單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、單層廠房設(shè)計(jì)一. 設(shè)計(jì)題目： 單層工業(yè)廠房二. 設(shè)計(jì)內(nèi)容要求資料：1. 根據(jù)工藝和建筑設(shè)計(jì)要求，該車間確定為兩跨等高鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)。 車間總長度為120m柱距為6M2. 建設(shè)地點(diǎn)：某市郊區(qū)。3. 自然條件：基本風(fēng)壓 Wo=0.45KN加，基本雪壓：0.75KN/川；土壤凍結(jié) 深度最大為500mm地下水位為-4m.地勢平坦、地質(zhì)構(gòu)造均勻，地基允許承載力 為 200kpa。4. 其他資料吊車每跨二臺(tái)300/50KN,抗震設(shè)防烈度為6度。屋面作法：二氈三油上鋪小石子，0.35 KN/ m2;20mn厚水泥砂漿找平層，20 KN/ m；50m厚水泥珍珠巖保溫層， 4 KN/ m； 一氈二油隔汽層，

2、0.05 KN/ m；20mm厚水泥砂漿找平層， 20 KN/ m； 預(yù)應(yīng)力大型屋面板。圍護(hù)墻：240mm厚實(shí)心磚墻。內(nèi)墻面：石灰砂漿底，紙筋灰罩面，0.5kn/ m； 外墻面：清水墻。門窗：縱墻每柱距設(shè)窗三層，窗臺(tái)標(biāo)高分別為1.2m、5.8m、9.4m。窗尺寸分別為 4500*2100、4500*1800、4500*1800。兩端各設(shè)一大門，尺寸為3900*3900。三、設(shè)計(jì)依據(jù)1、房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50001-2001)2、建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50105-2001)3、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB 50009-2001)4、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50017-2003)5、鋼結(jié)構(gòu)工

3、程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范 (GB50205-2001)結(jié)構(gòu)選型該廠房，為單跨等高廠房 27m，柱距6m，廠房全長120m。27m跨設(shè)有 300kn/50kn中級(jí)橋式吊車。軌頂標(biāo)高 8.7m。地質(zhì)情況：地下水位在-4m以下， 地基土為沙質(zhì)粘土，地基承載力特征值為 220KN/m2。三. 主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的選型及布置1、屋面結(jié)構(gòu)布置。包括屋面板、天溝板、屋架及其支架、天窗架等構(gòu)件的選 型和布置。(1)屋面板(包括檐口板、嵌板) 屋面板的型號(hào)根據(jù)外加屋面均布面荷載(不含屋面板自重)的設(shè)計(jì)值，查04G410-1。屋面荷載標(biāo)準(zhǔn)值：2Gik =0.35kN/m2G2k =0.48kN/m2G3k =0.40kN/m

4、Qik =0.60kN/m2Qik =0.75kN/m2跨度為 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 為.75=4.360 kN/m防水層 保溫層20mm厚水泥砂漿找平層 屋面均布活荷載(不上人) 雪荷載(西安地區(qū)) 外加荷載基本組合設(shè)計(jì)值2q=1.35 X( 0.35+0.48+0.4) +1.4 E.6 %.75= 2.2905kN/m采用預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板。查04G410-1屋面板選用：Y-WB-2 U,允

5、許荷載:2.50 kN/m2>2.204 kN/m2,板自重 1.4 kN/m2,灌縫重標(biāo)準(zhǔn)值 0.1 kN/m2。不設(shè)天窗架和天溝板，采用自由排水方式(2)屋架及支撐 本廠房跨度為27m，宜采用梯形鋼屋架， 荷載設(shè)計(jì)值： 防水層 保溫層 20mm厚水泥砂漿找平層 屋面板Y-WB-2 U (含灌縫) 屋架懸掛管道 屋面均布活荷載(不上人) 雪荷載(西安地區(qū))永久荷載效應(yīng)控制的基本組合設(shè)計(jì)值：q=1.35 ( 0.35+0.48+0.4+1.5+0.1)查05G511, 27m跨廠房選用GWJ24-4A1，屋架上下弦連有橫向支撐和豎向 支撐，自重59.8 kN/榀；18m跨廠房選用GWJ1

