现浇楼盖及单层厂房结构设计计算书

PAGE.z.--..可修编..混凝土构造课程设计计算说明书设计题目：学院、系：现浇楼盖及单层厂房构造设计土木工程学院专业：土木工程学生姓名：陈德胜班级：土082**指导教师**：蒋方成职称教授最终评定成绩2012年6月-.z.目录第1章绪论………………………31.1设计目的…………………31.2设计概述…………………3第2章混凝土构造单向板肋梁楼盖设计…………………42.1设计资料…………………42.2构造平面布置……………52.3板的计算………………52.4次梁的计算……………102.5主梁的计算……………15第3章现浇钢筋混凝土梁式楼梯设计…………………243.1设计资料………………243.2踏步板〔TB—1〕的计算和配筋…………………243.3楼梯斜梁〔TL—2〕的计算和配筋……263.4平台板〔TB—2〕的计算和配筋………273.5平台梁〔TL—3〕的计算和配筋………29第4章厂房设计……………324.1设计资料………………324.2构造构件选型及柱截面尺寸确定……324.3荷载计算………………334.4排架内力计算…………374.5内力组合………………484.6柱的截面设计…………504.7根底设计…………………61结论69致谢70参考文献71第1章绪论1.1设计的目的通过此次课程设计，了解工业与民用建筑房屋的设计内容、程序和根本原则，学习设计计算方法和步骤，提高设计计算和制图能力，稳固所学的理论知识和实际知识，并学习运用这些知识结合先行的规*解决工业与民用房屋设计中的实际问题。1.2设计概述本次设计共有三个设计组成，分别为混凝土构造单向板肋梁楼盖设计、现浇钢筋混凝土梁式楼梯设计和金加工车间设计。混凝土构造单向板肋梁楼盖设计主要是针对板、次梁和主梁的设计。现浇钢筋混凝土梁式楼梯设计主要是楼梯板、平台板和平台梁的设计。金加工车间设计主要是对柱子、牛腿和根底的设计。第2章混凝土构造单向板肋梁楼盖设计2.1设计资料*多层工业建筑仓库，楼面平面如下图。采用钢筋混凝土整表达浇楼盖。有关设计要求如下：楼面作法：20mm厚水泥砂浆面层,20mm厚板底混合砂浆抹灰，梁侧抹灰15mm厚。2.楼面活荷载标准值：10KN/m2。3.材料：混凝土C25，梁内受力主筋采用HRB335级钢筋，其余用HPB235级钢筋。4.板厚采用80mm，柱截面450mm×450mm，主次梁截面由高跨比和高厚比计算确定。5.板伸入墙内120mm，次梁及主梁伸入墙240mm。6.楼盖平面柱网尺寸示意图：图1.1梁板构造平面布置2.2构造平面布置构造平面布置如图2.3，主梁横向布置：跨度6600mm，间距6600mm；次梁纵向布置：跨度6600mm，间距2200mm.根据跨高比：次梁H=(1/12～1/18)Lb=(1/2～1/3)h主梁H=(1/8～1/15)Lb=(1/2～1/4)h取：次梁的截面尺寸h×b=450mm×200mm主梁的截面尺寸h×b=700mm×250mm2.3板的计算板按考虑塑性内力重分布方法计算.板的，应按单向板计算。板的厚度按构造要求取h=80mm>.板尺寸及支承情况图2.3所示.a)板的尺寸(b)计算简图图2.3板的尺寸和计算简图2.3.1荷载计算恒载标准值厚水泥砂浆面层：厚钢筋混凝土板：厚板底混合砂浆抹灰：合计：楼面活荷载：线恒荷载设计值：线活荷载设计值：合计：g+q=2.3.2内力计算确定板的计算跨度：板伸入墙内边跨：取中间跨：计算跨度差〔2.02m-2.00m〕/2.00=1%<10%，说明可按等跨连续板计算内力(为简化计算，统一取取。取宽板带作为计算单元，计算简图如图2.3〔b〕所示。表连续梁和连续单向板的弯矩计算系数支承情况截面位置端支座边跨跨中离端第二支座离端第二跨跨中中间支座中间跨跨中ⅠⅡⅢ梁、板搁支在墙上02跨连续：3跨以上连续：板与梁整表达浇梁梁与柱整表达浇表连续梁和连续单向板的剪力计算系数支承情况截面位置端支座内侧离端第二支座中间支座外侧内侧外侧内侧搁支在墙上0.450.600.550.550.55与梁或柱整表达浇0.500.55在一样均布荷载作用下的等跨度、等截面连续梁、板，构造各控制截面的弯矩计算公式：弯矩：式中—梁、板构造的计算跨度；—梁、板的恒荷载及活荷载设计值；—梁、板构造的弯矩计算系数。