钢筋混凝土单层厂房排架结构设计

1、 15 届课程设计钢筋混凝土单层厂房排架结构设计钢筋混凝土单层厂房排架结构设计 说明书说明书由于本学期开设了混凝土结构设计课程，在教学大纲的要求下我们需要开展课程设计工作。进一步加强对本设计是钢筋混凝土结构学课程学习的最后一个实践环节，是对课程作业的综合补充，对加深课程理论的理解和应用具有重要意义。此次课程设计目的是为了加强我对钢筋混凝土结构设计知识的进一步了解，学习钢筋混凝土结构设计的主要过程,提高钢筋混凝土结构的计算，设计及构造处理，绘制结构施工图的能力。培养正确熟练运用结构设计规范、手册、各种标准图集及参考书的能力。通过实际工程训练，初步建立结构设计，施工全面协调统一的思想。我的设计任务

2、是根据已有的资料对某厂房进行排架结构设计。目目 录录1 设计任务设计任务 .11.1 设计题目.21.2 设计内容.21.3 设计要求.21.4 设计资料.22 结构选型结构选型 .23 荷载计算荷载计算 .53.1 恒载.53.2 屋面活荷载.63.3 风荷载.63.4 吊车荷载.74 排架内力分析排架内力分析 .84.1 恒荷载作用下排架内力分析.94.2 屋面活荷载作用下排架内力分析.114.3 风荷载作用下排架内力分析.154.4 吊车荷载作用下排架内力分析.165 内力组合内力组合 .236 柱截面设计（柱截面设计（A 柱）柱）.256.1 上柱配筋计算.256.2 下柱配筋计算.2

3、76.3 柱裂缝宽度验算.296.4 牛腿设计.306.5 牛腿吊装验算.317 基础设计基础设计 .337.1 作用于基础顶面上的荷载计算.347.2 基础尺寸及埋置深度.357.3 基础高度验算.367.4 基础底板配筋验算.38致谢致谢.41参考文献参考文献.421 设计设计任务任务1.1 设计题目设计题目单层工业厂房排架结构设计1.2 设计内容设计内容1、确定剖面尺寸和结构布置，包括支撑、圈梁、连系梁、基础梁等。2、构件选型。3、排架内力计算：确定计算简图，荷载计算；各种荷载下的内力计算；绘制内力图。4、内力组合。5、设计某柱及柱下单独基础。6、绘制结构施工图一张 A1，内容包括： 厂

4、房平面结构布置图：要求从牛腿顶面处剖开。 排架柱的配筋图和模板图。 柱下独立基础的配筋图和模板图。 结构说明。1.3 设计要求设计要求1、计算书书写工整，插图应按一定比例绘制，图文并茂，纸张规格为 A4；2、图纸应符合房屋建筑制图统一标准（GB/T 500012001） 和建筑结构制图标准（GB/T 501052001） 的要求。1.4 设计资料设计资料某金工车间为单跨厂房，跨度为 22m，柱距为 9m，车间总长度 81m。每跨设有 300/50KN 吊车 2 台，吊车工作级别为 A6 级，轨顶标高 9.6m。采用 SBS 放水卷材 0.45KN/,240mm 厚双面清水维护砖墙，钢窗宽度 4

5、.8m，室内外高差为 150mm，素混凝土地面，厂房剖面如图 1 所示。厂房所在地点的基本风压为 0.45KN/，地面粗糙度为 B 类；基本雪压为 0.45KN/，修正后的地基承载力特征值为 180KN/。活荷载和吊车荷载组合值系数均取；风荷载组合值7 . 0c系数取 0.6。吊车荷载准永久值系数，活荷载和风荷载准用值系数均为。环境6 . 0q0q类别为一类。要求进行排架结构设计（不考虑抗震设防） 。1、跨度见表 1.1，柱距为 6m，厂房纵向长度为 66.48m。2、每跨内设有二台双钩桥式起重机（） ，额定起重量、轨顶标高见表 1.1。4A表表 1.1 分组情况表分组情况表3、屋面构造为：防

6、水层（六层作法，二毡三油铺绿豆砂）找平层（20mm 厚水泥砂浆）预应力混凝土大型屋面板2 结构构件选型及柱截面尺寸确定结构构件选型及柱截面尺寸确定采用 240mm 厚粘土墙（双面粉刷） 。在牛腿顶面标高处设一道连系梁，支承在边柱外侧的牛腿上，用以承受上部墙重，吊车梁以上设高侧窗，洞口尺寸为 3.62.1m（4.8） ，吊车梁以下设低侧窗，洞口尺寸为宽 3.6m，高4.8m，圈梁设在柱顶处。2.1 材料材料排架柱：混凝土：C30钢筋：纵向受力钢筋 HRB400 级，箍筋 HPB235 级柱下单独基础：混凝土 C15 或 C20钢筋：HPB235 级相关资料见表 1.2：表表 1.2 主要构件选型

