单层双跨钢筋混凝土工业厂房结构课程设计

、设计条件工程概况某厂装配车间为一双跨钢筋混凝土厂房，跨度为24米，长度为米，柱顶标高为米，轨顶标高为9.8米，厂房设有天窗，采用两台20t和一台30/5t的A4工作制吊车。屋面防水层采用二毡三油，维护墙采用240mm厚的转砌体，钢门窗，混凝土地面，室内外高差为150mm，建筑剖面图详见图1.结构设计资料自然条件：基本风压值为2KN/m2地质条件：层中密粗砂土（地基承载力特征值为250KN/m2），再下层为粗砂土（地基承载力特征值为350KN/m2），地下水位在地面下米，无腐蚀性。吊车使用情况车间设有两台20t和一台30/5t的A4工作制吊车，轨顶标高为米，吊车的主要参数如下表：起重Q(KN)吊车宽度B（m）轮距K(m)吊车总重G（KN）小车重g（KN）k最大轮压p(KN)max最小轮压p(KN)min300/5036511728065厂房标准构件选用情况屋面板采用2。天沟板天沟板自重标准值为天窗架门窗钢筋混凝土天窗架，每根天窗架支柱传到屋架的自重荷载标准值为屋架采用预应力钢筋混凝土折线型屋架，自重标准值为106KN/根。屋架支撑2吊车梁吊车梁为先张法预应力钢筋混凝土吊车梁，吊车梁的高度为1200mm,自重标准值为kN/根。轨道及零件重标准值为1kN/m,轨道及垫层高度为200mm。基础梁基础梁尺寸；基础梁为梯形截面，上顶面宽300mm，下底面宽200mm，高度450.每根重16.7KN。材料选用混凝土：采用40钢筋：纵向受力钢筋采用HRB400，箍筋采用HRB335.1.5.2基础混凝土：采用C40钢筋：采用HRB335级钢。屋面做法20厚1：3水泥砂浆找平层（重力密度为20KN/m3）KN/m2100厚泡沫混凝土隔热层（抗压强度4MPa，重力密度5KN/m3）15厚1:3水泥砂浆找平层（重力密度20KN/m3）屋面或则在标准值的取值q=0.4kN/m2相关建筑材料的基本数据钢筋混凝土容重 25kN/m3水泥砂浆容重 20kN/m3石灰水泥混合砂浆容重 19kN/m3240厚双面粉刷机制砖墙重 19kN/m3钢门窗自重 0.40kN/m2防水层自重 KN/m2找平层自重 0.40kN/m2®®©图1.1建筑剖面图二、计算简图的确定计算上柱高及柱全高根据任务书的建筑剖面图：上柱高H=柱顶标高-轨顶标高+轨道构造高度+吊车梁高u全柱高H二柱顶标高一基顶标高下柱高H=H-H=l u入=H/H=u初步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，可确定柱的截面尺寸，见表2.1。

表2.1 柱截面尺寸及相应的计算参数\计算参、数柱）、截面尺寸/mm^积/mm2惯性矩/mm4自重/(kN/m)A，C上柱矩400x500x105x1085.0下柱I400x1000*100*150x105x108B上柱矩500x600x10590x108下柱I500x1200*100*150x105x108排架计算单元和计算简图如下图所示。图2.1计算单元和计算简图三、荷载计算恒载屋盖结构自重二毡三油防水层 KN/m2KN/m220m厚1：3水泥砂浆找平层 0.4kN/m2KN/m2预应力混凝土屋面板（包括灌缝） 1.4kN/m2KN/m2屋盖支撑 0.05kN/m2KN/m2G1=Kn柱自重A、C柱上柱 G4A=G4cX5X=kN下柱 G5A=G5cXX=kNB柱上柱 G4BX下柱 G5BXX=52.87kN吊车梁及轨道自重G3=各项恒荷载作用位置如图3.1所示。

图3.1荷载作用位置图（单位:kN）屋面活荷载标准值KN/m2KN/m2,后者小于前者，故仅按前者计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为QiQ的作用位置与G作用位置相同，如图3.1所示。TOC\o"1-5"\h\z1风荷载某地区的基本风压攻=0.35kN/m2，对q,q按柱顶标高m考虑，查规范。 1 2得从=1.098，对F按天窗檐口标高考虑，查规范得从=1.134。屋顶标高考虑，z w z查规范得从=1.158。天窗标高20.12m考虑，查规范得从=1.252。风载体型系z z数目的分布如图下s

