R )= 0 + 0.31x1.08 = 0.33RN (t)
此时各排架柱内力图如图5-6所示
图5・6 D max .,k 作用于A 列柱时排架柱内力图
（2） 4B 跨久偸/乍用于B 列柱左侧时
由于吊车竖向荷载D m ^ ,久讹的偏心作用而在柱中引起的弯矩为:
=2和疋3.A =176.06x0.3 = 52.82册・加（厂〉） M 2 = D mink e 3BA = 45&81x0.75 = 344.11£N ・血（V 、）
其计算简图如图5・7所示:
R B =R 2=C 3^
1.05x
132.05
14.3
= 9J0kN (t)
458.81 /////,
176.06
報力图＜KN ）
轴力因〈KN 〉
/////,
24000
图5・7 DmdX'k 作用于B 列柱左侧时计算简图
排架柱柱顶各柱不动较支座反力分别为：
A 歹I 」柱：7?二0.109,久二0.3, C 3=1.12 R A = R 2 =<如= _l ・12x^^ = -4.14RN (〜) H Q 14.3
B 列柱：H = 0.083, >1 = 0.3,
C 3=1.O5
M
344 11
(、
R B =R 2= C 3亠=l.O5xf 25.27册(t)
H 2 14.3
故排架柱彳、动饺支座总反力为：
R = R A + R B + R c = -4.14 + 25.27 + 0 = 21.13RN (t)
故排架柱柱顶最后剪力分别为：
匕=R, + % (-/?) = -4」4 + 0.31 x (-21.13) = -10.69kN (〜)
V R = R R + %(-/?) = 25.27 + 038x(-21.13) = 17.24EN (t)
匕.=R (. + (一& = 0 + 0.31x(-21.13) = -6.55kN (〜) 此时齐排架柱内力图如图5-8所示
00QJ
寸 022
002
24000 459.81
17.24
奇拒因
XN.m)
10.69
6.55
176.06 S//,
in z kMl
J
2 O M 5
图5-8 Dmg作用于B列柱左侧时排架柱内力图（3）B C跨作用于B列柱右侧时
由于吊车竖向荷载D m^k, 讪的偏心作用而在柱中引起的弯矩为: 冋二D祁ape =458.81x0.75 = 344.1 LWw（厂〉）
M-y = D inink e4C = 176.06x0.3 = 52.S2kN - m（）
其计算简图如图5・9所示：
图5・9 D唤,k作用于B列柱右侧时计算简图
排架柱柱顶各柱不动饺支座反力分别为：
B 列柱：n = 0.083 , 2 = 0.3, —1.05
二_c当二-1.05x^^ 二—2521 kN (〜)
R
B
“彳比14.3 '
C 歹I」柱：n = 0.109, 2 = 0.3, C3=1.12
尽=G 如=1.12X^^=4.14RN(T)
H214.3
故排架柱不动钱支座总反力为：
+/?〃 + & 二0-25.27 + 4.14 = —2L\3kN (j)
R = R
A
故排架柱柱顶最后剪力分别为：
匕=R
+n A(-/?) = 0 + 0.31x21.13 = 6.55kN (t)
A
耳=R B +J1B(—R) = -25.27 + 0.38x21.13 = —17.24EN (〜)
V C=R C+ %(-/?) = 4.14 + 0.31x21.13 = 10.69kN (t)
此时各排架柱内力图如图5-10所示
图5-10 Dm a x,k 作用于B 列柱右侧时排架柱内力图
（4） B C 跨D maxJc 作用于C 列柱时
由于吊车竖向荷载D maU ,, Dg 欣的偏心作用而在柱中引起的弯矩为:
Af 1 = D nxink e 3/iC = 176.06x 0.75 = 132.O5A7V •加(<> )
M 2=D maxk e 3C =45&8lx0.3 = 13764册•加(V 、) 其计算简图如图5・11所示。

