双跨单层厂房课程设计 计算书

设计任务书
一、设计题目
某金属装配车间双跨等高厂房。

二、设计内容
1、计算排架所受的各项荷载。

2、计算各种荷载作用下的排架内力（吊车荷载不考虑厂房的空间整体
作用）。

3、边柱（A、C轴线）及中柱（B轴线）的柱及牛腿设计，柱下独立
基础设计。

4、绘制施工图：柱模板图和配筋图，基础模板图和配筋图。

三、设计资料
1、金属结构车间为两跨厂房，跨度均为21m。

厂房总长54m，柱距6m。

厂房标高：室内地面±0.000，室外地面-1.500，吊车轨顶标高一班
8.000、二班10.00，屋架下弦标高一班10.400、二班12.400。

2、厂房每跨内设两台吊车，A4级工作制，起重量单学号15/3t、双学
号20/5t。

吊车其它参数参见“5~50/5t一般用途电动桥式起重机基
本参数和尺寸（ZQ1-62系列）”。

3、建设地点为某城市，基本雪压0.30kN/m2，基本风压0.50kN/m2，冻
结深度1.6m。

厂房自然地坪下0.6m为回填土，回填土的下层8m
f=240kPa，土的天然重度为为均匀粘土，地基承载力特征值
ak
17.5kN/m3，土质分布均匀。

下层为粗砂土，地基承载力特征值
f=350kPa，地下水位-5.5m。

ak
4、厂房标准构件选用及荷载标准值如下：
1)屋架采用21m梯形钢屋架，按《建筑结构荷载规范》附录A“常用
构件和材料的自重”，按0.12+0.011L（含支撑，按屋面水平投影面
积计算，单位kN/m2；L为跨度，以m计）计算屋架自重标准值（包
括支撑）。

屋架侧端高度1.4m，屋架在天窗架侧板处的高度为1.7m。

2)吊车梁选用钢筋混凝土等截面吊车梁，梁高900mm，自重标准值
29kN/根，轨道及零件自重0.8kN/m，轨道及垫层构造高度200mm。

3)天窗采用矩形纵向天窗，每榀天窗架每侧传给屋架的竖向荷载为
34kN（包括自重、侧板、窗扇、支撑等的自重）。

天窗侧板高度2.6m，
天窗架坡屋顶高度0.3m。

4)天沟板自重标准值为2.02kN/m。

5、围护墙采用240mm厚粉刷墙，自重5.2 kN/m2。

钢窗：自重0.45
kN/m2，窗宽4.0m，窗高4.8m。

围护墙直接支撑于基础梁上，基础
梁截面为240mm×450mm。

基础梁自重2.7kN/m。

6、材料：混凝土强度等级C20~C30；柱的纵向钢筋采用HRB335或
HRB400，其余钢筋I级。

7、屋面卷材防水法及荷载标准值如下：
三毡四油防水层上铺小石子：0.4 kN/m2；
25mm厚水泥砂浆找平层：0.5 kN/m2；
100mm厚珍珠岩制品保温层：0.4 kN/m2；
一毡二油隔汽层：0.05 kN/m2；
25mm厚水泥砂浆找平层：0.5 kN/m2；
6m预应力大型屋面板：1.4 kN/m2。

四、设计要求
1、计算内容完整，计算正确，有必要的示意图。

2、计算书装订：封皮、任务书、计算书，格式采用统一模板，可电子
录入后打印（单面或双面打印均可），也可手写但不得用铅笔书写。

3、计算书部分表述符合专业要求。

所有示意图、表格都有编号，安排
在正文引用的附近位置。

示意图线条规整、字迹清楚、整洁。

4、施工图符合建筑制图规范的要求。

计算书
一、设计资料
（一）、设计题目
某金属装配车间双跨等高厂房。

（二）、设计内容
1、计算排架所受的各项荷载。

2、计算各种荷载作用下的排架内力（吊车荷载不考虑厂房的空间整体作
用）。

3、边柱（A、C轴线）及中柱（B轴线）的柱及牛腿设计，柱下独立基
础设计。

4、绘制施工图：柱模板图和配筋图，基础模板图和配筋图。

（三）、设计资料
1、金属结构车间为两跨厂房，跨度均为21m。

厂房总长54m，柱距6m。

厂房标高：室内地面±0.000，室外地面-1.500，吊车轨顶标高10.00，屋架下弦标高12.400。

2、厂房每跨内设两台吊车，A4级工作制，起重量20/5t。

吊车其它参数
由表-1给出。

表-1 吊车的有关参数参数表
3、建设地点为某城市，基本雪压0.30kN/m2，基本风压0.50kN/m2，冻结
深度1.6m。

厂房自然地坪下0.6m为回填土，回填土的下层8m为均匀粘
f=240kPa，土的天然重度为17.5kN/m3，土质分土，地基承载力特征值
ak
f=350kPa，地下水位-5.5m。

布均匀。

下层为粗砂土，地基承载力特征值
ak
4、厂房标准构件选用及荷载标准值如下：
（1）、屋架采用21m梯形钢屋架，按《建筑结构荷载规范》附录A“常用构件和材料的自重”，按0.12+0.011L（含支撑，按屋面水平投影面积计算，单位kN/m2；L为跨度，以m计）计算屋架自重标准值（包括支撑）。

