單層裝配車間雙跨等高廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)最終版

目 錄 1 單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) . 1 1.1 設(shè)計(jì)題目 . 1 1.2 設(shè)計(jì)任務(wù) . 1 1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容 . 1 1.4 設(shè)計(jì)資料 . 1 2.單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 3 2.1 屋面結(jié)構(gòu) . 3 2.1.1 屋面結(jié)構(gòu) . 3 2.1.2 排架柱及基礎(chǔ)材料選用情況 . 3 2.1.3 梁柱的結(jié)構(gòu)布置 . 5 2.1.4 基礎(chǔ)平面布置 . 7 2.2 排架結(jié)構(gòu)計(jì)算 . 7 2.2.1 計(jì)算簡(jiǎn)圖及柱的計(jì)算參數(shù) . 7 2.2.2 荷載計(jì)算 . 7 2.2.3 內(nèi)力分析 . 10 2.2.4 最不利內(nèi)力組合 . 21 2.3 排架柱的設(shè)計(jì) . 22 2.3.1 A(C)柱 . 22 2.3.2 B 柱 . 28 2.4 基礎(chǔ)設(shè)計(jì) . 37 2.4.1 A(C)柱 . 38 2.4.2 B 柱 . 43 3 施工圖 . 48 3.1 結(jié)構(gòu)布置圖 . 48 3.2 柱施工圖 . 48 3.3 基礎(chǔ)施工圖 . 48 4 參考文獻(xiàn) . 48 1 單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1.1 設(shè)計(jì)題目 裝配車間雙跨等高廠房 . 1.2 設(shè)計(jì)任務(wù) 1.2.1 單層廠房結(jié)構(gòu)布置 . 1.2.2 選用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件 . 1.2.3 排架柱及柱下基礎(chǔ)設(shè)計(jì) . 1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.3.1 確定上、下柱的高度及截面尺寸 . 1.3.2 選用屋面板，天窗架，屋架，基礎(chǔ)梁，吊車梁及軌道車接件 . 1.3.3 計(jì)算排架所承受的各項(xiàng)荷載 . 1.3.4 計(jì)算各種荷載作用下排架的內(nèi)力 . 1.3.5 柱及牛腿的設(shè)計(jì)，柱下 單獨(dú)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) . 1.3.6 繪制施工圖 結(jié)構(gòu)布置圖（屋架，天窗架，屋面板，屋蓋支撐布置，吊車梁，柱及柱間支撐，墻體布置） . 基礎(chǔ)施工圖（基礎(chǔ)平面圖及配筋圖） . 柱施工圖（柱模板圖，柱配筋圖） . 1.4 設(shè)計(jì)資料 1.4.1 某車間 該車間為雙跨等高有天窗廠房，柱距為 6m，車間總長(zhǎng)為 120m，中間設(shè)有一道伸縮縫，廠房跨為 l （見(jiàn)表 1-1），剖面如圖 1-1 所示。 表 1-1 組別 跨度 l （ m） 軌頂標(biāo)高（ m） 吊 車 起 重 量（ KN） 3 24.0 9.60 150/30 200/50 1.4.2 吊車 每跨設(shè)二臺(tái)中級(jí)工作制軟鉤橋式吊車，吊車起重量及軌頂標(biāo)高見(jiàn)表 1-1. 1.4.3 建設(shè)地點(diǎn) 北部某城市（基本風(fēng)壓為 0.30KN/ ?；狙?0.25 KN/ ） . 1.4.4 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件 該廠址位于渭河二級(jí)階地，地形平坦，廠區(qū)地層自上而下為耕土層粘土，中砂，軟石，基巖，其中耕土層厚約 0.6m，粘土層厚約 3.5m，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值kf =200 KN/，可作持力層，廠區(qū)地層地 下水位較低，且無(wú)腐蝕性 . 1.4.5 建筑構(gòu)造 屋面 卷材防水屋面 墻體 240mm 厚實(shí)心黏土磚砌筑 2 地面 屋內(nèi)混凝土地面，室內(nèi)外高差 150mm. (a) 結(jié)構(gòu)平面布置圖 (b)剖面圖 圖 1 1 3 2.單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 屋面結(jié)構(gòu) 2.1.1 屋面結(jié)構(gòu) 屋面板 采用全國(guó)通用工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)圖集 G410（一） 1.5m 6m，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板，卷材防水。 屋面板的選用方法（包括檐口板，嵌板）是：計(jì)算該板所受外加荷載的標(biāo)準(zhǔn)值，在圖集中查出的允許外加荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)比它大但又 最接近的板代號(hào)，其選用結(jié)果見(jiàn)表 2-1. 