单层工业厂房课程设计计算书完整版

表6柱吊装阶段承载力及裂缝宽度验算表
柱截面
上柱
下柱
M(M )/( KN )
/( KN )
>
取
<（满足要求）
<(满足要求)
基础设计
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（Ⅲ-Ⅲ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4中Ⅲ-Ⅲ截面选取，见表7，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，内力的正号规定见图14b。
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《单层工业厂房混凝土排架课程设计》
柱截面尺寸确定
由图2可知柱顶标高为m，牛腿顶面标高为，设室内地面至基础顶面的距离为，则计算简图中柱的总高度H、下柱高度 、上柱高度 分别为：
H=+=， =+=
=－=
表1柱截面尺寸及相应的计算参数
计算参数
柱号
截面尺寸
/mm
面积
/mm
惯性矩
表3 A柱内力设计值汇总表
柱号及正向内力
荷载类别
恒载
屋面活载
吊车竖向荷载
吊车水平荷载
风荷载
D 作用于A柱
D 作用于B柱
左风
右风
序号
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
Ⅰ-Ⅰ
M
N
0
0
0
0
0
Ⅱ-Ⅱ
M
N
0
0
0
Ⅲ-Ⅲ
M
N
0
0
0
V
表4 A柱内力组合表
截面
+M 及相应N，V
－M 及相应N，V
N 及相应M，V
N 及相应M，V
M 、N
备注
M =( G +G4A)e －G e
= KN+ KN)×－KN×= KN
由于图5a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R
C = =，C = =
R = = = KN
R = KN
求得R 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,c。
= = =>，取 =。
=
故为大偏心受压。先假定中和轴位于翼缘内，则
x=
说明中和轴位于腹板内，应重新计算受压区高度x:
=
选用4 20（ =1272 ）。按此配筋，经验算柱弯矩作用平面外的承载力亦满足要求。
柱的裂缝宽度验算
《规范》规定，对 >的柱应进行裂缝宽度验算。本题的下柱出现 >的内力，故应对下柱进行裂缝宽度验算。验算过程见表5，其中，下柱的 =1272 ， = ；构件受力特征系数 =；混凝土保护层厚度c取25mm。
(2)右吹风时
计算简图如图8a所示。将图7b所示A,B柱内力图对换且改变内力符号后可得，如图8b所示。
吊车荷载作用下排架内力分析
(1）D 作用于A柱
计算简图如图9a所示。其中吊车竖向荷载D ，D 在牛腿顶面处引起的力矩为：
M = D e =×= KN
M = D e =×= KN
对于A柱，C =，则
R = = = KN( )
=
选3 18（ =763 ），则 763 /(400mm×400mm)=%>%,满足要求。
由附表，得垂直于排架方向柱的计算长度 =×=，则
/ b =4750mm/400mm=， =。
满足弯矩作用平面外的承载力要求。
下柱配筋计算
取h =900mm-40mm=860mm。与上柱分析方法类似，在表4的8组内力中，选取下面的一组不利内力：
表5柱的裂缝宽度验算表
柱截面
下柱
内力标准值
M /(KN )
N /KN
=M /N /mm
480>h =473
( /h<14)
890
<3
(满足要求)
柱箍筋配置
非地震区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求控制。根据构造要求，上下柱均选用 8@200箍筋。
牛腿设计
根据吊车梁支承位置、截面尺寸及构造要求，初步拟定牛腿尺寸，如图12所示。其中牛腿截面宽度b=400慢慢，牛腿截面高度h=600mm，h =565mm。
一毡二油隔气层KN/m2
15mm厚水泥砂浆找平层；20×=KN/m2
预应力混凝土屋面板（包括灌缝）KN/m2
KN/m2
天窗架重力荷载为2×36 KN/榀，天沟板KN/m，天沟防水层、找平层、找坡层KN/m，屋架重力荷载为106 KN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为：
G1=×KN/m2×6m×24m/2＋2×36KN/2＋KN/m×6m
内力组合