7、主要构件选型起重量跨度尺寸吊车工作级别 A4梁 号跨度（m）吊车起重量（kN）轨顶标高（m）L130300/50L230200/509.6Q/kNLk/m宽度B/mm轮距K/mm轨顶以上高度H/mm轨道中心至端部距离Bl/mm最大轮压Fp,max/kN最小轮压Fp,min/kN起重机起重量G/kN小车总质量g/kN300/502166505250260030032088515117200/502164005250230026024065410752.2 设计剖面尺寸设计剖面尺寸22 结构选型该厂房跨度在 1536 之间，且柱顶标高大于 8m，故采用钢筋混凝土排架结构。为了使屋盖具有较大的刚度，

8、选用预应力混凝土折线形屋架及预应力混凝土屋面板。选用钢筋混凝土吊车梁及基础梁。厂房的各主要构件选型见表 2.1表表 2.3 主要承重构件选型表主要承重构件选型表构件名称标 准 图 集重力荷载标准值屋面板G410（一）1.5m6m 预应力混凝土屋面板1.40kN/m2（包括灌缝重）天沟板G410（三）1.5m6m 预应力混凝土屋面板（卷材防水天沟板）1.91kN/m2屋 架G415（三）预应力混凝土折线形屋架（跨度 30m）139.5 kN/榀0.05 kN/m2（屋盖钢支撑）吊车梁G323（二）钢筋混凝土吊车梁（吊车工作级别为 A4）39.5kN/根轨道连接G325（二）吊车轨道联结详图0.8

9、0kN/m基础梁G320钢筋混凝土基础梁16.7kN/根由表 1.1 知轨顶标高为 11.4 米，由设计剖面尺寸可知轨顶至柱顶的高度为 3.3米，牛腿顶面标高为 10.2m，设室内地面至基础顶面的距离为 0.5 米，则计算简图中柱的总高度 H、下柱高度 Hl和上柱的高度 Hu分别为：H=11.4m+3.0m+0.5m=15.2mHl=10.2m+0.5m=10.7mHu =15.2m-10.7m=4.5m表表 2.4 柱截面尺寸及相应的参数柱截面尺寸及相应的参数计算参数柱号截面尺寸/mm面积/mm2惯性矩/mm4自重/（kN/m）上柱矩 5005002.510552.081086.25A下柱I

10、 50010001002002.7105348.921086.75上柱矩 5006003105901087.5B下柱I 50012001002002.91055571087.25上柱矩 500400210526.671085C下柱I 50010001002002.7105348.921086.75本题仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图 2 所示。屋架重力荷载为，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为：80KN 榀KNKNmmmKNG85.6732/106226/85. 32 . 121）（2）吊车梁及轨道重力荷载设计值： KNmmKNG16.53)68 . 05 .39(2 . 13

11、 (3) 柱自重重力荷载设计值： A，B 柱：)(48.1239 .10/44. 92 . 11 .359 . 3/5 . 72 . 15544下柱（上柱）KNmmKNGGKNmmKNGGBABA各项恒载作用位置如图 3 所示：3.荷载计算荷载计算3.1 屋盖恒载：屋盖恒载：SBS 防水卷材 20.45KN m20mm 厚水泥砂浆找平层 32200.020.40KN mmKN m100mm 厚水泥蛭石保温层 3250.10.5KN mmKN m一毡两油隔气层 20.05KN m20mm 厚水泥砂浆找平层 220 0.02=0.40k/ mN预应力混凝土屋面板（包括灌缝） 2/2mKN屋盖钢支撑

12、 20.05KN m2/85. 3mKN屋架重力荷载为 139.5kN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设计值为：G1=1.2（3.15 kN/m26m30m/2+139.5kN/2）=354.66kN(1) 吊车梁及轨道重力荷载设计值G3=1.2（39.5kN+0.8 kN/m6m）=53.16kN(2) 柱自重重力荷载设计值A 柱上柱 G4A=1.26.25kN/m3.9m=29.25kN下柱 G5A=1.26.75kN/m9.9m=80.19NB 柱上柱 G4B=1.27.5kN/m4.5m=40.5kN下柱 G5B=1.27.25kN/m10.7m=93.09kNC 柱上柱 G4C

13、=1.25kN/m3.9m=35.1kN下柱 G5C=1.26.75kN/m9.9m=92.07kN3.2 屋面活荷载屋面活荷载屋面活荷载的标准值是 0.5KN/m2，作用于柱顶的屋面活荷载设计值： Q1=1.40.5 kN/m26m21=44.1kNQ1的作用位置与 G1作用位置相同。3.3 风荷载风荷载风荷载标准值按 k=zsz0计算，其中 0=0.4kN/m2, z=1.0，z根据厂房各部分标高及 B 类地面粗糙度由附表 5.1 确定如下：柱顶（标高 14.70m） z=1.092檐口（标高 16.50m） z=1.153屋顶（标高 18.00m） z=1.84 s如图 3.2 所示，由