图3.2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3.2)上的风荷载设计值为：q=y旦旦wB=1.4x0.8x1.098x0.35x6=2.58kN/m(fk Qsz0q=yRRwB=1.4x0.4x1.098x0.35x6=1.29kN/m(fk Qsz0F=y[(R+R)Rh+(R+R)Rh]PwPwQs1 s2z1s3 s4z2z0=1.4x[(0.8+0.4)x1.134x(14.8-13.5)m+(-0.2+0.4)x1.158x(15.8-14.8)m+(0.6+0.5+0.6+0.2)x1.252x(20.12-15.18)m]x1.0x0.35KN/m2x6.0m=25.58KN3.4吊车荷载根据B与K及支座反力影响线，可求得图3.3吊车荷载作用下支座反力影响线

吊车竖向荷载由公式求得吊车竖向荷载设计值为：D=丫P(y+y+y+y)max,k Qmax1 2 3 4X280X(1+0.267+0.8+0.067)=KNPD =-mi^D =65/280*836.5=194.2KNminPmaxmax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为：11T=_o(Q+g)=_x0.1(300N+117N=10.43NTOC\o"1-5"\h\z4 4作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为：T=yTXy=1.4x10.43x2.134=31.2KN

max Q i其作用点到柱顶的距离y=H—h=5.1—1.2=3.9m,y/H=3.9/5.1=0.765ue u四、内力计算4.1恒载作用下排架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计算，见表4.1。表4.1柱剪力分配系数柱别n=IIIu'l九二HHuC=3/[1+九3(1；n—1)]5=H3/CEI00l15L"iA、C柱n=0.109,九二0.364H , H3C=2.48,5=2.06x10-11一0 En=0.286B柱n=0.281,X=0.364-o H3C=2.815,5=1.38x10-11——0 En=0.428在G1作用下:GG1G5TOC\o"1-5"\h\z=G=327.12KN G_1 _2G=G=52.87KN G3 5A 4=G +2G=169.50KN4B 3

=G+G=92.40KN3 4A=2G=654.24KN_ 1G=G=66.75KN6 5B对A、C柱，已知n=0.109,入=0.295由规范公式:1-左(1-1)n11-左(1-1)n1+入3(1-1)

n0.1091+0.3643(1 -1)0.1091—九211—九21+九3(1-1)

nx -0.9341+0.3643(1 -1)0.109因此，在M和M共同作用（即在G1作用下）柱顶不动铰支承的反力MM1+C2-8.27kNiH2HR--8.27kNC图4.1恒载作用下排架内力图4.2在屋面活荷载作用下排架内力分析AB跨作用屋面活荷载a所示，其中Q=40.32KN，它在柱顶及变阶处引引起的力矩为:1 M-50.4x0.05-2.52kN•m1AM-50.4x0.25-12.6kN•m2AM=50.4x0.15=6.048kN•m1B对A柱，C=2.321,

1C=

3R=R=MACaH1M+ifA2.52x2.321+12.6x0.934 =1.26kN14对B柱，C1M6.048x1.721=tbC= =0.743<NH 1 14则排架柱顶不动铰支座总反力为：R=R+R=1.26+0.743=2.00玄NAB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于AB跨时的柱顶剪力，即V=R-nR=1.26—0.286x2.003=0.687kNAAAV=R-nR=0.743-0.428x2.003=-0.114kNBBBV=-nR=-0.286x2.003=-0.57%NCC图4.2AB跨作用屋面活荷载时排架内力图4.2.2BC跨作用屋面活荷载由于结构对称，且BC跨与AB跨作用的荷载相同，故只需将图4.2中个内力图的位置及方向调整一下即可，如图4.3所示。图4.3BC跨作用屋面活荷载时排架内力图4.3吊车荷载作用下排架内力分析Dmax作用在A柱A柱：M=De=603.5x0.3=181.05kN-m二179.3x0.75:134.48kN二179.3x0.75:134.48kN.mB柱：M=Demin,k min,k3对A柱C=1.132R3AM 181.05KN.maC=- x1.132=-15.89KNH3 12.9m3333 3 1-入2加柱C=—x =1.285321+入3(1-1)nM= 134.45KN.m.BC= x1.285=13.40KN(—►)H3 12.9mR=R+R=-15.89KN+13.40KN=-2.49KN(右)AB排架各柱顶剪力分别为：V=R-nR=—15.89KN+0.286x2.49KN=—15.18KN(—)AAAV=R-nR=13.40KN+0.429x2.49KN=14.47KN(—►)BBBV=-nR=0.286x2.49KN=0.71KN(—►)CC排架各柱的弯矩图，轴力图和柱底剪力值如图4.4所示。图4.4 Dmax作用A柱时排架内力图D 作用在8柱左maxM=De=179.26kN义0.3m=53.78kN.mAmin3M=De=603.50kN义0.75m=452.63kN.mBmax3柱顶不动铰支座反力R，R及总反力R分别为:ABM= 53.78KN.m.aC=- 义1.132=-4.72KN(—)H3 12.9mM厂 452.63KN.m.bC= 义1.285=45.09KN(—►)H3 12.9mR=R+R=-4.72KN+45.09KN=40.37KN(—►)AB各柱顶剪力分别为：V=R-nR=-4.72KN-0.286义40.37KN=-16.27KN(十)AAAV=R-nR=45.09KN-0.429x40.37KN=27.77KN(f)BBBV=-nR=-0.286x40.37KN=-11.55KN(一)cc