6、8-4A1，屋架上下弦連有橫向支撐 和豎向支撐，自重33.2kN/榀。以上荷載計(jì)算中，因屋面坡度較小，風(fēng)荷載對屋面為吸力，對重屋蓋可不考慮， 所以各荷載均按水平投影面積計(jì)算。2、吊車梁 采用預(yù)制鋼筋混凝土吊車梁。吊車數(shù)據(jù)表3-1起重跨度寬度B輪距軌頂以上軌道中心到端最大輪最小起重機(jī)總小車總量/t/m/mmK/mm高度H/mm部距離Bmm壓 Pmax輪壓質(zhì)量m1質(zhì)量m21016.55550440021402301152.518.03.8/3.92022.55550440023002602154.532.07.5/7.8對 27m 跨廠房，計(jì)算長度取 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。 吊車豎向荷載作用下最大彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：2 2MQk=2PkX2/L=2 >215>2.612/5.8=505.0KN m 基本組合設(shè)計(jì)值(不包括梁體和軌道自重)M=1.4X1.05 505.0 =742.4 KN m-剪力取距梁端約0.84m處，吊車豎向荷載作用下最大剪 力標(biāo)準(zhǔn)值：Vk=Pk (L-0.84) + (L-0.84-(B-W) ) /L=2154.96+4.96+1.15/5.8UQ(L2=325.1 KN基本組合設(shè)計(jì)值V=1.4 XI.05 825.1=477.9 KN

8、根據(jù)以上數(shù)據(jù)，查 04G323-2選用吊車梁 DL-11, MmaX=851.9 K圖2Mm>742.4 KN2 m,Va=562.6 KN>477.9KN,滿足要求。梁自重：39.5 KN，軌道選用 DGL-10 軌道面與梁頂面距離200mm自重：0.8 kN/m。梁截面尺寸如右圖：對 18m跨廠房，計(jì)算長度取 L=5.8m, a= (B-W /2= (5550-4400) /2=0.58m , x= (L-a) /2= (5.8-0.58 ) /2=2.61m。吊車豎向荷載作用下最大彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：2 2MQk=2Rx/L=2 X15X2.61 /5.8=270.1KN 2 m基本

9、組合設(shè)計(jì)值(不包括梁體和軌道自重)M=1.4X.05 X270.1 =397.0 KN 2 m剪力取距梁端約0.84m處，吊車豎向荷載作用下最大 剪力標(biāo)準(zhǔn)值：乂=Pk (L-0.84 ) + (L-0.84-(B-W) ) /L=1154.96+4.96+1.15/5.8=219.5 KN圖3-2基本組合設(shè)計(jì)值V=1.4 X.05 X219.5=322.7 KN根據(jù)以上數(shù)據(jù)，查04G323-2選用吊車梁DL-8,滿足要求。梁自重：中跨27.5 KN，軌道選用 DGL-10，軌道面與梁頂面距離 180mm,自重：0.8 kN/m。梁截 面尺寸如圖2。3、抗風(fēng)柱抗風(fēng)柱下柱采用工字型截面，上柱采用矩