在一样均布荷载作用下的等跨度、等截面连续梁、板，构造各控制截面的剪力计算公式：剪力：式中—梁、板的净跨度；—梁、板的恒荷载及活荷载设计值；—梁、板构造的弯剪力计算系数。连续板各截面弯矩计算截面边跨跨内离端第二支座离端第二跨跨内中间跨跨内中间支座弯矩计算系数4.2-4.82.3.3截面承载力计算取，连续板各截面的配筋计算见表2.3.5。〔考虑内拱作用，中间板降低〕截面抵抗矩系数计算公式：式中—截面抵抗矩系数；—荷载在该截面产生的弯矩；—截面的有效高度；—矩形应力图系数；—截面宽度；—混凝土轴心抗压强度设计值。相对受压区高度计算公式：式中—相对受压区高度；—截面抵抗矩系数。受拉区纵向受力钢筋的截面面积计算公式：式中—受拉区纵向受力钢筋的截面面积；—相对受压区高度；—截面的有效高度；—截面宽度；—混凝土轴心抗压强度设计值；—钢筋受拉强度设计值。注：1.计算现浇钢筋轴心受压及偏心受压构件时，如截面的长边或直径小于300mm，则表中混凝土的强度设计值应乘以系数0.8，当构件质量〔如混凝土成型、截面和轴心尺寸等〕确有保证时，可不受此限制。2.离心混凝土的强度设计值应按专门标准录用。截面边跨跨内离端第二支座离端第二跨跨内中间跨跨内中间支座弯矩计算系数6.0-6.04.2-4.8表2.3.5连续板各截面配筋计算板带部位截面边区板带〔eq\o\ac(○,1)～eq\o\ac(○,2)，eq\o\ac(○,5)～eq\o\ac(○,6)轴线间〕中间区板带〔eq\o\ac(○,2)～eq\o\ac(○,5)轴线间〕边跨跨内离端第二支座离端第二跨跨内、中间跨跨内中间支座边跨跨内离端第二支座离端第二跨跨内、中间跨跨内中间支座6.0-6.04.2-4.86.0-6.04.2×0.8=3.36-4.8×0.8=-3.840.140-0.1400.098-0.1120.140-0.1400.078-0.0900.1520.1520.1030.1190.1520.1520.0810.095520520352407520520277325选配钢筋实配钢筋面积537537419419537537327327中间区板带eq\o\ac(○,2)～eq\o\ac(○,5)轴线间，各内区格板的四周与梁整体连接，故中间跨跨内和中间支座考虑板的内拱作用，计算弯矩降低20%。连续板的配筋示意图见设计图纸。(参考教材)2.4次梁的计算次梁按考虑塑性内力重分布方法计算。取主梁的梁高，梁宽。次梁有关尺寸及支承情况见图4.1〔a〕〔a〕次梁的尺寸〔b〕计算简图图4.1次梁的尺寸和计算简图2.4.1荷载恒载设计值由板传来：次梁自重：梁侧抹灰：合计：活荷载计算值由板传来：合计：2.4.2内力计算计算跨度边跨取中间跨：跨度差：说明可按等跨连续梁计算计算内力。计算简图如图2.4〔b〕。连续次梁各截面弯矩及剪力计算分别见表2.4.1和2.4.2。表2.4.1连续次梁弯矩计算截面边跨跨内离端第二支座离端第二跨跨内、中间跨跨内中间支座弯矩计算系数144.8-144.894.98-108.55表2.4.2连续次梁剪力计算截面端支座内侧离端第二支座外侧离端第二支座内侧中间支座外侧、内侧剪力计算系数0.450.60.550.55109.07145.43132.67132.672.4.3截面承载力计算次梁跨内截面按T形截面计算，翼缘计算宽度为：边跨：离端第二跨、中间跨：梁高：翼缘厚：判别T形截面类型：按第一类T形截面试算跨内截面因此各跨中截面均属于第一类T型截面截面抵抗矩系数计算公式：式中—截面抵抗矩系数；—荷载在该截面产生的弯矩；—截面的有效高度；—矩形应力图系数；—截面宽度；—混凝土轴心抗压强度设计值。相对受压区高度计算公式：式中—相对受压区高度；—截面抵抗矩系数。受拉区纵向受力钢筋的截面面积计算公式：式中—受拉区纵向受力钢筋的截面面积；—相对受压区高度；—截面的有效高度；—截面宽度；—混凝土轴心抗压强度设计值；—钢筋受拉强度设计值。支座截面按矩形截面计算，第一内支座截面弯矩大，钢筋净距至少为，按两排纵筋考虑。取，其他中间支座按一排纵筋考虑，取。