单层厂房钢结构设计

辽宁工业大学
单层厂房结构课程设计（说明书）题目：某装配单跨无天窗厂房结构设计
院（系）：土木建筑工程学院
专业班级：建筑121班
学号： 120501028
学生姓名：王晶
指导教师：孙志屏
教师职称：讲师
起止时间：2016.01.04-2016.01.15
课程设计（论文）任务及评语
院（系）：土木建筑工程学院教研室：结构教研室
目录
第1章.结构方案及主要承重构件选用 (1)
第2章．计算简图及柱截面尺寸的确定 (2)
2.1计算上柱标高及柱全高 (2)
2.2初步确定柱截面尺寸 (2)
2.3上下柱截面惯性矩及其比值 (3)
第3章.荷载计算 (4)
3.1 恒荷载 (4)
3.3.1屋盖结构自重 (4)
3.1.2柱自重 (4)
3.1.3吊车梁及轨道等自重 (4)
3.2.屋面活荷载 (5)
3.3 吊车荷载 (5)
3.3.1垂直荷载 (5)
3.3.2 水平荷载 (6)
3.4 风荷载 (6)
第4章.内力计算 (8)
4.1恒荷载作用 (8)
4.1.1在 (8)
4.4.2在2G 作用下荷载计算 (8)
4.1.3在3G ，4G 作用下荷载计算 (9)
4.2屋面活荷载1Q 作用 (9)
4.3吊车荷载作用 (10)
4.3.1吊车垂直荷载作用计算 (10)
4.3.2吊车水平荷载作用计算 (11)
4.4风荷载 (11)
4.4.1风从左向右吹 (11)
4.4.2风从右向左吹 (12)
第5章．最不利内力组合 (13)
第6章．柱子设计 (14)
6.1柱截面配筋计算 (14)
6.1.2初始偏心距，见上表。

(14)
6.1.3柱在排架平面内的截面配筋计算 (14)
6.1.4柱在排架平面外承载力验算 (14)
6.2裂缝宽度验算 (15)
6.2.1截面3-3验算 (15)
6.2.2截面1—1验算 (16)
6.3箍筋配置 (16)
6.4柱牛腿设计 (17)
6.4.1牛腿几何尺寸的确定 (17)
6.4.2牛腿的配筋 (17)
6.4.3牛腿局部挤压验算 (17)
6.5柱的吊装验算 (18)
6.5.1吊装方案 (18)
6.5.2荷载计算 (18)
6.4.3内力计算 (18)
6.5.4截面承载力计算 (19)
6.5.5裂缝宽度验算 (19)
第7章．基础设计 (20)
7.1荷载计算 (20)
7.1.2由柱传至基础顶面的荷载 (20)
7.1.2由基础梁传至基础顶面的荷载设计值 (20)
7.1.3基础底面的弯矩和基础顶面的轴向力设计值 (20)
7.2基础底面尺寸的确定 (21)
7.3确定基础的高度 (23)
7.3.1在各组荷载设计值作用下的地基最大净反力 (23)
7.3.2在第一组荷载作用下的冲切力 (23)
7.3.3变阶处的抗冲切力 (24)
7.4基底配筋计算 (24)
7.4.1沿长边方向的配筋计算 (24)
7.4.2沿短边方向的配筋计算 (25)
第8章.施工说明 (26)
参考文献 (27)
第1章.结构方案及主要承重构件选用《单层厂房结构》课程设计第1章.结构方案及主要承重构件选用
根据厂房现有设计资料，本车间采用钢筋混凝土排架结构，结构平面布置如图：
图1.1结构平面布置图
第2章．计算简图及柱截面尺寸的确定 《单层厂房结构》课程设计
第2章．计算简图及柱截面尺寸的确定
本车间为装配式车间，工艺无特别要求，结构布置均匀，荷载分布（除吊车荷载外）也基本均匀，现可从整个厂房中选择一部分排架作为计算单元。