10、形截面?？癸L(fēng)柱的布置需考慮基礎(chǔ) 梁的最大跨度?？癸L(fēng)柱沿山墻等距離布置，間距為6m。4、基礎(chǔ)梁基礎(chǔ)梁型號(hào)根據(jù)跨度、墻體高度、有無門窗洞等查04G320。墻厚240mm,突出于柱外。查04G320,選用JL-3，梁高均為450mm。梁自 重 16.1KN。5、柱間支撐柱間支撐設(shè)置在、軸線之間，支撐型號(hào)可查表05G336。首先根據(jù)吊車起 重量、柱頂標(biāo)高、牛腿頂標(biāo)高、吊車梁頂標(biāo)高、上柱高、屋架跨度等查出排架號(hào)， 然后根據(jù)排架號(hào)和基本風(fēng)壓確定支撐型號(hào)。構(gòu)件布置圖見圖3-3。圖3-3結(jié)構(gòu)構(gòu)件平面布置圖四、排架計(jì)算（采用鋼筋混凝土柱）1、計(jì)算簡圖對于沒有抽柱的單層廠房，計(jì)算單元可以取一個(gè)柱距，即6m排架跨度

11、取廠房的跨度，上柱高度等于柱頂標(biāo)高減取牛腿頂標(biāo)高。下柱高度從牛腿頂算至基礎(chǔ)頂面，持力層（基底標(biāo)高）確定后，還需要預(yù)估基礎(chǔ)高度?；A(chǔ)頂面不能超出室 外地面，一般低于地面不少于 50mm對于邊柱，由于基礎(chǔ)頂面還需放置預(yù)制基 礎(chǔ)梁，所以排架柱基礎(chǔ)頂面取低于室外地面600mm1）確定柱子各段高度對27m跨廠房柱頂標(biāo)高=8700+2140+220=110120mm取 11400mm_ _El Al牛腿頂面標(biāo)高=8700-1200-180=7320mm 取 7500mm對18m柱頂標(biāo)高=8700+2300+220=11220mm取 11400mm牛腿頂面標(biāo)高=8700-1200-180=7320mm 取

12、7500mmEIauA27000圖4-1排架計(jì)算簡圖柱總高 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架計(jì)算簡圖和廠房剖面布置見圖 4-1、圖4-2。2）確定柱截面尺寸根據(jù)柱的高度、吊車起重量及工作級(jí)別等條件，查05G335圖集可初步確定柱 的截面尺寸：表4-1計(jì)算參數(shù)柱號(hào)截面尺寸/ mm面積! 2 / mm慣性矩/ mm4自重/ (kN/m )A, C上柱矩400漢40051.6 "0821.3"04.0下柱I400 % 800咒 100咒 1501.76 &

13、quot;05188.4 匯1084.4B上柱矩400漢6002.4 "0572 漢 1086.0下柱I400 x80 1015051.76 "08188.4X04.42、荷載計(jì)算排架的荷載包括恒載、屋面活荷載、吊車荷載和風(fēng)荷載。荷載均計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)值。1）恒載恒載包括屋蓋自重、上柱自重、下柱自重、吊車梁及軌道自重。 屋蓋自重Pi 面荷載：防水層、保溫層、找平層等0.35+0.48+0.4=1.23kN/m2屋面板自重1.40kN/m22.73 kN/m259.8kN33.2kN屋面板灌縫0.10kN/m2小 計(jì)集中荷載：27m跨屋架自重18m跨屋架自重屋架作用在柱頂?shù)暮爿d標(biāo)準(zhǔn)

14、值：A 柱：Pia=2.733 63 24/2+59.8/2=226.5kNB柱：27m 跨傳來 Pib=2.733 63 24/2+59.8/2=226.5kN18m 跨傳來 Pib =2.733 63 18/2+33.2/2=164.0kNC 柱：Pic=2.733 63 18/2+33.2/2=164.0kNPi作用點(diǎn)位置與縱向定位軸線的距離為150mm,見圖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圖4-3恒載的作用點(diǎn)位置 下柱自重P3下柱大部分截面為I形，但牛腿部位及插入杯口基礎(chǔ)的