连续次梁正截面承载力计算截面边跨跨内离端第二支座离端第二跨跨内、中间跨跨内中间支座144.8-144.894.98-108.550.0320.3530.0220.2640.0330.458<0.5500.0220.313119615097611031选配钢筋实配钢筋面积125615207631017混凝土和箍筋共同承当的剪力计算公式：式中—混凝土轴心抗拉强度设计值；—梁的截面宽度；—梁的有效高度；—箍筋抗拉强度设计值；—混凝土和箍筋共同承当的剪力；—配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积；—沿构件长度方向箍筋的间距。受弯构件的最小尺寸应满足：式中—构件斜截面上的最大剪力；—混凝土强度影响系数，当混凝土强度等级不超过C50时，取；当混凝土强度等级为C80时，取；其间按线性内插法取用；—矩形截面的宽度，T形截面或工字形截面的腹板宽度；—截面的有效高度。混凝土承当的剪力计算公式：式中—混凝土承当的剪力；—截面高度影响系数，当小于时，取等于求得；当大于时，取等于求得；—截面宽度；—截面的有效高度；—混凝土轴心抗压强度设计值。表2.4.4连续次梁斜截面承载力计算截面端支座内侧离端第二支座外侧离端第二支座内侧中间支座内侧、外侧109.07145.43132.67132.67246900>V232000>V232000>V246900>V73800<V69300<V69300<V选用钢筋101101101101249108130149实配箍筋间距200100130130配筋率验算：满足要求2.5主梁计算主梁按弹性理论计算。柱高，柱截面尺寸为，主梁伸入墙内。主梁的有关尺寸及支承情况如图2.5〔a〕所示。(a)〔a〕主梁尺寸〔b〕计算简图图2.5主梁的尺寸及计算简图〔见教材〕2.5.1荷载恒荷载设计值由次梁传来：主梁自重〔折算为集中荷载〕：梁侧抹灰〔折算为集中荷载〕：活荷载设计值：合计：2.5.2内力计算计算跨度:边跨：中间跨：跨度差为(6.64m-6.60m)/6.60m=0.61%<10%，则可按等跨连续梁计算。由于主梁线刚度较柱的线刚度大得多〔〕，故主梁可视为铰支柱顶上的连续梁，计算简图如图2.5〔b〕所示。在各种不同分布荷载作用下的内力计算可采用等跨连续梁的内力系数表进展,跨内和支座截面最大弯矩及剪力按下式计算公式:式中—内力系数；—每一个恒荷载设计值；—每一个活荷载设计值；—梁的计算跨度。在各种不同分布荷载作用下的内力计算可采用等跨连续梁的内力系数表进展,跨内和支座截面最大弯矩及剪力按下式计算公式:式中—内力系数；—每一个恒荷载设计值；—每一个活荷载设计值。式中各系数查表得到：表2.5.1主梁弯矩计算序号计算简图边跨跨内中间支座中间跨内①②③④eq\o\ac(○,5)-111.21(-388.62)211.79最不利荷载组合eq\o\ac(○,1)+eq\o\ac(○,2)487.07-302.41-132.12eq\o\ac(○,1)+eq\o\ac(○,3)69.45-302.41283.24eq\o\ac(○,1)+eq\o\ac(○,4)411.87-524.83(-247.42)245.87eq\o\ac(○,1)+eq\o\ac(○,5)87.78-241.42(-524.83)245.87表2.5.2主梁的剪力计算序号计算简图端支座中间支座eq\o\ac(○,1)eq\o\ac(○,2)0③eq\o\ac(○,4)-16.8最不利荷载组合eq\o\ac(○,1)+eq\o\ac(○,2)219.95311.6977.06eq\o\ac(○,1)+eq\o\ac(○,3)186.54311.13(223.92)307.72(114.44)eq\o\ac(○,1)+eq\o\ac(○,4)40.4114.44(307.72)223.92(311.13)图4.2主梁的弯矩包络图及剪力包络图2.5.3截面承载力计算主梁跨内截面按T形截面计算，其翼缘计算宽度为：，并取。判别T形截面类型：按第一类T形截面试算跨内截面，故主梁跨中截面均属于第一类T形截面，中间支座截面〔因支座弯矩较大考虑布置两排纵筋，并布置在次梁主筋下面〕。跨内截面在负弯矩作用下按矩形截面计算，取。构造控制截面弯矩和剪力计算公式：式中—按简支梁计算的支座边缘处剪力设计值，；—作用于构造上的恒荷载与活荷载的设计值；—构造支座的宽度。