天溝板 采用 G410（三） 1.5m 6m 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板（卷材防水天溝板） . 具體計(jì)算：半跨屋架上弦坡面總長(zhǎng) = 10.593m. 當(dāng)排放 6塊屋面板和 1 塊 890mm 的嵌板時(shí)， 10.593-0.89-1.49*6=0.763m 所以選用一塊 770mm 的天溝板。 又屋面排板計(jì)算，天溝板的寬度為 680mm，該廠房一側(cè)設(shè)有 6根落水管，天溝板內(nèi)坡度為 5，墊層最薄處為 20mm 厚，則最厚處為 80mm，如圖 2-1 所示，按最厚處的一塊天溝板計(jì)算其所受的外加荷載標(biāo)準(zhǔn)值，見(jiàn)圖 2-2.選用方法同屋面板，其選用結(jié)果見(jiàn)表 2-1，但需要注意天溝板的開(kāi)洞位置 . 圖2 - 1 屋架 采用 95G415（三）預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土折線形屋架（跨度 21m），選用時(shí)應(yīng)根據(jù)屋面荷載大小，有無(wú)天窗及天窗類別，檐口類別等進(jìn)行選用，其選用見(jiàn)表 2-1 屋蓋支撐 可不設(shè)屋架上弦橫向水平支撐，但須保證屋面板與屋架的連接不少于三個(gè)焊接點(diǎn)并沿板縫灌注不低于 C15 的細(xì)石混凝土，否則，應(yīng)在該廠房的兩端第一柱間設(shè)置上弦橫向水平支撐 . 屋架下弦的橫向及 縱向水平支撐均不可設(shè) 屋架間的垂直支撐與水平系桿，可在該廠房?jī)啥说牡谝恢g的端中及兩端設(shè)置垂直支撐，并在各跨跨中下弦處設(shè)置通長(zhǎng)的縱向剛系桿，在各跨兩端下弦處設(shè)置通長(zhǎng)的鋼筋混凝土系桿 . 2.1.2 排架柱及基礎(chǔ)材料選用情況 柱 4 混凝土 ： 采用 C20,cf=9.6N/ ,tkf=1.54N/ 鋼筋 ： 縱向受力鋼筋采用 HRB335 級(jí)鋼筋 （yf=300N/ ，sE=2 105N/ ），箍筋采用 HPB235 級(jí)鋼筋 . 基礎(chǔ) 混凝土 ： 采用 C20,cf=9.6N/ ,tkf=1.54N/ 鋼筋 ： 采用 HRB335 級(jí)鋼筋 （yf=300N/ ） 表 2-1 構(gòu)件名稱 標(biāo)準(zhǔn)圖集 選用型號(hào) 外加荷載 允許荷載 構(gòu)建自重 屋面板 G410(一 ) 1.5m 6m 預(yù)應(yīng)力 混凝土 屋面板 YWB 2 （中間跨） YWB 2s （端跨） SBSIV 改性油氈防水層 0.35 20mm 水泥砂漿找平層 20 0.02=0.40 100mm水泥蛭石保溫層 5*0.1=0.50 一氈二油防水層 0.05 20mm 水泥砂漿找平層 0.40 恒載 1.70KN/ 屋面活載 0.7 雪載 0.25 取最大值0.70KN/ 2.40 KN/ 2.46KN/ 板自重 1.30KN/ 灌縫重 0.1KN/ G410(一 ) 1.5m 6m 預(yù)應(yīng)力 混凝土屋面板（卷材防水嵌板，檐口板） KWB 1 （中間跨） KWB 21s （端跨） 同上 2.50KN/ 板自重 1.65KN/ 灌縫重 0.1KN/ 天溝板 G410(三 ) 1.5m 6m 預(yù)應(yīng)力 混凝TGB77 1 （中間跨） TGB68 1a 積水深為 230mm（與高肋齊） 100.23 0.46=1.06 二氈三油防水層 0.35 0.9=0.32 3.05KN/ 1.91KN/ 5 土屋面板（卷材防水 天溝板） （中間跨右端有開(kāi)洞） TGB68 1b （中間跨左端有開(kāi)洞） TGB68 1sa （端跨右端有開(kāi)洞） TGB68 1sb （端跨左端有開(kāi)洞） 20mm水泥砂漿找平層 20 0.02 0.09=0.36 80mm水泥蛭石保溫層 50*0.08*0.5=0.20 一氈二油隔氣層 0.06 1.18=0.06 20mm水泥砂漿找平層 20 0.02 1.18=0.47 2.47KN/ 屋架 G416(三 ) 預(yù)應(yīng)力 鋼筋混凝土 折線形屋架（跨度21m） YWJA 24 1Aa 屋面板以上恒載 1.70 KN/ 活載 0.70 KN/ 屋架以上荷載 2.40 KN/ 3.50KN/ 86 KN/榀 支撐重 KN/ 吊車梁 G323（二） 鋼筋混 凝土吊車梁（中輕級(jí)工作制） DL 6A （中間跨） DL 6B （邊跨） 39.5KN/根 40.8KN/根 2.1.3 梁柱的結(jié)構(gòu)布置 排架柱尺寸的選定 計(jì)算上柱高及柱全高 由工藝要求，軌頂標(biāo)高為 +9.6m,吊車為 15/3t,Lk=21-1.5=19.5m,中級(jí)工作制，查吊車有關(guān)資料，軌頂至吊車頂距 H=2.15m. 