单层工业厂房结构设计

1、单层厂房设计一. 设计题目： 单层工业厂房二. 设计内容要求资料：1. 根据工艺和建筑设计要求，该车间确定为两跨等高钢筋混凝土排架结构。 车间总长度为120m柱距为6M2. 建设地点：某市郊区。3. 自然条件：基本风压 Wo=0.45KN加，基本雪压：0.75KN/川；土壤冻结 深度最大为500mm地下水位为-4m.地势平坦、地质构造均匀，地基允许承载力 为 200kpa。4. 其他资料吊车每跨二台300/50KN,抗震设防烈度为6度。屋面作法：二毡三油上铺小石子，0.35 KN/ m2;20mn厚水泥砂浆找平层，20 KN/ m；50m厚水泥珍珠岩保温层， 4 KN/ m； 一毡二油隔汽层，

2、0.05 KN/ m；20mm厚水泥砂浆找平层， 20 KN/ m； 预应力大型屋面板。围护墙：240mm厚实心砖墙。内墙面：石灰砂浆底，纸筋灰罩面，0.5kn/ m； 外墙面：清水墙。门窗：纵墙每柱距设窗三层，窗台标高分别为1.2m、5.8m、9.4m。窗尺寸分别为 4500*2100、4500*1800、4500*1800。两端各设一大门，尺寸为3900*3900。三、设计依据1、房屋建筑制图统一标准(GB/T50001-2001)2、建筑结构制图标准(GB/T50105-2001)3、建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)4、钢结构设计规范(GB50017-2003)5、钢结构工

3、程施工质量验收规范 (GB50205-2001)结构选型该厂房，为单跨等高厂房 27m，柱距6m，厂房全长120m。27m跨设有 300kn/50kn中级桥式吊车。轨顶标高 8.7m。地质情况：地下水位在-4m以下， 地基土为沙质粘土，地基承载力特征值为 220KN/m2。三. 主要结构构件的选型及布置1、屋面结构布置。包括屋面板、天沟板、屋架及其支架、天窗架等构件的选 型和布置。(1)屋面板(包括檐口板、嵌板) 屋面板的型号根据外加屋面均布面荷载(不含屋面板自重)的设计值，查04G410-1。屋面荷载标准值：2Gik =0.35kN/m2G2k =0.48kN/m2G3k =0.40kN/m

4、Qik =0.60kN/m2Qik =0.75kN/m2跨度为 6m。2Gik =0.35kN/mG2k =0.48kN/m22G3k =0.40kN/m2G4k =1.50kN/mG5k =0.10kN/m2Qik =0.60kN/m2Qik =0.75kN/m22+1.4 %.6 为.75=4.360 kN/m防水层 保温层20mm厚水泥砂浆找平层 屋面均布活荷载(不上人) 雪荷载(西安地区) 外加荷载基本组合设计值2q=1.35 X( 0.35+0.48+0.4) +1.4 E.6 %.75= 2.2905kN/m采用预应力混凝土屋面板。查04G410-1屋面板选用：Y-WB-2 U,允

5、许荷载:2.50 kN/m2>2.204 kN/m2,板自重 1.4 kN/m2,灌缝重标准值 0.1 kN/m2。不设天窗架和天沟板，采用自由排水方式(2)屋架及支撑 本厂房跨度为27m，宜采用梯形钢屋架， 荷载设计值： 防水层 保温层 20mm厚水泥砂浆找平层 屋面板Y-WB-2 U (含灌缝) 屋架悬挂管道 屋面均布活荷载(不上人) 雪荷载(西安地区)永久荷载效应控制的基本组合设计值：q=1.35 ( 0.35+0.48+0.4+1.5+0.1)查05G511, 27m跨厂房选用GWJ24-4A1，屋架上下弦连有横向支撑和竖向 支撑，自重59.8 kN/榀；18m跨厂房选用GWJ1

6、8-4A1，屋架上下弦连有横向支撑 和竖向支撑，自重33.2kN/榀。以上荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑， 所以各荷载均按水平投影面积计算。2、吊车梁 采用预制钢筋混凝土吊车梁。吊车数据表3-1起重跨度宽度B轮距轨顶以上轨道中心到端最大轮最小起重机总小车总量/t/m/mmK/mm高度H/mm部距离Bmm压 Pmax轮压质量m1质量m21016.55550440021402301152.518.03.8/3.92022.55550440023002602154.532.07.5/7.8对 27m 跨厂房，计算长度取 L=5.8m，a= (B-W) /2= (55