屋架侧端高度1.4m，屋架在天窗架侧板处的高度为1.7m。

（2）、吊车梁选用钢筋混凝土等截面吊车梁，梁高900mm，自重标准值29kN/根，轨道及零件自重0.8kN/m，轨道及垫层构造高度200mm。

（3）、天窗采用矩形纵向天窗，每榀天窗架每侧传给屋架的竖向荷载为34kN（包括自重、侧板、窗扇、支撑等的自重）。

天窗侧板高度2.6m，天窗架坡屋顶高度0.3m。

（4）、天沟板自重标准值为2.02kN/m。

5、围护墙采用240mm厚粉刷墙，自重5.2 kN/m2。

钢窗：自重0.45
kN/m2，窗宽4.0m，窗高4.8m。

围护墙直接支撑于基础梁上，基础
梁截面为240mm×450mm。

基础梁自重2.7kN/m。

6、材料：混凝土强度等级C20~C30；柱的纵向钢筋采用HRB335或
HRB400，其余钢筋I级。

7、屋面卷材防水法及荷载标准值如下：
三毡四油防水层上铺小石子：0.4 kN/m2；
25mm厚水泥砂浆找平层：0.5 kN/m2；
100mm厚珍珠岩制品保温层：0.4 kN/m2；
一毡二油隔汽层：0.05 kN/m2；
25mm厚水泥砂浆找平层：0.5 kN/m2；
6m预应力大型屋面板：1.4 kN/m2。

二、材料的选用
混凝土强度等级为C25，柱的纵向钢筋采用HRB335级，其余钢筋采用I级。

三、计算简图及柱截面几何参数的确定
1、计算简图
本装配车间工艺无特殊要求，荷载分布均匀。

故选具有代表性的排架进
图-2 结构计算简图
2、柱截面几何参数的确定
(1)、基础的埋置深度及基础高度：
考虑冻结深度及回填土层，选取基础至室外地面为1.8m。

初步估计基础的高度为1.0m，则基础顶面标高为-0.95m。

(2)、牛腿顶面标高确定：
轨顶标高为10m，吊车梁高0.9m，轨道及垫层高度为0.2m。

可得牛腿顶标高为10-1.1=8.9m。

(3)、上柱标高的确定：
屋架下弦标高为12.4m，既上柱顶的标高为12.4m。

(4)、计算简图中上柱和下柱的高度尺寸确定：
上柱高：H U =12.4-8.9=3.5m
下柱高：H L=8.9+0.95=9.85m
柱的总高度：.H=13.35m
(5)、柱截面确定：上柱选矩形截面，下柱选工字形截面
对于下柱截面高度h：由于下柱H L=8.9+0.95=9.85m，吊车梁及轨道构造高度为 1.1m，因此，基础顶至吊车梁顶的高度
H k=9.85+1.1=10.95m<11m；
下柱截面高度h≥H K/9=10.95/9=1.22m。

下柱截面宽度B≥H L/20=9.85/20=0.4925m。

并且B≥400m。

对于上柱截面主要考虑构造要求，一般截面尺寸不小于400*400mm。

对于本设计边柱，即A，C轴柱（图-3所示）：
上柱取500*500mm
下柱取500*1300*100mm
对于本设计中柱，即B轴柱（图-4所示）：
上柱取500*700mm
(6)、截面几何特征和柱的自重计算
截面几何特征包括：截面面积A，排架方向惯性矩I X和回转半径R X，垂直于排架方向惯性矩I Y和回转半径R Y。

单位长度柱的自重用G 表示。

（a）A，C轴柱截面几何特征：
上柱：A=500*500=250*103mm2
G=25*0.25=6.25KN/m
I X=I Y=（1/12）*500*5003=5208*106 mm4
R X=R Y=（I X/A）1/2=141.82mm
下柱：
I X=(1/12)*100*13003+4[(1/12)*200*1003+200*100*6002]+
4[(1/36)*25*(550-(25/3)) 2]
=50109.38*106mm4
I Y=2*（1/12）*100*5003+（1/12）*（1300-200）
*1003+4[（1/36）*25*2003+（1/2）*200*25*（50+（200/3）
2）
=2333.33*106mm4
R X=（IX/A）1/2=477.25mm
R Y=（IY/A）1/2=102.99mm
（b）中柱B轴柱截面几何特征：
上柱：A=500*700=350*103mm2
G=25*0.35=8.75KN/m
I X=（1/12）*500*7003=14291.67*106mm4
I Y=（1/12）*700*5003=7291.672*106mm4
R X=（I X/A）1/2=202.07mm
R Y=（I Y/A）1/2=144.34mm
下柱：A=2*500*700+100*1300+4*1/2*25*200=240*103mm
G=25*0.24=6.00KN/m
I X=(1/12)*100*15003+4[(1/12)*200*1003+200*100*7002]+4
[(1/36)*
200*25+1/2*200*25(650-(25/3)) 2]
=71509.38*106mm4
I Y=2*（1/12）*100*5003+（1/12）*（1500-200）
*1003+4[（1/36）*25*2003+（1/2）*200*25*（50+（200/3）
2）=2350*106mm4
R X=（IX/A）1/2=545.85mm
R Y=（IY/A）1/2=98.95mm
为便于后面使用，各柱的截面几何特征列于表-2。

表-2 各柱的截面几何特征
四、荷载计算
1、恒载
（1）屋盖自重G1：天窗自重、屋面构造自重、屋架自重
屋面均布荷载汇集：
三毡四油防水层上铺小石子：0.4KN/m2
25mm厚水泥沙浆找平层：0.5KN/m2
100mm厚珍珠岩制品保温层：0.4KN/m2
一毡二油隔气层：0.05KN/m2
25厚水泥沙浆找平层：0.5KN/m2
6m预应力大型屋面板：1.4KN/m2
合计：3.25 KN/m2
屋盖结构自重由屋架传给排架柱的柱顶G1按负荷范围计算：
其值为：屋面结构传来：3.25*6*21*0.5=204.75KN
天窗架传来：34KN
天沟板传来：2.02*6=12.12KN
屋架自重标准值：95/2=47.5KN
合计：G1=298.37KN
对于A，C轴柱：G1A=G1C=298.37KN。