由牛腿頂面標(biāo)高及模板要求，吊車梁高為 1.2m，軌道及墊層構(gòu)造高度取 0.2m，故 牛腿頂面標(biāo)高 =軌頂標(biāo)高 -吊車梁高度 -軌頂墊高 =9.600-1.200-0.200=8.200m(取8.400m) 依次，柱頂標(biāo)高 =牛腿頂面高 +吊車梁高 +軌頂墊高 +H+0.220 =8.400+1.200+0.200+2.15+0.220=12.17m(取 12.300m) 綜上，則柱頂標(biāo)高為 12.300m， 下柱高 Hl=8.4+0.5=8.9m 全柱高 H=柱頂標(biāo)高 -基頂標(biāo)高 =12.3+0.5=12.8m, 上柱高 Hu=H-Hl=3.9m 實(shí)際軌頂標(biāo)高 =8.4+1.2+0.2=9.8m 與 9.6m 要求相差在 0.2m 范圍內(nèi)，滿足要求 . 初步確定柱截面尺寸 . 根據(jù)教材表 2.7（ 6m柱距單 層廠房矩形，工字形截面柱截面尺寸限值） . 對(duì)于下柱截面寬度： 6 b mm40522900.822Hl ，可取 b=400mm. 12890012 lHh=742mm 根據(jù)表 2.8廠房柱截面形式和尺寸參考（中級(jí)工作制） ?。?邊柱 A.C 軸： 上柱： b h=400mm 400mm 下柱： I 形 bf h b hf =400mm 900mm 100mm 150mm 中柱 B軸： 上柱： b h=400mm 600mm 下柱： I 形 bf h b hf =400mm 1000mm 100mm 150mm 驗(yàn)算初步確定的截面尺寸，滿足要求 . 牛腿尺寸初選 由牛腿幾何尺寸的構(gòu)造規(guī)定 45 ,hl h/3,且 hl 200mm,故取 =45 ，hl=450mm，則 A.C 軸柱： c=750+b/2+c1-900=750+150+100-900=100mm； h=500+100=600mm. B軸柱： c=750+b/2+c1-500=750+150+100-500=500mm； h=500+500=1000mm. 牛腿尺寸見(jiàn)圖 2-5 柱間支撐可在該廠房中部軸線間設(shè)置上柱支撐和下柱支撐 . 吊車梁、柱及柱間支撐、墻體布置可參考以上選型及布置畫(huà)出 . 7 結(jié)構(gòu)布置圖見(jiàn)附圖 -01 2.1.4 基礎(chǔ)平面布置 基礎(chǔ)編號(hào) 首先應(yīng)區(qū)分排架類型，分標(biāo)準(zhǔn)排架、端部排 架、伸縮縫處排架等，然后對(duì)各類排架的中柱和邊柱的基礎(chǔ)分別編號(hào)，還有抗風(fēng)柱的基礎(chǔ)也須編入 . 基礎(chǔ)梁 單層廠房鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁通常采用預(yù)制構(gòu)件，可按圖集 G320 鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁選之，選時(shí)應(yīng)符合圖集的適用范圍，本設(shè)計(jì)中跨選為 JL-3,邊跨為 JL-18. 基礎(chǔ)平面布置圖可參考以上選型及布置畫(huà)出 . 2.2 排架結(jié)構(gòu)計(jì)算 2.2.1 計(jì)算簡(jiǎn)圖及柱的計(jì)算參數(shù) 計(jì)算簡(jiǎn)圖 見(jiàn)圖 2-6. 柱的計(jì)算參數(shù) 根據(jù)柱子的截面尺寸，可列出計(jì)算參數(shù)如下表 2-2. 表 2-2 柱的計(jì)算參數(shù) 2.2.2 荷載計(jì)算 永久荷載 屋蓋自重 三氈二油上鋪小石子防水層 0.35KN/m2 20mm 水泥砂漿找平層 20 0.02=0.40KN/m2 100mm 厚水泥蛭石保溫層 5*0.1=0.5KN/m2 柱號(hào) 計(jì)算參數(shù) 截面尺寸（ mm） 面積（ mm2） 慣性矩（ mm4） 自重（ kN/m） A、 C 上柱 矩形 400 400 1.6 105 2.13 109 4.0 下柱 I形 400 900 100150 1.875 105 19.538 109 4.69 B 上柱 矩形 400 600 2.4 105 7.2 109 6.0 下柱 I 形 400 1000 100 150 1.975 105 25.634 109 4.94 8 一氈二油隔氣層 0.05KN/m2 20mm 水泥砂漿找平層 20 0.02=0.40KN/m2 S預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板 1.40KN/m2 屋蓋支撐 0.5KN/m2 =3.6KN/m2 榀屋架自重 /106 KN 則作用于柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)自重： G1= 2.3025.0106245.0660.3 kN 柱自重 A、 C軸上柱： G2A=G2C=gkHu=4.0 3.9=15.6kN. 下柱： G3A=G3C=4.69*8.9=41.74kN B軸上柱： G2B =6.0 3.9=23.4kN. 下柱： G3B= 4.94 8.9=43.97kN 吊車梁及軌道自重 G4=26.6+0.8 6.0=31.4kN. 各項(xiàng)永久荷載及其作用位置見(jiàn)圖 2-7. 屋面活荷載 由 荷載規(guī)范 查得屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 0.7KN/m2（因屋面活活荷載大于雪荷載，故不考慮雪荷載 ） . Q=0.7 6 24/2=50.4kN 活荷載作用位置于屋蓋自重作用位置相同，如圖 2-7 括號(hào)所示 . 吊車荷載 9 吊車計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表 2-3，并將吊車噸位換算為 kN. 