以A柱内力组合为例。表3为各种荷载作用下A柱内力设计值汇总表，表4为A柱内力组合表，这两表中的控制截面及正负号内力方向如表3中欧那个的例图所示。
及相应的M和N一项，Ⅱ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ截面均按（ + ）求得最不利内力值，而Ⅰ-Ⅰ +S ）求得最不利内力。
对柱进行裂缝宽度验算时，内力Ⅲ-Ⅲ采用标准值，同时只需对e /h >的柱进行验算。为此，表4中亦给出了M 和N 的组合值，它们均满足e /h >的条件，对本例来说，这些值均取自N 及相应的M和V一项。
R = = = KN( )
R=R +R =+=( )
排架各柱顶剪力分别为：
V = R - R=+×= KN( )
V = R - R=+×=( )
排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图9b,c所示。
(2）D 作用于B柱
同理，将“D 作用于A柱”的情况的A,B柱对换，并注意改变符号，可求得各柱的内力，如图10所示。
M= KN ，NБайду номын сангаас KN
下柱计算长度 = =，附加偏心距 =900mm/30=30mm(大于20mm)。
b =100mm， =400mm， =150mm。
=M/N= =512mm， = + =512mm +30mm=542mm
由 /h=9100mm/900mm= ，故应考虑偏心距增大系数 ，且取 。
N /KN
/KN
－
－
－
－
<240
<288
<240
<288
<240
<288
基础高度验算
这时应采用基底净反力设计值 ， 和
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15所示。变阶处截面有效高度 =750mm－(40mm+5mm)=705mm。
则作用于排架计算简图（图）上的风荷载设计值为：
q =×KN/m2×=m
q =×KN/m2×=m
Fw= ( + ) h +( + ) h +( + ) h B
=× ＋××＋＋××＋＋×× ××KN/m2×
= KN
吊车荷载
=215KN，F =45KN。根据B及K，可算得吊车梁支座反力影响线中歌轮压对应点的竖向坐标值，如图4所示。
＋KN/m×6m＋106KN/2) =KN
(2)吊车梁及轨道重力荷载设计值：
G3=×（＋m×6m）=KN
(3）柱自重重力荷载设计值：
上柱G4A= G4B=×4kN/m×=KN
下柱G5A= G5B=×m×=
各项恒载作用位置如图2所示。
屋面活荷载
屋面活荷载标准值为KN/m2，雪荷载标准值为KN/m2，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：
图为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定。
屋面活荷载作用下排架内力分析
排架计算简图如图6a所示。其中Q = KN，它在柱顶及变阶处引起的力矩为M =×= ；M =×= 。
对于A柱，C =，C =，则
R = = = KN( )
R = KN( )
排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力图如图所示。
风荷载作用下排架内力分析
/mm
自重
/(KN/m)
A , B
上柱
矩400×400
×10
×10
下柱
I400×900×100×150
×10
×10
本例仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图1所示。
荷载计算
恒载
(1).屋盖恒载：
两毡三油防水层m2
20mm厚水泥砂浆找平层20×=KN/m2
100mm厚水泥膨胀珍珠岩保温层4×=KN/m2
上柱配筋计算
由表4可见，上柱截面共有4组内力。取h =400mm-40mm=360mm。经判别，其中三组内力为大偏心受压；只有（M= KN ，N=）一组为小偏心受压，且N< =×× ×400mm×360mm= KN,故按此组内力计算时为构造配筋。对3组大偏心受压内力，在弯矩较大且比较接近的两组内力中，取较小的一组，即取
(1)左吹风时
计算简图如图7a所示。对于A,B柱，n=, =,则
C = =
R =-q HC =m××=( )
R =-q HC =m××= KN( )
R= R + R +Fw=－－= KN( )
各柱顶剪力分别为：
V = R - R=+×= KN( )
V = R - R=+×= KN( )
排架内力图如图7b所示。
240mm砖墙KN/m 〔6m×+×〕=
钢框玻璃窗KN/m ×+×=
基础梁
=KN
