层厂房课程设计--金属结构车间双跨等高厂房.doc

I 混凝土及砌体结构 课程设计 学生姓名：乔 俏 学 号：20074023251 指导教师：解 国 梁 所在学院：工程学院 专 业：土木工程 中国大庆 2010 年 10 月 II 单层厂房结构设计任务书 一、设计题目：金属结构车间双跨等高厂房。 (每人一题，按学号分配) 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(对于吊车荷载不考虑厂房的空间作用)； 3柱及牛腿设计，柱下单独基础设计； 4绘施工图：柱模板图和配筋图；基础模板和配筋图。 三、设计资料 1金属结构车间为两跨厂房，安全等级为一级，厂房总长 54m，柱距为 6m，厂房剖 面如图 1、2、3 所示； 2厂房每跨内设两台吊车，吊车均为软钩吊车； 3建设地点为东北某城市(基本雪压 0.40KNm，基本风压 0.50KNm2，冻结深度 2.0m)； 4地基为均匀粘性土，地基承载力特征值 190Kpa； 5厂房标准构件选用及载荷标准值： (1)屋架采用梯形钢屋架，屋架自重标准值：18m 跨 81.50KN每榀，21m 跨 95KN 每榀，24m 跨 109KN每榀，27m 跨 122KN每榀，30m 跨 136KN每榀(均包括支撑自重) (2)吊车梁选用预应力混凝土吊车梁，参数见表 3。轨道及零件自重 0. 8KNm，轨 道及垫层构造高度 200mm； (3)天窗采用矩形纵向天窗，每榀天窗架重：18m 跨 25.5KN每榀，21m 跨 30KN每 榀，24m 跨 34KN每榀，27m 跨 38.3KN每榀，30m 跨 42.5KN每榀(包括自重，侧板、 窗扇支撑等自重)； (4)天沟板自重标准值为 2.02KNm； (5)围护墙采用 240mm 双面粉刷墙，自重 5.24KN/m2。塑钢窗： 自重 0.45KNm2，窗 宽 4.2m，窗高见图 1。 (6)基础梁截面为 250 mmX600mm；基础梁自重 4.2KNm； 6材料：混凝土强度等级为 C30，柱的受力钢筋采用 HRB335 级或 HRB400 级，箍筋 III 采用 HPB235 级； 7屋面卷材防水做法及荷载标准值如下： 防水层：0.4KNm2； 25mm 厚水泥沙浆找平层：0.5KNm2； 100mm 厚珍珠岩制品保温层：0.4KNm2； 隔汽层：0.05KNm2； 25mm 厚水泥砂浆找平层：0.5KNm2； 预应力大型屋面板：1.4KNm2。 8屋面均布活荷载为 0.5KNm2。 图 1 图 2 -0.150 柱顶 轨顶 +0.000 IV 图 3 表 1 各学号所对应的桥式吊车和牛腿标高 左跨吊车序号 跨度 C1C2C3C4C1C2C3C4C1C2C3C4 右跨 吊车 序号 18123456789101112C1 18131415161718192021222324C2 18252627282930313233343536C3 21373839404142434445464748C1 21495051525354555657585960C2 21616263646566676869707172C3 24737475767778798081828384C4 24858687888990919293949596C1 24979899100101102103104105106107108C2 27109110111112113114115116117118119120C3 27121122123124125126127128129130131132C4 27133134135136137138139140141142143144C1 30145146147148149150151152153154155156C2 30157158159160161162163164165166167168C3 30169170171172173174175176177178179180C4 轨顶标高(m) 7.88.18.48.79.09.39.69.910.210.510.811.1 V 表 2 吊车数据（工作级别 A5） 吊车序 号 起重量 (kn) 桥跨 LQ(m) 小车 重 g(kn) 最大轮压 Pmax(kn) 大车 轮距 BQ(m) 轨道中 心之端 部距离 b(mm) 轨顶以 上高度 H(mm) 大车宽 B(m) 吊车总 重 G(kn) 16.563.261634.0023020975.955230 19.563.261854.1026020976.055270 22.563.261934.1026021876.055300 25.563.262055.0026021856.390340 C1160/32 28.563.262145.0026021856.390380 16.569.771854.0023020995.955240 19.569.772074.1026020996.055290 