图4.5Dmax作用8柱左时排架内力图Dmax作用在B柱右根据结构对称性及吊车吨位相等的条件，内力计算与Dmax作用于8柱左的情况相同，只需将A，C柱内力对换并改变全部弯矩及剪力符号，如图4.6所示。图4.6Dmax作用B柱右时排架内力图Dmax作用于C柱

同理，将作用于A柱情况的A,C柱内力对换，并注意改变符号，可求得各柱的内力，如图4.7所示。图4.7Dmax作用C柱时排架内力图Tmax作用在AB跨柱对A柱n=0.109,入=0.287对A柱C=0.629，则5R=-TC=-20.7x0.629=-13.02kNA max5对B柱C=0.69，则5R=-TC=-20.7x0.69=-14.3kNB max5排架柱顶总反加为：R=R+R=-13.02-14.3=-27.32kNAB各柱顶剪力为：V=R-nR=-13.02+0.286x27.32=-5.23kNAAAV=R-nR=-14.3+0.428x27.32=-2.55kNBBBV=-nR=0.286x27.32=7.79kNCCTmax作用在AB跨的M图、N图如图4.8所示。

图4.8Tmax作用于AB跨时排架内力图Tmax作用在BC跨 T由于结构对称及吊车吨位相等，故排架内力计算与lax作用AB跨情况相同，仅需将A柱与C柱的内力对换，如图4.9所示。图4.9Tmax图4.8Tmax作用于AB跨时排架内力图Tmax作用在BC跨 T由于结构对称及吊车吨位相等，故排架内力计算与lax作用AB跨情况相同，仅需将A柱与C柱的内力对换，如图4.9所示。图4.9Tmax作用于BC跨时排架内力图4.4风荷载作用下排架内力分析4.4.1左吹风时对A、C柱n=0.109,X=0.287C11[1+Q(1—1)] [1+0.2874(3 n_=3x 1+入3(厂1)] 8[1+0.2873(―1——1)]半=0.329 —1)]0.109RARC=—qHC=—1.97x12.9x0.329=—8.36KN2 11=R+R+F=—16.72—8.36—55.98=—81.06kN

ABW各柱顶剪力分别为:

V=R-nR=—16.72+0.286x81.06=6.46kNA AAV=R-nR=-8.36+0.286x81.06=14.82kNC CCV=-nR=-0.428x81.06=-34.69kNBB风从左向右吹风荷载作用下的M、N图如图图4.10左吹风时排架内力图4.4.2右吹风时计算简图如4.11a所示。将图4.10b所示A,C柱内力图对换且改变内力符号后可得，如图4.11b所示。

图4.11右吹风时排架内力图五、最不利荷载组合内力组合按式（2.5.19）~式（2.5.21）进行。除N及相应的M和N一项max外，其他三项均按式（2.5.19）和式（2.5.20）求得最不利内力值；对于Nmax及相应的M和N一项，II-II和III-III截面均按（1.2S+1.4S）求得最不利内Gk Qk力值，而I-1截面则是按式（2.5.21）即（1.35S+S）求得最不利内力。GkQk对柱进行裂缝宽度验算时，内力采用标准值。表5.1A柱内力设计值汇总表柱号及正向内力荷载类别恒载屋面活战吊车竖向荷载吊车水平何载风荷载AB跨BC跨D在A柱D在8柱左在4柱右在C柱T在AB跨xT在BCm跨左风右风I——I口 n也序号①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩QI-1M26土土N000000000II-IIM-12.1土土N0000000iii-iiiM148.5土土N0000000V土土注：M单位（kN•m）,N单位kN,V单位kN。