7、50-4400) /2=0.58,x= (L-a) /2= (5.8-0.58) /2=2.61m。 吊车竖向荷载作用下最大弯矩标准值：2 2MQk=2PkX2/L=2 >215>2.612/5.8=505.0KN m 基本组合设计值(不包括梁体和轨道自重)M=1.4X1.05 505.0 =742.4 KN m-剪力取距梁端约0.84m处，吊车竖向荷载作用下最大剪 力标准值：Vk=Pk (L-0.84) + (L-0.84-(B-W) ) /L=2154.96+4.96+1.15/5.8UQ(L2=325.1 KN基本组合设计值V=1.4 XI.05 825.1=477.9 KN

8、根据以上数据，查 04G323-2选用吊车梁 DL-11, MmaX=851.9 K图2Mm>742.4 KN2 m,Va=562.6 KN>477.9KN,满足要求。梁自重：39.5 KN，轨道选用 DGL-10 轨道面与梁顶面距离200mm自重：0.8 kN/m。梁截面尺寸如右图：对 18m跨厂房，计算长度取 L=5.8m, a= (B-W /2= (5550-4400) /2=0.58m , x= (L-a) /2= (5.8-0.58 ) /2=2.61m。吊车竖向荷载作用下最大弯矩标准值：2 2MQk=2Rx/L=2 X15X2.61 /5.8=270.1KN 2 m基本

9、组合设计值(不包括梁体和轨道自重)M=1.4X.05 X270.1 =397.0 KN 2 m剪力取距梁端约0.84m处，吊车竖向荷载作用下最大 剪力标准值：乂=Pk (L-0.84 ) + (L-0.84-(B-W) ) /L=1154.96+4.96+1.15/5.8=219.5 KN图3-2基本组合设计值V=1.4 X.05 X219.5=322.7 KN根据以上数据，查04G323-2选用吊车梁DL-8,满足要求。梁自重：中跨27.5 KN，轨道选用 DGL-10，轨道面与梁顶面距离 180mm,自重：0.8 kN/m。梁截 面尺寸如图2。3、抗风柱抗风柱下柱采用工字型截面，上柱采用矩

10、形截面。抗风柱的布置需考虑基础 梁的最大跨度。抗风柱沿山墙等距离布置，间距为6m。4、基础梁基础梁型号根据跨度、墙体高度、有无门窗洞等查04G320。墙厚240mm,突出于柱外。查04G320,选用JL-3，梁高均为450mm。梁自 重 16.1KN。5、柱间支撑柱间支撑设置在、轴线之间，支撑型号可查表05G336。首先根据吊车起 重量、柱顶标高、牛腿顶标高、吊车梁顶标高、上柱高、屋架跨度等查出排架号， 然后根据排架号和基本风压确定支撑型号。构件布置图见图3-3。图3-3结构构件平面布置图四、排架计算（采用钢筋混凝土柱）1、计算简图对于没有抽柱的单层厂房，计算单元可以取一个柱距，即6m排架跨度

11、取厂房的跨度，上柱高度等于柱顶标高减取牛腿顶标高。下柱高度从牛腿顶算至基础顶面，持力层（基底标高）确定后，还需要预估基础高度。基础顶面不能超出室 外地面，一般低于地面不少于 50mm对于边柱，由于基础顶面还需放置预制基 础梁，所以排架柱基础顶面取低于室外地面600mm1）确定柱子各段高度对27m跨厂房柱顶标高=8700+2140+220=110120mm取 11400mm_ _El Al牛腿顶面标高=8700-1200-180=7320mm 取 7500mm对18m柱顶标高=8700+2300+220=11220mm取 11400mm牛腿顶面标高=8700-1200-180=7320mm 取

12、7500mmEIauA27000图4-1排架计算简图柱总高 H=11.4+0.6=12.0m ；上柱高度 H=11.4-7.5=3.9m ；下柱高度H=12.0-3.9=8.1mUiji皿口0 如：EO±W架计算简图和厂房剖面布置见图 4-1、图4-2。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，查05G335图集可初步确定柱 的截面尺寸：表4-1计算参数柱号截面尺寸/ mm面积! 2 / mm惯性矩/ mm4自重/ (kN/m )A, C上柱矩400汉40051.6 "0821.3"04.0下柱I400 % 800咒 100咒 1501.76 &

