双跨单层厂房课程设计计算书

1、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： 室内地面土 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/

2、3t、双学号20/5t。吊 车其它参数参见“ 550/5t 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为均匀粘土，地基承载力特 征值fak=240kPa, 土的天然重度为17.5kN/m3, 土质分布均匀。下层为粗砂土， 地基承载力特征值fak =350kPa,地下水位-5.5m。 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+0.011

3、L （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240mn厚粉刷墙，自重5.2 kN/rni0钢窗：自重0.45 kN/

4、nf,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240mr 450mm基础 梁自重2.7kN/m。 25mn厚水泥砂浆找平层：0.5 kN/m 2； 100mn厚珍珠岩制品保温层：0.4 kN/m 2； 一毡二油隔汽层：0.05 kN/m ； 25mm厚水泥砂浆找平层：0.5 kN/m ； 6m预应力大型屋面板：1.4 kN/m。 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

5、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 、设计资料 （一）、设计题目 某金属装配车间双跨等高厂房。 （二八设计内容 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： 室内地面土 0.000，室外地面-1.500，吊车轨顶标高10.00，屋架下弦标高12.4

6、00。 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 吊车位 起重量 桥跨 小车重 最大轮压 大车轮 大车宽 车高H 吊车总 置 (KN LK( m) g( KIN Pmax,k(KN) 距 K( m) b( m （m 重（KN） 左 跨 （AB）吊 车 200/50 19.5 70.1 187 4.4 5.6 2.184 264 右跨 19.5 70.1 187 4.4 5.6 264 (BCC 吊 200/50 2.814 车 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。

7、 厂房自然地坪下0.6m为回填土，回填土的下层8m为均匀粘土，地基承载力特征 值fak=240kPa 土的天然重度为17.5kN/m3，土质分布均匀。下层为粗砂土，地基 承载力特征值fak =350kPa,地下水位-5.5m。 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+0.011 L （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

8、 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240mn厚粉刷墙，自重5.2 kN/rni0钢窗：自重0.45 kN/卅，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240mr 450mm基础 梁自重2.7kN/m。 25mnd厚水泥砂浆找平层：0.5 kN/m 2; 100mm厚珍珠岩制品保

9、温层：0.4 kN/m 2; 一毡二油隔汽层：0.05 kN/m 2; 25mn厚水泥砂浆找平层：0.5 kN/m 2; 6m预应力大型屋面板：1.4 kN/m 2。 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行结构设计。 排架的负荷范围如图-1所示。结构计算简图如图-2所示。 下面来确定结构计算简图中的几何尺寸。 图-1排架的负荷范围 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

10、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：HU =12.4-8.9=3.5m 下柱高：HL=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.=8.9+0.95

11、=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=9.85+1.1=10.95mH79=10.95/9=1.22m。 下柱截面宽度 B HL/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 下柱取 500*1500*100mm 图-3图-4 （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

12、架方向惯性矩lx和回转半径RX,垂直于 排架方向惯性矩I y和回转半径R/。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*103mm G=25*0.25=6.25KN/m I x=l y=（ 1/12）*500*5003=5208*106 mni R x=FY= （IXA）1/2=141.82mm 下柱： lx=（1/12）*100*1300 3+4（1/12）*200*100 3+200*100*6002+4（1/ 36）*25*（550-（25/3） j =50109.38*106mrn Iy=2*（ 1/12）*100*5003+（ 1/1

13、2）*（ 1300-200）*1003+4（ 1/36） *25*2003+（ 1/2）*200*25* （ 50+（ 200/3）2） =2333.33*106mrn X1/2 R =（ IX/A）=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*10mm G=25*0.35=8.75KN/m 364 IX=（ 1/12）*500*700 =14291.67*10 mm Iy=（ 1/12）*700*500 3=7291.672*10 6mrn 1/2 FX=（ Ix/A）=202.07mm FY=（ Iy/