表 2-3 跨度（ m） 起重量Q(kN) 跨度Lk(m) 最大輪壓Pmax(kN) 最小輪壓Pmin(kN) 大車輪距 K(m) 吊車最大寬度B(m) 吊車總重G(kN) 小車重g(kN) 24 150/30 22.5 185 50 4.4 5.55 321 69 根據(jù) B 與 K，算得吊車梁支座反力影響線中各輪壓對(duì)應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)值如圖 2-8所示，依 據(jù)該圖求得作用于柱上的吊車豎向荷載 . 吊車豎向荷載 Dmax= Pk,max yi=0.9 185*（ 1+0.808+0.267+0.075） =357.98kN Dmin= Pk,min yi=0.9 50*（ 1+0.808+0.267+0.075） =96.75kN 吊車橫向水平荷載 1）當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓吭?Q=150 500kN 時(shí)， =0.10則一個(gè)大車輪子的吊車橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值 ikk yTT m ax, = iyQg )(41 =kN6.1015.248.59.0)075.0267.0808.01()69150(9.01.041 風(fēng)荷載 由設(shè)計(jì)資料該地區(qū)基本風(fēng)壓為 0=0.30KN/m2，按 B 類地面粗糙度，從 荷載規(guī)范 查得風(fēng)壓高度變化系數(shù) z 為： 柱頂標(biāo)高 H=12.3m,查得 z =1.064， 檐口標(biāo)高 =1.00+2.4 3+1.5+1.8+3.0=14.5m，查得 z =1.126， 10 屋頂標(biāo)高 =16.20m， 162.1z . 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： 255.03.0064.18.00.111 OZSk WW PakN/m2. KW2 = 2s z 0=1.0 0.4 1.064 0.30=0.128kN/m2. 則作用在排架計(jì)算簡(jiǎn)圖的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值為： 53.10.6255.01 q kN/m 77.00.6128.02 q kN/m Fw=【（ 21 ss ） 1hz +( 43 ss ) 2hz 】 BWz 0 =5.04kN 風(fēng)荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 2-9 所示 . 2.2.3 內(nèi)力分析 剪力分配系數(shù) 的計(jì)算 A、 C軸柱： n= 109.0luII , 3 0 5.08.12 9.3 HH u 4 3 5.2)11 0 9.0/1(3 0 5.01 3)1/1(1 3 330 nC 11 則cEHE I CH 31003 10210.0 , 285.011icai B軸柱： 281.0n ， 315.00.13 1.421 HH7 9 7.2)12 8 1.0/1(3 0 5.01 3)1/1(1 3 330 nC ， 則cEHCEIH 3103 10139.0 , 43.0b , 注： 1 CBA 恒荷載作用下內(nèi)力分析 屋蓋自重作用 將圖 2-7屋蓋自重荷載簡(jiǎn)化為圖 2-10（ a） . 其中 1G G1A=G1C=264.05kN, 11 2GG B =528.1kN 20.1305.005.2 6 41111 ACA eGMM kN m, 01.6625.005.2 6 42122 ACA eGMM kN m 由于圖 2-10（ a）所示排架的計(jì)算簡(jiǎn)圖為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在對(duì)稱荷載作用下排架無(wú)側(cè)移，各柱可按上端為不動(dòng)鉸支座計(jì)算，故中柱無(wú)彎矩 . 由 A、 C 柱： n=0.109， =0.305， 查表或計(jì)算得 1 4 3.2)1/1(1)/11(15.1321 nnC ， )(53.28.12 11.15143.2111 kNHMCR 查表或計(jì)算得， 1 0 4.1)1/1(1)/11(15.1323 nnC ， )(6 . 0 8 68.12 03.701 0 4.12232 kNHMCR則 RA=R1+R2=2.463+6.344=8.59KN, -8.59-RR AC kN( ),對(duì)于 B 柱， 0BR 在 R與 M、 M共同作用下，可以作出排架的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力圖，如圖 2-10（ b）、（ c）所示 . 12 柱及吊車梁自重作用 由于在安裝柱子時(shí)尚未吊裝屋架，此時(shí)柱頂之間無(wú)聯(lián)系，沒(méi)有形成排架，故不產(chǎn)生柱頂反力，則按懸臂柱分析其內(nèi)力 .