13、quot;05188.4 汇1084.4B上柱矩400汉6002.4 "0572 汉 1086.0下柱I400 x80 1015051.76 "08188.4X04.42、荷载计算排架的荷载包括恒载、屋面活荷载、吊车荷载和风荷载。荷载均计算其标准值。1）恒载恒载包括屋盖自重、上柱自重、下柱自重、吊车梁及轨道自重。 屋盖自重Pi 面荷载：防水层、保温层、找平层等0.35+0.48+0.4=1.23kN/m2屋面板自重1.40kN/m22.73 kN/m259.8kN33.2kN屋面板灌缝0.10kN/m2小 计集中荷载：27m跨屋架自重18m跨屋架自重屋架作用在柱顶的恒载标准

14、值：A 柱：Pia=2.733 63 24/2+59.8/2=226.5kNB柱：27m 跨传来 Pib=2.733 63 24/2+59.8/2=226.5kN18m 跨传来 Pib =2.733 63 18/2+33.2/2=164.0kNC 柱：Pic=2.733 63 18/2+33.2/2=164.0kNPi作用点位置与纵向定位轴线的距离为150mm,见图4-3。 上柱自重P2A 柱：P2a=43 3.9=15.6kNB 柱：P2b=63 3.9=23.4kNC 柱：P2c=15.6kN150P1A图4-3恒载的作用点位置 下柱自重P3下柱大部分截面为I形，但牛腿部位及插入杯口基础的

15、部分是矩形截面。假 定矩形截面的范围为自牛腿顶面向下1000mm及基础顶面以上1100mm。近似忽略牛腿的重量。A 柱：P3a=4.43( 7.5-1.0-1.1)+0.83 0.43 253 (1.0+1.1)=40.56kNB 柱：P3b =40.56kN 吊车梁、轨道、垫层自重P4取轨道及垫层自重为 0.8KN/m。A 柱：P4a=0.83 6+39.5=44.3kNB 柱：27m 跨传来 P4B=44.3kNP4的作用点离纵向定位轴线的距离为 750mm,见图4-3。2)屋面活荷载P5屋面活荷载取屋面均布活载和雪荷载两者的较大值0.60kN/m2A 柱：P5a=0.553 63 24/

16、2=39.6kNKx KPmax *LB 柱：27m 跨传来 P5B=39.6kN起重量Q/t跨度/m宽度B/mm轮距K/mm轨顶以上高度H/mm轨道中心到端部距离B/mm最大轮 压PQKN最小轮压Pmin/KN起重机 总质量m/t小车总质量m/t1016.5555O44OO214O23O1152518.O3.92022.5555O44OO23OO26O2154532.O7.8P5作用位置同Pi。3)吊车荷载吊车竖向荷载 Dmax,k、Dmin,k吊车数据表4-2表中 Pmin=0.5(m+Q)g-P max吊车竖向荷载 Dmax、Dmin 台吊车作用的最不利位置用影响线 求出。 Dmin4-

17、4。中两台吊车之间的最小轮距 x=B-K。对应于轮子位置影响线的高 度y2、y3、y4可利用几何关系求得。27m跨两台吊车相同，均为20t吊车，Pmax=215kN，Pmin= 45kNx=5550-4400 =1150mm； y2=(6-4.40)/6=0.267,y3=(6-1.15)/6=0.808, y4=( 6-1.15-4.4) /6=0.075。Dmax, k=B PmaxX y = 0.93 2153 ( 1+0.267+0.808+0.075)=416.0kNDmin, k= B Pmin 艺 yi = 0.93 453 ( 1+0.267+0.808+0.075) =87.

18、0kN18m跨有两台10t吊车，同理可求得：Dmax k= 0.93 1153 ( 1+0.267+0.808+0.075)=222.5kNDmin，k=0.93 253 ( 1+0.267+0.808+0.075 =48.4kN 吊车横向水平荷载T max,k27m跨，吊车额定起重量15t<Q<50t，吊车横向水平荷载系数a =0.1，每个 大车轮产生的横向水平制动力为Tk=a (Q+m2)g/4=0.13 (20+7.8) 3 9.8/4=6.81kNTk的最不利位置同Pmax，故Tmax，k=0.93 6.813 ( 1+0.267+0.808+0.075 =14.2kN18