表2.5.3主梁正截面承载力计算截面边跨跨内中间支座中间跨跨内487.07-524.83283.24-132.1259.8465.03或0.0420.3390.024-0.0900.043<0.120.4330.0240.095<0.12249731971394724选配钢筋实配钢筋面积260733201520760混凝土和箍筋共同承当的剪力计算公式：式中—混凝土轴心抗拉强度设计值；—梁的截面宽度；—梁的有效高度；—箍筋抗拉强度设计值；—混凝土和箍筋共同承当的剪力；—配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积；—沿构件长度方向箍筋的间距。受弯构件的最小尺寸应满足：式中—构件斜截面上的最大剪力；—混凝土强度影响系数，当混凝土强度等级不超过C50时，取；当混凝土强度等级为C80时，取；其间按线性内插法取用；—矩形截面的宽度，T形截面或工字形截面的腹板宽度；—截面的有效高度。混凝土承当的剪力计算公式：式中—混凝土承当的剪力；—截面高度影响系数，当小于时，取等于求得；当大于时，取等于求得；—截面宽度；—截面的有效高度；—混凝土轴心抗压强度设计值。表2.5.4主梁斜截面承载力计算截面端支座内侧离端第二支座外侧中间支座内侧197.15281.338275.604638.138>V597.975>V597.975>V190.691<V178.689<V178.689<V选用箍筋101157157按构造配筋204273实配箍筋间距2502002004.5.4主梁吊筋计算由次梁传至主梁的全部集中力为：则选第3章现浇钢筋混凝土梁式楼梯设计3.1设计资料*多层工业建筑现浇钢筋混凝土楼梯，活荷载标准值为，踏步面层为厚水磨石，底面为厚混合砂浆，混凝土为C25，梁中受力钢筋为Ⅱ级，其余钢筋采用Ⅰ级，构造布置如图3.1所示：图3.13.2踏步板〔TB—1〕的计算和配筋3.2.1荷载计算踏步尺寸，斜板厚，，则截面平均高度为：。恒荷载：踏步板自重：踏步面层重：踏步抹灰重：合计：活荷载：总计：3.2.2内力计算斜截面尺寸选用，则踏步板计算跨度为。斜板跨中正截面最大正弯矩计算公式：式中—作用于斜板上沿水平方向均布竖向恒荷载和活荷载设计值;—梯段斜板沿水平方向的计算跨度。由公式得：踏步板跨中弯矩：3.2.3截面承载力计算踏步计算截面尺寸：，截面抵抗矩系数计算公式：式中—截面抵抗矩系数；—荷载在该截面产生的弯矩；—截面的有效高度；—矩形应力图系数；—截面宽度；—混凝土轴心抗压强度设计值。相对受压区高度计算公式：式中—相对受压区高度；—截面抵抗矩系数。受拉区纵向受力钢筋的截面面积计算公式：式中—受拉区纵向受力钢筋的截面面积；—相对受压区高度；—截面的有效高度；—截面宽度；—混凝土轴心抗压强度设计值；—钢筋受拉强度设计值。由公式，，得：故踏步板按构造配筋，每个踏步板采用，取踏步内斜板分布钢筋。3.3楼梯斜梁〔TL—2〕的计算和配筋3.3.1荷载计算踏步板传荷载：斜梁自重：斜梁抹灰重：总计：3.3.2内力计算取平台梁截面尺寸，斜梁水平方向的计算跨度为：由公式得：斜梁跨中截面弯矩及支座截面剪力分别为：3.3.3承载力计算斜梁按T形截面进展配筋计算，取，翼缘有效宽度按倒L形截面计算。按梁的跨度考虑：按翼缘宽度考虑：按翼缘高度考虑：取首先按第一类T形截面进展计算：由公式，得3.4平台板〔TB—2〕的计算和配筋因为：，按单向板计算，应沿长边方向配置不少于短边方向25%的受力钢筋。板厚取，取1m宽板带进展计算。3.4.1荷载计算恒荷载标准值：厚水磨石：厚板：厚底面混合砂浆：线恒荷载设计值：线活荷载设计值：3.4.2内力计算计算跨度：由公式得：3.4.3承载力计算由公式，，得∴选用。3.5平台梁〔TL—3〕的计算和配筋设平台梁截面尺寸为。3.5.1荷载计算梁自重：梁侧抹灰：平台板传来的恒荷载：合计：由板传活荷载：梯段斜粮传来的集中荷载：3.5.2内力计算计算跨度：取，平台梁按简支梁计算，计算简图如下：平台梁跨中截面弯矩及支座截面剪力分别为：3.5.3承载力计算按倒L形计算，宽度按倒L形截面计算。按梁的跨度考虑：按翼缘宽度考虑：按翼缘高度考虑：取首先按第一类T形截面进展计算：由公式，，得：选用〔〕。