距基础形心的偏心距 为：
=（240mm+900mm）/2=570mm
= =×=
基础尺寸及埋深
(1)按构造要求拟定高度h:h=
，取 应大于200mm，取 =250mm,则h=850mm+250mm+50mm=1150mm。基础顶面标高为,故基础埋深d为：
表2柱剪力分配系数
柱别
n=I / I
H /H
C =3/ 1+ (1/n-1)
=H /C E I
=
A ，B柱
n=
C =
= =
= =
1.3.1恒载作用下排架内力分析
恒载作用下排架的计算简图如图5所示。图中的重力荷载G及力矩M是根据图2确定，即
G = G =；G =G +G4A=+=
G = G5A=；
M = G e =×=KN
(1）吊车竖向荷载
D = F y =×215 KN×(1＋＋＋= KN
D = F y =×45 KN×= KN
(2）吊车横向水平荷载
T= （Q+g）= ××（200KN＋75KN）= KN
T = T y =×KN×= KN
排架内力分析
该厂房为单跨等高排架，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
d =h+=
t≥300mm,取325mm；基础边缘高度 取350mm，台阶高度取400mm,见图14b。
(2)拟定基础底面尺寸
A≥
适当放大，取A=bl=×=
(3)计算基底压力及验算地基承载力
，验算结果见表8。可见，基础底面尺寸满足要求。
表8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
M /( KN )
表7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 )
N/KN
V/KN
M /( KN )
N /KN
/KN
第1组
第2组
－
－
－
－
第3组
由图14a可见，每个基础承受的外墙总宽度为,总高度为，墙体为240mm砖墙（m ），钢框玻璃窗（KN/m ），基础梁重量为根。每个基础承受的由墙体传来的重力荷载为：
(1)牛腿截面高度验算
=， = ， =0（牛腿顶面无水平荷载），a=-150mm+20mm=-130mm<0,取a=0, 按下式确定：
=
故牛腿截面高度满足要求。
(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， 。纵向钢筋取4 14（ =616 ），水平箍筋选用 8@100。
(3）T 作用下
排架计算简图如图11a所示。对于A，B柱，n=,
a=则
= =
R =- T =×= KN( )
R =- T = KN( )，R=R +R =×2=( )
各柱顶剪力为：V = R -μ R=+××= KN( )
V = R -μ R=+××= KN( )
排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图11b所示。当T 方向相反时，弯矩图和剪力只改变符号，大小不变。
柱的吊装验算
采用翻身起吊，吊点设在牛腿与下柱交接处 =×900mm=810mm,取 =850mm,则柱吊装时总长度为++=,计算简图如图13所示。
柱吊装阶段的荷载为柱自重重力荷载（应考虑动力系数），即
=
在上诉荷载作用下，柱各控制截面的弯矩为：
由 得：
，令 ，得x=,则下柱段最大弯矩为：
柱截面受弯承载力及裂缝宽度验算过程见表6。
Ⅰ-Ⅰ
M
①+（②+ ⑤+⑥〕
①+〔 （③+⑤）+⑦〕
①+ ②
①+〔②+ ⑤+⑥〕
N 一项，取 +
（③+⑤）+⑥〕
①+〔②+ ⑤+⑦〕
①+ ③
①+〔 ⑤+⑦〕
N
Ⅲ-Ⅲ
M
①+〔②+ （③+⑤）+⑥〕
①+〔 （④+⑤）+⑦
①+ ③
①+〔②+ （③+⑤）+⑥〕
N
V
M
N
V
柱截面设计
仍以A柱为例。混凝土： , ， ；钢筋：受力筋为 ， 。上下柱均采用对称配筋。
Q1=×KN/m2×6m×24m/2=
Q1的作用位置与G1作用位置相同，如图2所示。
风荷载
= KN/m2， =， 根据厂房各部分标高及B类地面粗糙度由附表确定如下：
柱顶（标高） =
檐口（标高） =
天窗架壁底（标高） =
天窗架壁顶（标高） =
屋顶（标高） =
= =×××KN/m2= KN/m2
= =×××KN/m2= KN/m2
M= KN ，N= KN
由附表查得有吊车厂房排架方向上柱的计算长度 =2×=。附加偏心距 取20mm（大于400mm/3）。
=M/N= =208mm， = + =208mm +20mm=228mm
由 /h=7600mm/400mm=19>5，故应考虑偏心距增大系数 。
= = =>，取 =
=
取x=2 进行计算。