14、A）1/2=144.34mm 下柱：A=2*500*700+100*1300+4*1/2*25*200=240*10 3mm G=25*0.24=6.00KN/m Ix=（1/12）*100*1500 3+4（1/12）*200*100 3+200*100*7002+4（1/ 36）* 200*25+1/2*200*25（650-（25/3）2 =71509.38*106mm Iy=2*（ 1/12）*100*500 +（ 1/12）*（ 1500-200）*100 +4（ 1/36） *25*2003+（ 1/2）*200*25* （ 50+（ 200/3）2）=2350*106mrm 1/

15、2 R x=（ IX/A）=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。 A IXIYRR （ *106mm）啲 （mm （ KN/m） ） A,C上柱 25052085208144. 149. 6.25 471. 102. A,C下柱220 50109.38 2333.33 25 99 5.5 202. 144. B上柱 350 14291.67 7291.67 07 34 8.75 545. 98.9 B下柱 240 71509.38 2350 85 5 6 表-2各柱的截面几何特征 四、荷载计算 1、恒载 (1) 屋盖自重

16、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/KN/m2 25mm厚水泥沙浆找平层：OWKN/m2 100mn厚珍珠岩制品保温层：O/KN/m2 一毡二油隔气层：0.05KN/m 25厚水泥沙浆找平层：0.5KN/m2 6m预应力大型屋面板：1.4KN/m2 2 合计：3.25 KN/m 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

17、, C轴柱：G1k=G1=298.37KNo 对柱顶的偏心距 e1A=8c=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：G2=G2=6.25*3.5=21.875KN。其偏心距 e2A=e2c=650-250=400mm 对于中柱：Gb, k=8.75*3.5=30.625KN。其偏心距 =0。 下柱G3: 对于边柱：G3=G3=8.55*5.5*1.1=51.78KN。其偏心距 e4A=e4C=0 对于中柱：G3=6.00*

18、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：G4=G4=38+0.8*6=43.8KN。其偏心距 e3A=eac=750-650=100mm 对于中柱牛腿处：G4左=G4 k左=43.8KN。其偏心距：e3B左=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

19、：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：Ga k=Gc 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： e6A=e6C=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 图-7 各永久荷载、活荷载的打大小（ KN和作用位置 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/m2 屋面雪荷载：0.3KN/m2，不考虑积灰荷载

20、，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： 图-8 活荷载作用下双跨排架的计算简图 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：Pmin ,k =G1，K G2，K G3，K - Pmax ,k = 264 300-187=45KN 2 2 吊车竖向荷载Dmax,k、Dmin ,k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=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DMaxk、DMin K的计算： D

21、Max K= Pmax Y| =0.9*187 （ 1+1.6/6+4.8/6+0.4/6）=359.04 Dmin K=Pmi Dma=359.04*45.0/187=86.4KN P MAX 吊车竖向荷载DMax k、DMin K的作用位置与G作用位置相同。 吊车水平荷载Tmax 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=0.9，吊车水平 系数 =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=1/4（ G，k+G，k）=1/4*0

22、.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=Tk*Dmax k/Pmax k=6.76*359.04/187=12.97KN 各跨吊车水平荷载Tmaxk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 在左风情况下，天窗处的卩s的确定：a=18m,h=2.8m,因此a4h,所以卩s=+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

23、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. 按线性内插法确定卩z: 柱顶：z 1.0 (10.35 10) (1.14 1) (15 10) 1.01 天窗檐口处： z 1.0 (15.65 10) (1.14 1)(15 10) 1.1582 左风情况下风荷载的标准值： q1k=卩 S1 卩 zWoB=0.8*1.01*0.55*6=2.66

24、7KN/M q2k=卩 S2 卩 zWoB=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 口处卩z=1.1582取值.其标准值为： Fwk二艺卩 sy zWohB =(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 右风和左风情况对称，方向相反。 图-9风荷载作用下双跨排架的计

25、算简图 五、内力分析 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： u=H/(CoEcIl) C 0=3/1+入3(1-n)/n 计算有关参数： AC柱：入=Hu/H=3.5/12.05=0.290 ; n=lu/l l=5208*106/(51942.92*10 6)=