計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 2-11（ a）所示 . A柱： M2A=G2Ae2=15.6 0.25=3.90kN m,G3A=41.74kN,G4A=45.6kN, M4A=G4Ae=45.6 （ 0.75-0.45） =13.68kN m. B柱： G2B=23.40kN,G3B=43.97kN, G4B=91.2kN, 排架各柱的彎矩圖、軸力圖如圖 2-11（ b）、（ c）所示 . 13 屋面活荷載作用 AB 跨作用有屋面活荷載 由屋架傳至柱頂?shù)膲毫?Q=44.1kN，由 它在 A、 B 柱柱頂及變階處引起的彎矩分別為： M1A=Q1e=50.4 0.05=2.52kN m, M2A=Q1e=50.4 0.25=12.6kN m, BM1 =Q1e=50.4 0.15=7.56kN m, 計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 2-12（ a）所示 . 計(jì)算不動(dòng)鉸支座反力 A柱： 由前知 C1=2.143， C3=1.104， )(42.08.12 52.21 4 3.22111 kNHMCR AA)(87.18.12 6.121 0 4.12232 kNHMCR AA則 RA=R1A+R2A=0.422+1.087=1.51kN( ) B柱： n=0.281, 305.0 , 731.11 C )(0 2 2.18.12 56.77 3 1.111 kNHMCR BB 14 則排架柱頂不動(dòng)鉸支座總反力為： R=RA+RB=1.32+0.90=2.22kN( ) 將 R 反作用于排架柱頂，按分配系數(shù)求得排架各柱頂剪力（ CA 0.285, B =0.43） VA=RA-AR=1.509-0.285 2.53=0.79kN( ) VB=RB-BR=1.02-0.43 2.53=-0.07kN( ) VC=RC-CR=1.02-0.285 2.53=-0.72kN( ) 排架各柱的彎矩圖、軸力圖如圖 2-12（ b）、（ c）所示 . BC 跨作用有屋面活荷載 由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，故只需將 AB跨作用有屋面活荷載情況的 A柱與 C柱的內(nèi)力對(duì)換并將內(nèi)力變號(hào)即可，其排架各柱內(nèi)力見(jiàn)圖 2-13. 15 吊車荷載作用（不考慮廠房整體空間工作） Dmax作用于 A柱 由前， Dmax=357.98kN(Dmin=96.75kN),由吊車豎向荷載、在柱中引起的彎矩為： MA= Dmax e=357.98 0.3=107.39kN m, MB= Dmin e=96.75 0.75=72.56kN m, 計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 2-14（ a）所示 . 計(jì)算不動(dòng)鉸支座反力 A柱： C3=1.104， B柱： C3=1.268， )(26.98.12 39.107104.13 kNHMCR AA )(19.78.12 56.722 6 8.13 kNHMCR BB 則不動(dòng)鉸支座總反力為： R=RA+RB=-9.26+7.19=-2.07kN( ) 將 R 反 作 用 于 排 架 柱 頂 ， 按 分 配 系 數(shù) 求 得 排 架 各 柱 頂 剪 力（ BA =0.285, C =0.43） VA=RA- A R=-9.26+0.285 2.07=-8.67kN( ) VB=RB- B R=7.19+0.43 2.07=8.08kN( ) VC=RC-CR=0+0.285 2.07=0.59kN( ) 排架各柱的彎矩圖、軸力圖如圖 2-14（ b）、（ c）所示 . 16 Dmax作用于 B柱左 由吊車豎向荷載， Dmax=357.98kN(Dmin=96.75kN),在柱中引起的彎矩為： MA= AeD 4min =96.75 0.3=29.08kN m, MB= BMAXeD 4 =357.98 0.75=268.49kN m, 計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 2-14（ a）所示 . 計(jì)算不動(dòng)鉸支座反力 A柱： C3=1.104， B柱： C3=1.268， )(5.28.12 03.291 0 4.13 kNHMCR AA )(6.268.12 49.2 6 82 6 8.13 kNHMCR BB 則不動(dòng)鉸支座總反力為： R=RA+RB=-2.5+26.6=24.1kN( ) 將 R 反 作 用 于 排 架 柱 頂 ， 按 分 配 系 數(shù) 求 得 排 架 各 柱 頂 剪 力（ CA 0.285, C =0.43） VA=RA- A R=-2.5-0.285 24.1=-9.37kN( ) VB=RB- B R=26.6-0.43 24.1=16.24kN( ) VC=RC-CR=0-0.285 24.1=-6.87kN( ) 排架各柱的彎矩圖、軸力圖如圖 2-15（ b）、（ c）所示 . 17 Dmax作用于 B柱右 根據(jù)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，其內(nèi)力計(jì)算同“ Dmax作用于 B 柱左”情況，只需將 A、 C柱內(nèi)力對(duì)換一下，并全部改變彎矩及剪力符號(hào)即可，其結(jié)果如圖 2-16 所示 . Dmax作用于 C柱 同理，將“ Dmax作用于 A柱”情況的 A、 C 柱內(nèi)力對(duì)換，并注意改變符號(hào)，得出各柱的內(nèi)力，如圖 2-17 所示 . 