15、部分是矩形截面。假 定矩形截面的范圍為自牛腿頂面向下1000mm及基礎(chǔ)頂面以上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 吊車梁、軌道、墊層自重P4取軌道及墊層自重為 0.8KN/m。A 柱：P4a=0.83 6+39.5=44.3kNB 柱：27m 跨傳來 P4B=44.3kNP4的作用點(diǎn)離縱向定位軸線的距離為 750mm,見圖4-3。2)屋面活荷載P5屋面活荷載取屋面均布活載和雪荷載兩者的較大值0.60kN/m2A 柱：P5a=0.553 63 24/

16、2=39.6kNKx KPmax *LB 柱：27m 跨傳來 P5B=39.6kN起重量Q/t跨度/m寬度B/mm輪距K/mm軌頂以上高度H/mm軌道中心到端部距離B/mm最大輪 壓PQKN最小輪壓Pmin/KN起重機(jī) 總質(zhì)量m/t小車總質(zhì)量m/t1016.5555O44OO214O23O1152518.O3.92022.5555O44OO23OO26O2154532.O7.8P5作用位置同Pi。3)吊車荷載吊車豎向荷載 Dmax,k、Dmin,k吊車數(shù)據(jù)表4-2表中 Pmin=0.5(m+Q)g-P max吊車豎向荷載 Dmax、Dmin 臺(tái)吊車作用的最不利位置用影響線 求出。 Dmin4-

17、4。中兩臺(tái)吊車之間的最小輪距 x=B-K。對應(yīng)于輪子位置影響線的高 度y2、y3、y4可利用幾何關(guān)系求得。27m跨兩臺(tái)吊車相同，均為20t吊車，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 藝 yi = 0.93 453 ( 1+0.267+0.808+0.075) =87.

18、0kN18m跨有兩臺(tái)10t吊車，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 吊車橫向水平荷載T max,k27m跨，吊車額定起重量15t<Q<50t，吊車橫向水平荷載系數(shù)a =0.1，每個(gè) 大車輪產(chǎn)生的橫向水平制動(dòng)力為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，吊車額定起重量 Q< 10t，吊車橫向水平荷載系數(shù)a =0.12,每個(gè)大 車輪產(chǎn)生的橫向水平制動(dòng)力為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作用點(diǎn)的位置在吊車梁頂面。4)風(fēng)荷載基本風(fēng)壓 Wo=O.55KN/m2,地面粗糙度為B類。作用在柱上的均布荷載柱頂標(biāo)高11.4m,室外地面標(biāo)高-0.3,則柱頂離室外地面高度為11.4- (-0.30) =11.70m,查表得，風(fēng)壓高度系數(shù) 卩z=1.048?？刹?/p>

20、得風(fēng)荷載體型系數(shù) 卩s,標(biāo)于圖4-5。單層工業(yè)廠房，可不考慮風(fēng)振系數(shù)， 取 Z=1oq1k=y sy zB zWoB=O.83 1.0483 1.03 0.553 6=2.85kN/m (壓力) q2k=y Sy zB zW0B=-0.43 1.0483 1.03 0.553 6=-1.38kN/m (吸力)作用在柱頂?shù)募酗L(fēng)荷載Fwh2 y zB ZW0B =9.64kN()作用在柱頂?shù)募酗L(fēng)荷載 Fw由兩部分組成：柱頂至檐口豎直面上的風(fēng)荷載 Fw1和坡屋面上的風(fēng)荷載Fw2 (見圖4-6),其中后者的作用方向垂直于屋面，因 而是傾斜的，需要計(jì)算其水平方向的分力(豎向分力在排架分析中一般不考慮

21、)為了簡化，確定風(fēng)壓高度系數(shù)時(shí)，可統(tǒng)一取 屋脊高度。根據(jù)屋架構(gòu)造，為簡便計(jì)算，兩跨均取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風(fēng)(J)迎風(fēng)面和背風(fēng)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、排架內(nèi)力分析在計(jì)算簡圖中，上柱的計(jì)算軸線取為上柱的截面形心線，下柱的計(jì)算軸線取 為下柱的截面形心線。下面計(jì)算時(shí)彎矩和剪力的符號(hào)按照下述規(guī)