14、式 k=zsz0可得排架的风荷载的标准值：k1=zs1z0=1.00.81.0920.4=0.393kN/m2k2=zs2z0=1.00.41.0920.4=0.197kN/m2图 3.2 风荷载体型系数和排架计算简图则作用于排架计算简图上的风荷载设计值为： q1=1.40.3936=3.30kN/m q2=1.40.1976=1.565kN/m FW=Q(s1+s2)zh1+(s3+s4)zh2 z0B =1.4(0.8+0.4)1.1531.8m+(-0.6+0.5)1.2061.5m1.00.4 kN/m26.0m=11.05KN3.4 吊车荷载吊车荷载由表 1.2 可查得 300/50

15、 吊车的参数为：B=6.65m，K=5.25m，g=117kN，Q=300kN，Fp,max=320kN，Fp,min=88kN；200/50 吊车的参数为：B=6.4m，K=5.25m，g=75kN，Q=200kN，Fp,max=240kN，Fp,min=65kN。根据 B 及K，可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标值，如图 3.3 所示。(1) 吊车的竖向荷载AB 跨Dmax=QFp,maxyi=1.4320kN(0.767+1+0.125)=842.45kNDmin=QFp,minyi=1.488kN1.892=203.35kNBC 跨Dmax=QFp,maxyi=1.42

16、40kN(0.808+1+0.125)=649.49kNDmin=QFp,minyi=1.465kN1.933=175.9kN(2) 吊车的横向荷载AB 跨作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力计算（由于软钩吊车起重量在160500kN 时，=0.10）：T=1/4（Q+g）=1/40.1(300kN+117kN)=10.425kN作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为TmaxQTyi=1.410.425kN1.892=27.61kNBC 跨作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力计算（由于软钩吊车起重量在160500kN 时，=0.10）：T=1/4（Q+g）=1/40.1(200kN+75

17、kN)=6.875kN作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为TmaxQTyi=1.46.875kN1.933=18.61kN4 排架内力分析排架内力分析4.1 柱剪力分配系数柱剪力分配系数柱别/ulunIIHH30303/ 11/1/lCnHC EI1/1/iiiA 柱0.2820310A2.9860.856 10CHEA0.243B 柱0.1620.296n0310B2.6450.475 10CHEB0.438C 柱0.0760.296n0310C2.2810.654 10CHEC0.319恒载作用下排架的计算简图如图 6a 所示,图中的重力荷载及力矩 M 是根据图 3 确定的，G即 12

18、1343151121403 3673.44;53.1635.188.26123.48673.440.15101.016.673.4435.10.453.160.3267.47.AAAGGKN GGGKNGGKNMG eKNmKN mMGGeG eKNKNmKNmKN m； 由于图 6a 所示排架为对称结构且作用对称荷载，排架结构五侧移，故各柱可按柱顶为不动铰支座反力可根据表 2 所列的相应公式计算，对于 A,B 柱， ，则：iR0.108,0.264n 212233121311132.0521211311.2111211101.0162.052267.47.1.21114.835.8935.8

19、9ABnCnCnMMKNKN mRCCHHmKNRKN 求得后，可用平衡条件求出柱各截面的弯矩和剪力。柱各截面的轴力为该截面以上重iR力荷载之和，恒载作用下排架的弯矩图和轴力图分别见图 6b，c。图 6d 为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定。 （b)图图 2 2 计算单元和计算简图计算单元和计算简图4.1 恒荷载作用下排架内力分析恒荷载作用下排架内力分析恒载作用下排架的计算简图如图 4.1 所示，途中的重力荷载及力矩 M 是根G据图 3.1 确定的，即13412AG423.9kN ; GG53.16kN33.75kN86.91kNGG345A1G86.67kN ; 2G2 423.9kN8

20、47.8kNGG 5B3465BG93.09kN ; 2GG2 53.16kN40.5kN146.82kNGG 374CGG53.16kN27kN80.16kNG ；150015015010022uhemm01h1000150100 15025022eemm；3h100075075025022emm 111Me423.9kN 0.1m42.39kN mG 24A0313M( G)e G e423.9kN+33.75kN0.25m-53.16kN 0.25m101.12kN mG（；14001501505022uhemm01h100015050 15030022eemm 130Me423.9kN

21、 0.05m21.2kN mG 144C033M( G)e G e423.9kN+27kN0.3m53.16kN 0.25m121.98kN mG （该厂房为双跨等高排架，偏心力矩作用下，各柱的弯距和剪力可用剪力分配法计算。对于 A 柱，则0.1490.296n， 22133312131113311.9601.1921122111142.391.960 101.121.19213.40()15.2AnCCnnMMkN mkN mRCCHHm，对于 C 柱，则0.0760.296n，22133334C131113312.3551.0401122111121.202.355 121.981.040