19、m跨，吊车额定起重量 Q< 10t，吊车横向水平荷载系数a =0.12,每个大 车轮产生的横向水平制动力为Tk= a (Q+ m2) g /4=0.123 (10+3.9) 3 9.8/4=4.09kNTk的最不利位置同Pmax，故Tmax，k=0.93 4.093 (1+0.267+0.808+0.075) =8.5kNTmax作用点的位置在吊车梁顶面。4)风荷载基本风压 Wo=O.55KN/m2,地面粗糙度为B类。作用在柱上的均布荷载柱顶标高11.4m,室外地面标高-0.3,则柱顶离室外地面高度为11.4- (-0.30) =11.70m,查表得，风压高度系数 卩z=1.048。可查

20、得风荷载体型系数 卩s,标于图4-5。单层工业厂房，可不考虑风振系数， 取 Z=1oq1k=y sy zB zWoB=O.83 1.0483 1.03 0.553 6=2.85kN/m (压力) q2k=y Sy zB zW0B=-0.43 1.0483 1.03 0.553 6=-1.38kN/m (吸力)作用在柱顶的集中风荷载Fwh2 y zB ZW0B =9.64kN()作用在柱顶的集中风荷载 Fw由两部分组成：柱顶至檐口竖直面上的风荷载 Fw1和坡屋面上的风荷载Fw2 (见图4-6),其中后者的作用方向垂直于屋面，因 而是倾斜的，需要计算其水平方向的分力(竖向分力在排架分析中一般不考虑

21、)为了简化，确定风压高度系数时，可统一取 屋脊高度。根据屋架构造，为简便计算，两跨均取h1=2.1m, h2=1.2m。H=11.7+2.仁 13.8m,y z=1.106。Fwk = (0.8+0.4) h1+ (0.5-0.6) h2+ (0.4-0.4)h2 y zB ZW0B =8.76KN()同理可求得右吹向左风(J)迎风面和背风面的q1、q2大小相等、方向相反。Fwk= (0.8+0.4) h1+ (0.6-0.5) h2+ (0.4-0.4)3、排架内力分析在计算简图中，上柱的计算轴线取为上柱的截面形心线，下柱的计算轴线取 为下柱的截面形心线。下面计算时弯矩和剪力的符号按照下述规

22、则：弯矩以顺时 针方向为正；剪力以使构件产生顺时针方向转动趋势为正；轴向力以压为正。各柱的抗剪刚度计算结果见表4-3 o矩(图4-7)。屋盖自重对上柱截面形心产生的偏心力矩为(参见图M1a=-226.53 ( 0.2-0.15) = -11.33kN2 MM1b=- (226.5-164.0)3 0.15= - 9.38kN2 M M1C=164.03 (0.2-0.15)=8.2kN?M4-3)M 1BM1M2A广却M2BM1b厂觀Mbc表4-3柱的抗侧刚度及剪力分配系数项目n=lu/li入=Hu/H3C0 1 1+盂(丄二) nnCoEchD =H3n飞Djj=tA柱2133/18840=

23、0.11313.9/12.0=0.3252.363725.7709Ec0.312B柱7200/18840=0.38220.3252.842330.9890 E0.376(1)恒载作用下的内力分析恒载下的计算简图可以分解为两部分： 作用在柱截面形心的竖向力和偏心力图4-7恒载产生的偏心屋盖自重、上柱自重、吊车梁及轨道自重对下柱截面形心产生的偏心力 矩为M2a=-226.53（ 04 0.15） -15.63 0.2+40.33 0.35二45.64kN2 MM2b=-（226.5-164.0）3 0.1 & （40.3-28.3 ）3 0.75二 18.38kN2 MM2c=164.03

24、 0.25+15.63 0.2-28.33 0.35=34.22kN?M偏心力矩作用下，各柱的弯距和剪力用剪力分配法计算。先在柱顶加上不动铰支座，利用教材附录9求出各柱顶不动铰支座的反力；然后将总的支座反力反 向作用于排架柱顶，根据剪力分配系数分配给各柱（剪力分配过程列于表4-4）； 最后求出各柱柱顶的剪力（见图4-8a）,得到每根柱的柱顶剪力后，单根柱利用 平衡条件求出各个截面的弯矩及柱底截面剪力。表4-4恒载下柱的剪力分配项目n入C1C3M1M2Rin iViA柱0.11310.3252.161.06-11.33-45.64-6.07 (t)0.3124.57 (J)B柱0.38220.3