计算单元宽为6m,长为24m 。

图2.1 结构剖面图
2.1计算上柱标高及柱全高
上部柱高 m H u 2.48.106.15=-=
全柱高 H =柱顶标高 - 基顶标高 = 15+0.6=15.6m
下部柱高 m H l 4.112.46.15=-=
上柱与全柱高之比 27.015.62.4===H H u λ
2.2初步确定柱截面尺寸
查阅参考资料和规范，
上柱选用矩形截面，mm mm h b 005500⨯=⨯，
《单层厂房结构》课程设计
下柱选用工字型截面mm mm mm mm h h b f f 0501001000200b '
⨯⨯⨯=⨯⨯⨯。

图2.2 下柱截面
2.3上下柱截面惯性矩及其比值
排架平面内：
上柱截面惯性矩：
4
93105.21050005121mm I u ⨯=⨯⨯=
下柱截面惯性矩： 4
102331103.37)350275(255002125505001211000500121mm I ⨯=+⨯⨯⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯=
比值：0.155103.371021.5109
1=⨯⨯==I I n u
第3章.荷载计算
3.1 恒荷载
3.3.1屋盖结构自重
预应力混凝土大型屋面板 2/74.2m kN
20mm 厚1：3水泥砂浆找平层 2/40.002.020m kN =⨯
一毡二油隔气层 2/05.0m kN
100mm 厚水泥珍珠岩制品保温层 2/4.01.04m kN =⨯
20mm 厚水泥砂浆找平层 2/40.002.020m kN =⨯
三毡四油防水层 2/35.0m kN
2/34.4m kN g =∑
天沟板 KN 1262=⨯
屋架自重 kN 100
所以作用于横向平面排架一端柱顶的屋盖结构自重设计值为
kN G 48.3742
10012224634.41=++⨯⨯= 经计算,定为不封闭定位轴线。

偏心距 mm e 501=
3.1.2柱自重
上柱自重设计值：kN G 31.5
5.05.02.4252.12=⨯⨯⨯⨯= 偏心距
mm h h e u l 2502050100022=-=-= 下柱自重设计值：)2025.00.20.10.622.00.5(11.4
252.13⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯=G kN 92.34=
偏心距 mm e 03=
3.1.3吊车梁及轨道等自重
KN G 432.60)681.05.45(2.14=⨯+⨯= 偏心距
mm e 25021000-7504==
3.2.屋面活荷载
由《混凝土规范》知，对不上人钢筋混凝土屋面，其均不活荷载标准值为
2/5.0m KN ，而该厂房所在地区的基本雪压20/45.0m KN S =，取两者中大者，即仅按
屋面活荷载计算，故屋面活荷载设计值在每侧柱顶产生的压力为： kN Q 50.422465.04.11=⨯⨯⨯=
3.3 吊车荷载
由电动双钩桥式吊车数据查得 m L K 5.22=
Q=20/5t 时,
kN P k 215max ,= kN P k 45min ,= mm B 5500= mm K 4004= Q=15/3t 时，kN P k 185max ,= kN P k 05min ,= mm B 0055= mm K 0404=
拟将Q=15/3 放在柱左，Q=20/5放在柱右，分析绘制影响线如下：
图3.1 吊车荷载计算简图
3.3.1垂直荷载
根据β与K 及反力影响线，可算得与各轮对应的反力影响线竖标，于是可求得作用于柱上的吊车垂直荷载，查表，9.0=β
Q=15/3影响值=0.075+0.808=0.883，Q=20/5影响值=1.0+0.267=1.267
()kN
y P D i k Q 549.06388.0581672.11524.19.0.max max =⨯+⨯⨯⨯=∑=βγ kN
y P D i k .47721)388.050672.145(4.19.0.min min =⨯+⨯⨯⨯==∑β 3.3.2 水平荷载
作用于每个轮子上的吊车水平制动力设计值
kN g m Q T 48.510)9.615(1.041)(41=⨯+⨯⨯=+=α
kN g m Q T 88.610)5.720(1.041)(42=⨯+⨯⨯=+=α 则作用于排架上的吊车水平荷载，按比例关系由max D 求得
kN y T T i k 2.201)672.188.6388.048.5(9.0max =⨯+⨯⨯==∑β
作用点到柱顶的垂直距离
m h H y e u 32.12.4=-=-= （e h 为吊车梁梁高） 417.02.43==u H y
3.4 风荷载
该厂房所在地区的基本风压20/55.0m KN =ω，对于城市郊区，风压高度变化
系数z μ按B 类地区考虑，高度的取值对1q 、2q 按柱顶标高15.6m 考虑，查《荷载规范》，
插值计算得17.1=z μ。