表5.2a柱内力组合表截面+Mmax及相应的N,V-Mmax及相应的N,VNmax及相应的M,VNmin及相应的M,VMk,Nk备注I—IM①+0.9[②+③+0.9(⑥+⑨)+⑩]①+0.9[0.8(⑤+⑦⑨+Q]①+0.9®③⑥]①+0.9[③+0.9(⑥+⑨)+⑩]NII—IIM①+0.9[③+0.8(④+⑥⑨+⑩]①+0.9[②+0.8(⑤+⑦⑨+Q]①X④①+0.9[0.9(⑦+⑨)+0]NIII-IIIM①+0.9[③+0.8X(@+④@+⑩]①+0.9[②+0.8(⑤+⑦⑧+Q]①X④①+0.9[③+0.9(⑥+⑨)+⑩]NVMk34NkVk表5.38柱内力设计值汇总表

柱号及正向内力荷载类别恒载屋面活载吊车竖向荷载吊车水平何载风荷载作用在AB跨作用在BC跨作需在A柱沿max用在B柱左沿max用在B柱右作max用在C柱作3用在AB跨作3用在BC跨左风右风I——I口 Dm_LJj序号①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩QI-1M0土土N00000000II-IIM0土土N0000III-IIIM0NV0-51.83±184.46±184.460000±18.15±18.15注：M单位（kN•m）,N单位kN,V单位kN。表8柱内力组合表截面+Mmax及相应的N,V-Mmax及相应的N,VNmax及相应的M,VNmin及相应的M,VMk,Nk备注I—IM①+0.9[③+0.9(⑤+⑧)+⑩]①+0.9[②+0.9(⑧+⑥)+0]①+0.7[②+③+0.9(⑤+⑨)+⑩]①+0.9[0.9(⑤+⑩)+⑧]NII—IIM①+0.9[③+0.9(⑧+⑥)+⑩]①+0.9[②+0.9(⑤+⑨)+0]①X(⑤+⑥)0①⑧+⑩]NIII—III4M①+0.9[③+0.8X(⑥+④⑧+⑩]①+0.9[②+0.8(⑤+⑦⑧+Q]①X(⑤+⑥)0①⑨+⑩)NV0Mk0NkVk0注：M单位（kN・m）,N单位kN,V单位kN六、柱截面设计A柱的截面设计柱在排架平面内的配筋计算表6.1柱在排架平面内的计算参数截面内力组ehe4110h:2n1--1M3601400N3--3M8601900NM8601900N注1.e=M/N,e=e+e,e=20、h/30的较大者，考虑吊车荷载

0 i0aa.l=2.0H，l=1.0H,不考虑吊车荷载时，l=1.5H。0 u（上柱）0 l 0.刀=[1+ 1—（人）2自自],对于单厂为有侧移结构1400e/hh12i0表6.2柱在排架平面内的配筋计算截面内力组enexmb偏心情况A=A'（mm2）s s计算实配1-1M58198大偏压3922（1140）N3-3M473大偏压13204922（1520）NM108473大偏压5922（1900）N6综上所述：下柱截面选用5①22（1900mm2）柱在排架平面外的承载力验算上柱，Nmax=33L68kN,考虑吊车荷载时，按规范有maxl-0

bl-0

b7600400由规范知9=0,78N=。(fA+2fA)=0.78x(14.3x400x400+2x300x1140)=2318.16kN>N=331.68kNu cc ys max下柱Nmax=877.65,当考虑吊车荷载时，按规范有I=I=19.538x109mm4lA=1.875x105mm2:i19.538x109:i——/ =322.804mmAA11.875x105l-0-=i9100l-0-=i9100322.804=28,则①=1.0TOC\o"1-5"\h\zN=。(fA+2fA)=1.0x(14.3x1.875x105+2x300x1900)=3821.25kN>N=877.65kNu cc ys max故承载力满足要求。裂缝宽度验算 _上柱A=1140mm2,下柱A=1900mm2,E=2,0x105N/mm2；构件受力特征系数s s sacr=2」；混凝土保护层厚席取25mm。验算过程见表6.3。相应于控制上、下柱配筋的最不利内力组合的荷载效应标准组合为：表6.3柱的裂缝宽度验算表柱截面上柱下柱内力标准值M(kN・m)kN(kN)ke=M/N(mm)0 k k503 A。怆 0.5bh+(b一b)hL1*4000eh0,0、h\21e=ne+h/2-a(mm)s052913V=hf(b'一b)/bhf ff0z=0.87一0.12G-Yf]公2]h0(mm)