Dmax,k 作用于C 列柱时计算简图 各柱不动饺
支座反力分别为：
B 列柱：77 = 0.083, 2 = 0.3,
C 3 = 1.05
7?二0.109,久二0.3, C 3
= l.12
176.06 458.81
/T777,
轴力風（KN ）
图 5-11
R R = ~
C
3
= -1.05x
132.05
14.3
=—9.70QV (〜)
6.55
17.24 10.69
弯矩图<KN2
137.64 14.3 = 10.783 (t)
Rc= G二= 1.12x
所以排架柱不动较支座总反力为：
R = R A + R B + R c =0-9.70 + 10.78 = l.OSkN (t)
故排架柱最后剪力分别为：
匕=R\ + n A (-/?) = 0 + 0.31 x (-1.08) = —0.33kN (〜) V B =R B + % (—R) = -9.70 + 0.38 x
(-1.08) =-10.1 W (<-) Vc=Rc+%(-R )= 10.78 + 0.31x(-1.08) = 10.45kN (t) 此时各排架柱
内力图如图5・12所示
图5-12 。

皿赵作用于C 列柱吋排架柱内力图
5、吊车水帄荷载作用下的内力分析（不考虑厂房整体空间工作）
（1） AB 跨作用有横向水帄荷载7；时时，计算简图如图5・13所示;
0.33
齐柱不动较支座反力分别为:
A 歹护主：/?二0」09,久二0.3, x!H} =3.00/4.2 = 0.714, C5= 0.587
R A = -C5T nr^ =-0.587x14.67 = -8.613 (〜)
B 列柱：n = 0.083 , 2 = 0.3, x/H} =3.00/4.2 = 0.714, —0.559
R严-CJg =-0.559x14.67 = -8.2EN (〜)
排架柱顶部动较支座的总反力：
= -&2-&61 + O = -16.8U7V (〜)
R=R A +R B +R
C
故排架柱最后剪力分别为：
匕=R A +r)A(-/?) = -8.61 + 0.31xl6.81 = -3AOkN («-)
匕=心+〃8(—R) = —8.2 + 0・38xl6・81 = —1.81PN («-)
V C = R C+?]C (-R) = 0 + 0.31x16.81 = 5.21^(^)
此时各排架柱内力图如图5・14所示
图5・14 Tm a x,k作用于AB跨时排架柱内力图（2） BC跨作用有横向水帄荷载7；a押时，计算简图如图5-15所示; 汕=14.673
图5・15 Tn 疵,k 作用于BC 跨的计算简图
各柱不动较支座反力分别为：
B 歹!J 柱：n = 0.083 , 2 = 0.3, x/H } =3.00/4.2 = 0.714,
C 5= 0.559
R B =-C
、
T“ =-0.559X 14.67 = -8.2^7V (〜)
C 歹U 柱：H = 0.109, A = 0.3, x/H, =3.00/4.2 = 0.714, C 5= 0.587 &. =
=-0.587xl4.67 = -8.6UN (〜)
排架柱顶部动饺支座的总反力：
R = R A + R R + R c =0-8.2-8.61= -16.8UN (〜)
故排架柱最后剪力分别为：
匕=R A + 〃八(-/?) = 0 + 0.31 x 16.81 = 5.21RN (t)
V B = R B ^-7]ti (-7?) = -8.2 + 0.38x 16.81 = -1.8U7V («-) V C = R C +7]C (-/?) = -8.61 + 0.31x16.81 = —3.40WV (<-)
此时各排架柱内力图如图5-16所示
图5・16 Tnwuk 作用于AB 跨时排架柱内力图
6、风荷载作用下的内力分析 (1)左吹风时，计算简图如图5・17
所示
弯矩图
＜KN.n)
117.15
图5・17左吹风时计算简图
各住不动较支座反力分为：
A 歹IJ 柱：n = 0.109,久=0.3, C H =0.328
=-C H ^H 2 =-0.328x2.40x14.3 = -11.26^ («-) C 歹I 」柱：n = 0.109, 2 = 0.3, C N =0.328 R c =-C {[q 2H 2 = —0.328x1.20x14.3 = —5.63册(〜)
排架柱顶不动钱支座的总反力为：
R = R A +
+ &. = -11.26 + 0-5.63 = - 16.89RN (〜)
排架柱柱顶剪力分别为：
匕=R A + 久(两 一 /?) = 一 11.26 + 0.31 x (7.12 + 16.89) = —3.82ZJV (<-)
=
= 0 + 0.38x(7.12 +16.89) = 9.12^ (t)
匕.=R c + 〃c (两一尺)=一5・63 + 0.31 x (7.12 +16.89) = 1.81£N (t) 排架柱的各住弯矩图如图5-18
所示。