令屋架m h h 2.121==，则风荷载体形系数s μ的分布如下图：
图3.2 风荷载体型系数
《单层厂房结构》课程设计
风荷载设计值为：
[]kN B w h h W z k 5.56655.017.1)2.11.01.23.1()6.05.0()5.08.0(021=⨯⨯⨯⨯-⨯=-++=μ
kN
W W k Q 7.785.564.1=⨯==γ
沿排架柱高度作用的均布风荷载设计值风压高度变化系数143.1=z μ
)(/10.3655.0143.18.0011→=⨯⨯⨯==m kN B q z s k ωμμ )(/89.1655.0143.15.0022→=⨯⨯⨯==m kN B q z s k ωμμ
)
(/4.223.014.111→=⨯==m kN q q k Q γ )(/46.2143.14.122→=⨯==m kN q q k Q γ
图3.3排架承受荷载示意图
第4章.内力计算
4.1恒荷载作用
如前所述，根据恒荷载对称性和施工过程中的实际受力情况，可将恒荷载1G ，
2G ，3
G 和4G 的作用简化。

4.1.1在1G 作用下荷载计算
m kN e G M ⋅=⨯==18.72.050374.48
1111 m kN e G M ⋅=⨯==93.6225.0374.482112 已知：27.0=λ 155.0=n
1.89)
1155.01(27.01)
155.01
1(27.015.1)11(1)11(15.132321=-+-⨯-⨯=-+--⨯
=n n C λλ
在11M 作用下，不动铰支撑的柱顶反力
kN H M C R 2.365118.721.8911111-=⨯-=-
= 1.26
)
1155.01(27.0127.015.1)11(115.13
2
322=-+-⨯=-+-⨯=n C λλ
在12M 作用下，不动铰支撑的柱顶反力
)(86.71593.621.2612212→-=⨯-=-
=kN H M C R
在11M 和12M 共同作用下（即在1G 作用下），不动铰支撑的柱顶反力为
)(10.22)7.86(36.212111→-=-+-=+=kN R R R 4.4.2在2G 作用下荷载计算
)(.887-25.05.13222←⋅=⨯==m kN e G M
4.1.3在
3
G ，4G 作用下荷载计算
0333==e G M
)(11.1525.0432.60444→⋅=⨯-==m kN e G M 恒荷载组合作用下弯矩图如图所示，得在1G 、2G 、3
G 和4G 共同作用下的恒载弯
矩图，相应的轴力图如下图所示：
图4.1 恒载内力组合图
4.2屋面活荷载1Q 作用
活荷载也为对称荷载，且作用于柱顶，与1G 相似，仅数值大小不同，故由1G 得内力图按比例可求得1Q 的内力图，柱顶不动铰支承反力
)(1.3810.22374.4850.41111→-=⨯-==
kN R G Q R Q m kN M G Q M Q ⋅=-⨯-=-
= 2.5272.81374.4850.4
111111）（ )(12.7493.62370.4850.4121112→-=⨯-=-
=kN M G Q M Q
相应的M 图和N 图如图所示：
图4.2 屋面活荷载作用下的内力图
4.3吊车荷载作用
厂房总长108m ，中间设一道伸缩缝，跨度为24m ，吊车起重量为Q=15/3t,20/5t,空间作用分配系数95.0=μ（不考虑厂房整体空间工作）
4.3.1吊车垂直荷载作用计算
max
D 作用在A 柱的情况：
kN H C M M V D D A 1.715
26.1)25.047.12725.0549.06(5.0)
(5.02min ,max ,max ,-=⨯⨯+⨯⨯-=+-=
kN
V V A B 1.7max ,max ,=-=
相应弯矩图:
图4.3吊车垂直荷载作用下的内力图（单位m kN ⋅）
max
D 作用在B 柱的情况：由于结构对称，只需将A 柱与B 柱的内力对调，并调整
内力弯矩正负即可。