N(e—z)0二一k (N/mm2)sk zA力=1.1—gpOtesk8 dw=av—(1.9c+0.08j)max crE ps te<0.3满足要求<6.1.4柱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.根据构造要求,上、下柱均选用虫8@200箍筋。6.2B柱截面设计由内力组合表可见，上柱截面有四组内力，取h0=600—40=560mm,附加弯矩e=20mm（等于600/300）,四组内力都为大偏心，取偏心矩较大的的一组．即：M=kN.m N=kN吊车厂房排架方向上柱的计算长度l=2X3.8m=7.6m。0eo,ei=e0+ea=325+20=345mm由l/h=7600mm/600mm=>5,故应考虑偏心距增大系数H0=_0.5fA_0.5x14.3N/mm2x400mmx600mm_C=c==iN 699600N取C=1.0.1==1.02=1.0,取2C=1.15—0.01乙==1.02=1.0,取2e1400-

h3451400x一560C=N

e1400-

h3451400x一560C=N

afbh

1c07600

(600)2x1.0x1.06996001.0x14.3x400x560=0.2182a'2a'>——:h0s—=必巴二0,143560mmN>N=627.89KNb“e=1.41x354.7mm=500.13mm>0.3h=N>N=627.89KNb取x=2as'进行计算「e+h/2一a=11.418x3345—600>0^4mU3914-40mm=760.13mmA=A,ss…中（A=A,ss…中（h。-X）缀600（一1极0生堂00）0。0手1哪盛）回698mm2_1151mm2f'(h-a')y0300x(300(540)-40)20As=942mm2力：M=667.73kN*mM=554.37kN*m力：M=667.73kN*mM=554.37kN*m=400x600=0.3900>O包,满足要求垂直于排架方向柱的计算长度l=1.25X3.8m=4.75m0则l/b=4750/600=7.916<8中=1,000N=0.9叭fA+f，A)=0.0.9xx100xx1143x400x600^300X7613x2)+300N/mmx1473mmx2ys3500.8kN>Nmax=724.8kN满足弯矩作用平面外的承载力要求。下柱的配筋计算取h=1000-40=960mm，与上柱分析方法类似，选择下列两组不利内o(1)下柱计算长度l=1.0H=9.1m,附加偏心距e=1000/30=33mm(>20mm)B=100mm,b'=400mm,h'=150mmEo=M/N= 磊=9.1>5故应考虑偏心距增大系数，取：=1.0=0.9450.5fA_0.5x14.3x[100x1000+2x(400-100)x=0.9451.437600

n-1+——1—X(h)2自己=1+ 1——X(9100-)2X1.0X0.945=1.1081400x2h12 1400x也1000h 960one=1.108X497=550.7mm>0.3h=288mmi故为大偏心受压。Nx二Nx二一sf(b 1 ^ f—sfb1cb)h f1437600—1.0X14.3x(400—100)x150 =555.3mm1.0X14.3X100e=ne+h-a=550.7+^00-10=1010.7mm，2s 21xNe-3f(b，一b)h'(h--h')-3fbx(h——)ssA_a， icffo2f1co2ssf(h-a')

yos1437600X1010.7-1.0x14.3x(400-100)x150x(960-150)-1.0x14.3x1000x555.3x(960-5553)22300x(960—40)=1238mm2(2)计算方法与上述相同，计算过程从路，As=As'=930mm2综合上述计算结果，下柱截面选用4主20(As=1256mm2)柱裂缝宽度验算方法同A柱，经验算表明裂缝宽度合格。柱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。根据构造要求，上下柱均选用《8@200箍筋。七、牛腿设计A柱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，如图7.1所示。其中牛腿截面宽度b=400mm,牛腿截面高度h=600mm,h°=565mm。图7.1牛腿尺寸简图牛腿截面高度验算P=0.65,ftk=2.01N/mm2，Fhk=0(牛腿顶面无水平荷载),a=-150mm+20mm=-130mm<0，取a=0，f按下式确定:vkFvkD max,FvkD max,k+YQ-4k= + =438.06kNY 1.4 1.2G则：FP(1-0.5Fk)vk2.01x400x565=0.65FP(1-0.5Fk)vk2.01x400x565=0.65x =590.54kN>Fa0.5+—