18 ： AB 跨的二臺(tái)吊車剎車 計(jì)算 簡(jiǎn)圖如圖 2-18（ a）所示 . A柱： 由 692.09.3 2.19.3 uHy及 n=0.109, =0.305,查表 y=0.7Hu 得 C5=0.579, 查表y=0.6Hu得 C5=0.631,內(nèi)插后得 y=0.692 uH ,C5=0.583 RA=-Tmax C5=-10.6 0.583=-6.18kN( ) B柱： 由 692.0uHy 及 n=0.281, =0.305,查表 y=0.7Hu得 C5=0.647, 查表 y=0.6Hu得C5=0.693,內(nèi)插后得 y=0.692 uH , 651.05 C RB=-Tmax C5=-10.60 0.651=-6.90kN( ) 則 R=RA+RB=-6.18-6.90=-13.08kN( ) 各柱頂剪力為 VA=RA- A R=-6.18+0.285 13.08=-2.45kN( ) VB=RB- B R=-6.90+0.43 13.08=-1.28kN( ) VC=RC-CR=0.285 13.08=3.73kN( ) 排架各柱的內(nèi)力如圖 2-18（ b）所示 . 19 ： BC 跨的二臺(tái)吊車剎車 根據(jù)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，內(nèi)力計(jì)算同“ AB 跨的二臺(tái)吊車剎車”情況，僅需將 A柱和 C柱的內(nèi)力對(duì)換 . 排架各柱的內(nèi)力如圖 2-19（ b）所示 . ： AB 跨與 BC 跨各有一臺(tái) 150/30kN 吊車同時(shí)剎車時(shí)，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 2-20（ a）所示 . A柱： 同前 C5=0.583， RA=-Tmax C5=-10.60 0.583=-6.18kN( ) B柱： 同前 C5=0.651， 20 RB=-Tmax C5=-10.60 0.655=-6.90kN( ) C柱：同 A柱， RC=-6.18kN( ) 則 R=RA+RB+RC=-6.18 2-6.90=-19.26kN( ) 將 R 反 作 用 于 排 架 柱 頂 ， 按 分 配 系 數(shù) 求 得 排 架 各 柱 頂 剪 力（ CA 0.285, C =0.43） VA=RA-AR=-6.18+0.285 19.26=-0.69kN( ) VB=RB- B R=-6.90+0.43 19.26=1.38kN( ) VC=RC-CR=-6.18+0.285 19.26=-0.69kN( ) 排架各柱的彎矩圖、軸力圖如圖 2-20（ b）所示 . 風(fēng)荷載作用 風(fēng)自左向右吹時(shí)，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 2-21（ a）所示 . A柱 ： n=0.109, =0.305,查表得 C11=0.305， 326.011 C RA=-q1 H2 C11=-1.53 12.8 0.326=-6.38kN( ) C柱 ： 同 A 柱 ， C11=0.326， RC=-q2 H2 C11=-0.77 12.8 0.326=-3.21kN( ) 則 R=RA+RC+FW=-6.38-3.21-5.04=-14.59kN( ) 將 R反作用于排架柱頂，按分配系數(shù)求得排架各柱頂剪力（ CA 0.285, C =0.43) VA=RA- A R=-6.38+0.285 14.59=-2.22kN( ) 21 VB=RB-BR=0+0.43 14.59=6.27kN( ) VC=RC-CR=-3.21+-0.285 (-14.59)=0.95kN( ) 排架各柱的內(nèi)力如圖 2-21（ b）所示 . 風(fēng)自右向左吹時(shí)，此種荷載情況的排架內(nèi)力與“風(fēng)自左向右 吹”的情況相同，僅需將 A、 C柱的內(nèi)力對(duì)換，并改變其內(nèi)力的符號(hào)即可 . 排架各柱的內(nèi)力如圖 2-22 所示 . 2.2.4 最不利內(nèi)力組合 首先，取控制截面，對(duì)單階柱，上柱為 -截面，下柱為 -、 -截面 . 考慮各種荷載同時(shí)作用時(shí)出現(xiàn)最不利內(nèi)力的可能性，進(jìn)行荷載組合，在本設(shè)計(jì)中，取常用的荷載組合有三種，即 永久荷載 +0.9（可變荷載 +風(fēng)荷載）； 永久荷載 +其它可變荷載； 永久荷載 +風(fēng)荷載 . 在每種荷載組合中，對(duì)柱仍可以產(chǎn)生多種的彎矩 M 和軸力 N 的組合 .由于 M和 N 的同時(shí)存在，很難直接看出哪一種組合為最不利 .但對(duì) I字形或矩形截面柱，從分析偏心受壓計(jì)算公式來(lái)看，通常 M 越大相應(yīng)的 N 越小，其偏心距 e0就越大， 22 可能形成大偏心受壓，對(duì)受拉鋼筋不利；當(dāng) M 和 N都大，可能對(duì)受壓鋼筋不利；但若 M 和 N 同時(shí)增加，而 N 增加得多些，由于 e0值 減少，可能反而使鋼筋面積減少；有時(shí)由于 N 偏大或混凝土強(qiáng)度等級(jí)過(guò)低，其配筋量也增加。 本設(shè)計(jì)考慮以下四種內(nèi)力組合： +Mmax及相應(yīng)的 N、 V； -Mmax及相應(yīng)的 N、 V； Nmin及相應(yīng)的 M、 V； Nmax及相應(yīng)的 M、 V. 