22、11.63()15.2nCCnnMMkN mkN mRCCHHm ，图 4.1 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屋面活荷载作用下排架内力分析(1)AB 跨作用屋面活荷载排架计算简体如图 4.2 所示。其中 Q1=63kN，则在柱顶及变阶处引起的力矩为：111630.16.3AMQekNmkN m10630.2515.752AMQekNmkN m112630.159.45BMQekNmkN m对于 A 柱，131.9601.192CC，12136.31.960 15.751.1922.05()15.2AAAMMkN mkN mRCCHHm对于 B 柱，0.1620.296

23、n，21311131.9221211nCn19.451.9221.19()15.21BBMkN mRCHm则排架柱顶不动铰支座总反力为： 2.051.193.24ABR=RR =kNkN=kN将 R 反作用于排架柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与柱顶不动铰支座反力叠加，可得屋面活荷载作用与 AB 跨时的柱顶剪力，即 17.760.5 ( 38.775)1.62758.880.5 38.77510.5075AAABBBVRRKNKNKNVRRKNKNKN Vc=排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图 4.2 所示。图 4.2 AB 跨作用屋面活荷载时排架内力图(2)BC 跨作用屋面活荷载排架计算简体

24、如图 4.3 所示。其中 Q1=63kN，则在柱顶及变阶处引起的力矩为：111630.053.2CMQekNmkN m01630.318.92CMQekNmkN m11630.159.45B2MQekNmkN m对于 C 柱， 13=2.3551.040CC ，1C2CC133.22.355 18.91.0401.79()15.2MMkN mkN mRCCHHm对于 B 柱，0.1620.296n，21311131.9221211nCn19.451.9221.19()15.21BBMkN mRCHm则排架柱顶不动铰支座总反力为： 1.791.192.98CBR=RR =kNkN=kN将 R 反

25、作用于排架柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与柱顶不动铰支座反力叠加，可得屋面活荷载作用与 AB 跨时的柱顶剪力，即 0.243 2.980.72()AAV =RkNkN m 1.190.438 2.980.12()CCCVRRkNkN=-kN m1.790.319 2.980.84()BBBVRRkNkN=kN m排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图 4.3 所示:图 4.3 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风荷载作用下排架内力分析（1）左吹风时对于 A 柱，得 0.1490.296n，4113131(1)0.341181(1)nCnll+-=+-1113.04

26、/15.20.34115.76()ARq HCkN mmN 对于 C 柱，得0.0760.296n， 4113131(1)0.325181(1)nCnll+-=+-取上柱柱底控制截面及下柱柱底截面为弯矩控制截面，有排架内力图如图 4.4 所示。0.243 2.980.72()AAV =RkNkN m 图 4.4 左吹风时排架内力图（2）右吹风时对于 A 柱， max3min31631.490.3489.447.326.2980.397.89.ABMDeKNmKN mMDeKNmKN m各柱顶剪力分别为：0.243 2.980.72()AAV =RkNkN m 1.190.438 2.980.1

27、2()CCCVRRkNkN=-kN m1.790.319 2.980.84()BBBVRRkNkN=kN m取上柱柱底控制截面及下柱柱底截面为弯矩控制截面，有排架内力图如图 4.5 所示。图 4.5 右吹风时排架内力图4.4 吊车荷载作用下排架内力分析吊车荷载作用下排架内力分析（1）Dmax作用于 A 柱计算简图如图 4.6 所示。其中吊车竖向荷载 Dmax，Dmin在牛腿顶面处引起的力矩为：max3847.620.25211.9AMDekNmkN m=min233.10.75174.83BMDekNmkN m=对于 A 柱，则31.192C =3211.91.19216.62()15.2mA

28、AMkN mRCkNH= -= -= -对于 B 柱，由表 2.5.2 得：0.1620.296n，233311.2071211Cn3174.831.20713.88()15.2BBMkN mRCkNHm=16.6213.882.74()ABRRRkN=+= -+= -排架各柱顶剪力分别为：0.243 2.980.72()AAV =RkNkN m 1.190.438 2.980.12()CCCVRRkNkN=-kN m1.790.319 2.980.84()BBBVRRkNkN=kN m排架各柱的弯矩图、轴力图及底面剪力图如图 4.6 所示。 图 4.6 Dmax作用在 A 柱时排架内力图（2