22.569.772164.1026021896.055320 25.569.772305.0026021896.390370 C2200/50 28.569.772395.0026021896.390400 16.51092784.6526023416.640330 19.51093014.7030024716.690380 22.51093134.7030024716.690410 25.51093315.0030024716.990460 C3320/50 28.51093445.0030024716.990500 16.51554204.8030027346.775440 19.51554304.8030027346.775490 22.51554564.8030027346.775530 25.51554745.0030027346.975580 C4500/100 28.51554875.0030027346.975620 表 3 吊车梁数据（工作级别 A5） 梁型号起重量(kn)跨 度(m)梁 高(mm)梁 重(kn) YDL116016.5-28.5120041.3 YDL2200 16.5-28.5 120041.5 YDL3320 16.5-28.5 120046.0 YDL450016.5-28.5150060.3 注： 1、土木 07 专升本选 1-55 号方案 2、土木 07（2）选 60-114 号方案 3、土木 07（1）选 120-165 号方案 目 录 VI 1 设计资料 .- 1 - 2 柱截面尺寸确定 .- 1 - 2.1 确定柱高度- 1 - 2.2 确定柱截面尺寸- 1 - 2.3 确定柱截面惯性距- 1 - 3 荷载计算 .- 4 - 3.1 恒荷载- 4 - 3.1.1 屋盖恒载 .- 4 - 3.1.2 吊车梁及轨道重力荷载设计值 .- 4 - 3.1.3 柱自重重力荷载设计值 .- 4 - 3.2 屋面活荷载- 5 - 3.3 风荷载- 5 - 3.4 吊车荷载- 7 - 3.4.1 吊车竖向荷载 .- 7 - 3.4.2 吊车横向水平荷载 .- 8 - 4 内力分析 .- 8 - 4.1 恒载作用下排架内力分析- 8 - 4.2 屋面活荷载作用下排架内力分析.- 11 - 4.2.1 A B 跨作用屋面活荷载.- 11 - 4.2.2 B C 跨作用屋面活荷载.- 12 - 4.3 风荷载作用下排架内力分析.- 13 - 4.3.1 左吹风时 - 13 - 4.3.2 右吹风时 - 14 - VII 4.4 吊车荷载作用下排架内力分析.- 16 - 4.4.1 作用于 A 柱- 16 - max D 4.4.2 作用于 B 柱左- 17 - max D 4.4.3 作用于 B 柱右- 18 - max D 4.4.4 作用于 C 柱.- 19 - max D 4.4.5 作用于 AB 跨柱 - 20 - max T 4.4.6 作用于 BC 跨柱 - 22 - max T 5 内力组合 - 23 - 6 柱截面设计 - 29 - 6.1 上柱配筋计算.- 29 - 6.2 下柱配筋计算.- 30 - 6.3 柱的裂缝宽度验算.- 32 - 6.4 柱箍筋配置.- 32 - 6.5 牛腿设计.- 32 - 6.5.1 牛腿截面高度验算 - 33 - 6.5.2 牛腿配筋计算 - 33 - 6.6 柱的吊装验算.- 33 - 7 基础设计 - 35 - 7.1 作用于基础顶面上的荷载计算.- 35 - 7.2 基底尺寸及埋置深度.- 36 - 7.2.1 按构造要求拟定高度 - 36 - 7.2.2 拟定基础底面尺寸 - 37 - 7.2.3 计算基底压力及验算地基承载力 - 37 - 7.3 基础高度验算.- 38 - VIII 7.4 基础底板配筋计算.- 39 - 7.4.1 柱边及变阶处基底反力计算 - 39 - 7.4.2 柱边及变阶处弯矩计算 - 40 - 7.4.3 配筋计算 - 41 - 混凝土及砌体结构课程设计 - 0 - 单层厂房结构设计计算书 1.设计资料 本设计方案为 107 号，左跨吊车 C3，右跨吊车 C2，轨顶标高 10.8，跨度 24，mm 柱距 6。m 2.柱截面尺寸确定 2.1 确定柱高度 估计基础埋深 2.2，基础高 1.5，室外地坪标高-0.15。