对柱顶的偏心距e1A=e1C=250-150=100mm。

如图-5所示。

对于中柱：G1B =2*298.37=596.74KN。

对柱顶的偏心距e1B=0。

如图-6所示。

图-5 图-6
（2）柱自重：上柱G2、下柱G3
上柱G2：
对于边柱：G2A=G2C=6.25*3.5=21.875KN。

其偏心距e2A=e2C=650-250=400mm =8.75*3.5=30.625KN。

其偏心距e2B=0。

对于中柱：G2B
，K
下柱G3：
对于边柱：G3A=G3C=8.55*5.5*1.1=51.78KN。

其偏心距e4A=e4C=0
对于中柱：G3B=6.00*8.55*1.1=56.43 KN。

其偏心距e4B=0
（3）吊车梁及轨道自重G4：
边柱牛腿处：G4A=G4C=38+0.8*6=43.8KN。

其偏心距e3A=e3C=750-650=100mm
对于中柱牛腿处：G4B左=G4B
左=43.8KN 。

其偏心距：e3B左
，K
=e3B=750mm。

（4）墙自重G5：
为了确定墙体的荷载，需要计算墙体的净高：基础顶标高为-0.950m。

轨顶标高+10m。

檐口标高为：10+2.4+1.4=13.8m。

基础梁高：0.45m，因此，墙体净高为：13.8+0.95-0.45=14.3m。

窗宽4m，窗高4.8+1.8=6.6m。

基础连系梁与上部墙体自重：5.2*（14.3*6-4*6.6）+0.45*4*6.6=282.264KN。

基础连系梁自重：2.7*6=16.2KN
基础连系梁与上部墙体自总重：G6A
=G6C，
，K
K =282.264+16.2=298.464KN。

这项荷载直接作用在基础顶面。

对下柱中心线的偏心距为：e 6A =e 6C =120+650=770mm 。

各永久荷载的大小和作用位置如图-7所示：
图-7 活荷载作用下双跨排架的计算简图
GBK=298.37KN
G2A ，
K=21.875KN
GBK=298.37KN
G 1AK 298.37KN
e 1A =100mm
Q AK =31.5KN e 2A =400mm
G 3A ,K =43.8KN
e 3A =100mm
e 6A =770mm
G 6A ,K =298.464KN
G 4A ，K =51.78KN
G 4B ，K =56.43 KN
G 4C ，K =51.78KN
e 6=770mm
G 6C ，K =298.464KN
C
B
A
G 1AK =298.37KN e 1A =100mm
e 3A =100mm
G 3
，K
=43.8KN
G 3B ，K 右
=43.8KN
e 3B ，K 右=750mm
e 3B ，K 左=750mm
G 3B ，K 左
=43.8KN
Q CK =31.5KN
Q BKR =31.5KN Q BKL =31.5KN
2、屋面活荷载
按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001，屋面活荷载标准值：0.5KN/m 2
屋面雪荷载：0.3KN/m 2，不考虑积灰荷载，故仅按屋面活荷载计算。

活荷载作用下双跨排架的计算简图如下所示：
3、吊车荷载
AB 、BC 跨吊车为两台200/50，A4级工作制（中级工作制）。

最小轮压计算： AB 跨：K MIN P ,=
2
,3,2,1K
G K G G K ++-K MAX P ,=
2
300
264+-187=45KN 吊车竖向荷载K MAX D ,、K MIN D ,的计算，按每跨两台吊车同时工作且达到最大起重量考虑。

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001的规定，吊车荷载的折减系数为β=0.9。

吊车荷载的计算利用吊车支座反力影响线求得。

AB 跨吊车竖向荷载D MAX ，K 、D MIN ，K 的计算：
D MAX ，K =βP MAX ∑I Y =0.9*187（1+1.6/6+4.8/6+0.4/6）=359.04 D MIN ，K=
MAX
MIN
P P D MAX =359.04*45.0/187=86.4KN
吊车竖向荷载D MAX ，K 、D MIN ，K 的作用位置与G 3作用位置相同。

吊车水平荷载T MAX ，K 的计算，按每跨2台吊车同时工作且达到最大起重量考虑。

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001的规定，吊车荷载的折减系数为β=0.9，吊车水平系数α=1.0。

吊车水平荷载的计算也可利用吊车竖向荷载计算时吊车粮支座反力影响线求的。

每各车轮传递的水平力的标准值：
T K =1/4α（G 2，K +G 3，K ）=1/4*0.1*（70.1+200）=6.76KN 则AB 跨的吊车传给排架的水平荷载标准值：
T MAX ，K =T K *D MAX ，K /P MAX ，K =6.76*359.04/187=12.97KN
各跨吊车水平荷载T MAX ，K 作用在吊车梁顶面，即作用在距吊车梁顶0.9m 处。