4.3.2吊车水平荷载作用计算
max
T 从左向右作用于A ，B 柱的内力，可按如下简图进行计算。

A,B 的柱顶剪力为
kN V V TB TA 0==,相应的弯矩图如下：
图4.4吊车水平荷载作用下的内力图 （单位m kN ⋅）
max
T 从右向左作用于A,B 柱的内力，于上述情况仅荷载方向相反，故弯矩可利用
上述计算结果，但弯矩图与之相反。

4.4风荷载
4.4.1风从左向右吹
先求柱顶反力系数11C ，当风荷载沿柱高均匀分布时，
303.0)]
1860.01
(833.01[8)]
1860.01
(833.01[3)]11(1[8)]11(1[3343411=-⨯+⨯-⨯+⨯=-+-+=n n C λλ
对于单跨排架：
图4.5风荷载作用示意图
)(0.710)]717.24.348(8.12303.07.742[5.0)]([5.021211→=-⨯⨯-⨯=--=kN q q H C W V A
)(34107.)]711.24.348(8.12303.07.742[5.0)]([5.021211→=-⨯⨯+⨯=-+=N q q H C W V B
4.4.2风从右向左吹
在这种情况下，荷载方向相反，则弯矩图也与风从左向右吹的相反。

图4.6 风荷载作用弯矩图
《单层厂房结构》课程设计
第5章．最不利内力组合
表5.1排架柱内力组合表
柱 号
A 柱
截 面
1-1（上柱） 2-2（上下柱相交处） 3-3（下柱基础顶面处）
恒荷载
1G 2G
3G 4G
① 24.2 405.98 -62.19 466.4 -48.19 558.7 10.22
活荷载 1Q
② 3.38 50.4 -9.46 50.4 -5.44 50.4 1.38
吊 车 荷 载
max D 在A 柱 ③ -29.82 0.0 107.45 549.06 30.77 549.06 -7.11 min D 在A 柱 ④
-29.82 0.0 -2.05 127.47 74.6
127.47 -7.11
max T
⑤ ±12.2 0.0 ±12.2 0.0 ±148.84 0.0 ±12.2 风 荷 载
左风
⑥
35.41
0.0
35.41
0.0
506.78
0.0
62.87
右风 ⑦ -57.77 0.0 -57.77 0.0 -449.32 0.0 -47.81
内 力 组 合
max N 及M 、V
项目 ①+②+③+⑤ ①+②+③+⑤ ①+②+③+⑤
组合值
9.96 456.4 48 1066 64.44 1158.2 16.7
min N 及M 、V
项目 ①+0.9×（③+⑤+⑦） ①+⑦ ①+⑥
组合值
60.33 406 -120 466.4 458.6 558.7 73.09
max
M
及M 、
V
项目 ①+0.9×（③+⑤+⑦） ①+0.9×（③+⑤+⑦） ①+0.9×（②+③+⑤+⑥） 组合值
-43.65 405.98 45.53 960.6 564.7 604.1 72.64
第6章．柱子设计 《单层厂房结构》课程设计
第6章．柱子设计
6.1柱截面配筋计算
6.1.1最不利内力组合的选用
由于截面3-3的弯矩和轴向力设计值组合比2-2的大，故下柱的配筋 由3-3截面最不利内力组合确定；上柱由1-1截面最不利内力组合确定。

用于上下柱截面配筋计算的最不利内力列入下表：
表6.1 截面配筋参数表
截面
内力组合 mm
e 0
mm
h 0
mm
e i
1ζ
m m
l 0
h s η
h e 1-1
M 60.33 148 460 168 1.0 8400 500 1.03 0.32 N 406 3-3
M 458.6 822 960 855 1.0 11400 1000 1.01 0.86 N 558 M 564.7 935
960
968
1.0 11400
1000
1.01 0.97
N
604.1
6.1.2初始偏心距，见上表。