25、251.661.27-9.38-18.38-3.24 (t)0.3761.44 (J)C柱0.11310.3252.161.068.234.224.50 ()0.312-6.00 (t)-.2 11 一 X (1 _ )1 -2C1 =1.5C3 =1.5注:31311 + A( -1)1 + k( -1)n，n； Ri=(M1/H)C 什(M2/H)C3； Vi=n iR-Ri ；R=Ra+Rb+Rc。例如对于柱A柱顶截面的弯距：M1=- 11.33kN.m牛腿截面上的弯距：M 什 V Hu=-11.33+4.573 3.9=6.49kN.m牛腿截面下的弯距：M2+M1+ Va Hu =-4

26、5.64+6.49=-39.15kN.m柱底截面弯距：M什 M2+ Va H =-11.33- 45.64+4.573 1 2.0二 2.13kN.m同理可求出其B柱、C柱的截面弯距，见附图4-8b。柱轴力可直接根据作用 在截面形心的竖向力确定，见例图 4-8c。（2）屋面活载作用下的内力分析屋面活载下的内力分析方法同屋盖自重作用下的内力分析。剪力分配过程列于表4-5、4-6，图4-9、4-10是屋面活载下的内力图。表4-5屋面活载作用在AB跨时下柱的剪力分配项 目CC3M1M2Rin iViA柱2.161.06-39.6 0.05=-1.98-39.6 0.25=-9.9-1.23( t)0

27、.3120.73t)B柱1.661.27-(39.6-29.7) 00.15=-1.49-1.49-0.36( t)0.3760.24 ( t)C柱2.161.060000.312-0.50( J)对于A柱：柱顶截面的弯距：M1=- 1.98kN.m牛腿截面上的弯距：Mi+ Va Hu=-1.98+0.733 3.9=0.87kN.m牛腿截面下的弯距：M2+M 什 Va Hu =-9.9+0.87二 9.03kN.m柱底截面弯距：M1+M2+ Va H =-1.98-9.9+0.733 12.0二 3.12kN.m-11.334.57a)b）c）a）单根柱的受力及柱底剪力；b）弯距图（kN.m

28、）； c）轴力图（kN）表4-6屋面活载作用在 BCA跨时柱的剪力分配项 目CC3M1M2Rin iViA柱2.161.060000.3120.65( t)B柱1.661.27-(39.6-29.7) 015=-1.49-1.49-0.36( t)0.3761.81 ( t)C柱2.161.0629.7 005=1.4929.7 0.25=7.434.21()0.312-3.01()对于柱A柱顶截面的弯距：Mi=0kN.m牛腿截面上的弯距：M什Va Hu=0+0.653 3.9=2.54kN.m 牛腿截面下的弯距：M2+M什Va Hu =0+2.54=2.54 kN.m 柱底截面弯距：M什M2

29、+ Va H =0+0+0.653 12.0=7.8 kN.m图4-8恒载下排架柱内力（3）吊车竖向荷载作用下的内力分析吊车竖向荷载有四种基本情况，如图4-11所示。吊车竖向荷载下的计算简图也可以分解成两部分： 作用于下柱截面形心的竖向力和作用在牛腿顶面的偏心力矩。在偏心力矩下的剪力分配过程列于表4-7。例图4-124-15是吊车竖向荷载下内力图。Dmaxa)a）Dmax作用在Dminb）A柱；b） Dmin作用在A柱;c)D ma:C） Dmax作用在C柱;图4-11吊车竖向荷载的4种基本情况d)d） Dmin作用在C柱Dmi表4-7吊车竖向荷载下柱剪力的分配4"»-11

30、.009.14r145.60 诉65.3AB r-11.009.14a)b)416.087.0c)计算项目C3M2Ri工Rin iViDmax 作A柱1.06416.03 0.35=145.612.86( J)12.86-6.91+00.312-11.00 ()用于A柱B柱1.0600=5.950.3121.86 ()Dmin 作A柱1.0687.03 0.35= 30.52.69()2.69-33.02+ 00.312-12.15()用于A柱B柱1.0600=-30.330.312-9.46()D max 作A柱1.06000+3.84-6.88=0.312-0.95 ()用于C柱B柱1.0

31、6-222.53 0.35= -77.9-6.88()-3.040.3125.93()Dmin 作A柱1.06000+17.66-1.490.3125.05 ()用于C柱B柱1.06-48.43 0.35=-16.9-1.49()=16.170.3126.54()a）单根柱的受力及柱底剪力；b）弯距图（kN.m ）； c）轴力图（kN）图4-12 A柱作用Dmax、B柱作用Dmin时的排架柱内力-0.95A-0.95A5.055.05-4.985.9336.377。B-4.98a)C5.93a)卞 3.7116.8819.42 L54.77龙打1.40A込3.46B夕护6.74C23.13C)