，按构造配筋，选双肢箍。第4章厂房设计4.1设计资料1.金加工车间跨度24m，总长60m，柱距6m。2.车间内设有2台200/50kN中级工作制吊车，其轨顶设计标高9.5m。3.建筑地点：株洲市郊区。4.车间所在场地：低坪下1m内为填土，填土下4m内为均匀亚黏土，地基承载力设计值，地下水位-5.0m，无腐蚀。根本风压，根本雪压。5.厂房中标准构件选用情况：〔1〕.屋面板采用G410〔一〕标准图集中的预应力混凝土大型屋面板，板重〔包括灌浆在内〕标准值，屋面板上做二毡三油，标准值为。〔2〕.天沟板采用G410〔三〕标准图集中的TGB77—1，板重标准值为。〔3〕.屋架采用G410〔三〕标准图集中的预应力混凝土折线型屋架YWJA—21，屋架辎重标准值每榀。〔4〕.吊车梁采用G425标准图集中的先*发预应力混凝土吊车梁Y*DL6—8，吊车梁高1200mm，翼缘宽500mm，梁腹板宽200mm，自重标准值根，轨道及零件重，轨道及垫层构造要求200mm。〔5〕材料：A.柱：混凝土C30B.根底.混凝土C15C.钢筋.Ⅱ级。4.2构造构件选型及柱截面尺寸确定因该厂房跨度在之间，且柱顶标高大于，所以采用钢筋混凝土排架构造。为了是屋盖具有较大刚度，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根底梁。厂房各主要构件选型见下表：表4.1主要承重构件选型表构件名称标准图集选用型号重力荷载标准值屋面板G410〔一〕预应力混凝土屋面板YWB—2Ⅱ〔包括灌浆在内〕天沟板G410〔三〕预应力混凝土屋面板〔卷材防水天沟板〕TGB68—1屋架G415〔三〕预应力混凝土折线形屋架〔跨度〕YWJA—24—1Aa每榀。吊车梁G323〔二〕钢筋混凝土吊车梁〔吊车工作等级中级〕DL—9Z〔中间跨〕DL—9B〔边跨〕根轨道连接G325〔二〕吊车轨道联结详图根底梁G320钢筋混凝土根底梁JL—3根由设计资料可知柱顶标高，轨顶标高为，设室内地面至根底顶面的距离为，则计算简图和吊车梁的高度求总高度H、下柱高度和上柱高度分别为：根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，可查表确定柱截面尺寸：表4.2柱截面尺寸及相应的计算参数计算参数柱号截面尺寸面积惯性矩自重AB上柱下柱Ⅰ4.3荷载计算4.3.1恒载〔1〕屋面恒载两毡三油防水层：厚水泥砂浆找平层：厚水泥砾石保温层：一毡两油隔气层：厚水泥砂浆找平层：预应力混凝土屋面板：屋盖钢支撑：合计：屋架重力荷载为每榀，则作用于柱顶的屋盖构造重力荷载设计值为：〔2〕吊车梁及轨道重力荷载设计值：〔3〕柱自重重力荷载设计值：A、B柱：上柱：下柱：4.3.2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，所以仅按前者计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：的作用位置与作用位置一样。4.3.3风荷载垂直于建筑物外表上的风荷载标准值计算公式：式中—根本风压，是以当地比拟空旷平坦地面上离地高统计所得的50年一遇平均最大风速为标准确定的风压值；—高度处的风振系数，对高度小于的单层厂房，取；—风荷载体型系数，是风吹到厂房外表引起的压力或吸力与理论风压比值，与厂房的外表体型和尺度有关，可根据建筑体型查得；—风压高度变化系数，根据所在地区的地面粗糙程度类别和所求风压处离地面的高度查得。根据厂房各局部标高及B类地面粗糙查表得：柱顶〔标高〕檐口〔标高〕屋顶〔标高〕可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：图4.1则用于排架计算简图上的风荷载设计值为：4.3.4吊车荷载吊车的参数为：，，，，，。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4.2所示。图4.2〔1〕吊车竖向荷载〔2〕吊车横向水平荷载作用于每一个轮子上的吊车荷载水平制动力计算公式：式中—每一个轮子作用在轨道上的横向水平制动力；—横向水平制动系数；—吊车的额定起重量的重力荷载；—小车的重力荷载。