4、风载
封闭式带天窗的双跨双坡屋面的风载体型系数查荷载规范表7.3.1第14项。

确定q1、q2、Fw ，绘制示意图。

本地区基本风压Wo=0.5KN/M 2。

在左风情况下，天窗处的μs 的确定：a=18m,h=2.8m,因此a>4h,所以μs=+0.6。

作用在柱顶以下墙面上的风荷载按均布考虑，其风压高度变化系数可按注顶标高取值。

柱顶至屋脊间屋盖部分的风荷载，仍取为均布的，其对排架的作用则按作用在柱顶的水平集中风荷载标准值Fw 考虑。

这时的风压高度变化系数可按天窗檐口取值；
柱顶至室外地面的高度为：Z=7.6+0.15+2.4=10.35m
天窗檐口至室外地面的高度为：Z=7.6+0.15+2.4+1.3+2.6=15.65m. 按线性内插法确定μz:
柱顶:01.1)1015()114.1()1035.10(0.1=--⨯-+=z μ 天窗檐口处: 1582.1)1015()114.1()1065.15(0.1=--⨯-+=z μ
左风情况下风荷载的标准值:
q 1k =μs 1μzWoB=0.8*1.01*0.55*6=2.667KN/M q 2k =μs 2μzWoB=0.4*1.01*0.55*6=1.333KN/M
柱顶以上的风荷载可转化为一个水平集中力计算,其风压高度变化系数统一按天窗檐口处μz=1.1582取值.其标准值为: F wk =Σμs μzWohB
=[(0.8+0.4)*1.1582*0.55*6*1.4]+[(0.4-0.2+0.5-0.5)*1.1582*0.55*6*1.3]+[(0.6+0.6+0.6+0.5)*1.1582*0.55*6*2.6]+[(0.7-0.7+0.6+0.6)*1.1582*0.55*6*0.3]=30.27KN
本单层厂房是两胯的对称结构，C主和A柱受力完全一样，因此只要计算AB 就可以了。

本厂房为两跨等高排架，可用剪力分配法进行排架结构的内力计算。

在各种荷载作用柱顶按可动铰支座计算，不考虑厂房的空间工作。

这里规定柱顶不动铰支座反力R，柱顶剪力V和水平荷载自左向右为正，截面弯矩以柱左侧受拉为正，柱的轴力以受压为正。

1、计算剪力分配系数
单位力作用下悬臂柱的柱顶位移：Δu=H3/(C
0E
C
I
L
)
C
=3/[1+λ3(1-n)/n]
计算有关参数：
AC柱：λ=Hu/H=3.5/12.05=0.290；n=Iu/I
L
=5208*106/(51942.92*106)=0.104
C
=3/[1+λ3(1-n)/n]=3/[1+0.2903 (1-0.104)/0.104]=2.479
B柱：λ=Hu/H=3.5/12.05=0.290；n=Iu/I
L
=14291.67.5*106/（74060.88*106）=0.1998
C
=3/[1+λ3(1-n)/n]=3/[1+0.0.2903 (1-0.1998)/0.0.1998]=2.733
单位力作用下悬臂柱的柱顶位移：
A，C柱：Δu
A =Δu
C
= H3/ (C
E
C
I
L
)=120503/（2.479*E
C
*50109.375*106）=14.085/ E
C
B，B柱：Δu
B = H3/ (C
E
C
I
L
)=120503/（2.733*E
C
*71509.375*106）=18.953/ E
C
令Ki=1/Δui
K=Ka+kb+kc=1/Δu
A +1Δu
B
/+1/Δuc=0.2537 E
C
所以，三根柱的剪力分配系数为：
ηA=K A/K=0.2798; ηB =K B /K=0.440; ηc=Kc/K=0.2798
验算：η
A +η
B
+ηc≈1.0
(1-0.104)/0.104=2.1376
C3=1.5*(1-λ2)/[1-λ3(1-n)/n]= 1.5*(1-0.2902)/[1+0
A柱：λ= 0.290；n =0.104.2903(1-0.104)/0.104]=1.1353
R1=MC1/H=29.837*2.1376/12.05=5.2929KN()
R2=MC3/H=125.908*1.1353/12.05=11.8625KN()
所以R
=R1+R2=17.1154KN（→）
A
R B =R1=M1bkC1/H=4.725*1.827/12.05=0.716KN(→)
C 柱：Rc=0
所以：假设的排架柱顶不动铰支座的支座反力之和R=R A +R B +R C =2.462KN （→） 所以：各柱顶的实际剪力为： V A = R A -ηA R=1.057KN （→）
VB=R B -ηB R=-0.367 KN （←） VC=Rc-ηcR=-0.689 KN （←） ΣVi≈0
各柱顶的实际剪力求出后，即可按悬臂柱进行内力计算。

（
1998
.0-1）]=1.25175 ()
7314.625175.105
.128
.643min,2=→=⨯=
=
=C k
B R
C KN C H
M R R 柱： 所以：假设的排架柱顶不动铰支座的支座反力之和R=R A +R B +R C =3.3487
（ ） 所以：各柱顶的实际剪力为：
R R R A A A η-=)(3197.43487.32798.03827.3←-=⨯--=
R R R B B B η-= )(2580.53487.3440.07314.6→=⨯-=
R R R C C C η-= )(93697.03487.32798.00←-=⨯-=
∑≈i
V
各柱顶的实际剪力求出后，即可按悬臂柱进行内力计算，排架的弯距图，
∑≈i V0
各柱顶的实际剪力求出后，即可按悬臂柱进行内力计算，排架的弯距图，柱底剪力（向
C 柱：λ=H
H u
=0.260；n=l u I I =0.104；
R C =R 2=
H
M k m in,C 3=11.66*1.215/13.45=1.05KN （ ）
A 柱：R A =0
所以：假设的排架柱顶不动铰支座的支座反力之和R=R A +R B +R C =-33.42（ ） 所以：各柱顶的实际剪力为：
V A =R A -ηA R=0.282*33.42= 9.42KN （ ）
V B =R B -ηB R=-34.47+0.434*33.42=-19.97KN （ ） V C =R C -ηC R=1.01+0.282*33.42=10.47KN （ ）
B 柱：λ=
H
u
=0.260；n=l u I =0.200；C 3=1.31
R A =R 2=
H
M k
max,C 3=-87.47*1.31/13.45= -8.52（ ）
u4
=0.607
B柱：λ= 0.290；n= 0.1998
C4=[2-2.1λ+λ3（0.234/n+0.1）]/{2[1+λ3（1/n-1）]}=0.679
当y=0. 8 H u时：
C4=[2-2.4λ+λ3（0.112/n+0.1）]/{2[1+λ3（1/n-1）]}=0.689
所以当y=0. 743H u时：C4=0.689+（0.743-0.7）（0.646-0.689）（0.8-0.7）=0.670
5、风载下的排架内力
（1）、左风情况：
在均布风荷载作用下，各柱顶不动铰支座反力的计算：图-16
A柱：λ=0.290；n= 0.104；
=3[1+λ4（1/n-1）]/{8[1+λ3（1/n-1）]}=0.3745
C
5
R A= -C5qH=--0.3745*2.667*12.05=-12.0369（←）
C柱：λ=H u/H=0.290；n=I u/I l=0.104；C5=0.3745
R C = -C5qH=-0.3745*1.333*12.05= -6.0155KN（←）
基本组合采用的荷载组合方式用规范给出的简化组合方式，即： （1） 恒荷载+0.9（任意两个或者两个以上活荷载之和） （2） 恒载+任意活载
标准组合，也可采用上述的基本组合规则，但荷载的分项系数均为1.0。