26、0.104 C0=3/1+ 入 3(1-n)/n=3/1+0.2903 (1-0.104)/0.104=2.479 B柱：入=Hu/H=3.5/12.05=0.290 ; n=lu/l l6/ (74060.88*10 6) =0.1998 C0=3/1+ 入 33 单位力作用下悬臂柱的柱顶位移： A， C柱： ua=A uc= H3/ (C qEJ l)=120503/ (2.479*E c*50109.375*10 6) =14.085/ E c B， B柱： Ub= H3/ (C qEcI l)=120503/ (2.733*E(*71509.375*10 6) =18.953/ E c

27、 令 Ki=1/ ui K=Ka+kb+kc=1/A ua +1 ub /+1/ uc=0.2537 E c 所以，三根柱的剪力分配系数为： n a=Ka/K=0.2798 ; n b =K b /K=0.440 ; n c=Kc/K=O. 2798 验算：n a+ n b +n c 1.O 当柱顶有水平荷载F时，求出剪力分配系数后，即可求出柱顶剪力： V=n aF； Vb= n bF； Vc=n cF 求出柱顶剪力后，即可按悬臂柱绘出结构的内力图。下面进行各种荷载走 作用下排架的内力。 2、恒载下排架内力： 图-1O 永久荷载作用下双跨排架的计算简图 对M作用进行排架分析，对图-1O中的竖向

28、荷载所产生的轴力直接累加。 各柱顶不动铰支座的支座反力： 232 C1=1.5*1-入(n-1)/n/1- 入(1-n)/n=1.5*1-O.29O(O.1O4-1)/O.1O4/1+O.29O (1-0.104)/0.104=2.1376 C3=1.5*(1-入 2)/1-入 3(1-n)/n= 1.5*(1-0.2902)/1+O A柱：入 3(1-0.104)/0.104=1.1353 R仁 MC1/H=29.837*2.1376/12.O5=5.2929KN() R2=MC3/H=125.9O8*1.1353/12.O5=11.8625KN() 所以 R=R1+R2=17.1154K(

29、) B 柱：Rb=0 C 柱：R=-Ra=-17.1154KN ( 所以：假设的排架柱顶不动铰支座的支座反力之和R=R+ Rb+ Rc=0 所以：各柱顶的实际剪力为： VA= Ra=17.1154KN ( Vs= Rb=0 VC= -17.1154KN () QAk=31.5KN QBk=31.5KN QBk=31.5KN Qck=31.5KN MAk=3.15KNM MBk=4.725KNM MAk=4.725KNM Mck=3.15KNM MAk=12.6KNM lull /ra Mck=12.6KNM 6 图-11 各柱顶的实际剪力求出后，即可按悬臂柱进行内力计算。现把各柱的轴力算过程叙

30、 AC柱：柱顶： N=298.37KN 上柱底: N=298.37+21.875=320.245KN 下柱顶: N=320.245+43.8=364.045KN 下柱底: N=364.045+51.78=415.825KN B柱：柱顶： N=596.74KN 上柱底: N=596.74+30.625=627.365KN 下柱顶: N=627.365+43.8*2=714.965KN 下柱底: N=714.965+56.43=771.395KN 述如下，弯矩和剪力的计算从略。排架的弯矩图，柱底剪力(向左为正)和轴力图如图 -12所示。柱轴力标准值计算： (b)2永久荷载作用下的轴力( 作用下的弯

31、矩(2KNM)图和柱底剪力(KN) .37 94.981 驾41981永久 04 ； C1=2.1376; 9 KN ( 7KN ( -51.356 载作用下排架的内力图 -30.927 = IU/I L= /12.05=0. /12.05FI 3、屋面活荷 A柱：入=H R1=IMC1/H R2=IMC3/H 所以 1R5R1 + B柱：入=Hu/H=0.290; n=lu/l l=0.199 厂八 2一、 3r、 C1=1.5*1-入(n-1)/n/1-入(1-n)/n=1.5*1-0.290 (1-0.1998)/0.1998=1.827 1=0.290； .15*2.137 V=T71