mmm A 柱顶标高 10.8+2.471+0.1=13.37m C 柱顶标高 10.8+2.189+0.1=13.09m 上柱高 =13.37-10.8+1.2+0.2=3.97 u Hm 中柱总高 H =13.37+0.70=14.07m 下柱高 H =14.07-3.97=10.10 l m 2.2 确定柱截面尺寸 根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，由混凝土设计规范，6m 柱距单层厂 房矩形、工字形截面柱截面尺寸限值并参考厂房柱截面形式和尺寸参考表确定柱截面尺 寸，见表 1 2.3 确定柱截面惯性距 排架平面内惯性矩 A 柱 上柱： 483 3 1008.52500500 12 1 12 mm bh Iu 混凝土及砌体结构课程设计 - 1 - 下柱： 233 ) 3 25 2 550 (25200 2 1 4550400 12 1 1000500 12 1 l I 48 1037.353mm B 柱 上柱： 483 3 1000.90600500 12 1 12 mm bh Iu 下柱： 233 ) 3 25 2 750 (25200 2 1 4750400 12 1 1200500 12 1 l I 48 1042.565mm C 柱 上柱： 483 3 1067.26400500 12 1 12 mm bh Iu 下柱： 233 ) 3 25 2 550 (25200 2 1 4550400 12 1 1000500 12 1 l I 48 1037.353mm 表 1 柱截面计算参数 计算参数 柱号 截面尺寸/mm 面积 / 2 mm 惯性矩/ 4 mm 自重 /（）/kN m 上柱矩500500 5 105 . 2 8 1008.5225 . 6 A 下柱2001001000500 5 10.72 8 1037.3535.76 上柱矩600500 5 100 . 3 8 1000.9050. 7 B 下柱2001001200500 5 109 . 2 8 1042.5655.27 上柱矩400500 5 100 . 2 8 1067.2600 . 5 C 下柱2001001000500 5 10.72 8 1037.3535.76 本案仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图 1 所示。 混凝土及砌体结构课程设计 - 2 - 25 25 100 500 500 1000 200200 500 A 柱 1200 500 6002002520025 500 100 柱B 2002520025 500 100 C 柱 1000 400 500 2400024000 397010100 14070 图 1 计算单元和计算简图 混凝土及砌体结构课程设计 - 3 - 3.荷载计算 3.1 恒荷载 3.1.1 屋盖恒载 防水层 2 0.4/kN m 厚水泥砂浆找平层 mm25 2 0.5/kN m 厚珍珠岩制品保温层 mm100 2 0.4/kN m 隔气层 2 0.05/kN m 厚水泥砂浆找平层 mm25 2 0.5/kN m 预应力大型屋面板 2 1.4/kN m 2 3.25/gkN m 天沟板 kNmmkN12.126/02 . 2 天 窗 榀/34kN 屋架自重 榀/109kN 则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为： kNG14.381234210912.1222465.23(1.2G C1A1 ） mmemmemme100,015,100 1C1BA1 3.1.2 吊车梁及轨道重力荷载设计值 kN80.5068 . 0 0 . 461.2G A3 ）（ kN30.4668 . 0 5 . 412 . 1G C3 ）（ mmemmemme CB 250,150,250 333A 3.1.3 柱自重重力荷载设计值 A 柱 上柱 kN78.2997. 325. 61.2G4A 下柱 kN1.88110.105.761.2G5A 混凝土及砌体结构课程设计 - 4 - B 柱 上柱 kN35.7397 . 3 7.501.2G4B 下柱 kN7.87810.1057.21.2G5B C 柱 上柱 kN23.8297 . 3 5.001.2G4C 下柱 kN1.81810.1056.71.2G5C mmeemme CBA 250, 0,250 444 各项恒载作用位置如图 2 所示 CBA 750 50 =381.14kN ( =50.40kN) =50.80kN 1200 1000 G 3 750 200 =29.78kNG 4A =81.81kNG 5A =46.30kNG 3 =50.80kNG 3 =87.87kNG 5B =81.81kNG 5C 750 G 1 Q1 =35.73kNG 4B 150150 50 =46.30kNG3 =23.82kNG 4C 750 =381.14kN ( =50.40kN) G 1 Q1 =381.14kN ( =50.40kN) G 1 Q1 =381.14kN ( =50.40kN) G 1 Q1 200 1000 图 2 恒荷载作用位置图（单位：）kN 3.2 屋面活荷载 屋面活荷载标准值为，雪荷载标准值为，后者小于前者，故仅 2 /5 . 0mkN 2 /4 . 