最不利内力：
V
M N V M N V N M V N M MIN MAX MAX MAX 、及相应的、及相应的、及相应的、及相应的-+
3、内力组合表
分别对A 、B 柱，绘制内力组合表。

由附表给出。

七、柱的设计
（一）A 、C 柱截面设计
砼：强度等级C25（f c =11.9N/MM 2,f t =1.27N/MM 2）,B ξ=0.55 上柱： 9.1146550055.010⨯⨯⨯==αξc b b bf h N =1521.71KN 下柱：
mm h 12653513000=-=
75.6951265*55.000==h ξ 在腹板范围内
KN
bf h f b b h N c b c f f b 2.13189.1175.659100112)100500()(101=⨯⨯+⨯-=+-'
'=αξα
上柱高3.5m,下柱高8.55m ，总高12.05m ,柱截面尺寸见表，确定柱的计算长度。

排架方向：当考虑吊车荷载时 上柱： 下柱：m H l L l 55.80.1== 当不考虑吊车荷载时
上柱 下柱：m H l L l 12.1505.1225.125.1=⨯== 垂直于排架方向：（按无柱间支撑）
m H l U u 0.75.30.20.2=⨯==m H l U u 0.75.30.20.2=⨯==
当考虑吊车荷载时
上柱： 下柱 m H l L l 55.80.1== 当不考虑吊车荷载时 上柱：下柱m Hu l l 25.55.1== 下柱：m H l l 46.1405.122.12.1=⨯==
该厂房工作环境属一类环境，预制构件砼保护层。

按规范要求，取25 mm ，则αs =α’s =35mm.
本设计采用对称配筋，选取内力时，只考虑弯矩绝对值。

经分析，对基本组合所选择的不利内力见表。

截面 M N 是否为吊车荷载 初步判别大小偏心
I-I 122.9 423.99 是 大偏压 × -615 384.30 是 大偏压 ×
122.39 424.99 是
大偏压 √ 66.49 384.31 否 大偏压 ×
-4.75 384.31 是 大偏压 × 17.51 476.44 是 大偏压 √ II-II -9.08 838.97 是 小偏压 × -217.46 573.31 是 大偏压 √
-27.35 878.66 是 大偏压 ×
-131.57 452.19 是 大偏压 × -84.87 939.57 是 大偏压 √ III-III 517.66 901.11 否 大偏压 × -389.5 647.54 是 大偏压 ×
521.25 -975.99 是 大偏压 √
527.98 498.99 是 大偏压 × 25.98 1001.64 是 小偏压 √
取舍原则
对大偏压：M 相等或接近时，取N 小者； N 相等或接近时，取M 大者； 对小偏压：M 相等或接近时，取N 大者； N 相等或接近时，取M 大者； 上柱配筋计算：
m H l U u 25.55.35.15.1=⨯==
1
15145.0/7/0
.115.31000*99.424/250000*9.11*5.05.030720287202030
287.099
.42439
.12225.5,0.7,99.424,39.122201100
0=∴<===∴>====+=+========ξξξh l N fcA mm e e e mm mm h ea m
N M e m l m l KN N KNM M a i oy ox 偏心距的影响
考虑挠度的二阶效应对中的大值，故取和取
212.1)(1400
1121200
=+
=ξξηh l
h e i )(5.139465*3.03.0372307*212.10按大偏压计算mm h mm e i ==>==η
mm a h
e e s i 587352503722
=-+=-+
=η mm h mm b f N x b c 8.255465*55.02.71500
9.1142499001==<=⨯==ξα。

20023.517)
())2/(mm a h f x h fcbx Ne A A s y s s ='-'--='=
1
15145.0/7/0
.1112.31000*44.476/250000*9.11*5.05.07.56207.36202030
7.3644
.47651
.1725.5,0.7,44.476,51.17201100
0=∴<===∴>====+=+========ξξξh l N fcA mm e e e mm mm h e m
N M e m l m l KN N KNM M a i a oy ox 偏心距的影响
考虑挠度的二阶效应对中的大值，故取和取
148.2)(1400
1
121200
=+
=ξξηh l
h e i
mm e i 79.1217.56*148.2==η
mm a h
e e s i 79.3363525079.1212
=-+=-+
=η 假设为大偏压
mm h mm b f N x b c 8.255465*55.01.80500*9.1147644001==<===ξα
0)
())2/(00<'-'--='=s y s s a h f x h fcbx Ne A A
上柱截面选定's s A A ,分别为203φ，2941mm A A s s ='
= 按最小配筋率：2500250000*002.0mm A A s s =='
=
另外005.0008.025********/)(<=='
+A A A s s 垂直于排架方向承载力验算（按轴心受压验算） 5
.105
.025.525.50===b l m
l o ，查表得，97.0=φ N
KN A f A f Nu s y c c >=+-='
'+=5.3070)2*941*300)2*941250000(*9.11(*9.0)(9.0φ所以垂直于排架方向承载力满足要求。