32、.111 2=1.746 下的内力 C3 320.245 364.04f 1.1353 627.365 714.965 320.245 415.825 2(0.1998-1)/0.197/1+0.290 364.045 415.825 3 FB=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+R+R=2.462KN () 所以：各柱顶的实际剪力为： V= Ra- n aR=1.057KN( VB=R n b R=-0.367 KN () VC=Rc-n cR=-0.689 KN ( 艺 Vi

33、0 各柱顶的实际剪力求出后，即可按悬臂柱进行内力计算。 4、 (1)、 吊车荷载作用下的排架内力 跨有吊车 柱时排架内力分析，其计 (不考虑厂房整体空间工作) 作用在 A 柱，DUk 作在-B一? 图如图-14所示 A= -3.0135 R .臂柱 一 1 max, k =-0.36 6.00 H ；53/12.05磁7 4* -9.147 Dm 皆.4045 图-14 H| B 柱：入=-=0.290 ; n=亠=0.1998 ; Hli 231231 C 3=1.5* （1-入 2）/1+ 入 3（丄-1 ）= 1.5* （1-0.290 2）/1+0.290 3-1 ）=1.25175

34、n0.1998 所以：假设的排架柱顶不动铰支座的支座反力之和R=R+FB+R=3.3487 （） 所以：各柱顶的实际剪力为： Vi 0 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 左为正）和轴力图如图-15所示。 D max,k在A柱时的轴力（KN） （b） D max,k作用在A柱时的弯距和柱底剪力 图-15 （2）、AB跨有吊车荷载，*x,k作用在B柱, CUk作用在A柱时排架内力分析，其计算 简图如图-16所示。 A 柱：入=Hu =00290; n= 1 u =0.104 ; HIi G=1.1353 R a=F2= MinLc3=-3.3827 ()

35、 H Hi B 柱：入=Hu =0.290 ; n=Iu =0.1998 ; HIi k Mmir)k=11.1 231 C 3=1.5*( 1-入)/1+ 入(1 -1 )= n (1-1 ) =1.25175 0.290 Dmin,k=111.36 A 广 Dmaxk三 359.04 你 h 【I _. jr D* / 1.5* 2 (1-0.290 ) /1+0.290 R3=F2=MjmnLC=64.8*1.25175/12.05=6.7314KN() H 图-16 C 柱：R=0 所以：假设的排架柱顶不动铰支座的支座反力之和 R=R+R+R=+3.3487 ( 所以：各柱顶的实际剪力

36、为: V=FA- n aR=-3.3827-0.2798*3.3487= -4.3197() Vb=FB- n bR=6.7314-0.440*3.3487=5.2580( Vc=Rt n cR=-0.2798*3.3487=-0.93697( Vi0 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(向左为正)和轴力图如图-17所示。 图-17 (3) 、BC跨有吊车荷载，Dnax,k作用在B柱，Dnin,k作用在C柱时排架内力分析，其计算简 图如图-18所示。 Hi B柱：入=-=0.300 ; n=亠=0.200 ; G=1.31 HIi l max k R b

37、=R= 叱 G=353.87*1.31/13.45= -34.47 ) H HI C 柱：入=-=0.260 ; n=)=0.104 ; HIl R=R=MmnkG=11.66*1.215/13.45=1.05KNL ) H A 柱：RA=0 所以：假设的排架柱顶不动铰支座的支座反力之和R=F+FB+FC=-33.42 () 所以：各柱顶的实际剪力为： VA=FA- n aR=0.282*33.42= 9.42KN ( Vb=Rt n bR=-34.47+0.434*33.42=-19.97KN( VC=FC- n cR=1.01+0.282*33.42=10.47KN ( Vi 0 各柱顶的