0mkN 按前者计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为： kNQ40.502246.504 . 1 1 的作用位置与作用位置相同，如图 2 所示。 1 Q 1 G 3.3 风荷载 风荷载标准值可按式计算，其中 ，根据 0 ww Zszk 0 . 1/0.50 2 0 z mkNw， Z 混凝土及砌体结构课程设计 - 5 - 厂房各部分标高及 B 类地面粗糙度由查表确定如下： 柱顶（标高 13.37） m112 . 1 Z 檐口（标高 15.07） m140 . 1 Z 屋顶（标高 16.07） m164 . 1 Z 如图 3a 所示，由式可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别 s 0 ww Zszk 为： 2 011 /445 . 0 5 . 0112 . 1 8 . 00 . 1mkNww ZSZk 2 022 /222 . 0 5 . 0112 . 1 4 . 00 . 1mkNww ZSZk -0.4 -0.5 -0.6 +0.6 +0.8 -0.2-0.4 -0.6 -0.5 -0.7 风 向 =-0.6 （a） 当时， 取a4h s 0.2 当时， 取a4h s 0.6 图 3 风荷载体型系数及排架计算简图 则作用于排架计算简图（图 3b）上的风荷载设计值为： mkNq/74 . 3 0 . 6445. 04 . 1 1 mkNq/87 . 1 0 . 6222. 04 . 1 2 26 . 00 . 1164 . 1 )2 . 04 . 0(7 . 1140 . 1 )4 . 08 . 0(4 . 1（ w F 0 . 65 . 00 . 145. 0231 . 1 6 . 07 . 06 . 2221 . 1 25 . 0）（） 混凝土及砌体结构课程设计 - 6 - kN18.35 3.4 吊车荷载 已知 320/50吊车参数：kN,690 . 6 mB ,70 . 4 mK ,109kNg ,320kNQ ；200/50吊车参数：,313 max, kNFpkNFp 5 . 106 min, kN,055 . 6 mB ,10 . 4 mK ；根据 B 及 K，可算得吊车梁支座,77.69kNg ,200kNQ ,216 max, kNFpkNFp 9 . 78 min, 反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标值。如图 4 所示。 3.4.1 吊车竖向荷载 A 柱 kNyPD iPQ 62.775)115. 0217. 0668. 01 (3134 . 1 maxmax ， kNyPD i 91.26377 . 1 5 . 1064 . 1 minPQmin ， C 柱 kNyPD iPQ 74.634)009. 0317. 0791 . 0 1 (2164 . 1 maxmax ， kNyPD i 86.231099 . 2 9 . 784 . 1 minPQmin ， 混凝土及砌体结构课程设计 - 7 - 0.317 0.791 1.0 19554100 PmaxmaxPPmaxmax 4100 P P 4700 maxmaxPPmaxmaxP 47001990 1.0 0.668 0.217A柱 C柱 图 4 吊车荷载作用下支座反力影响线 3.4.2 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 kNgQT725.10)109320(1 . 0 4 1 )( 4 1 A kNgQT744 . 6 )77.69200(1 . 0 4 1 )( 4 1 B 作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值 kNyTT i 58.2677 . 1 725.104 . 1 AQmax kNyTT i 82.19099 . 2 744 . 6 4 . 1 BQmax 4.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 数结果如表 2。 i 表 2 柱剪力分配系数 混凝土及砌体结构课程设计 - 8 - 柱别 lu IIn/ HHu/ 3 0 3/ 11/1Cn 3 0 / l HC EI 1/ 1/ i i i A 柱 147 . 0 n 282. 0 130 . 1 0 C E H 3 10 A 10250 . 0 270 . 0 A B 柱 159 . 0 n 282. 0 119 . 1 0 C E H 3 10 10158. 0 427. 0 B C 柱 076 . 0 n 282. 0 273 . 1 0 C E H 3 10 10222. 0 303 . 0 C 4.1 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 5a 所示。