6.1.3柱在排架平面内的截面配筋计算
表6.2 平面内截面配筋计算
截面 内力组合 mm
e i
m m x mm h b 0ξ m m e '
破坏
形态 /s s A A =(mm 2)
计算 实配
1-1 M 60.33
168 57 186 -38.74 大偏心 99.4 804 (416) N
406 3-3
M 458.6
855 78 497 265.9 大偏心 677 1206 (616)
N 558 M 564.7 968 85
497 50.3
大偏心
940
N 604.1
6.1.4柱在排架平面外承载力验算
上柱 kN N 456.4
max =，不考虑吊车荷载，查表计算长度取值，
mm H l u 030604205.15.10=⨯== 长细比: 6
.2150006300==b l
查《混凝土规范》得稳定性系数94.0=ϕ 2
/804mm A A S S ==
)
80436020505003.14(94.00.9)2(0.9/⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=+=s y c c u A f A f N ϕ
kN N kN 456.43514max =>=
下柱 kN N 158.2
1max =，当考虑吊车荷载时，查表 mm H l l 114000.10==，4
101037.3mm I I l ⨯==
22800002200
)600550(21000500mm A =⨯
+⨯-⨯=
截面最小回转半径：mm A I i l 347108.21037.35
10
=⨯⨯==
3334700
1140==i l ，查表得98.0=ϕ，2
/0621mm A A S S ==
kN N kN N u 158.214872.3)206136020080023.140.989.0max =>=⨯⨯+⨯⨯⨯=（
6.2裂缝宽度验算
6.2.1截面3-3验算
m kN M ⋅=7.564，kN N 1.604=，对应的55.097.0960935
00>==h e ，故应作裂缝宽度
验算，验算裂缝宽度需按荷载的标准组合值：
m
kN M k ⋅=+=
8.3464.1506.78
2.148.2- kN N k 6.6542.1558.7==
mm N M e k k 457465.6346.8
0===
40.1)1000
11400(960745400011)(4000
1
12
200
0=⨯⨯+=+
=h l h e s η
mm a h e e s s 3521402100074540.120=-+⨯=-+
=η
0.010089.05.212)100050(10001005.02061<=⨯-+⨯⨯==
te s te A A ρ 取10.0=te ρ
则纵向受拉钢筋s
A 的应力合力至受压区合力作用点间的距离为
02
0/]))(
1(12.087.0[h e h z f γ--=
mm
779960])1235960()10001005.212)100005(1(12.087.0[2
=⨯⨯⨯⨯--⨯-=
纵向受拉钢筋
s
A 的应力
2
/7.2257790621)
7793521(656004)(mm N z A z e N s k sk =⨯-⨯=-=
σ
裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数
52
.07.22501.001
.265.01.165.01.1=⨯⨯-
=-
=sk
te tk
f σρϕ
故最大裂缝开展宽度
)
08
.09.1(max te eq
s
sk
cr d c E ρσϕ
αω+=
mm mm 3.02.0)01.01608.0029.1(100.2225.752.01.25
<=⨯+⨯⨯⨯⨯
⨯=
（满足规范要求）
6.2.2截面1—1验算
截面1-1，m kN M ⋅=33.06，kN N 064=，相应的55
.032.0460148
00<==h e ,故不用
做裂缝宽度验算。

6.3箍筋配置
本设计方案非震区，无特殊要求，故按构造要求进行箍筋配置。

对上、下柱箍筋均采用200@8φ，牛腿处箍筋加密为100@8φ。

6.4柱牛腿设计
6.4.1牛腿几何尺寸的确定
牛腿截面宽度与柱宽相等为b=500mm ，牛腿截面高度为h=700mm ，截面有效高度
660mm 。

牛腿外边缘高度为mm h 0201=，倾角 45=α，于是牛腿几何尺寸如图：
图6.1 牛腿截面配筋图
6.4.2牛腿的配筋
由于吊车垂直荷载作用于下柱截面内，即a=750-1000=-250<0，故该牛腿可按构
造要求配筋，纵向钢筋取416，箍筋加密取100@8φ。