下柱截面的配筋计算 选III-III 截面：
1
1557.63.1/55.8/0
.1145.11000*11.901/220000*9.11*5.05.02.6121.425711.4230
2030
57.011
.90166
.51755.8,55.80.1,11.901,66.517201100
0=∴<===∴>====+=+==========ξξξh l N fcA mm
e e e mm
h
mm h ea m
N M e m
l m H l KN N KNM M a i oy l ox 偏心距的影响
考虑挠度的二阶效应对中的大值，故取和取
063.1)(1400112120
=+
=ξξηh
l h e
i
先按大偏压计算：
75
.6951265*55.02.309)
(,45.1515009.1111.9010111==<=-'
'-='<=⨯='=h b
f b b h f N x x h b f N
x b c f f c f f
c ξααα。

重新求此时中和轴在翼缘内，
则可按大偏压计算
mm e i 58.73975.695*063.1==η
mm a h
e e s i 58.135********.7392
=-+=-+
=η 200044
1000*220*002.02.843)
())2/()()2/((mm a h f h h h b b x h bx fc Ne A A s y f f f s s =>='-''
-'-'+--='
=21265204mm A A s s ='
=，选φ
垂直于排架方向承载力，按轴心受压构件计算
2.83,
98.102,55.8===y
oy
y ox r l mm r mm l
查表可得，65.0=ϕ
满足要求
KN N KN Nu 27.57651690)2*1265*300)2*1265220000(*9.11(65.0*9.0=>=+-=下柱再计算一个小偏心受压的情况
1
1555.81/55.8/0
.11341.11000*99.975/220000*9.11*5.05.023.5761.427.5341.4230
203007.53455.8,55.80.1,99.975,25.521201100
0=∴<===∴>====+=+=========ξξξh l N fcA mm e e e mm
h
mm h ea m
N
M e m
l m H l KN N KNM M a i oy l ox 偏心距的影响
考虑挠度的二阶效应对中的大值，故取和取
067.1)(14001
121200
=+
=ξξηh l
h e
i
0L /h=7.85/1=7.85<15，2ξ=1
η =1+
1400
1h e i （0l /h ）2ξ12ξ=1.08
（二）、柱裂缝宽度验算
在柱的标注组合中，-（上柱 下柱）
需要进行跨度裂缝验算的不利内力，见表5
现在以.82.415,47.384KN N M KN M ==⋅=的情况来验算最大裂缝宽度。

)008
.09.1(te
eq
s
cr
cr d c E ρσψ
αϖ+=
构件力特征系数mm d mm N
E eq S cr 20,102,1.22
5=⨯==σ
0114.0)
100500(1126501001256
=-⨯+⨯==TE s te A A ρ
mm c 25= ——最外层受拉钢筋外边缘至受拉底边的距离。

()
S
K sk A h h e N 00ηησ-=
0.1,1557.63.1/55.80
=<==s h
I η
[]
(3.021.0)0114
.020
08.0259.1(10218.193573
.01.2573
.018
.1930114.078
.165.01.165.01.118.1931256
1265817.01265
817.06.1539415820:817.0)539.6
11265)(
348.01(12.087.0354.01265
*100112
)400500()())(1(12.087.06.1539,61535265min 5
max 22
''2
00可以计算出受压翼缘
其中mm mm f mm N
bh h b b v e
h v mm
y e e mm y sk te tk sk f s s s s f
f =<=⨯+⨯⨯⨯==⨯--==⨯⨯⨯-⨯==--=--=⨯-==
-=
--==+==-=ωωσρψσηηη
1h h Fvs Fvs F Fvs hs 0==故
2由4固不设弯筋。

箍筋0,8@100.a ,12=φφ 3、吊车梁下局部受压验算
mm
mm d l d d d f f l mm N
A F a t
y a s vs 400,8.3961207.3307.3310
40040007.3327
.1300
14.0925.89.1175.057.3400300402840
2取，垫板取=⨯===⨯=⨯
===⨯<=⨯=δα
4、柱的外观尺寸
插入杯口的深度，按表取mm 900，按钢筋锚固长度mm l a 54.7271207.33=⨯= 假定柱长.95.129.005.12m =+
m h l 6475.095.1205.0=⨯≥
故柱插入杯口的长度取mm 900满足要求。

范围内作成工字型。

以致牛腿下以上mm mm 20020000.0±
（四）、柱吊装的验算 柱的自重：
下部矩形部分：m
KN
g 25.16253.15.01=⨯⨯=
采用吊点起吊没，绑扎点在牛腿根部，采用翻身起吊，计算见图如图所示 何在计算所需乘以动力系数1.5，则
()()上柱截面满足要求。

＝按双筋截面计算：
—永久荷载分项系数。

—；—结构重要系数，取—其中处受弯承载力的验算承载力的验算：变截面计算过程从略）也可以求得ｕ10G 01G 013222214321396.121354659413000.901.6242.572.19.0(99.3832.52)375.925.26(4.05.0)4.05.3(375.95.042.575.3375.95.0375.24,25.8,5.26,375.9M a h A f M M
KN M M M KN M M KN M M
KN M m
KN g m KN g m KN g m KN
g s s y k k k k >=-⨯⨯=-⋅=⨯⨯==⋅=⋅=-⨯⨯++⨯⨯=⋅=⨯⨯=====γγγγ
下柱截面配筋为204φ，界面高度为mm 1300，所以下柱吊装验算也满足要求。