qiK=2.40KN/m
q?K=1.20KN/m
图5・18
左吹风时内力图
(2)右吹风时，计算简图如图5・19所示
图5・19右吹风吋计算简图
各住不动較支座反力分为：
A 歹I 」柱：71 = 0.109, A = 0.3, C N =0.328 R A =C xx q x H 2 = 0.328x 1.20x 14.3 = 5.63^ (t) C 列柱：n = 0」09, 2 = 0.3, C }] =0.328 R c = C n q 2H 2 = 0.328x2.40x14.3 = 11.26QV (t)
排架柱顶不动较支座的总反力为：
R = R A +R B + R C =5.63 + 0 + 11.26 = 16.89RN (t)
排架柱柱顶剪力分别为：
匕=R A + n A (W ；-/?) = 5.63 + 0.31X(-7.12-16.89) = -1.8IkN (<-)
q2K=1.20KN/m
匕二心 + %何 - /?) = 0 + 0.38x (-7」2-16.89) = -9」2kN (〜) V c =/?c+77c(W；-/?) = ! 1.26 + 0.31x(-7.12-16.89) = 3.82EN (t)
排架柱的各住弯矩图如图5-20所示。

图5-20 右吹风时内力图
六、内力组合
不考虑厂房整体空间工作，对A柱进行最不利组合，具体方法和数据间下
述两表18.97 9.12 30.5
190.76
表6・1 A柱内力标准值汇总表
表6・2 A柱内力组合表
注：1.表中内力单位N(kN)
2.内力组合表括号内的数值为标准值。

七、柱截面设计
以4柱为例，確采用C25,纵筋采用HRB335级，箍筋采用HPB235级。

1、柱的纵向钢筋计算
采用对称配筋
(1)上柱
根据内力组合表，经过比较分析，其中最不利内力组合为：
M =8O.79RN • m, N = 373.26册
查表得有吊车厂房排架方向:/0 = 2/7n= 2x4200 = 8400mm
1)内力计算
M _ 80.79 X106 万
=216.44 加加
一373.26x103
h {} = /? — 40 = 400 — 40 = 360 mm /? / 30 = 400 /30 = 13.3mm < 20mm
取 e a = 20mm ,则 e i =匕 + 勺=20 + 216.44 = 236.44mm
/0/A = 8400/400 = 21
取 e a = 20mm ,则 © = e a + 勺=20 + 216.44 = 236.44mm
Z o /ft = 8400/400 = 21
十-畔希—沃，取”
心+盘卅2 + *寸23x 。

•沖•⑸
h {)
360
€ = “ + 勺 一 a = 1.451 x 236.44 + --40 = 503.07加加
1 2 s
2
x = —= 373・26xl()3 = 78.42加加 aj c b 1.0x1 L9x400
兀v §/()=0.55x360 = 190加加且兀v2a$ = 80m/??,属于大偏心受压构件 h z 400
e = g -----------a = 1.451 x 236.44 — 一 +40 = 1 S3.01mm
1 2
5
2
则 A < 二 Nd = 373.26xgl83.07 = 7口 伽2
人仇-/) 300x(360-40) 选用 3①22, (A 5 = 1140mm 2
)
最小配筋率计算 A Smin = p^bh = 0.2% x 400x400 = 320mm 2
2)垂直于弯矩作用帄面承载力验算
有电车厂房柱间支撑时，柱在垂直排架方向的计算长度: /0 =1.25H z/ =1.25x4200
= 5250mm ,
虫二竺2 = 13,查表防0.93
b 400
0.5f c bh N
0.5x11.9x400x400 373.26x103
= 2.6>1.0,取J =1.0
Ne
血=0.9彳£弘+八(比+几)
= 0.9x0.93x[11.9x400x400 + (300x 1140x2)] = 1976.8EN > 37326kN
满足要求。