6.4.3牛腿局部挤压验算
设垫板的长和宽为mm mm 040500⨯，局部压力标准组合值
kN G D F k k k v 442.542.160.434.106.549,4max,,=+=+= 故局部挤压应力为
2
23,,/73.103.1475.075.0/23.205050010442.5mm N f mm N A F c k v k s =⨯=<=⨯⨯==σ
（满足要求）
6.5柱的吊装验算
6.5.1吊装方案
排架柱插入基础杯口内的高度mm h 90010009.01=⨯=
采用一点翻身起吊，吊点设在牛腿与下柱交接处。

6.5.2荷载计算
上柱 m kN g /12.66
5.05.0255.135.11=⨯⨯⨯⨯= 牛腿 m kN g /9.6527.02.05.07.02.15.0255.135.12
2=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=
下柱 m kN g /14.18
32.0255.135.13=⨯⨯⨯= 6.4.3内力计算
m kN M ⋅=⨯⨯=111.662.412.662121
m kN M ⋅=⨯-⨯+⨯⨯=56.1517.0)12.6629.65(219.412.6621222
m kN M ⋅=-⨯⨯=136.39256.151114.1818123
弯矩图如下：
图6.2牛腿柱吊装验算简图
《单层厂房结构》课程设计
6.5.4截面承载力计算
对于截面1-1 mm mm h b 050500⨯=⨯，mm h 6040=，2/804mm A A S S ==，
2/360mm N f y = 则截面承载力为
2
/0/111.66121.56)40360(360763)(mm kN m kN a h f A M S y S u >⋅=-⨯⨯=-=
对于截面2-2 mm mm h b 1000500⨯=⨯，mm h 9600=，2/2061mm A A S S ==，
2/360mm N f y = 则截面承载力为
m kN m kN a h f A M s y S u ⋅>⋅=-⨯⨯=-=56.151399.43)40960(3602061)(0
6.5.5裂缝宽度验算
由前承载力计算可知，应验算截面1-1裂缝宽度。

钢筋应力为： 2
60/289.260480487.02.110111.6687.0mm N h A M s k sk =⨯⨯÷⨯==σ
按有效受拉混凝土面积计算的纵向钢筋配筋率为
01.064300.00
500055.08045.0<=⨯⨯=
=bh A s te ρ 取01.0=te ρ 548.0289.2
01.001.265.01.165.01.1=⨯⨯-=-=sk te tk
f σρϕ )08.09.1(max te eq s sk cr d c E W ρσϕα+= mm mm 3.0296.0)01
.01608.0029.1(100.2289.2589.01.25<=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯= （裂缝验算满足规范要求）
第7章．基础设计
7.1荷载计算
7.1.2由柱传至基础顶面的荷载
第一组 m kN M ⋅=564.7
max ，kN N 604.1=，kN V 72.64= 第二组 kN N 558.7
min =，m kN M ⋅=58.64，kN V 3.097= 第三组 kN N 158.2
1max =，m kN M ⋅=64.44，kN V 16.7= 7.1.2由基础梁传至基础顶面的荷载设计值
墙重（含两面抹灰）墙高为15+1.2+0.15=16.35米，墙厚370。

kN 92.345]3.64.81.8616.35[0.37160.3622.1=⨯+-⨯∙⨯+⨯⨯）（）（ 窗重（钢窗）kN 8.12774.2).818.4(3.62.1=⨯+⨯⨯
基础梁 kN 20.041.26.71=⨯
由基础梁传至基础顶面的荷载设计值为 kN G 690.5
5= 5G 对基础底面中心的偏心距 mm e 68550023705=+=
相应的偏心弯矩为 m kN e G ⋅=⨯=473685.0690.555（逆时针方向）
7.1.3基础底面的弯矩和基础顶面的轴向力设计值
根据柱截面尺寸，查表假定基础高度为1200=250+50+900。

第一组 m kN M bot ⋅=-⨯+=178.87
4732.6472.1764.5 kN N 294.61690.5604.1=+=
第二组 m kN M bot ⋅=-⨯+=73.31
4733.09272.158.64 kN N 2.12495.6907.558=+=
第三组 m kN M bot ⋅-=-⨯+=52.3884737.162.144.64
kN N 7.18485.6902.1158=+=
7.2基础底面尺寸的确定
柱的插入深度1h =900mm ，杯口深度为900+50=950mm 。