作用于拍架上的吊车横向的水平荷载设计值计算公式：式中—第个大车轮子的横向水平制动力；—吊车梁传给柱的最大横向反力的标准值；—影响线数值。4.4排架内力计算该厂房为一跨等高排架，可用剪力分配法进展内力分析。其柱的剪力分配系数见表4.3：表4.3柱剪力分配系数柱号A、B柱4.4.1恒荷载作用下排架内力分析恒荷载作用下排架的计算简图如下图，图中的重力荷载及力矩M是根据以下图确定：由图所示排架为对称构造且作用对称荷载，排架构造无侧移，故各柱可按柱顶为不动铰支座计算式内力。柱顶不动支座反力可根据表所列的相应公式计算。对于A柱，，，则图4.3柱各截面的轴力为该截面以上重力荷载之和，恒载作用下排架构造的弯矩图4.4和轴力图分别见图4.5。图4.4图4.54.4.2屋面活荷载作用下排架内力分析AB跨作用屋面活荷载排架计算简图如图4.6所示。其中，它在柱顶及变阶引起的力矩为：；；对于A柱，，，则图4.6将R反向作用于排架柱顶，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：弯矩见弯矩图4.7，剪力剪力图4.8。图4.7图4.84.4.3风荷载作用下排架内力分析〔1〕左吹风时计算简图如图4.9所示。对于A柱，，，由表得：各柱顶剪力分别为：排架内力图如图4.10所示。图4.10〔2〕右吹风时计算简图如下图。将图所示A柱内力图对换且改变内力符号后可得，如图4.11所示。图4.114.4.4吊车荷载作用下排架内力分析〔1〕作用在A柱计算简图如图4.12所示。其中吊车竖向荷载，在牛腿顶面处引起的力矩为：图4.12对于A、B柱，，则排架各柱顶剪力分别为：排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图4.13和4.14所示。图4.13图4.14〔2〕作用在B柱计算简图如图4.15所示。其中吊车竖向荷载，在牛腿顶面处引起的力矩为：对于A、B柱，，则排架各柱顶剪力分别为：排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图4.16和4.17所示。图4.15图4.16图4.17〔3〕作用于AB跨柱当AB跨作用于吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图4.18所示。对于A、B柱，，，由表得，则排架柱顶总反力为：各柱顶剪力为：排架各柱的弯矩图柱底剪力值如图4.19所示。当方向相反时，弯矩图和剪力只改变符号，方向不变。图4.18图4.194.5内力组合以A柱为例。表4.4A柱内力设计值汇总表柱号及正向内力荷载类别恒载屋面荷载吊车竖向荷载吊车水平荷载风荷载作用在A柱作用在B柱左风右风序号eq\o\ac(○,1)eq\o\ac(○,2)③④⑤⑥⑦Ⅰ—ⅠM15.1372.995-39.68-39.68±24.828.30.244-38.440N308.46044.100000Ⅱ—ⅡM-43.906-8.030154.4700.955±24.82830.244-38.404N368.70044.1647.15135.45000Ⅲ—ⅢM21.9543.5466.182-87.333±208.969241.623-214.095N418.79044.1647.15135.45000V7.41.3-9.920-9.920±20.6934.920-26.723注：M〔单位为〕，N〔单位为〕，V〔单位为〕。表4.5A柱内力组合表截面及相应的N，V及相应的N，V及相应M、N及相应M、NⅠ—ⅠM45.052-51.60018.132-51.600N348.150308.460352.560308.46Ⅱ—ⅡM128.545-85.729121.3189.310N898.892408.39932.582368.700Ⅲ—ⅢM293.98-241.471465.473-170.732N973.48528.505982.672418.790V44.97-24.68648.723-16.651213.35-206.456335.094134.683750.39427.359751.765348.99233.39-16.75235.683-11.012注：M〔单位为〕，N〔单位为〕，V〔单位为〕。