29、）Dmax作用于 B 柱左计算简图如图 4.7 所示。MA，MB计算如下： Amin 3233.10.2558.28MDekNmkN m=Bmax847.620.75635.72MDekNmkN m=柱顶不动铰支座反力 RA、RB及总反力 R 分别为 358.281.1924.57()15.2mAAMkN mRCkNH= -= -= -3635.721.20750.48()15.2BBMkN mRCkNHm=4.5750.4845.91()ABRRRkN=+= -+=排架各柱顶剪力分别为：0.243 2.980.72()AAV =RkNkN m 1.190.438 2.980.12()CCCV

30、RRkNkN=-kN m1.790.319 2.980.84()BBBVRRkNkN=kN m排架各柱的弯矩图、轴力图及底面剪力图如图 4.7 图 4.7 Dmax作用在 B 柱左时排架内力图（3）Dmax作用于 B 柱右计算简图如图 4.8 所示。MB，MC计算如下：Bmax649.490.75487.12MDekNmkN m=Cmin 3175.90.2543.98MDekNmkN m=柱顶不动铰支座反力 RB、RC及总反力 R 分别为 BB3487.121.20738.68()15.2mMkN mRCkNH= -= -= -CC343.981.043.01()15.2MkN mRCkNH

31、m=BC38.683.0135.67()RRRkN=+= -+= -排架各柱顶剪力分别为：0.243 2.980.72()AAV =RkNkN m 1.190.438 2.980.12()CCCVRRkNkN=-kN m1.790.319 2.980.84()BBBVRRkNkN=kN m排架各柱的弯矩图、轴力图及底面剪力图如图 4.8 所示。 图 4.8 Dmax作用在 B 柱右时排架的内力（4）Dmax作用于 C 柱计算简图如图 4.9 所示。MB，MC计算如下：Bmin175.90.75131.93MDekNmkN m=Cmax 3649.490.25162.37MDekNmkN m=柱

32、顶不动铰支座反力 RB、RC及总反力 R 分别为 BB3131.931.20710.48()15.2mMkN mRCkNH= -= -= -CC3162.371.0411.11()15.2MkN mRCkNHm=BC10.4811.110.63()RRRkN=+= -+=排架各柱顶剪力分别为：0.243 2.980.72()AAV =RkNkN m 1.190.438 2.980.12()CCCVRRkNkN=-kN m1.790.319 2.980.84()BBBVRRkNkN=kN m排架各柱的弯矩图、轴力图及底面剪力图如图 4.9 所示。图 4.9 Dmax作用在 C 柱时排架的内力（5

33、）Tmax作用于 AB 跨柱当 AB 跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图 4.10 所示。对于 A 柱，由表 2.5.3 得 a=(4.5-1.2)/4.5=0.733，则0.1490.296n，C5=0.570)11(1 2)32()1)(2(32323nanaaaRA=TmaxC5=27.61kN0.57=15.74kN()同理，对于 B 柱，a=0.733，C5=0.611，则0.1620.296n，RB=TmaxC5=27.61kN0.611=16.87kN()排架柱顶总反力 R 为：R= RA+ RB= 15.74kN16.87kN32.61kN各柱顶剪力为：VA= RAAR=1

34、5.74kN0.24332.61kN=7.82kN()VB= RBBR=16.87kN0.43832.61kN =2.59kN()VC=C R =0.31932.61=10.40kN() 排架各柱的弯矩图及柱底剪力图如图 4.10 所示。当 Tmax方向相反时，弯矩图和剪力图只改变符号，方向不变。 图 4.10 Tmax作用在 AB 跨时排架内力图（6）Tmax作用于 BC 跨柱当 BC 跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图 4.11 所示。对于 B 柱，a=0.733，C5=0.611，则0.1620.296n，RB=TmaxC5=18.61kN0.611=11.37kN()同理，对于 C

35、 柱，a=0.733，C5=0.540，则0.0760.296n，RC=TmaxC5=18.61kN0.54=10.05kN()排架柱顶总反力 R 为：R= RB+ RC= 11.37kN10.05kN21.42kN()各柱顶剪力为：VA= AR=0.24321.42kN=5.20kN ()VB= RBBR=11.37kN0.43821.42kN =1.99kN()VC= RCCR =10.05kN0.31921.42kN=3.22kN()排架各柱的弯矩图及柱底剪力图如图 4.11 所示。 图 4.11 Tmax作用 BC 跨时排架内力图5 内力组合内力组合以 A 柱内力组合为例，内力组合按计

36、算。除及11111.21.20.91.35GKQQ KnGKQiQiKinGKQiciQiKiSSSSSSSSS maxN相应的 M 和 N 一项外，其他三项均按式计算求得最不利1111.21.20.9GKQQ KnGKQiQiKiSSSSSS内力值；对于及相应的 M 和 N 一项外，-和-截面均按（maxN）求得最不利内力值，二 I-I 截面按求得最不利内力。1.21.4GKQKSS1.35GKQKSS对柱进行裂缝验算时，内力采用保准值，且只对的柱进行验算，00/0.55eh 结果如表 5.1、表 5.2 所示。表表 5.1 A 柱内力设计值汇总表柱内力设计值汇总表屋面活载吊车竖向荷载吊车水