图中的重力荷载及力矩 M 是根据图 2 确G 定的，即 A 柱 ; kNGG14.381 1 1kNGGG AA 58.8078.2980.50 43 2 ; kNGG81 . 1 8 A5 3 mkNeGM A 38.111 . 014.381 111 25 . 0 80.5025. 0)78.2914.381()( 334412 AAA eGeGGM mkN 03.90 C 柱 ; kNGG381.14 1 1kNGGG70.1223.8246.30 C4C3 2 ; kNGG1.818 C5 3kNGG762.28381.1422 1 4 mkNeGM C 38.111 . 014.381 111 25 . 0 30.4625 . 0 )82.2314.381()( 334412 CCC eGeGGM mkN 67.89 B 柱 kNGGG132.8346.3050.8035.73 3B4 5 kNGG7.878 B5 6 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可根据教材表 2.5.2 所列的相应公式计 i R 算。对于 A 柱，；对于 C 柱，则282 . 0 ,147 . 0 A n282 . 0 ,076 . 0 C n 混凝土及砌体结构课程设计 - 9 - A 柱 ，1.940 ) 1 1 (1 ) 1 1 (1 2 3 A 3 A 2 1 n n C 1.222 ) 1 1 (1 1 2 3 A 3 2 3 n C kNC H M C H M RA07.13 07.14 222 . 1 03.90940 . 1 38.11 3 A2 1 A1 )( C 柱 ，2.318 ) 1 1 (1 ) 1 1 (1 2 3 C 3 C 2 1 n n C 1.085 ) 1 1 (1 1 2 3 C 3 2 3 n C kNC H M C H M R13.19 07.14 085 . 1 89.672.31838.11 3 C2 1 C1 C )( 本例中。求得后，可用平衡条件求出柱各截面的弯矩和剪力。柱各截面的0RB i R 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 5b，c。 图 5d 为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定。 5 - G 6 - G B 4 - G1 - G M1 C G - 3 G - 2 2M 2 - G 3 - G M2 M1 G - 1 A (a) 混凝土及砌体结构课程设计 - 10 - 381.14 404.96 451.26 895.00 798.01 762.28 461.72 410.92 381.14 CBA 13.19 57.80 75.4214.25 38.11 13.07 55.75 76.2513.78 38.11 CBA (b) (c) 543.53982.98533.07 +M +M+V +N +V +N （d） 图 5 恒载作用下排架内力图 4.2 屋面活荷载作用下排架内力分析 4.2.1 AB 跨作用屋面活荷载 排架计算简图如图 6a 所示。其中，它在柱顶及变阶处引起的力矩为kNQ40.50 1 ；mkN 5.041 . 050.4M A1 mkNM12.6025 . 0 50.4 A2 mkNM56 . 7 15 . 0 4 . 50 B1 对于 A 柱，则940 . 1 1 C222 . 1 3 C )(N79 . 1 07.14 1.22212.601.9405.04 3 2A 1 A1 kC H M C H M RA 混凝土及砌体结构课程设计 - 11 - 对于 B 柱，则159 . 0 n282. 0 905 . 1 ) 1 1 (1 ) 1 1 (1 2 3 3 2 1 n n C )(02 . 1 905 . 1 07.14 56 . 7 1 1 kNC H M R B B 则排架柱顶不动铰支座总反力为： kNRRR BA 81 . 2 02 . 1 79. 1)( 将反向作用于排架柱顶，用式计算相应的柱顶剪力，并与柱顶不动铰 R RRV ii 支座反力叠加，可得屋面活荷载作用于 AB 跨时的柱顶剪力，即 )(03 . 1 81 . 0 270 . 0 79 . 1 kNRRV AAA )(18 . 0 81 . 0 427 . 0 02 . 1 RRV BBB )(85 . 0 81 . 0 303 . 0 RV CC 排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力图如图 6b，c 所示。 