II- II 及IIIJII 截面的内力组合选出不利组合:
查表15-8,得有吊车厂房排架方向/0 = 1 .OH, = 1.0x9800 = 9800/wm
1) 按第①组内力计算
h {} = /?
— 40 = 900 — 40 = S60mm /? / 30 = 860 /30 = 30mm > 20mm
取 j = 30mm,则 J = - + 勺=30 + 959.6 = 989.6mm /()//? = 10100/900 = 11.22<14 =曽
"豐9爲芽叭
gm 取—A =1.0
〃二1+—-—(仏)=1+ --------------------- xll.222xlxl.0 = 1.078
1400鱼 h
I400X 鑿 //0 860
幺=“ + 也 _ a =1.078x989.6 + —-40 = 1476.8mm z 2 5 2
兀亠=488.90x10? “027歸 aj c b 1.0x11.9x400
% < 佥 % = 0.55 x 860 = 413mm Hx> 2a s : 中和轴翼缘内，且屈于大偏心受压构件
X
/
Ne-a x f e bx( h {}-—)
4s = 4s =
了
厶•(％—比)
if)2 71
488.90 xl03
xl 476.8-1.0x11.9x400x102.71 x (860 一 ------------- ----- =1328m/?:
2
② M =412.06^-m N = J11.73kN-m
(2)下柱：由 ®M =469.16^-m N = 488.90RN"
③ M =477
・17RN" N = 996.74RN •加
_569.16xl06
~488.90xl03
=959.6mm
80mm, 300x(860-40)
2)按第②组内力计算
M
M _ 412.06x1()6 ~711.73xl03
e i = e a + s = 30 + 579.0 = 609.0m/?t
治誉= 0.5x
牆券
900=3＞口取厶十，篦七
心+盘少心】+詁加心＞—27
/?0 860
幺二〃幺 + 2 _ Q = 1.127 x 609.0 + 型一 40 二 1096.3mm 1 2 8 2
*旦二 711.73x2 “49.5呦 aj c b 1.0x11.9x400
x ＜
-0-55 x 860 = 473mm 且兀〉2a s = 80mm ,
中和轴翼缘内，口属于大偏心受压构件
X
f Ne — a 、f c bx{h^ -—) A,. = = /
厶"()一色)
149
、
711.73xl05xl096.3-1.0xl 1.9x400x149.5x(860—— )
,
------------------------------------------------------------------------------- - ——=1117 mm 2
M 477.17X106
“or e (.=——= =47&7〃劲 ° N 996.74 X103
e i = e a +q )=30+47&7 = 50&7 加n
x < $九=0.55 x 860 = 473mm 且兀〉2a s = 80mm,
=579.0mm
300x(860-40)
3)按第③组内力计算
兀=
0.5f c bh N
0.5x11.9x400x900 996.74 X103
= 2.15>1.0,取
=1.0,
1400X
508.7 860
xll.222
xlxl.0 = 1.152
996.74x103
1.0x11.9x400
中和轴翼缘内，且屈于大偏心受压构件
X / Ne-a^f^x^ -—)
― 4$
―
7 ~ ~
厶仇一色)
2 209 40
996.74 x 103 x 996.0 -1.0 x 11.9 x 400 x 209.40 x (860 一 )
= ----------------------------------------------------------------------------------- ---- =975m/7?2
300x(860-40)
按计算结果并满足构造要求，下柱纵向钢筋选用4①22 (& =1520m/n 2
)o
4)垂直于弯矩作用帄而承载力验算
/() = O.8/7z = 0.8x 10100 = 8O8O//2/H N…=0.9^/7 + /(4 + 4)
= 0.9x0.75x[l 1.9x400x900 4-(300x1520x2)] = 3507.3^>1119.35Z:7V 满足要求。