杯口顶部尺寸，宽为：
500+2×75=650mm,长为1000+2×75=1150mm 。

杯口底部尺寸，宽为：500+2×50=600mm,长为1000+2×50=1100mm ，取杯壁厚度t=350mm ，杯底厚度1a =250mm 。

图7.1基础尺寸设计图
基础埋深m d 8.1150450250950=+++= 3/20m KN m =γ
地基承载力特征值2/191)5.08.1(200.1165)5.0(m KN d f f m d ak a =-⨯⨯-=-+=γη
3-3控制截面的最大轴向力标准值KN N K 97.8824.504
.17.04.106.5492.17.558max ,=++=
按轴心受压估算基础底面尺寸 :d f N G A m a K γ-+=max ,5 215.108.12019197.8825.690m A =⨯-+= 考虑到偏心的影响，将基础再放大30%左右，取m b 4=，m l 3=
图7.2基础轴心受压荷载示意图
验算60l e ≤的条件： )(5.021.0848.71388.520可以m m N M e bot <===
基础底面面积 21243m b l A =⨯=⨯=
基础底面弹性抵抗矩 3228436
161m b l W =⨯⨯=⨯⨯= 验算其他两组荷载设计值作用下的基地应力
图7.3地基验算荷载示意图
第一组 W M d A N W M A N P bot
G bot bot ±+=±=γmin max, 2
2max /2.2291912.12.1/2.166887.1788.120126.1294m kN f m kN P a =⨯=<=+⨯+=
0/21.53
122.3536107.882min >=-+=m kN P 2
2/911/75.3612229.2121.35m kN f m kN P m =<=+=（满足要求）
第三组 W M d A N W M A N P bot
G bot bot ±+=±=γmin max,
2
2max /2.2292.1/5.1418)52.388-(8.120121848.7m kN f m kN P =<=+⨯+=
0/92.23857.48-(361542min >=-+=m kN P ）
2
2/191/2.190293.2385.141m kN f m kN P m =<=+= （满足要求）
因为该车间属于不作地基变形计算的二级建筑物，所以最后确定基底尺寸为3000mm ×4000mm
7.3确定基础的高度
前已初步假定基底标高为-1.2m ，采用锥形杯口基础，根据构造要求，初步确定的基础剖面尺寸，由于上阶底面落在柱边破坏锥面之内，故该基础只需进行变阶处的抗冲切力的验算。

图7.4基础杯口尺寸设计图
7.3.1在各组荷载设计值作用下的地基最大净反力
第一组 2
max ,/24.1308178.87126.1294m kN W M A N P bot bot s =+=+=
第二组 2
max ,/3.2611873.31121294.2m kN W M A N P bot bot s =+=+=
第三组 2
max ,/105.58(-388.52)127.1848m kN W M A N P bot bot s =+=+=
抗冲切计算按地基净反力值最大即第一组荷载设计值作用下的地基净反力进行计算。

7.3.2在第一组荷载作用下的冲切力
近似按最大地基净反力max ,s P 计算，即取2
max ,1/24.130m kN P P s s =≈，由于基础宽4m ，
大于冲切椎体底边宽，故mm a t 135********=⨯+=。

[][]2055.2)53.19.02(43)2(m a h b l A t =+⨯-⨯=+-⨯=
kN A P F s 32.11324.13055.2max ,1=⨯==
7.3.3变阶处的抗冲切力
由于基础宽度大于冲切椎体底边宽,基础变阶处上阶宽mm a t 135********=⨯+= 基础底边厚500，下阶宽mm h a a t t b 2350500213502=⨯+=+=
图7.5变阶截面验算示意图 故m a a a b t m 1.8522.3553.12=+=+= 受冲切承载力截面高度影响系数按线性内插法取值：967.0)8001200(800
20009.00.11=----=hp β 锥体有效高度 mm h 5000= kN F kN h a f F m t h 11.3224.895500185043.1967.07.07.0][101=>=⨯⨯⨯⨯==β
7.4基底配筋计算
7.4.1沿长边方向的配筋计算
在第一组荷载设计值作用下，2
max ,/24.301m kN P s =，沿基础短边和长边的柱截面尺寸mm a t 500= mm b t 1000=。