B - Q C Q - A M1A 1 M2A M1B 1 (a) B B 8.27 7.56 15.43 0.18 50.40 50.40 C C 0.85 3.37 11.96 50.40 A A 5.04 0.9511.65 1.03 3.15 50.40 (b) (c) 图 6 AB 跨作用屋面活荷载时排架内力图 4.2.2 BC 跨作用屋面活荷载 排架计算简图如图 7a 所示。其中，它在柱顶及变阶处引起的力矩为kNQ40.50 1 ；mkN 5.041 . 050.4M C1 mkNM12.6025. 050.4 C2 mkNM56 . 7 15 . 0 4 . 50 B1 对于 C 柱，则2.318 1 C085 . 1 3 C 混凝土及砌体结构课程设计 - 12 - )(N80 . 1 07.14 1.08512.602.3185.04 3 2C 1 C1 C kC H M C H M R 对于 B 柱,905 . 1 1 C)(02. 1kNRB 则排架柱顶不动铰支座总反力为： kNRRR B 28 . 202 . 1 80 . 1 C )( 将反向作用于排架柱顶，用式计算相应的柱顶剪力，并与柱顶不动铰 R RRV ii 支座反力叠加，可得屋面活荷载作用于 BC 跨时的柱顶剪力，即 )(-0.952.82)303 . 0 80. 1 ( CCC kNRRV )(18 . 0 82 . 2 427 . 0 02 . 1 ）（RRV BBB )(76 . 0 2.82270 . 0 AA RV 排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力图如图 7b，c 所示。 图 7 BC 跨作用屋面活荷载时排架内力图 4.3 风荷载作用下排架内力分析 4.3.1 左吹风时 计算简图如图 8a 所示。对于 A 柱， 混凝土及砌体结构课程设计 - 13 - ，对于 C 柱，由表 2.5.2 得:147 . 0 A n282. 0076 . 0 C n282 . 0 A 柱 344 . 0 )1 1 (1 8 )1 1 (1 3 3 4 11 n n C C 柱 317 . 0 )1 1 (1 8 )1 1 (1 3 3 4 11 n n C )(10.18344 . 0 07.1474 . 3 111 kNHCqRA )(34. 8317 . 0 07.1487 . 1 112 kNHCqRc )(62.6118.3534 . 8 10.18FwkNRRR BA 各柱顶剪力分别为： )(46 . 1 62.61270 . 0 10.18kNRRV AAA )(31.2662.61427 . 0 kNRV BB )(33.1062.61303 . 0 34 . 8 kNRRV CCC 排架内力图如图 8b 所示。 （a） 2400024000 q1q2 Fw ABC 23.67 349.65 104.45 370.18 55.75 330.44 51.1626.3136.64 ( b ) 图 8 左吹风时排架内力图 混凝土及砌体结构课程设计 - 14 - 4.3.2 右吹风时 计算简图如图 9a 所示。对于 A 柱，对于 C 柱，147. 0 A n282 . 0 ，由表 2.5.2 得:076. 0 C n282. 0 A 柱 344 . 0 )1 1 (1 8 )1 1 (1 3 3 4 11 n n C C 柱 317 . 0 )1 1 (1 8 )1 1 (1 3 3 4 11 n n C )(05 . 9 344. 007.1487 . 1 112 kNHCqRA )(68.16317. 007.1474. 3 111 kNHCqRc )(91.6018.3505 . 9 68.16Fw C kNRRR A 各柱顶剪力分别为： )(40 . 7 91.60270 . 0 05. 9kNRRV AAA )(01.2691.60427 . 0 kNRV BB )(78 . 1 91.60303 . 0 68.16kNRRV CCC 排架内力图如图 9b 所示。 （a） 2400024000 q1 Fw q2 混凝土及砌体结构课程设计 - 15 - 28.0926.0150.84 289.22 44.12 365.96 103.26 345.15 22.40 ABC (b) 图 9 右吹风时排架内力图 4.4 吊车荷载作用下排架内力分析 4.4.1 作用于 A 柱 max D 计算简图如图 10a 所示。其中吊车竖向荷载，在牛腿顶面处引起的力矩为： max D min D mkNeDM A 91.19325 . 0 62.775 3max mkNeDMB59.3915 . 0 91.263 3min 对于 A 柱， ，则222 . 1 3 C )(84.16222 . 1 07.14 91.193 3 kNC H M R A A 对于 B 柱，由表 2.5.2 得： 159 . 0 n282. 0 234 . 1 ) 1 1 (1 1 2 3 3 2 3 n C )(47 . 3 234 . 