2、 柱内箍筋配置
由于没有考虑地震作用，柱内箍筋一般按构造要求控制，上下柱均釆用
08@200箍筋,加密区为08@100o
3、 柱的裂缝宽度验算
按《混凝土结构设计规范》规定，e k =M k /N k <0.55h {)可不进行裂缝宽度验 算。

(1) 上柱
经计算，四组内力的均小于0.55几=0.55 x (400-39) = 198.55加加可
k
不进行裂缝宽度验算
(2) 下柱
A 柱III ・III 截面：需进行裂缝宽度验算的内力组合有两组 ①
= 338.42^-m
② = —412.06EN •加
/0 = 8080 ~h~ 400
= 20.2，查表 0 = 0.75
心=407.42RN
N k =566.58 灯V 1)按第①组内力计算
1520
0.5bh + h f (b「-b)0.5xl00x900 + 150x(400一100) 一门
L 10100 “…
丄= ----- = 11.22 <14,7 =1.0
h 900 5
h
e = r/s e k + ㊁—比=1 x 830.64 + 450-41 = 1239.64mm
，,• z, •八门，150x(400-100)门
y t. = hAb f -b)/bh[} =--------------- ------------- = 0.524
7八/ 0100x859
0.87-0」2x(l-/z)x(/?0/e)2 x几
= [0.87-0.12x(l-0.524)x(859/1239.64)2' x859 = 723.77mm
(y sk=N(e-z)/A s:二407.42x10’x(1239・64 — 723.77)/(1520x723.77) = 191.05”/加『
心「"也小g而爲0.74
191.05
w = 2 ------------------------- -------- : ---- = 2」x0.74x
E(1.9c + 0.08佥/几) 2.06xl05x(1.9 x 30 + 0.08 x 22//0^) =0.23 < yv lim = 0.3mm
满足要求。

2)按第②组内力计算
-泊曲帀.2呗
1520
0.5bh + h f (b「-b)0.5xl00x900 + 150x(400一100) 一门
L 10100 “"
丄= ----- = 11.22 <14,7 =1.0
h 900 5
h
e = 7]s e k + —— a s=\X 727.28 + 450-41 = 1136.28mm
2
，,• Z7*八/…150x(400-100)八
y =h(b f-h)/bh.= ------------------- ------------- = 0.524
7八/ o 100x859
0.87 - 0.12x(1-力)x (力° /e)2 ] x %
=0.87 —0.12x(l —0.524)X(85%]3628)2 x859 = 719.29m/??
a xk =N(e-z)/A xz = 566.58 x 103 x (1136.28 - 719.29)/(l 520x 719.29) = 216.09 N/mm 2
心 * 皿金0.79
=2. li/ ----------------- - ------------- = 2.1x0.79x
z
E(L9C + 0.08〃旳 i !p le ) 2.06x105
x(1.9 x 30 + 0.08 x 2% °〔 7)
=0.28 < vv lim = 0.3mm
满足要求。

4、牛腿设计
（1）牛腿几何尺寸的确定
牛腿截面宽度与柱宽度相等为400mm ,若取吊车梁轴线外侧至牛腿外边缘 的距离为c, = 80mm,吊车梁轴线到柱外侧的距离为750mm ,则牛腿顶面的长度
为750-400 + 340/2 + 80 = 600〃〃〃，牛腿外缘高度h f = 500/nm ,牛腿的截面高度 为700加加，
牛腿的几何尺寸如图7-1所示。

2）牛腿高度验算：
作用于牛腿顶部按荷载组合标准值计算的竖向力值 歸=Dw + G 严 458.1 + 49 = 507.81 册
牛腿顶部按荷载标准组合计算的水帄拉力值，F hk =0 牛腿截面有效高度h^=h-a s = 700-40 = 660mm
216.09
竖向力凡作用点位于下柱截面内6/二0
F = 0x(1 -0.5 二^)血如 几0.5 +纟 h
满足要求。

(3) 牛腿的配筋
由于吊车垂直荷载作用下，柱截面内，即a = 750-900 = -150mm < 0 故该牛腿可按构造要求配筋，纵向钢筋取4016,箍筋取处@100。