裂缝宽度验算： 变截面处
[]mm mm f bh A mm N
h A M sk te tk s te s k sk 3.0055.0008.02208.05.29.110283.150141.01.2141
.083
.150008.078
.165.01.165.01.1014
.05005005.0941
5.083.150465
94187.01052.5787.05
max 26
01<=⎪⎭
⎫
⎝⎛⨯+⨯⨯⨯
⨯==⨯⨯-=-==⨯⨯=
==⨯⨯⨯=⨯=ωσρψρσ
其他截面验算从略 （五）、柱下基础设计
以A 柱基础为例基础形式采用柱下独立基础形式，基础下采用垫层C10混凝土。

预制柱和基础之间采用C30细石混凝土填充。

基础设计的内容包括：按地基承载力确定基础地面尺寸，按基础抗冲切和抗剪承载力要求确定基础高度，由于该单层厂房地基条件和荷载条件，满足地基基础设计规范关于不尽心地基变形验算的条件，因此，本设计部进行地基变形验算。

1、按构造要求确定基础高度尺寸。

（见图）
基基础承载力条件确定。

不要选择过大，基础的构造如图所示。

2、柱底截面不利内力选择
a 、进行基础设计时候选用以下三组按荷载标准组合确定的最不利贝利。

（1）KN V KN N m
KN
M 14.70,057.703,7.371=== （2）KN V KN N m KN M 67.66,54.756,67.379=== （3）KN V KN N m
KN
M 14.70,8.415,47.384===
b 、进行机车设计时候选用以下三组按荷载基本组合确定的最不利不内力。

（1）KN V KN N m KN
M 75.89,1.901,66.517=== （2）KN V KN N m
KN
M 1.89,975,25.521=== （3）KN V KN N m
KN
M 32.23,5.647,49.389-==-=
3、基础底面尺寸确定 （１）、地基承载力特征值确定
根据设计任务书地基持力层承载力特征值2
200m KN
f ak =，按地基基础设
计规范的要求，需要进行跨度和深度的修正。

由于基础宽度较小(一般小于3m )。

故仅仅考虑基础埋深的修正，经修正后的地基承载力特征值为：
2
248.3182.14.265)5.08.1(5.176.1220)5.0(m KN
f m KN d f f a m d ak a ==-⨯⨯+=-+=γη
（2）、 换算到基础底面的弯矩和轴向力标准值
由维护墙和基础梁传得基础顶面的永久荷载值：KN G K A 464.298,6=，对基础中心线的偏心弯矩为：mm e 6206=（见图） 传到基础底面的弯矩和轴力标准值为：
KN
N M KN M KN
N M KN M KN
N M KN M K K K K K K 264.714464.2988.41564177.0464.29815.132.2347.3847.1055464.29854.75629.22677.0464.29815.147.6667.379521.1001464.29807.03.7415.21877.0464.29815.155.667.3711111=+=⋅=⨯-⨯--==+=⋅=⨯-⨯+==+=⋅=⨯-⨯+= 第三组： 第二组： 第一组：３２
（３）、按地基承载力确定基础底面尺寸 先按第二组内利标准值计算基础底面尺寸。

基础的平均埋深：m d 875.1215.08.1=+=
按中心受压确定基础底面面积A ；
262.4875
.1204.265004
.1055m d f N A G a K =⨯-=-=
γ
m
a m
b a m b m b b a b
a b
a m A .32,15.38.1,75.1544.58.18.1,8.1544.58.42.12.1%,202
22======⨯===⨯=取所以：假定增大
以上是最初步估计的基础底面尺寸，必须进行地基承载力验算。

基础底面面积：276.575.12.3m ab A =⨯==
基础底面的抵抗弯矩：32
675.36
m ba W == 基础和回填土的平均重力：
23.1453
29
.22666.22048.3182.1093.2963
29
.22666.2204.26566.22076
.5216
004.10552min,2
2max,2
2>=-=-+=<=+=++=<=+=+=∴m KN W M A N G p m KN f m KN W M A N G p m KN f m KN A N G p K K K K k
a K K K K k a K K k m K
所以第二组内力满足要求。

对第一组内力进行验算：
57.138627
.3415
.218375.21148.3182.118.284267
.3415
.218375.2114.265375.21176
.5216
52.10012min,2
2max,2
2>=-=-+=<=+=++=<=+=+=∴m KN W M A N G p m KN f m KN W M A N G p m KN f m KN A N G p K K K K k
a K K K K k a K K k
所以第一组内力满足要求。

队第三组内力进行验算：
523
641
504.16148.3182.13753
641
504.1614.265504.16176
.5216
264.7142min,22max,2
2<-=-=-+=>=+=++=<=+=+=∴m KN W M A N G p m KN f m KN W M A N G p m KN f m KN A N G p K K K K k
a K K K K k a K K k
所以第三组内力不满足要求。

现在将基础地底面尺寸改为：m b a 5.38.1⨯=⨯，重新进行验算。

基础底面面积：23.65.38.1m ab A =⨯==
基础底面的抵抗弯矩：32
675.36
m ba W == 基础和回填土的平均重力：
98.24675
.3641
04.13948.3182.106.303675
.364104.1394.26504.1393
.6236
264.7142min,2
2max,2
2>=-=-+=<=+=++=<=+=+=∴m KN W M A N G p m KN f m KN W M A N G p m KN f m KN A N G p K K K K k
a K K K K k a K K k m K
所以第三组内力满足要求。

对第一组内力进行验算：
74.133675
.3415
.21817.19348.3182.16.252675
.3415
.21817.1934.26517.1933
.6236
01.10012min,2
2max,2
2>=-=-+=<=+=++=<=+=+=∴m KN W M A N G p m KN f m KN W M A N G p m KN f m KN A N G p K K K K k
a K K K K k a K K k
所以第一组内力满足要求。