38、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 左为正)和轴力图如图-19所示。 图-18 (a) D max,k在B柱时的轴力(KN) (b)dax,k作用在B柱时的弯距和柱底 剪力 图-19 (4) 、BC跨有吊车荷载，Dnax,k作用在C柱，CUk作用在B Hi B柱：入=-=0.260 ; n=0.200 ; G=1.31 H11 I max k R A=F2JTaxl C3=-87.47*1.31/13.45= -8.52 ) H Hi Dmax,k= Dmin,k =116.62 卜” 471.83 k|j 图-20 D max,k 作用在 C 柱，Dnin,

39、k C 柱：入=u =0.260; n= u =0.104; C3=1.215 HIi l m in k F=F2=_min,k G=47.18*1.215/13.45=4.26KN(一 H A 柱：R=0 所以：假设的排架柱顶不动铰支座的支座反力之和 R=FA+FB+FC=-4.26 () 所以：各柱顶的实际剪力为： VA=Rr n aR=0.282*4.26= 1.20KN ( 一) Vb=R- n bR=-8.52+0.434*4.26=-6.67KN(峙) VC=$ n cR=4.26+0.282*4.26=6.11KN (、) Vi 0 各柱顶的实际剪力求出后，即可按悬臂柱进行内力计

40、算，排架的弯距图，柱底剪力(向 左为正)和轴力图如图-21所示。 (a) D max,k在B柱时的轴力(KN)(b) Dmax,k作用在B柱时的弯距和柱 底剪力 图-21 BC跨有吊车Dnax,k作用在C柱时排架内力图 (5) 、Tmax作用于AB跨，即AB跨有吊车 吊车水平荷载Tmax,k的作用点距柱顶的距离y=3.5-0.9=2.6m ; y/Hu=0.743。因此排架 柱顶不动铰支座的支座反力系数C4需用线形内插法确定。 A C柱：入=0290; n= 0.104 ; 当 y=0. 7 H u 时： 33 G=2-2.1 入 + 入(0.243/n+0.1 ) /21+ 入(1/n-1

41、) =0.698 当 y=0. 8 H u 时： 33 G=2-2.4 入 + 入(0.112/n+0.1 ) /21+ 入(1/n-1 ) =0.654 所以当 y=0. 743Hu时： 00.582+ (0.743-0.7 ) (0.532-0.582 ) (0.8-0.7 ) =0.607 B柱：入=0.290 ; n= 0.1998 33 G=2-2.1 入 + 入(0.234/n+0.1 ) /21+ 入(1/n-1 ) =0.679 当 y=0. 8 H u 时： G=2-2.4 入 + 入(0.112/n+0.1 ) /21+ 入(1/n-1 ) =0.689 所以当 y=0.

42、743Hu时：G=0.689+ (0.743-0.7 ) (0.646-0.689 ) (0.8-0.7 ) =0.670 柱顶不动铰支座反力的计算： A柱：F=R= C4Tmax,k=0.679*12.97=8.81KN () B 柱：F=F2= C4Tmax,k=0.670*12.97=8.69KN() C 柱：R=0 所以：假设的柱顶不动铰支座的支座反力之和： R= R+FB+FC=17.5KN () 所以：各柱顶的实际剪力为： VA=FA- n aR=8.86 -0.2798*17.5= 3.194KN() Vb=FB- n bR=8.69-0.440*17.5=0.99KN( VC=

43、FC- n cR=-0.440*17.5=-4.897KN( Vi 0 各柱顶的实际剪力求出后，即可按悬臂柱进行内力计算。排架的弯矩图，柱底剪 力和轴如图所示，柱的轴力为零 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：入=0.290 ; n= 0.104 ; C5=31+ 入 4 (1/n-1 ) /81+ 入 3 (1/n-1 ) =0.3745 r= -C 5qH=-0.3745*2.667*12.05=-12.0369() C 柱：入=H/H=0.290 ; n=1 JI i=0.104 ; G=0.3745 Fl = -C