4.6柱的截面设计以A柱为例。混凝土强度等级为C30，，；采用HB335级钢筋，，。上、下柱均采用对称配筋。4.6.1上柱配筋计算上柱的计算长度附加偏心矩取。因为：所以，上柱都属于大偏压受力，即取弯矩最大而轴力较小的一组：，荷载偏心矩计算公式：式中—荷载偏心矩；—轴向力设计值；—弯矩设计值。由公式得：初始偏心矩计算公式：式中—荷载偏心矩；—初始偏心矩；—附加偏心矩。由公式得：，应考虑偏心矩增大系数，小偏心受压构件截面曲率修正系数计算公式：式中—小偏心受压构件截面曲率修正系数；—混凝土轴心受压设计值；—构件截面面积，对T形、工字形截面，均取；—轴向力设计值。由公式得：取偏心受压构件对长细比对截面曲率的修正系数计算公式：式中—偏心受压构件对长细比对截面曲率的修正系数，当时，取等于1.0；—构件的计算长度；—截面高度，对环形截面取外直径；对圆形截面取直径。由公式得：偏心矩增大系数计算公式：式中—偏心矩增大系数；—偏心受压构件对长细比对截面曲率的修正系数，当时，取等于1.0；—小偏心受压构件截面曲率修正系数；—初始偏心矩；—构件的计算长度；—截面有效高度，对环形截面，取；对圆形截面，取；—截面高度，对环形截面取外直径；对圆形截面取直径。由公式得：截面抵抗矩系数计算公式：式中—荷载在该截面产生的轴力设计值；—截面的有效高度；—矩形应力图系数；—截面宽度；—混凝土轴心抗压强度设计值。—相对受压区高度。由公式得：取钢筋截面计算公式：式中—截面受拉受压钢筋截面面积；—荷载在该截面产生的轴力设计值；—截面的有效高度；—矩形应力图系数；—截面宽度；—初始偏心矩；—偏心矩增大系数；—受压区边缘到受拉区边钢筋合力作用点；—截面高度，对环形截面取外直径；对圆形截面取直径。所以取进展计算，由公式得：所以上柱配置钢筋，选〔〕。垂直于弯矩作用平面承载力验算：垂直排架方向的计算长度轴心受压构件的承载力计算公式：式中—轴向力设计值；—钢筋混凝土构件的稳定系数；—混凝土轴心抗压强度设计值；—构件截面面积；—钢筋抗压强度设计值；—全部纵向手受压钢筋截面面积。由公式得：所以满足弯矩平面外的承载力要求。4.6.2下柱的配筋计算下柱的计算长度附加偏心矩取取。，，。与上柱分析方法类似，下柱属于大偏压受力，即选取以下两组最不利进展计算：〔1〕，荷载偏心矩计算由公式得：初始偏心矩由公式得：，应考虑偏心矩增大系数，取小偏心受压构件截面曲率修正系数由公式得：取偏心矩增大系数由公式得：先假定中和轴位于翼缘内，则说明中和轴位于腹板内，应重新计算受压高度偏心矩计算公式：式中—偏心矩；—初始偏心矩；—偏心矩增大系数；—受拉区边缘到受拉区边钢筋合力作用点；—截面高度，对环形截面取外直径；对圆形截面取直径。由公式得：受压区高度计算公式：式中—受压区高度；—轴向力设计值；—矩形应力图系数；—混凝土轴心受压设计值；—截面宽度；—翼缘宽度；—翼缘高度。由公式得：受压区相对高度计算公式：式中—受压区相对高度；—受压区高度；—截面有效高度，对环形截面，取；对圆形截面，取。由公式得：钢筋截面计算公式钢筋截面计算公式：式中—截面受拉受压钢筋截面面积；—荷载在该截面产生的轴力设计值；—截面的有效高度；—矩形应力图系数；—截面宽度；—偏心矩；—翼缘宽度；—翼缘高度。—偏心矩增大系数；—受压区边缘到受拉区边钢筋合力作用点；—受压区相对高度；—截面高度，对环形截面取外直径；对圆形截面取直径。由公式得：〔2〕，荷载偏心矩由公式得：初始偏心矩由公式得：，应考虑偏心矩增大系数，取小偏心受压构件截面曲率修正系数由公式得：偏心矩增大系数由公式得：所以属于大偏心受压。先假定中和轴位于翼缘内，则说明中和轴位于翼缘内.偏心矩由公式得：钢筋截面计算公式钢筋截面由公式得：综合可知下柱配置钢筋，选〔〕垂直于弯矩作用平面承载力验算：垂直排架方向的计算长度轴心受压构件的承载力计算由公式得：所以满足弯矩平面外的承载力要求。4.6.3柱的箍筋配置非地震区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求控制，上、下构造柱选用200箍筋。4.6.4牛腿设计根据吊车梁支承位置、截面尺寸及构造要求，初步拟定牛腿尺寸，其中牛腿截面宽度，牛腿截面高度，，如图4.20所示。