对第三组内力进行验算：
57.145627
.329
.22601.20548.3182.158.266267
.329
.22601.2054.26501.2053
.6236
57.10552min,22max,2
2>=-=-+=<=+=++=<=+=+=∴m KN W M A N G p m KN f m KN W M A N G p m KN f m KN A N G p K K K K k
a K K K K k a K K k
所以第三组内力满足要求。

经验算m 5.38.1⨯的基础底面尺寸满足地基承载力要求。

4、基础设计 （1）、上部结构产生的基础底面内力设计值：
KN
N M KN M KN
N M KN M KN
N M KN M K K K K K K 464.945464.2985.64768777.0464.298*2.115.132.2349.389464.1273464.29897593.34777.0464.298*2.115.11.5925.52156.1199464.2981.90109.34577.0464.298*2.115.175.8966.5171111=+=⋅-=⨯-⨯--==+=⋅=⨯-⨯+==+=⋅=⨯-⨯+= 第三组： 第二组： 第一组：３２
在这三组内力下，地基净反力的计算：
第一组：2385.18065
.656.1199m KN A N p n ===
2m a x ,3627.26988
.309.345385.180m KN W M A N p n =+=+=
2m i n
,44.91468
.343
.37054.181m KN W M A N p n =-=-= 第二组25.19165
.6464
.1273m KN A N p n ===
2m a x ,93.28088
.3347
5.191m KN W M A N p n =+=+=
2m i n ,067.10288
.3347
5.191m KN W M A N p n =-=-=
第三组2175.14265
.6464
.945m KN A N p n ===
2m a x ,81.31988
.3687
175.142m KN W M A N p n =+=+=
2m i n
,3488
.3687
75.142m KN W M A N p n -=-=-= 由于max min ,0p p <应重新计算。

偏心距m N M
e 727.0945
687
0===。

合力的最大压力的距离m e a a 973.0727.04.35.05.0'=-⨯=-=
冲切承载力按第二组荷载作用下，地基最大净反力2
max ,81.319m KN p n =。

初
步确定杯壁高度mm h 4002=（见图）
因壁厚mm t 300=，小于杯壁高度，说明上阶低落早冲切破坏锥体以内，故仅需对台阶以下进行冲切承载力验算（见图）
基础下设有垫层时候，混凝土保护层的厚度取35mm 。

冲切破坏锥体的有效高度
为：
mm mm h 710407500=-=
冲切破坏锥体的最不利一侧上边长：mm a t 11503752400=⨯+= 冲切破坏锥体的最不利一侧下边长：
KN
KN h a f F mm N
f mm mm h KN A p F m A mm a mm
a mm mm a m t hp t hp l n l l a a m
b t t b 58.8638.80671014751.17.07.01.1,0.1,80075058.86297.046.372297.0)71.02
75
.124.3(8.114752
1800
11501800180025707102115002
max ,2
2
>=⨯⨯⨯====<==⨯===--==+=
=
=>=⨯+=+ββ抗抗冲切力的计算：
冲切力：底面积近似为：
考虑冲切荷载时的基础所以：所以：
所以抗冲切力满足要求。

（3）基础底板配筋计算
1）、沿基础边长方向钢筋计算，分别按柱边（1-1截面），变阶处（2-2截面）两个面计算。

所以选择的地基尽反力按第二组作用下，地基最大的净
反力验算。

2
max ,81.319m
KN
p n =，2
min ,44.91m KN
p n =
相应位置的地基净反力计算：
2125.2385.025.35.344.9181.31944.91m KN p n =⎪⎭
⎫
⎝⎛+-+
=
()()()()()()()()2
6
0211022
1212,22
6
01112
21,12
257.1311710
2109.0101769.07104075017615.18.1275.15.3225.23881.3192412224183.1453)
401150(2109.01005.3059.005.3054.08.120.15.3225.23881.3192412224171.262275.12
4.34.304.8146.37204.81mm h f M A mm
h KN b b a a p P M mm h f M A K b b a a p P M m KN p y s n MAX N y s c c n MAX N n =⨯⨯⨯==∴=-==+⨯-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+-⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+==-⨯⨯⨯==∴=+⨯-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=
∴=⎪⎭⎫
⎝⎛+-+=按2s A 选择钢筋，该方向的钢筋直径用12φ，单根钢筋面积113.12mm 。

钢筋总根数：121
.11357
.1311==
n 根，钢筋间距：mm s 14512)501800(=-=。

该方向的配筋为：,150@12φ共12根。

2）、沿短边方向的钢筋计算
沿短边方向钢筋计算，分别按柱边（3-3截面），变阶处（4-4截面）两个截面计
算。

所选择的地基 净反力按三组和荷载作用下，地基最大的平均净反力计算
mm d h h M KN a a b b P M mm h f M A mm d h h M KN a a b b P M m KN p n y s c c n n 6981271046.40)75.15.32()15.18.1(2471.262)2()(248271098
2109.01064.1719.010981240115064.171)0.15.32()4.08.1(24
71
.262)2()(2471.2620204212142
6
033301032232
=-=-=⋅=+⨯-=+-==⨯⨯⨯==∴=--=-=⋅=+⨯-=+-=
=
26
04447.306698
2109.01046.409.0mm h f M A y s =⨯⨯⨯==∴
单层厂房课程设计
按3s A 选择钢筋，由于钢筋面积较小，该方向上的钢筋直径用 8φ，单根钢筋面积50.32mm 。

钢筋总根数：163
.50827==
n 根，钢筋间距：mm s 21516)503500(=-=。

按照构造要求该方向的配筋为：220@8φ，根数181220)503500(=+-=s 根，柱下基础配筋如图所示，由于基础长边方向大于3米，因此该方向上的钢筋可以截断10% ，并交错布置，钢筋可用统一编号。

柱和基础的施工图见图。