44、 sqH=-0.3745*1.333*12.05= -6.0155KN() 所以：假设的柱顶不动铰支座的支座反力之和： R= FA+FB+FC=-18.0254KN () 所以：各柱顶的实际剪力为： Va=FA- n aR+耳 AFw=1.4837KN () Vb=FB- n bR+叶 bFw =-21.26KN () V=FC- n cR+n CFw =7.5051KN ( Vi Fw 各柱顶的实际剪力求出后，即可按悬臂柱进行内力计算。排架的弯矩图，柱底剪力 和轴力图如图-23所示，柱的轴力为零。 2右风情况：其计算简图如图-所示。由于对称性，右风作用时的内力图如图所示 9（Pqp Qcpc

45、p 六、最不利内力组合图-23左右风情况排架 i、荷载组合系数 关于荷载组和系数，风荷载：0.6，其他0.7。准永久 值系数风0，屋面活荷载: 不上人0,上人：0.4，吊车：0.6。 四台吊车的转换系数为0.8/0.9 2、控制截面 上柱底1-1、下柱顶11-11 、下柱底III-III。每一个控制截面均进行基本组合，用 于柱配筋计算和基础设计；标准组合：用于柱裂缝宽度验算和地基承载力设计。 由于地质条件较好，本题不进行地基变形验算，否则还应增加山-111 截面的准永 久组合。 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）

46、（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。 Mmax及相应的N、V 最不利内力： Mmax及相应的N、V Nmax及相应的M、V Nmin及相应的M、V 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/MMf t=1.27N/MM), b =0.55 上柱： Nb 下柱： bh0bf c 1 0.55 500 465 11.9 =1521.71KN 0h0 0.55 * 1265 695.75 在腹板范围内 上柱高3.5m,下柱高8.55m,总高12.0

47、5m ,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： lu 2.0HU 2.0 3.5 7.0m 下柱： ll 1.0H L 8.55m 当不考虑吊车荷载时 上柱 lu 2.0HU 2.0 3.5 7.0m 下柱： ll 1.25H L 1.25 12.05 15.12m 垂直于排架方向：（按无柱间支撑） 当考虑吊车荷载时 上柱： l u 1.5HU 1.5 3.5 5.25m 下柱ll 1.0H L 8.55m 当不考虑吊车荷载时 上柱：下柱 ll 1.5Hu 5.25m 下柱： l l 1.2H 1.2 12.05 14.46m 该厂房工作环境属一类环境，预制构件

48、砼保护层。按规范要求，取25 mm则 s= 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 122.9 423.99 是 大偏压 X -615 384.30 是 大偏压 X 1 1 122.39 424.99 是 大偏压 V I-I 66.49 384.31 否 大偏压 X -4.75 384.31 是 大偏压 X 17.51 476.44 是 大偏压 V -9.08 838.97 是 小偏压 X -217.46 573.31 是 大偏压 V II-II -27.35 878.66 是

49、 大偏压 X -131.57 452.19 是 大偏压 X -84.87 939.57 是 大偏压 V III III 517.66 901.11 否 大偏压 X III-III -389.5 647.54 是 大偏压 X 521.25 -975.99 是 大偏压 V 527.98 498.99 是 大偏压 X 25.98 1001.64 是 小偏压 V 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： 假设为大偏压 上柱截面选定 As, A 分别为3 20， As As 941mm2

50、按最小配筋率： As A 0.002*250000 500mm2 另外(As As )/A 188/250000 0.008 0.005 垂直于排架方向承载力验算(按轴心受压验算) 105.25m l0b 5250.5 ，查表得, 10.5 0.97 Nu 0.9 (fcAc fyAs) 0.9* (11.9* (250000 941* 2) 300* 941* 2) 3070.5KN 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： 先按大偏压计算： 则可按大偏压计算 垂直于排架方向承载力，按轴心受压构件计算 查表可得，0.65 下柱 Nu 0.9* 0.65