1 07.14 59.39 3 kNC H M R B B )(37.1347 . 3 84.16kNRRR BA 排架各柱顶剪力分别为: )(23.1337.13270 . 0 84.16kNRRV AAA )(18. 937.13427 . 0 47. 3kNRRV BBB )(05 . 4 37.13303 . 0 kNRV CC 混凝土及砌体结构课程设计 - 16 - 排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图 10b、c 所示。 max D BM Dmax CBA MA (a) 56.98 16.08 13.23 7.76 52.52141.39 CBA 36.443.15 89.57 9.184.05 CBA 775.62 263.91 (b) (c) 图 10 作用在 A 柱时排架内力图 max D 4.4.2 作用于 B 柱左 max D 计算简图如图 11a 所示， 计算如下： BA MM ， mkNeDM A 98.6525 . 0 91.263 3min mkNeDMB34.11615 . 0 62.775 3max 混凝土及砌体结构课程设计 - 17 - 柱顶不动铰支座反力，及总反力 R 分别为： A R B R kNC H M R A A 73 . 5 222 . 1 07.14 98.65 3 () )(20.10234 . 1 07.14 34.116 3 kNC H M R B B )(47 . 4 20.1073 . 5 kNRRR BA 各柱顶剪力分别为： )(94 . 6 47 . 4 270 . 0 73 . 5 kNRRV AAA )(29 . 8 47. 4427. 020.10kNRRV BBB )(35 . 1 47 . 4 303 . 0 kNRV CC 排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图 11b、c 所示。 maxD BM Dmin CBA MA (a) B 32.91 83.43 0.30 8.85 775.62 B 1.91 C C 18.99 5.36 6.94 31.67 38.43 27.55 A 263.91 A (b) (c) 图 11 作用在 B 柱左时排架内力图 max D 混凝土及砌体结构课程设计 - 18 - 4.4.3 作用于 B 柱右 max D 计算简图如图 12a 所示， 计算如下： CB MM ， mkNeDM21.9515 . 0 74.634 3maxB mkNeDMC97.5725 . 0 86.231 3min 柱顶不动铰支座反力及总反力 R 分别为： CB R,R kNC H M R8.35342 . 1 07.14 95.21 - 3 B B () )(4.47085. 1 07.14 57.97 3 C C kNC H M R )(-3.884.478.35 CB kNRRR 各柱顶剪力分别为： )(1.053.88270 . 0 kNRV AA )(-6.693.88427 . 0 -8.35kNRRV BBB )(5.653.88303 . 0 4.47RCkNRV CC 排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图 12b、c 所示。 maxD BM Dmin ABC Mc 231.86 634.74 CBA 6.69 1.08 68.6526.56 CBA 22.43 35.54 79.50 5.65 4.17 14.77 1.05 (a) (b) (c) 图 12 作用在 B 柱右时排架内力图 max D 4.4.4 作用于 C 柱 max D 计算简图如图 13a 所示， 计算如下： CB MM ， mkNeDM78.3415 . 0 86.231 3minB mkNeDMC69.15825 . 0 74.643 3max 柱顶不动铰支座反力及总反力 R 分别为： CB R,R kNC H M R05 . 3 342 . 1 07.14 34.78 - 3 B B () )(24 . 2 1085 . 1 07.14 158.69 3 C C kNC H M R )(19 . 9 24.1205 . 3 CB kNRRR 各柱顶剪力分别为： 混凝土及砌体结构课程设计 - 19 - )(48 . 2 -19 . 9 270 . 0 kNRV AA )(97 . 6 -19 . 9 427 . 0 05 . 3 -kNRRV BBB )(46 . 9 49 . 9 303 . 0 24 . 2 1RCkNRV CC 排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图 13b、c 所示。 