h00.5vk故牛腿截面高度满足要求。7.1.2牛腿配筋计算由于a=-150mm+20mm=-130mm<0,因而该牛腿可按构造要求配筋。根据构造要求，A2Pbh=0.002x400mmx600mm=480mm2min，实际纵向钢筋取4016(A=804mm2)s由于a/h0<0.3，则可以不设置弯起钢筋，箍筋按构造配置，牛腿上部2h0/3范围内水平箍筋的总截面面积不应小于承受Fv的受拉纵筋总面积的1/2。箍筋为①8@100。7.1.3牛腿局部承压验算设垫板尺寸为400X400mm,局部压力标准值：F=D+G=603.5+6024=653.7kNVK max,k 4k 1.2故局部压应力oskF—VKA653700 =4.09N/mm2<0.75f=10.73N/mm2400x400 c满足要求。B柱牛腿设计对于B柱牛腿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，如图7.2所示。其中牛腿截面宽度b=400mm，牛腿截面高度h=1050mm，h=1015mm0图7.2图7.2牛腿尺寸简图7.2.1牛腿截面高度验算其中7.2.1牛腿截面高度验算其中P=0.65,f=2.01N/mm2,F=0,a=250mm+20mm=270tk hk，Ftk按下式确定：DG603.5KN60.24KNF=max+确定：DG603.5KN60.24KNF=max+3-= +tkyy1.4 1.2QG=480.27KN603.51.460.24+ 1.2=481.27kNFP(1-0.5fFtkfbh—065sztk00-65xa0.5+—h0R7BN4mm210400m0.5+需+1015勰kmmF1762.6〉Fvktk故牛腿截面高度满足要求7.2.2牛腿配筋计算As>Fa v 0.85fhAs>Fa v 0.85fhy000.66939764000xx32075083208.855xx330000xx11001155mmmm22As=px400x1050=840mm2按840mm2配筋，选用4生18(As=1017mm2),水平箍筋选用①8@100.

八、柱的吊装验算A柱的吊装验算柱的吊装参数采用翻身起吊。吊点设在牛腿下部，混凝土达到设计强度后起吊。柱插入杯口深度为&=0.9x900mm=810mm,取h「850mm，则柱吊装时总长度为m，计算简图如图8,1所示。l3=9750 4600 380041h^2<l3=9750 4600 380041h^2<-5122131222Jm^1।400।图8.1柱吊装计算简图内力计算柱吊装阶段的荷载为柱自重重力荷载（应考虑动力系数），即q=^yq=1.5x1.35x4.0kN/m=8.1kN/mG1kq=陷q=1.5x(0.4mx1.0mx25kN/m3)=20.25kN/m2G2kq=用q=1.5x1.35x4.69kN/m=9.50kN/m3G3k在上述荷载作用下，柱各控制截面的弯矩为：M=1qH2=1x8.1kN/mx3.82m2=52.49kN•m121u2TOC\o"1-5"\h\zM=1x8.1kN/mx(3.8m+0.6m)2+1x(20.25kN/m—8.1kN/m)x0.62m2=73.63kN-22 2由£M=Rl—1q12+M=0得：BA3 233 21 7M1 73.63kN-m.R.=—q1一2=x9.50kN/mx9.75m- =38.76kNA233 1 2 9.75m3M°=RAx—-qx23A23