37、平荷载风荷载荷载类别恒载作用在AB 跨作用在BC 跨Dmax作用在 A 柱Dmax作用在 B 柱左Dmax作用在 B 柱右Dmax作用在 C 柱Tmax作用在 AB 跨Tmax作用在 BC 跨左风右风序号M12.130.521.2971.7877.0939.020.682.6623.46.03-13.64N383.3144.1000000000M-67.85-10.291.29140.1212.5137.180.682.6623.46.03-13.64N437.6444.10842.45203.350000000M8.09-1.6430.5530.55188.82118.92.782.2820

38、6.6975.8221.84-172.61N517.6644.10842.45203.350000000V7.691.840.3316.216.117.580.11318.815.1138.03-22.71注：M（单位为 kNm） ，N（单位为 kN） ，V（单位为 kN）表表 5.2 A 柱内力组合表柱内力组合表截面Mmax及相应 N，VMmax及相应 N，VNmax及相应 M，VNmin及相应 M，VMK，NK备注M69.67-65.4846.5276.1458.22N0.9+0.9（）514.350.90.8（）0.9432.110.9+0.9） 558.960.9+0.9()467.2

39、1381.42Nmax一项，取1.35SGK0.71.4SQKM72.40-138.4840.97-116.9N0.90.8()0.91121.100.90.8()0.9658.310.91273.670.90.9（）510.81M556.19-450.5481.14442.95N1207.77822.011360.34587.77V58.63-33.80-1.1950.01MK403.66-315.4364.34311.57NK933.82658.28987.80482.66VK0.90.8()0.943.420.9+0.8（）0.9-22.600.90.550.90.9（）41.68注：M

40、（单位为 kNm） ，N（单位为 kN） ，V（单位为 kN）塔里木大学混凝土结构课程设计6 柱截面设计（柱截面设计（A 柱）柱）混凝土强度等级为 C30，fc=14.3N/mm2，ftk=2.01N/mm2。采用 HRB400 级钢筋，fy= fy=360 N/mm2，b=0.518。上、下柱均采用对称配筋。6.1 上柱配筋计算上柱配筋计算查表 5.2 可见，上截面柱共有 4 组内力。取=500mm-40mm=460mm。经判别0h3 组大偏心受压，只有（）一组为小偏心受压，48.98,558.98MkN m NkN 且，故按此组2100.518 1 14.3/5004601703.7bcN

41、a f hN mmmmmmkN 内力计算时为构造配筋。对三组大偏心受压内力，选取弯矩较大且轴力较小一组，即取76.14,457.65MkN m NkN 查表得有吊车厂房排架方向上柱的计算长度=24.5m=9.0m。附加偏心距取0lae20mm。 。600376.14 10167,16720187457.65 10iaMN mmemm eeemmmmmmNN由，故应考虑偏心距增大系数，0/9000/500185lhmmmm210.50.5 14.3/5005003.191.0457650cf AN mmmmmmNN取。11.0 0290001.150.011.150.010.970500lh22

42、01201190001()1()1.0 0.970187500140014004601.552ilmmemmhmmmmh 塔里木大学混凝土结构课程设计21004576500.1391.0 14.3/5004602800.174460csNNf bhN mmmmmmammhmm取进行计算。,2sxa/ 21.552 187500/ 24080.2iseehammmmmm22045765080.2242.75()360/(46040)ssysNeNmmAAmmfhaN mmmmmm选 420（） ，2615sAmm则=615/（500mm500mm）=0.250.2%，满足要求。/()SAbh2m

43、m查表得垂直于排架方向柱的计算长度=1.254.5m=5.625m,0l则=5625mm/500mm=11.25, =0.98。0/lbmax0.9 ()0.9 0.9814.3 500 500360 615 23348.42ucysNf Af AkNN满足弯矩作用平面外的承载力要求。6.2 下柱配筋计算下柱配筋计算取 h0=1000-40=960mm，与上柱分析办法相似，在表 5.2 的 8 组内力中选择两组最不利内力： 556.191207.77MkN mNkN442.95597.48MkN mNkN（1）按计算556.19,1207.77MkN m NkN下柱计算长度去=1.0=1.01

44、0.7=10.7m,0llH附加偏心距=1000mm/30=33.3mm(大于 20mm)。b=100mm, ae=400mm,=150mm。fbfh塔里木大学混凝土结构课程设计6003556.19 10460.5,460.533.3493.81207.77 10iaMN mmemm eeemmmmmmNN由，故应考虑偏心距增大系数。且取1505/10700/100010.7lhmmmm。21.02510.50.5 14.3/2.7 101.5981.01207770cf AN mmNN取。11.022012011107001()1()1.0 1.01.159493.8100014001400