51、(11.9* (220000 1265* 2)300*1265* 2)1690KN N 5765.27KN 满足要求 再计算一个小偏心受压的情况 先按大偏压计算： 应按大偏压计算，属于大偏心受压情况，其他各不利内力的配筋计算从略。最终确定 上柱的受力钢筋为：3 20，下柱两边的受力钢筋为4 20。 下柱截面的配筋计算 选III-III 截面： M 510.34KN M ，N=1010.55KN Lx =1.0 H L =7.85m, loy=1.0 H L =7.85m e。=M/N=510.34/1010.55=0.505m ea 取 h0/3O 和 20mm中 的大值，故取 h0/3O=3

52、3.3mm e =eo + ea =505+33.3=583.3mm 考虑挠度的二阶效应对偏心矩的影响 3 1=0.5 fcA/N=0.5*11.9*167500/1015.55*10=0.986 Lo/h=7.85/1=7.8515 ，2=1 1 2 =1+（ l/h）21 2=1.08 1400 岂 h。 （二八柱裂缝宽度验算 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 裂缝宽度验算的不利内力表 表5 M N 偏心距M/N 1- 91.74 348.60 263.18 1 4 90.2 :320.25 284.93 2- 2 3- 384.4 415.82

53、 924.6 3 7 现在以M 384.47 KN M ,N415.82 KN.的情况来验算最大裂缝宽度 构件力特征系数 cr 21,Es 2 15Nmm2，deq 20mm c 25mm最外层受拉钢筋外边缘至受拉底边的距离 （三八牛腿设计 750 牛腿几何尺寸 1、几何尺寸，如图所示 2、牛腿配筋计算 由于Fvs 0，故牛腿纵向配筋按构造计算，取 4 12,箍筋8100.a0,固不设弯筋。 3、吊车梁下局部受压验算 4、柱的外观尺寸 插入杯口的深度，按表取900mm，按钢筋锚固 度 la 33.07 12727.54mm 假定柱长 12.05 0.9 12.95m 故柱插入杯口的长度取900

54、mm满足要求。 （四八柱吊装的验算 柱的自重： 上柱：gi 0.25 256.25 K% 牛腿部分：g10.5 1.4 25 17.5KN/ 下部工字形部分：g10.22 255.5KN/ 下部矩形部分：g10.5 1.3 2516.25KN m 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 下柱截面配筋为4 20，界面高度为1300mm，所以下柱吊装验算也满足要求。 裂缝宽度验算： 变截面处 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

55、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） 前面确定了预制柱插入基础的深度为 h1900mm，柱底留50mm的间隙用C30细 石混凝土填充，。根据表基础杯底厚度 a1200mm，杯壁厚度t 3600mm （满足基 础梁支撑宽 度要求）。则基础的高度为： h h| a150900200501150mm。与 前面假定的基础高度1000mm略有误差，可以 满足设计的要求。杯壁高度

56、 h2按台阶下面的 -0.15 0.00 I 75 300 基础抗冲切条件确定，应尽量使得h2大一些 50 N -1.950 V I n :p 以减少混凝土的用量。基础地面尺寸按地基基 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）M 371.7KN ,N 703.057KN ,V 70.14KN (2) M 379.67 K%, N 756.54KN ,V 66.67KN (3) M 384.47 K%, N 415.8KN ,V 70.14KN 、进行机车设计时候选用以下三组按荷载基本组

57、合确定的最不利不内力 (1) M 517.66 KN m, N 901.1KN ,V 89.75KN (2) M 521.25 K%, N 975KN ,V 89.1KN (3) M 389.49 KN,N 647.5KN,V 23.32 KN 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 fak 200 K%2 ,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）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：G6A,k 298.464KN，对基础中心线的偏 心弯矩为：e6620mm （见图） 传到基础底面的弯矩和轴力标准值为： （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：d 1.8 a1、875m 按中心受压确定基础底面面积 A ; 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：A ab 3.2 1.755.76m2 ba 基础底面的抵抗弯矩：W3.675m3 a b 1.8 3.5m，重新进行验算 基础和回填