令dM3=R—qx=0得x=R/q=38.76kN/9.5kN/m=4.08m则下柱dx A3 A3 ,段最大弯矩M为：3M=38.76kNx4.08m—1x9.50kN/mx3.062m2=79.09kN•m3 2柱吊装阶段承载力及裂缝宽度验算表柱截面上柱下柱M(M)/(KN.m)k（）（）M=fA(h—a')/(KN.m)u ys0 s0=M/(0.87hA)/(N/mm2)sk k 0s…一f▼=1.1—0.65—tk—p0tesk，取0 dw=a▼—sk(1.9?+0.08-eq)/mmmax crE ps te（满足要求）（满足要求）8.2B柱的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，可得柱插入杯口深度为h=0.9x1000mm=900mm，取h=950mm，则柱吊ff装时总长度为m，计算简图如图8.2所示。柱吊装阶段的荷载为柱自重重力荷载（应考虑动力系数），即q=NYq=1.55次1.3S次（66W/m2222KNm1 G1kq=HYq=1.5涿11335M(04te42.m/NKN2)m3gm3jKN/m2 G2kq=^yq=1L5忌1.3s涨41996KN/m=10.0KN//m3 G3k在上述荷载作用下，柱各控制截面的弯矩为：M=—qH2=0;51212KN3m2x=388lmN=・88.08KN.m21u2TOC\o"1-5"\h\zM=-x12.2KN/m义(3.8m+1.05m)2+义(42.53KN/m-12.2KN/m)x1.05222 2x(30.4KN/mx12.2KN/m)x1.052m2=153.5kN•m由ZM=Rl-1ql2+M=0得:BA3 233 2R=1ql-M2=11O1000K9-15355=m-.26kN1KN.m=64.21KNA233 1 22 8.9 9.45mM=Rx-xqx23A23令dM3=r-qx=0，得x=R/q=逊波=2173mKN/m下曲蟒大弯dxA3 A3 10矩M为：3M=2.7.25x2.73-1x10x2.732=31.13kN•m3 2表8.2柱吊装阶段承载力及裂缝宽度验算表柱截面上柱下柱M(M)/(KN.m)k88.1(65.26)153.5(113.7)M=fA(h-a')/(KN.m)u ys0 s147X二>0.9X=0=M/(0.87hA)/(N/mm2)sk k 0s…一f▼=1.1—0.65—tk—p0tesk，取0 dw=a▼—(1.9c+0.08—)/mmax crE ps tem7<0.2（满足要求）37（满足要求）九、基础设计GB50007—2002《建筑地基基础设计规范》规定，对于6m柱距的单层多跨厂房，其地基承载力特征值100kN/m2<f<130kN/m2，吊车起重量ak150~200KN，厂房跨度l<24m，设计等级为丙级时，可不做地基变形验算。本设计满则上述要求，故不需做地基变形计算。基础混凝土强度等级采用C40。A柱基础设计作用与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（III-III截面）传给基础的M，N，VIII-III截面选取，见表9.1,其中内力标准组合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，内力的正号规定见图9.1。基础设计的不利内力组另U荷载效应基本组合荷载效应标准组合M/(KN.m)N/KNV/KNM/KNmkN/KNkV/KNk第一组第二组第三组2401।900, 400图9.1基础荷载示意图由图9.1可见，每个基础承受的外墙总宽度为，总高度为，墙体为240mm实心砖墙(5.3KN/m3)，钢门窗(0.4KN/m2)，基础梁重量为(300mm+200mm)根。每个基础承受的由墙体传来的重力荷载为:240mm厚砖墙19KN/m2义0.24m义[6m*15.00m—(5.1m+1.8m)*3.8m]=297.13KN钢门窗 0.4KN/m2义(5.1m+1.8m)*3.8m=9.94KN基础梁 18.75KNN=325.82KNwkN距基础形心的偏心距e为：wk we-(240mm+900mm)/2=570mmwN-1.2N-1.2义325.82KN-390.98KNw wk9.1.2.1按构造要求拟定高度hh-h+a+50mm11柱的插入深度h-0.9h-0.9义900mm-810mm>800mm，取h-850mm，1c 1由杯底厚度a应大于200mm，取a-250mm，则11h=850mm+250mm+50mm=1150mm。基础顶面标高为-0.500m，故基础埋置深度d为：d=h+0.5m=1.15m+0.7m=1.850m杯壁厚度t>300mm，取325mm，基础边缘高度a取350mm，台阶高度取2400mm。拟定基础底面尺寸取A-bl-4mx3.6m=14.4m2计算基底压力及验算地基承载力G-YdA-220KN/m3x1.85mx14.4m2=5624KNkm1 11W--lb2--/6/6m42mm216m6m36 66基底压力按式(2.7.3)计算，结果见表9.2；按式(2.7.8)验算地基=1.2X180kN/m2=216kN/m2,验算结果见表9.2。可见,基础底面尺寸满足要求。表9.2基础底面压力计算及地基承载力验算表

类别第一组第二组第三组M/(kN.m)kN/kNkV/kNkN(=N+G)/kNbk k kM(=M+Vh)/(kN.m)bk k kP,,N、M、一…，、k，max(=一bk-±—bk-)/(kN/m2)p AWk,minp='Pk,max——Pk,min)/kN«f/kN2 〃p /kN<1.2f/kNk,max a<180<216<180<216<180<2169.1.3基础高度验算这时应采用基底净反力设计值p,p 和p可按式（）计算，结果见表9.3。jj,max j,min对于第二组内力，按式（）计算时，p <0，故对该组内力应按式（）计算j,min基底净反力，即：

b4a=—e=—0.814=1.186m2 2由式（）得：2Np =—bj,max 3la

2x1008.543x3.6x1.186

157.48kN/m2因台阶高度与台阶宽度相等（均为400mm）,所以只需验算变阶处的受冲切承载力。变阶处受冲切承载力计算简图如图9.2所示，变阶处截面有效高度h—750mm一(40mm+5mm)=705mm。0因为a+2h-1200mm+2x705mm=2610mm<l=3600mm，故A按下式t0计算，即：2 (4.0 1.7-计算，即：2 (4.0 1.7-0.705]x3.6-