45、960ilmmemmhmmmmh 01.159 493.8572.30.30.3 960288iemmmmhmmmm故为大偏心受压。先假定中和轴位于翼缘内，则211207.77168.92001.0 14.3/500fcfNkNxmmhmmf bN mmmm ，且00.158 960497.3bxhmm22 4080sxamm中和轴位于翼缘内。/ 2572.31000/ 2401032.3iseehammmmmm100222()2()168.912077701023.31.0 14.3/500168.9(960)2360/(96040)539.1cssysxNef bx hAAfhaNmmN

46、mmmmmmmmN mmmmmmmm（2）按计算442.95,597.48MkN m NkN6003442.95 10741.4,741.433.3774.7.3597.48 10iaMN memm eeemmmmmmNN塔里木大学混凝土结构课程设计由，故应考虑偏心距增大系数。且取1505/10700/100010.7lhmmmm。21.02510.50.5 14.3/2.7 102.011.0597480cf AN mmNN取。11.022012011107001()1()1.0 1.01.101774.7100014001400960ilmmemmhmmmmh 01.101 774.785

47、3.20.30.3 960288iemmmmhmmmm故为大偏心受压。先假定中和轴位于翼缘内，则2159748083.62001.0 14.3/500fcfNkNxmmhmmf bN mmmm ，且00.158 960497.3bxhmm22 4080sxamm中和轴位于翼缘内。/ 2853.21000/ 2401234.7iseehammmmmm100222()2()83.65974801234.71.0 14.3/50083.6(960)2360/(96040)570.24cssysxNef bx hAAfhaNmmN mmmmmmmmN mmmmmmmm综合上述计算结果，下柱选用 420

48、,21256sAmm则=1256/500mm1000mm）=0.250.2%，满足要求。/()SAbh2mm查表得垂直于排架方向柱的计算长度=0.810.7m=8.56m,0l则=8560/500mm=17, =0.84。0/lb塔里木大学混凝土结构课程设计25222max0.9 ()0.9 0.84 (14.3/2.7 10360/12562)2458.75ucysNf Af AN mmmmN mmmmKNN满足弯矩作用平面外的承载力要求。6.3 柱裂缝宽度验算规范规定，对 e0/h00.55 的柱应进行裂缝宽度验算。在 A 柱只有下柱出现e0/h00.55 的内力，故应进行裂缝宽度验算。验

49、算过程见表 6.1，其中上柱As615mm2，下柱 As1256mm2；Es2.0105kN/mm2；构件受力特征系数cr2.1；混凝土保护层厚度 c 取 25mm。表表 6.1 柱的裂缝宽度验算表柱的裂缝宽度验算表柱截面下柱/kkN mM322.78内力标准值/kkNN497.9/mm0/kkNMe6480.55ho0.5()steffAbhbbh0.0096 Fvk2.01 500 5650.50所以所选的尺寸满足要求。(3)牛腿配筋计算纵向受拉钢筋总截面面积 As：由于 a =0；因而该牛腿可按构造要求配筋，根据构造要求，Asminbh=0.002500mm600mm=600 mm2;塔

50、里木大学混凝土结构课程设计根据规定，纵向受拉钢筋 As的最小配筋率为 0.002bh；实际选用414（As=616mm2）水平箍筋选用 100 的双肢筋。根据构造要求，牛腿水平箍筋 100：2h0 /3=2565/3=377mm2h0 范围内有 4 根箍筋，其水平截面面积为1 根 钢筋的计算截面面积 50.3 mm24250.3=402.4 mm2 As/2=616/2=308 mm2 ，满足构造要求。6.5 牛腿吊装验算采用翻身起吊，吊点设在牛腿下部，混凝土达到设计强度后起吊。规范可知当 hc(柱截面场边尺寸，800mm2hc1000 mm2)插入杯口深度为 h1=0.9hc且800mm,h

51、1=0.91000mm=900mm,取 h1 =900mm则柱吊装时的总长度为 4.5+10.7+0.9=16.1m.。柱吊装阶段的荷载为柱自重重力荷载（应考虑动力系数）即柱吊装阶段的荷载为柱的自重重力荷载（考虑动力系数） ，即 q1Gq1k1.51.356.25kN/m12.67kN/mq2Gq2k1.51.35(0.5m1.1m25kN/m3)27.84kN/mq3Gq3k1.51.356.75kN/m13.67kN/m在上面荷载作用下，柱各控制截面的弯矩为：222111112.67/4.5128.2822uMq HkN mmkN m22221112.67/(4.50.6 )(27.84/