基底尺寸234m l b ⨯=⨯。

基础长边b 方向截面的弯矩值计算： m KN a l b b P M t t s b ⋅=+⨯⨯=+-=362.810.532)1-4(24.130241)2(42122max ,）（）（
沿长边b 方向的受拉钢筋截面面积b s A -，截面有效高度 11300712001-0=-=-=s a h h
261-0-990.9603113609.010362.819.0mm h f M A y b b
s =⨯⨯⨯==
选用1512（间距200） 2296.9901582mm mm A s >=
7.4.2沿短边方向的配筋计算
同理沿短边l 方向，柱边截面弯矩为：
m KN b b a l P M t t s l ⋅=+⨯⨯=+-=305.251.042)0.5-3(24.130241)2(42122max ,）（）（ 沿短边方向的钢筋一般置于长边钢筋之上，为方便施工和计算，两方向选用同直径钢筋12=d ,则截面有效高度11281211301-02-0=-=-=d h h
沿长边b 方向的受拉钢筋截面面积b s A -计算 2
6
2-0-22.35828113609.010305.259.0mm h f M A y l l s =⨯⨯⨯==
选用1612（间距250） 2222.8351808mm mm A s >=
图7.6基础杯口配筋示意图
图7.7基础底板配筋示意图
第8章.施工说明
1.柱、基础受力筋均采用HRB400级钢筋,箍筋采用HPB300级钢筋。

2.基础混泥土强度等级C30，考虑施工方便不做垫层，故施工时应注意保证基底钢筋的混凝土保护层厚度为70mm。

3.柱混凝土采用C30，纵向钢筋采用HRB400，现场水平浇筑，养护达到强度后吊装施工。

4.工字形柱除计算配筋外，需要构造配筋，采用HRB400,直径10mm。

5.牛腿处为防止发生弯曲和斜压破坏，除计算配筋外，外伸处沿45度斜面构造配4根直径16的钢筋，插入柱内200mm，沿截面形成包络，末端90度弯钩锚固，弯钩直段250mm(垂直方向)。

牛腿上1.4内箍筋加密。

图8.1牛腿配筋示意图
6.柱须采用就地翻身起吊，单点绑扎，吊点设在牛腿下部；因柱长较大，建议采用正向扶直同侧就位的吊装方式。

待混凝土达设计强度的75%及以上时，柱方可吊装。

7.模板应预留预埋件固定位置，柱施工图中预埋件说明如下。

表8.1预埋件说明表
8.未尽事宜请参照有关规范及规程进行。

参考文献《单层厂房结构》课程设计
参考文献
[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.房屋建筑制图统一标准（GB/T50001-2010）.中国计划出版社，2011
[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.房屋建筑制图标准（GB/T50104-2010）.中国计划出版社，2011
[3] 中国建筑标准设计研究院.建筑结构制图标准（GB/T50105-2010）.建筑工业出版社，2010
[4] 中华人民共和国建设部.结构荷载规范（GB50009-2012）(2006年版).中国建筑工业出版社，2012
[5] 中华人民共和国建设部.混凝土结构设计规范（GB50010-2010）.中国建筑工业出版社；第一版，2011
[6] 中华人民共和国建设部.建筑地基基础规范（GB50007-2011）.中国建筑工业出版社，2012.3
[7] 《建筑结构构造资料集》编辑委员会.建筑结构构造资料集（2版）下册.北京：中国建筑工业出版社，2002
[8] 唐岱新.高等学校建筑工程专业课程设计指导.北京：中国建筑工业出版社，2000
[9] 熊丹安.混凝土结构设计.武汉：武汉理工大学出版社，2006
[10] 沈蒲生、梁兴文.混凝土结构设计（第4版）.北京：高等教育出版社，2012
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