32、b）b）弯距图（kN.m）； c）轴力图（kN）a）单根柱的受力及柱底剪力；C柱作用Dmin、B柱作用Dmax时的排架柱内力图 4-14b)c)a）单根柱的受力及柱底剪力；b）弯距图（kN.m）； c）轴力图（kN）图4-15 C柱作用Dmin、B柱作用Dmax时的排架柱内力Cii4 131 _1),n81 3(丄 _1)na）a）单根柱的受力及柱底截面剪力;IJnb）b）弯距图（kN.m）（4）吊车水平荷载作用下的内力分析吊车水平荷载下有两种情况，每种情况的荷载可以反向。吊车水平荷载的剪力分配过程见表 4-8,图4-16、4-17是其内力图表4-8吊车水平荷载下柱剪力的分配计算项目C5TRi

33、=C5T工Rin iViA、B跨A柱0.54914.27.80()0.312-2.55 ()作用TmaxB柱007.80+9.03+0=16.830.3125.25 ( t)B、C跨A柱000.3123.14 ( t)作用TmaxB柱0.5498.54.67 ()0+5.41+4.67=10.080.312-1.53 ()（5）风荷载作用下的内力分析风荷载作用下有两种情况。左吹向右风荷载下的剪力分配过程见表4-9,图4-18是风荷载下的内力图。因本例右吹向左风时的荷载值与左吹向右风时的荷载数值很接近（q2大小相等，Fwk=8.76kN、Fwk=9.64kN ），可利用左吹向右风的内力图。表4-

34、9风荷载下柱剪力的分配计算项目C11qRi=qHC 11FwkR=W+ Rin iVi左吹A柱0.3212.8510.98()8.76+10.98+0+5.320.312-3.16()向右B柱风0.3211.385.32()8.76=25.060.3122.50( t)注：由教材附录9，a)b)a）单根柱的受力及柱底截面剪力；b）弯距图（kN.m）图4-16 A、B跨作用Tmax时的排架柱内力E/kx-kqa）单根柱的受力及柱底截面剪力；b）弯距图（kN.m）图4-18 风荷载（左吹向右风）下排架柱内力4、排架内力组合以A柱内力组合为例。下表为A柱在各种荷载作用下内力标准值汇总表表 4-10序

35、 号截面内力值何载类别I In nmmMNMNMNV恒载6.49242.1-39.15282.4-2.13322.94.57屋面活荷载作用在AB跨0.8739.6-9.0339.6-3.1239.60.73吊车竖向 何载Dmax作用在AB跨A柱-42.900102.70416.013.60416.0-11.00AB跨B柱-47.390-16.8887.0-115.3087.0-12.15吊车横向 何载Tmax作 用在AB跨± 7.950± 7.950± 101.460± 11.65风荷载左风9.3509.350167.28031.04又风-20.240-

36、20.240-129.30019.1A柱的控制截面示意图见图4-19 :表4-11 A柱内力组合表截面荷载组合 内力组合、1.2恒载+1.43 0.9 （任意两种或两种以上活何载）1.2恒载+1.4任一种活何载I - I组合项目MN V组合项目MN、V+MU及相应N1.20+1.43 0.9 （+ +3）63.03N=290.521.2 +1.43 0.9 32.61N=290.52-Mmax及相应N1.2+1.43 0.9 （+0+0+ ）-97.54N=290.521.2 +1.43 0.9 -51.92N=290.52Nmax及相应M1.2+1.43 0.9 （+0+0+ +）-76.2

37、3N=340.421.2 +1.43 0.9 8.88N=340.42Nnin及相应M1.2+1.43 0.9 （+0+0+ ）-97.54N=290.521.2 +1.43 0.9 -51.92N=290.52n n+ Mnax及相应N1.2+1.43 0.9 （+）107.39N=863.041.2 +1.43 0.9 82.42N=863.04-Mmax及相应N1.2+1.43 0.9 （+）-101.26N=498.40Max及相应M1.2+1.43 0.9 （+）95.82N=912.951.2 +1.43 0.9 82.42N=863.04Nnin及相应M1.2+1.4 3 0.9

38、 （十+）-75.35N=338.881.2 +1.43 0.9 75.32N=338.88mm+ Mnax及相应N V1.2+1.43 0.9 （+）439.38N=911.64,V=35.961.2 +1.43 0.9 231.64N=387.48,V=48.94-Mmax及相应N V1.2+1.43 0.9 （+）-456.46N=546.99,V=34.401.2 +1.43 0.9 -183.58N=387.48,V=32.22Nnax及相应M V1.2+1.43 0.9 （+）425.62N=973.54,V=39.971.2 +1.43 0.9 16.48N=969.88,V=1