52、12.67/) 0.6167.5022MkN mmmkN mkN mmkN m由：233 32102BAMR lq lM得2A3 3311167.50R13.67/1159.962211MkN mq lkN mmkNlm令，得=59.96kN/13.67kN/m=4.39m，330AxdMRq xd3/AxRq则下柱段最大弯矩为：3M塔里木大学混凝土结构课程设计223159.964.3913.67/4.39131.52MkNmkN mmkN m柱截面受弯承载力及裂缝宽度验算过程见表 6.2。表表 6.26.2 柱吊装阶段承载力及裂缝宽度验算表柱吊装阶段承载力及裂缝宽度验算表柱 截 面上 柱下

53、柱()/()kM MkN m128.28（95.02）167.50（124.07）,0()/()uyssMf A hakN m229.820.9128.28=115.45505.740.9167.50=150。7520/(0.87)/(/)skksMh AN mm156.2101.511.1 0.65tkteskf 0.26-0.00990.2 取 0.2max(1.90.08)/epskcrstedwcmmE 0.060.2（满足要求） 0.050.2（满足要求）7 基础设计建筑基地基础设计规范规定，对于 6 m 柱距地单层多跨厂房，基地承载力特征值 160KN/m2fk(180 KN/m2

54、) 200 KN/m2,吊车起重量 200300KN，厂房跨度l30m,设计等级为丙级时，可不做地基变形验算基础混凝土强度等级采用 C20，下设 100 m m 厚 C10的素混凝土垫层。7.基础顶面上的荷载计算基础顶面上的荷载计算 塔里木大学混凝土结构课程设计图 7.1 基础截面尺寸7.1 基础截面尺寸基础截面尺寸(1)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传给基础的 M，N，V 以及外墙自重重力荷载，前者可由内力组合表的截面选取，见表 7.1，其中内力标准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见图(2)基础面积计算作用于基础顶面上的荷载包括柱底

55、（-截面）传给基础的 M，N，V 以及外墙自重重力荷载（其中 B 柱无墙自重重力荷载） 。基础设计的不利内力见表8，其中内力组合标准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。 表表 7.17.1 柱下基础设计的不利内力柱下基础设计的不利内力荷载效应基本组合荷载效应标准组合组别/()MkN m/N kN/VkN/()kMkN m/kNkN/kVkN塔里木大学混凝土结构课程设计第 1组556.191207.7758.63403.66933.8243.42第 2组-450.54822.01-33.80-315.43658.28-22.60第 3组81.141360.34-1

56、.3964.341042.800.55由上图可见，A 列柱每个基础承受的外墙总宽度为 6.0m，总高度为h=16.5m+0.05m=16.55m，墙体为 240mm 实心砖墙（19KN/m） ，钢框玻璃窗（0.45KN/m） ，基础梁重量为 16.7kN/根。每个基础承受的由墙体传来的重力荷载为：240mm 厚砖墙 319/0.24616.55(4.82.1 ) 3.6 339.54kN mmmmmmmkN钢框玻璃窗 20.45/(4.82.1 ) 3.611.18kN mmmmkN基础梁 16.70kN 367.42wkNkN距基础形心的偏心距为：wkNwe=（240mm+1000mm）/2

57、=620mmwe1.21.2 367.43440.90wwkNNkNkN7.2 基础尺寸及埋置深度基础尺寸及埋置深度（1） 按构造要求拟定高度 h1150hhamm查表得柱的插入深度，。查表得10.90.9 1000900chhmmmm1950mm取h杯底厚度应不小于 250mm，取=300mm,则1a1a塔里木大学混凝土结构课程设计h=950mm+300mm+50mm=1300mm。基础顶面标高为0.500m,故基础埋置深度为：d=h+0.5m=1.300m+0.5m=1.800m杯壁厚度 t350mm,取 375mm；基础边缘高度取 400mm,台阶高度取2a450mm。（2） 拟定基础底

58、面尺寸,max2231042.8367.429.79180/20/1.8kwkamNNkNkNAmfdkN mkN mm适当放大，取。23.63.010.8Ablmmm（3） 计算基底压力及验算地基承载力3220/1.8010.8388.8kmGdAkN mmmkN2223113.03.66.4866Wlbmmm基底压力按计算，计算结果见表 7.2,max,minkbkbkkpNMpAW验算地基承载力，其中,max,min,min21.2kkakapppfpf221.21.2 180/216/afkN mkN m 表表 7.2 柱基础底面压力计算及地基承载力验算表柱基础底面压力计算及地基承载力

59、验算表类 别第 1 组第 2 组第 3 组/()kMkN m403.6664.34322.78/kNkN933.821042.80497.90/kVkN43.42-24.2943.74wkbkkkNNGN/kN1690.041414.51799.02塔里木大学混凝土结构课程设计bkkkwkwMMV hN e/()kN m232.31-572.61-162.75,max,min2()(/)kkpbkbkpNMkN mAW192.33120.64214.3442.61191.69141.46,max,min,min ()/ 2/1.2kkakapppkNfkNpkNf kN156.48180192.33216130.