(4) 牛腿局部受压验算
0J5Af c = 0.75 x 400x340x11.9 = 1213.8Z:7V>/V .K = 507.8 MN
满足要求
(5) 柱吊装验算
采用翻身吊，吊点设在牛腿与下柱交接点处，起吊时，硅达到设计强度的
100% ,查表可得柱插入杯口深度为\ =0.9x900 = 810^计,取\ = 85O/?7m ,
则柱吊装时总长度为4.2 + 10.1 + 0.85 = 15.15加，计算简图如下图7・2所示。

图7・2柱吊装验算计算简图
1)荷载计算
自重线荷载(kN/m),考虑动力系数1.5,各段荷载标准值分别为:
上柱：g =1.5x(0.4x0・4)x25 = 6£N/加
= 0.65x
1.78x 400x660
63
= 610・9QV>
= 507.8 MN
4022
g2
弊
Ill i gl
10250
700
4200
z
T z 1.3
L2
L I
牛腿：g2 = 1.5x (0.4x 1)x 25 = 15Jt/V / m
下柱：g 3 = 1.5xl.875xl0_1x25 = 7.03RN/m
2)
内力分析
M 严-g/j =J_X 6 X 4.22 = 52.92KN •加
=£g](厶 +厶2尸 +*(&2 -&1)厶；
= -x6x(4.2 + O.7)2 + 丄(15 — 6)x0.7 二 74.24KN • m 2 2
由心厶+ %—*3^=0得
1
M 1
74 94
R 、=-g,L.—— =—x7.03xl0.25—— =28.79RN
人 2 3 3 L 3 2
10.25
所以M 3 = RAX--g.x 2,令RA-g 3x = 0得
2
下柱最大弯矩发生在X o =/?/<?, =28.79/7.03 = 4.10m 处
1
M. =28.79x4」0 — — x 7.03x4」/ = 58.95^/V - m 3 2
3) 上柱吊装验算
上柱配筋人=A/= 1140mm 2
,受弯承载力验算
M H = f Y A ' (/?() - a ' ) = 300x 1140x (360 - 40) x 10-6 =982kN ・m
=0.9x52.92xl.2 = 57・15kN ・M ,满足要求。

—^少幻。

"_ = 22\N/mm 2 0-87x360x1140
% = %叫 / E$ (1.9c + 0.08 坳 / A J
= 2.1x0.524x221/2.06xl0s
x(1.9x30 + 0.08xl8/0.010) 0.16mm < 69lini = 0.2mm 满足要求。

4) 下柱吊装验算
裂缝宽度验算：Og
妙=1」一 0.65 人 PiQsk
_] t 0.65x1,78 _ * —().010x221 =0.524
O.87/Z O A 5
4= 4： = 1520mm2受弯承载力验算：
M“ = 300x1520x(860-40) = 373.92^ - m >
=0.9x74.24x1.2 = 80.18KN • m
裂缝宽度不需要验算。

八、基础设计
1、作用域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。

基础设计的不利内力。

荷载效应基本组合
①M = 469.16KN / m, N = 48&90KN, V = 60.63KN
②M = -412.06KN / m, N = 711.73K/V, U = —40.15KN
③M =477.17KN/“ 7V = 996.74 KN,U =55.93KN
荷载效应标准组合
①M = 33&42KN lm,N = 407.42KN, V = 44.28KN
②M = —291.02 KN / m, N = 566.58KN," = -27.71 KN
③M = 344.159KN / m, N = 770.16KN, V = 40.92KN
每个基础承受的外墙总宽丿旻为6.0加，总咼丿旻为16.29m ,墙体为370mm实心砖墙(19RA//M),钢玻璃窗(0A5kN/m2),根据基础承受的由墙体传来的重力荷载为: 370mm 厚砖墙19x0・37x[6xl6・29 — (3・6 + 1.8)x3.6] = 550.45kN
钢框玻璃窗0.45 x (3.6 +1.8) x 3.6 二8.75RN
N、“距基础形心距久=(370 + 900)/ 2 = 635mm。