39、0.83Nnin及相应M V1.2+1.43 0.9 （ + + + ）422.24N=406.85,V=40.69 1.1.2 + 1.43 0.9 231.64N=406.85,V=48.94注：M单位（kN m），N单位kN，V单位kN五、排架中柱截面设计1计算长度及材料强度以A柱为例。考虑吊车荷载时，柱子在排架方向的计算长度根据下式确定：上柱：lu=2.0Hu=2.03 3.9=7.8m； 下柱：li=1.0Hi=1.03 8.1=8.1mC30 混凝土，fc=14.3N/mm=814mm'22, ：t = j°。HRB335 纵向钢筋，fy= fy'=300

40、 N/mm选用 3020 (As=As=942mm > p minbh=320mm )。 箍筋按构造确定。箍筋间距不应大于400mm及截面的短边尺寸，且不大于15d;箍筋直径不应小于d/4，且不应小于6mm。现配置820C。;2HPB235 箍筋、构造筋，fy=210 N/mm。2.上柱截面配筋设计上柱截面尺寸已初定为4003 400mm,采用对称配筋。取 h0=400-35=365mm。2Nb= afcb $h0=1.03 14.3N/mm 3 400mm3 0.553 365mm=1148.29KN内力组合中I - I截面四组内力下的受压区高度系数E= rbh < &b

41、，均属afcbh。于大偏心受压。在大偏心受压构件中，1M I相近，N越小越不利；N相近时，I M I越大越不利，因此可用内力组合 M=-97.54KN2 m N=290.52KN计算配筋。 e0=M/N=97.54/290.52=336mm; ea=20mm； e=e0+ea=336+20=356mm l °/h=7800/400=19.5>5,故应考虑偏心距增大系数 nZ=0.5fcA/N=0.5 X14.3 沐60000/290520=3.94>1,取 Z=1.0。Z=1.15-0.01l0/h=1.15-0.01 7.8/0.4=0.955 所以：.1 lo217.

42、8 2n =1+400e/h0 (h) '1 Z2=1 + 1400>356/365 0.4 ) >1.0 0.955=1.27AsAsNey fcbx h0 -x/2290.52 >17.2-1.0 1>.3 >00 >50.8 (365-5 * *0.8 )fy' h。-as'300 X365-35)e=n eh/2- as=1.27 >56+400/2-35=617.2mmN290.52xafcb=1 0 14 3 400 =50.8mm*< bh0=0.55 >365=201mm，且 x<2 as =7

43、0mmI o/h=81OO/8OO=1O.1>5,故应考虑偏心距增大系数nZ=0.5fcA/N=0.5 >14.3 沐76000/422240=2.98>1,取 Z=1.0。 lO/h <15,取 Z=1.0所以：1|oi8 1n =1+4OOe/ho (h) '1Z2=1+1400X065/765 >(0 ) >1.0 为.0=1.05e= n eh/2- as=1.05 >065+800/2-35=1483mm e ' n 旷 h/2 +as' =05 >065-800/2+35=753mmNx= afcbf'

44、=1.0 >4.3 >00 =71mm<hf =150mm即中和轴过翼缘As=As'=3Ne'406.85 753 >03 2fy(ho- a') = 300765-35)=1195mm' 2 2选用 4020 (As=As=1256mm > p minbh=320mm )同理，按照上述方法可知其他组内力组合下配筋计算均小于1195mm2。4 牛腿设计1)截面尺寸验算以A柱为例。牛腿宽度取与排架柱同宽，即 400mm牛腿长度应满足吊车梁 的搁置要求；牛腿高度初选600mm外缘高度取400mm牛腿高度应满足斜截面 抗裂的要求：Fvk

45、邛 1 -0.5电 i ftkbho<Fvk 'o. ho式中Fhk作用在牛腿顶部的水平拉力标准值，对本例为0;F vk作用在牛腿顶部竖向力标准值，PiA+Dhax,k=44.3+416.0=460.3kN ;B 裂缝控制系数，支承吊车梁的牛腿取 =0.65 ;a竖向力作用点至下柱边缘的水平距离，a=750-800=-50<0，取a=0;ho牛腿截面有效高度600-35=565mmb牛腿宽度，为400mmftk混凝土抗拉强度标准值，对于 C30混凝土 ftk=2.01N/mnl1-0.5F hkftkbh0Fvk 0.5 9 ho= 0.652.01N/mm2 400mm