在這四種內(nèi)力組合中，前三種組合主要是考慮柱可能出現(xiàn)大偏心受壓破壞的情況；第四種組合 考慮柱可能出現(xiàn)小偏心受壓破壞的情況；從而使柱能夠避免任何一種形式的破壞 . 分 A（ C）柱和 B 柱，組合其最不利內(nèi)力，在各種荷載作用下 A（ C）柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值及標(biāo)準(zhǔn)值匯總見(jiàn)表 2-4 及表 2-5； B 柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值及標(biāo)準(zhǔn)值匯總見(jiàn)表 2-6 及表 2-7. A（ C）柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值組合表見(jiàn)表 2-8，而內(nèi)力按短期效應(yīng)組合表見(jiàn)表 2-9；B 柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值組合表見(jiàn)表 2-10，而內(nèi)力按短期效應(yīng)組合表見(jiàn)表 2-11. 2.3 排架柱的設(shè)計(jì) 2.3.1 A(C)柱 實(shí)際工程中，偏心受壓構(gòu)件在不同的荷載組合中，在同一截面分別承受正負(fù)彎矩；再者也為施 工方便，不易發(fā)生錯(cuò)誤，一般可采用對(duì)稱配筋，此處即取 ss AA .混凝土強(qiáng)度等級(jí)用 C30， 2,2 /01.2/3.14 mmNfmmNf tkc ；鋼筋采用 HRB335，2 3 5H P B；/3 0 0 2 箍筋采用mmNff yy 箍筋用級(jí)鋼筋 . （ 1） 選取控制截面最不利內(nèi)力，對(duì)于對(duì)稱配筋的偏心受壓構(gòu)件，當(dāng)時(shí)，為小偏心受壓但或雖；當(dāng)時(shí)，為大偏心受壓構(gòu)件且 biii hehe 00b0 3.0h3.0e3.0按照彎矩相差不多時(shí)，軸力越小越不利；軸力相 差不多時(shí)，彎矩越大越不利的原則確定上主最不利內(nèi)力為 M=80.13kN*m， N=335.77KN 下柱控制截面的兩組最不利內(nèi)力： 第一組 M=388.36KN*M,N=870.07KN 第二組 M=342.67KN*m， N=476.76KN （ 2）上柱配筋計(jì)算 自表中取最不利內(nèi)力 . M=81.45kN*m， N=381.36KN 由表查得上柱的計(jì)算長(zhǎng)度 mHlu 8.79.320.20 . 原始偏心距 mmNMe 6.2 1 336.3 8 1 45.81110 , 23 mmM A Xe a 2020,304 0 0 所以起始偏心距 mme i 6.2 3 3206.2 1 3 因 ,55.1940078000 hl應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù) 。 又 ,0.100.33.1436.381 4004005.05.01 Nbhf c故取 0.11 ， ,150 hl 955.0400780001.015.101.015.1 02 hl ， 則 405.1955.00.1)4007 8 0 0(365/6.2331 4 0 0 11)(/1 4 0 0 11 221200 hlhe i， 故 mmheesi 25.5183524006.258366.12 ， 截面受壓區(qū)高度為： mmhxmmmmbf Nxbscm75.20036555.070267.664003.14 1036.38103 ，說(shuō)明截面屬于大偏心受壓 . 并按 x=2 sa 計(jì)算。 mmhee si 21.1633524006.233405.12 2070.628)35365(30021.1633 8 1 3 6 0)(mmhfNeAAsyss選 3 18（ 2763 mmAA ss ） 則柱截 面全 部縱 筋的 配筋 率 %,6.0%95.0 截面一 側(cè)鋼 筋的 配筋率%,2.0%48.0 滿足要求。 按軸心受壓構(gòu)件 驗(yàn)算垂直 于彎矩作用 平面的受壓 承載力， 計(jì)算長(zhǎng)度ml 875.49.325.10 ，則 kNNkNAfAfNblsysu 96.4 2 06 5 9.2 3 4 7)27 6 33 0 04 0 04 0 03.14(95.09.0)(9.095.0,19.124 0 04 8 7 5m a x0滿足彎矩作用平面外的承載力要求 下柱配筋計(jì)算 自表 2-8中取二組最不利內(nèi)力 . 第一組 M1=388.36KN*M,N1=870.07KN 24 第二組 M2=341.09KN*m， N2=469.13KN 按 M1、 N1 計(jì)算 由表查得下柱的計(jì)算長(zhǎng)度 mHll 9.89.80.10.10 . mNMe 4.4 4 607.8 7 0 36.3 8 8110 , 3020,309 0 0 M A Xea mmeee i 4.4760 ， 又 ,589.99 0 08 9 0 00 hl故應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù) ,0.154.13.141007.870 10875.15.05.0 3 51 N Af c 故取 0.11 ， 又因 ,15900/8900/0 hl故取 0.12 ， 則 126.10.10.1)9008 9 0 0(865/4.4761 4 0 0 11)(/1 4 0 0 11 221200 hlhe i， mmhe i 5.2598653.03.04.5364.476126.1 0 先按大偏心受壓情況計(jì)算受壓區(qū)高度 x ，并假定中和軸通過(guò)翼緣內(nèi)。 