B B B Dmin B M 6.97 7.11 27.67 63.29 231.86 cM C maxD 9.46 25.59 37.56 121.13 C C 634.74 A 34.89 9.85 A 2.48 A (c) (b) (a) 图 13 作用在 C 柱时排架内力图 max D 4.4.5 作用于 AB 跨柱 max T 当 AB 跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图 14a 所示。对于 A 柱， ；对于 B 柱，698. 097. 3)2 . 197 . 3 (3 . 5 . 2,282 . 0 ,147 . 0 an得由表 ，则282 . 0 ,159 . 0 n 混凝土及砌体结构课程设计 - 20 - A 柱 606 . 0 ) 1 1 (12 )32( )1)(2( 32 3 2 3 5 n a n aa a C )(11.16606. 058.26 5max kNCTRA B 柱 614 . 0 ) 1 1 (12 )32( )1)(2( 32 3 2 3 5 n a n aa a C )(32.16614 . 0 58.26 5max kNCTRB 排架柱顶总反力 R 为： )(43.3232.1611.16kNRRR BA 各柱顶剪力为： )(35. 743.32270 . 0 11.16kNRRV AAA )(47 . 2 43.32427. 032.16kNRRV BBB )(83 . 9 43.32303 . 0 kNRV CC 排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图 14b 所示。 ABC max TTmax (a) CBA 9.83 20.36 2.72 196.94 19.23 6.84 22.09 265.60 24.11 39.03 138.31 (b) 图 14 作用于 AB 跨时排架内力图 max T 混凝土及砌体结构课程设计 - 21 - 4.4.6 作用于 BC 跨柱 max T 当 BC 跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图 15a 所示。对于 B 柱， ；对于 C 柱， 698 . 0 97 . 3 )2 . 197 . 3 (3 . 5 . 2,282 . 0 ,159 . 0 an得由表 ，则282 . 0 ,076 . 0 n B 柱 614 . 0 ) 1 1 (12 )32( )1)(2( 32 3 2 3 5 n a n aa a C )(17.12614 . 0 82.19 5max kNCTRB C 柱 524 . 0 ) 1 1 (12 )32( )1)(2( 32 3 2 3 5 n a n aa a C )(39.10524 . 0 82.19 5max kNCTRA 排架柱顶总反力 R 为： )(56.2239.1017.12kNRRR CB 各柱顶剪力为： )(09 . 6 56.22270 . 0 kNRV AA )(54 . 2 56.22427. 017.12kNRRV BBB )(55 . 3 56.22303 . 0 39.10kNRRV CCC 排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图 15b 所示。 (b) (a) 85.69 24.18 188.23 13.70 7.04 174.02 9.69 9.83 6.0922.3623.37 ABC ABC Tmax maxT 图 15 作用于 BC 跨时排架内力图 max T 5.内力组合 控制截面分别取上柱底部截面 I-I，牛腿顶截面 II-II 和下柱底截面 III-III，荷载 效应的基本组合分别按式有； n GKQiQ1K i=1 S1.2S0.9 S GKQ1Q1K S1.2S S 进行。见表 4、5、6。在每种荷载效应组合中，对矩形和工字 n GKQiCiQiK i=1 S1.35S S 混凝土及砌体结构课程设计 - 22 - 型截面柱均应考虑以下四种不利内力组合： （1）+及相应的 N，V； max M （2）-及相应的 N，V； max M （3）及相应的 M，V； max N （4）及相应的 M，V； min N 对柱进行裂缝宽度验算时，内力采用标准值，同时只需对的柱进行验算。55 . 0 / 00 he 混凝土及砌体结构课程设计 - 23 - 表 3 A 柱内力标准值汇总表 ,M kN m N kN V kN 屋面活荷载吊车竖向荷载吊车水平荷载风荷载 荷载类别恒载 作用在 AB 跨 作用在 BC 跨 max D 作用在 A 柱 max D 作用在 B 柱左 max D 作用在 B 柱右 max D 作用在 C 柱 max T 作用在 AB 跨 max T 作用在 BC 跨 左风右风 柱号及 正向内力 序号 k M 11.480.732.32-40.40-29.5