图4.20〔1〕牛腿截面高度验算，，〔牛腿顶面无水平荷载〕，，取裂缝控制条件来确定牛腿截面高度的计算公式：式中—分别为作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的竖向力和水平拉力值；—裂缝控制系数，对支承吊车梁的牛腿。取，其他牛腿，；—竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离，此时应考虑安装偏差，当考虑安装偏差后的竖向力作用线仍位于下柱截面以内是，取；—牛腿宽度；—牛腿与下柱交接处的竖向截面有效高度，取，时，取。按下式确定：由公式得：故牛腿截面高度满足要求。〔2〕牛腿配筋计算由于，因而该牛腿可按构造要求配筋。根据构造要求，。实际选用〔〕。水平箍筋选用。4.6.5柱的吊装验算采用翻身起吊，吊点设在牛腿下部，混凝土到达设计强度后起吊。由表2.4.6可得柱插入杯口深度为取，则柱吊装时总长度为，计算简图如图4.21所示。图4.21柱吊装阶段的荷载为柱自重重力荷载〔应考虑动力系数〕，即在上述荷载作用下，柱各控制截面的弯距为：由得：柱截面受弯距承载力及裂缝宽度验算过程见表4.7。表4.7柱吊装阶段承载力及裂缝宽度验算表柱截面上柱下柱，取0.2，取0.2〔满足要求〕〔满足要求〕4.7根底设计"建筑地基根底设计规*"规定，对于6m柱距的单层多跨厂房，其地基承载力特征值为、吊车起重、厂房跨度、设计等级为丙级时，可不做地基变形验算。本例满足上述要求，故不需做地基变形验算。根底混凝土强度等级采用，下设厚的素混凝土垫层。4.7.1作用于根底顶面上的荷载计算作用于根底顶面上的荷载包括柱底〔Ⅲ-Ⅲ截面〕传给根底的M，N，V以及外墙自重重力荷载。前者可由表4.5中的Ⅲ-Ⅲ截面选取，见表4.8，其中内力标准组合值用于地基承载力验算，根本组合值用于受冲切承载力验算和板底配筋计算。表4.8根底设计的不利组合组别荷载效应根本组合荷载效应标准组合第1组465.473982.67248.723335.094715.76535.683第2组-241.471528.505-24.686-206.456427.359-16.752第3组-170.732418.790-16.651-134.683348.992-11.012由图4.21可见，每个根底承受的外墙总宽度为6.0。总高度为14.65，墙体为240实心墙〔〕，钢框玻璃窗〔〕，根底梁重量为根。计算*围如图4.22图4.22每个根底承受的由墙体传来的重力荷载为：240mm厚砖墙：钢框玻璃窗：根底梁：合计：距根底形心的偏心距为：4.7.2根底尺寸及埋置深度〔1〕按构造要求拟定高度由表2.4.6得柱的插入深度，取。由表2.4.7得杯底厚度应大于，取，则根底顶面标高为，故根底埋置深度为：表4.9根底杯底厚度和杯壁厚度柱截面高度杯底厚度杯壁厚度由表4.9得杯壁厚度，取；根底边缘高度取，台阶高度取，见图4.23。图4.23〔2〕拟定根底底面尺寸根底底面积计算公式：式中—根底底面积；—相应于荷载效应标准组合时，上部构造传至根底顶部的竖向力值；—修正后的地基承载力特征值；—根底与其上填土的平均重度，可取；—根底在室内地面标高〔±0.000〕以下的埋置深度。由公式得：适当放大，取。〔3〕计算基底压力及验算地基承载力：根底边缘压力的计算公式：基底压力按式计算，结果见表4.10；验算地基承载力，其中，验算结果见表4.10。可见，根底底面尺寸满足要求。表4.10根底底面压力计逄及地基承载力验算表类别第1组第2组第3组335.094751.76535.683-206.456427.359-16.752-134.683348.992-11.0121376.081051.67973.30196.33-411.59-327.14181.98112.06190.9939.07162.2445.73147.02〈200181.98〈240115.03〈200190.99〈240103.99〈200162.24〈2404.7.3根底高度验算这时应采用基底净反力设计值，和可按式计算，结果见表4.11。表4.11根底底面净反力设计计算表类别第1组第2组第3组465.473982.67248.723-241