則 mmhmmbfNxmm fcs1 5 01.1 5 24 0 03.140.1 8 7 0 0 7 0702 1 ， 說(shuō)明中和軸位于腹板內(nèi)，應(yīng)重新按下式計(jì)算受壓區(qū)高度 x. mmmmx 75.47586555.04.1581003.140.1 150)100400(3.140.1870070 且 x2x35=70mm,說(shuō)明截面屬于大偏心受壓 . 故 mmheesi 4.951352900470126.12 ， 230.5700.570)35865(300)2150865(150)100400(3.140.1)24.158865(4.1584003.140.14.9511007.870mmmmAA ss按 M2、 N2=計(jì)算 25 同前， ml 9.80 . mmNMe 1.7 2 713.4 6 9 09.3 4 1220 , mmM A Xe a 3020,309 0 0 mmeee i 1.757301.7270 由于 應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù),589.990089000 hl又 ,0.186.23.141013.469 10875.15.05.0 351 N Af c 取 11 .0。 又因 ,15900/8900/0 hl故取 0.12 則 0 7 9.10.10.1)9 0 08 9 0 0(8 6 5/1.7 5 71 4 0 0 11)(/1 4 0 0 11 221200 hlhe i， mmhe i 5.2598653.03.05.817 1.757079.1 0 先按大偏心受壓情況計(jì)算受壓區(qū)高度 x ，并假定中和軸通過(guò)翼緣內(nèi) . 則 mmhmmbfNxmma fcs 1 5 002.824 0 03.140.1 4 6 9 1 3 0702 /1 ， 假設(shè)成立，中和軸位于翼緣內(nèi) mmhx b 75.4 7 58 6 555.00 mmahee si 5.1232352/9005.8172 230014.768)35865(300)202.82865(02.824003.140.15.12321013.469)()2(mmhfxhbxfNeAAsycss綜合以 上兩 種計(jì) 算結(jié) 果， 根據(jù)構(gòu) 件的 構(gòu)造 規(guī)定 ，下 柱為 截面選)1017(184 mmAA ss ，則下柱截面全部縱筋的配筋率 %6.0%08.1 ，截 26 面一側(cè)鋼筋的配筋率 %2.0%54.0 ，滿足規(guī)定。 按軸心受壓構(gòu)件驗(yàn)算垂直于彎矩作用平面的受壓承載力，下柱的計(jì)算長(zhǎng)度12.79.88.08.00 lHl 則 kNNkNAfAfNblsycu 93.9 7 75 3 2.2 4 2 9)21 0 1 83 0 01 8 7 5 0 03.14(82.09.0)(9.082.0,8.174 0 07 1 2 0m a x0滿足彎矩作用平面外的承載力要求。 柱裂縫寬度驗(yàn)算 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范建議，對(duì)00/he0.550h=475.75 ffste hbbbh A )(5.0 0.0113 2000)(/4 0 0 0 11 hlhek 1.0（1489.99008900 ） sk hee 201049.3mm 27 0 )(bhhbb fff 0.564 020 )(1(12.087.0 hehz f668.39mm zA zeN ssss )(219.07Mpa sstetkf 65.01.10.572 )08.09.1(m a xtessscr dcE 0.155mm0.3mm (滿足要求 ) （ 4） 柱的箍筋配置。非地震區(qū)的單層廠房柱，其箍筋數(shù)量一般由構(gòu)造要求控制。根據(jù)構(gòu)造要求，上下柱均采用 2008 箍筋。 牛腿設(shè)計(jì) 截面尺寸驗(yàn)算 牛腿外形尺寸： 65.0,/01.2965,1000500500,270205007505005001001507505002750,100,50020111mmNfmmhmmhmmammcbcmmcmmhtk作用于牛腿頂部的豎向荷載如表 2-12 所示 . 則作用于牛腿頂部的豎向荷載設(shè)計(jì)值 ；而按荷載短期效應(yīng)組合的豎向應(yīng)力值 kNGDF Bvk 15.4294.319.0 98.3574m a x 牛腿頂面無(wú)水平荷載，即 0hkF .取 a=0，那么 kNFkNhbhfFFvktkvsns15.429538.59005.0 56540001.265.0/5.0)5.01(00 故截面尺寸符合要求 . 正截面承載力計(jì)算確定縱筋數(shù)量 mmhmmhmma5.2 8 93.0