46、565mm0.5=590.538kNFvk截面尺寸满足要求2)配筋及构造纵向钢筋，由于a<O.3ho，取a=O.3ho=17Omm，牛腿不需设置弯筋。3F vaFh+1 2O.85fyhol.2fy2=7120mm644.4 >03X1700.85 >00 >65 选用4016(As=8O4 mm2)。箍筋选用 810Q满足构造要求3)局部受压强度验算局部承压面积近似按柱宽乘以吊车梁断承压板宽度取用：A = 400mm500mm =2.0 105 mm2Fvk/A=3460.3 X035-2X105=2.30N/mm2<0.75fc=10.725 N/mm2 ,满

47、足要求。5、柱吊装验算匚二二二二二二6z|830039001 Jq2I '1r J J J J J J J J J J27005500柱的吊装验算包括正截面承载力 计算和裂缝宽度计算。当采用单点吊 装时，吊点一般设在牛腿与下段柱交 界处。起吊时，自重下的内力最大， 其计算简图见图5-1。1 内力计算动力系数1.5,取施工阶段验算 安全度等级降低系数为0.9,吊装时 砼强度未达设计值，按照设计强度的 70%考虑。柱子插入基础杯口深度hi取 800mm 故柱全长为 3.9+8.1+0.8=12.8叶qi=1.53 0.93 1.23 4=6.48kN/mq2=1.53 0.93 1.23

48、(0.1763 253 5.5+0.43 0.83 253 2.8)/8.3=5.61kN/m2M1=6.483 3.9/2=49.28kN.m2M2=0.53 67.02-5.613 8.32/8=-14.80kN.m 2)承载力验算当不翻身起吊时，1 1截面的尺寸为4003 400mm。由于对称配筋As=M/fy(h 0- as')=49.283 10/3003 (365-35)=498mm现上柱配有3O20,吊装时能有效利用的纵筋为 2O20(As=628mm2)，满足 吊装时承载力要求。2 2截面As=M/fy(h 0- as')=67.023 10/3003 (365

49、-35)=677mm现下柱配有4型20,吊装时能有效利用的纵筋为 2空20 (As=628mm2)，2-2截 面不能满足吊装时承载力要求。3-3截面不起控制作用。上述吊装验算结果表明，根据使用阶段的内力进行配筋，施工时不翻身起吊 不能满足承载力要求。应该采取调整吊点、翻身起吊、多点起吊或增加配筋等措施。现采用翻身起吊后，经验算承载力能满足要求。3)裂缝宽度验算混凝土的最大裂缝宽度公式为W max= = cr'-'skEsd eq1.9c+0.08、he丿式中a cr构件受力特征系数，对于钢筋混凝土受弯构件a cr=2.1；c钢筋保护层厚度，c=25mm；p te按有效受拉混凝土

50、截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率，pte=As/Ate；deq受拉区纵向钢筋的等效直径，对于直径相同的带肋钢筋，deq=d；(T Sk按荷载效应的标准组合计算的钢筋等效应力，(Tsk=M k/(O.87hoAs);W裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数， W =1.1-0.65ftk/ ( p teT sk)； ftk混凝土抗拉强度标准值，C30混凝土施工阶段ftk=0.73 2.01=1.41。1 1、22截面裂缝宽度的验算过程见表 5-1 o表5-1裂缝宽度验算截面M k(N.mm)2As(mm )2t sk(N/mm )deq(mm)p teWWmax(mm)1182016000942218

51、.7180.006360.440.28<0.3221299250001256169.6180.01290.680.19<0.3裂缝宽度满足要求六、基础设计(1) .基础设计资料地质情况：地下水位在-4m以下，地基土为沙质粘土，地基承载力特征值为 220 KN/m2，冻深线 1.2m。以A柱下基础为例。基础采用C20砼，抗拉强度ft=1.1N/mm； HPB235钢筋抗 拉强度彳=210“肝金基础顶面(即排架柱的m m截面)内力组合列于表6-1 o表6-1 A柱杯口顶面内力组合组 号基本组合标准组合M (kN.m)N (kN)V (kN)M (kN.m)M (kN)Vk (kN)1439.38911.64,35.96348.61738.926.652425.62973.5439.97337.69778.531.48注：对基础设计：最小轴力组合是