)(3.6-2.6)12 )2=1.352m由式（）得：F-pA-155.6x1.352-210.37kNljla-1.2m1()得：TOC\o"1-5"\h\z因为a+2h-2610mm<l-3600mm，故取a-l-2.61ma-1.2m1()得：a=6.2+2.61)/2-1.9mmh=750mm<800mm,取P=1.0;f=1.1N/mm2，则由式()得:bp t0.7Pfah=0.7x1.0x1.1x1900x705—1031.415x103N—1031.415kN>F=210.37kNhptm0 l故基础高度满足要求。9.1.4基础底板配筋计算基础底板配筋计算时长边和短边方向的计算截面如图9.2所示。三组不利内力设计值在柱边及变阶处的地基净反力计算见表2.10.11.其中第1，3组内力产生的基底反力示意图见图9.2，第2组内力产生的基底反力示意图见图；用表列公式计算第2组内力产生的p和p 时，相应的和分别用和代替，且p-0。j,I j,III j,max

..1%心叮⑸1I5C.IVI..1%心叮⑸1I5C.IVII图9.2变阶处的冲切破坏截面及基础底板配筋计算截面9.1.4.2柱边及变阶处弯矩计算1p+pM二一J" jI(b—b)2(21+l)i24 2 。 。=Xx123.46X(4.0—0.9、x(2x3.6+0.4)=375.71kN/m241p+pM=——J，max jIII(b—b)2(21+1)iii24 2 C、C=—x131.76x(4.0—0.91x(2x3.6+1.2)=443.17kN/m24

柱边及变阶处基底净反力计算公式第一组第二组第三组p[=p +竺^(p —p)]/(KN/m2jI j,min 4 j,max j,min)p [=p+4^.(p—p )]/(KN/mjIII j,min 4 j,max j,min22)Pj，max2-j-^-(KN/m2)'j,max2P川1(KN/m2)p+p-j，max2~j,mn(KN/m2)1p+pM= j-max jmin(l—l)2(2b+b)ii24 2 /C=Xx95.64x(3.6—0.4、x(2x4.0+0.9)=363.18kN/m24MiV124pMiV124—j,max jmin(l—l)2(2b+b)2cc—x95.64x(3.6—1.2、x(2x4.0+1.7)=222.65kN/m249.1.4.3配筋计算基础底面受力钢筋采用HPB235级(f=210N/mm2)。长边方向钢筋面积为:yAJM[°fX106X(1150-45)X210=1828mm2A.M1n0fX106X(750-45)X210=3326mm2选用中20@90(A=3770mm2)基础底板短边方向钢筋面积为：A=M/0.9(h-d)fX106X(1150-45-10)X210=1755mm2A；=M：/0.9(h0-d)f‘X106X(750-45-10)X210=1695mm2选用中14@90(A=1847mm2)

基础底板配筋图见图9.3,由于t/h=325mm/400mm=0.81>0.75,所以2杯壁不需要配筋。图9.3基础底板配筋图9.2B柱基础设计作用与基础顶面上的荷载计算作用于基础顶面上的荷载为柱底（III-III截面）传给基础的M，N，VIII-III截面选取，见表9.5。其中内力标准组合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，基础设计的不利内力组另U荷载效应基本组合荷载效应标准组合M/(KN.m)N/KNV/KNM/KNmkN/KNkV/KNk第一组第二组第三组000000156000r000156000r0丁0_L81图9.4基础荷载示意图9.2.2基础尺寸及埋置深度按构造要求拟定高度hh=h+a+50mm

ii柱的插入深度h=0.9h=0.9义1000mm=900mm>800mm，取h=950mm，1 c 1由杯底厚度a应大于250mm，取a=300mm，则i ih=950mm+300mm+50mm=1300mm。基础顶面标高为-0.500m，故基础埋置深度d为：d=h+0.5m=1.30m+0.5m=1.80m杯壁厚度t>350mm，取400mm，基础边缘高度a取450mm，台阶高2度取450mm。9.2.2.2拟定基础底面尺寸4N 1380.26kNA>k,max—= =16.4m2f-yd120kN/m2—20kN/m3x1.8mam考虑偏心受压，将基础的面积适当放大，取=bl=4mx4m=20m29.2.2.3计算基底压力及验算地基承载力G=ydA=220KN/m3x1.7mxX05m2底685kN4KNkmE1“I,W=—lb2=_x<64mx<42m22=<6m7m36 66=1.2X120kN/m2=144kN/m2,验算结果见表9.6。可见基础底面尺寸满足要求。

表9.6基础底面压力计算及地基承载力验算表类别第一组第二组第三组M/(KN.m)kN