22、則：彎矩以順時(shí) 針方向?yàn)檎?；剪力以使?gòu)件產(chǎn)生順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢為正；軸向力以壓為正。各柱的抗剪剛度計(jì)算結(jié)果見表4-3 o矩(圖4-7)。屋蓋自重對上柱截面形心產(chǎn)生的偏心力矩為(參見圖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廣卻M2BM1b廠觀Mbc表4-3柱的抗側(cè)剛度及剪力分配系數(shù)項(xiàng)目n=lu/li入=Hu/H3C0 1 1+盂(丄二) nnCoEchD =H3n飛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)恒載作用下的內(nèi)力分析恒載下的計(jì)算簡圖可以分解為兩部分： 作用在柱截面形心的豎向力和偏心力圖4-7恒載產(chǎn)生的偏心屋蓋自重、上柱自重、吊車梁及軌道自重對下柱截面形心產(chǎn)生的偏心力 矩為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，各柱的彎距和剪力用剪力分配法計(jì)算。先在柱頂加上不動(dòng)鉸支座，利用教材附錄9求出各柱頂不動(dòng)鉸支座的反力；然后將總的支座反力反 向作用于排架柱頂，根據(jù)剪力分配系數(shù)分配給各柱（剪力分配過程列于表4-4）； 最后求出各柱柱頂?shù)募袅Γㄒ妶D4-8a）,得到每根柱的柱頂剪力后，單根柱利用 平衡條件求出各個(gè)截面的彎矩及柱底截面剪力。表4-4恒載下柱的剪力分配項(xiàng)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。例如對于柱A柱頂截面的彎距：M1=- 11.33kN.m牛腿截面上的彎距：M 什 V Hu=-11.33+4.573 3.9=6.49kN.m牛腿截面下的彎距：M2+M1+ Va Hu =-4

26、5.64+6.49=-39.15kN.m柱底截面彎距：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柱的截面彎距，見附圖4-8b。柱軸力可直接根據(jù)作用 在截面形心的豎向力確定，見例圖 4-8c。（2）屋面活載作用下的內(nèi)力分析屋面活載下的內(nèi)力分析方法同屋蓋自重作用下的內(nèi)力分析。剪力分配過程列于表4-5、4-6，圖4-9、4-10是屋面活載下的內(nèi)力圖。表4-5屋面活載作用在AB跨時(shí)下柱的剪力分配項(xiàng) 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)對于A柱：柱頂截面的彎距：M1=- 1.98kN.m牛腿截面上的彎距：Mi+ Va Hu=-1.98+0.733 3.9=0.87kN.m牛腿截面下的彎距：M2+M 什 Va Hu =-9.9+0.87二 9.03kN.m柱底截面彎距：M1+M2+ Va H =-1.98-9.9+0.733 12.0二 3.12kN.m-11.334.57a)b）c）a）單根柱的受力及柱底剪力；b）彎距圖（kN.m

28、）； c）軸力圖（kN）表4-6屋面活載作用在 BCA跨時(shí)柱的剪力分配項(xiàng) 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()對于柱A柱頂截面的彎距：Mi=0kN.m牛腿截面上的彎距：M什Va Hu=0+0.653 3.9=2.54kN.m 牛腿截面下的彎距：M2+M什Va Hu =0+2.54=2.54 kN.m 柱底截面彎距：M什M2

29、+ Va H =0+0+0.653 12.0=7.8 kN.m圖4-8恒載下排架柱內(nèi)力（3）吊車豎向荷載作用下的內(nèi)力分析吊車豎向荷載有四種基本情況，如圖4-11所示。吊車豎向荷載下的計(jì)算簡圖也可以分解成兩部分： 作用于下柱截面形心的豎向力和作用在牛腿頂面的偏心力矩。在偏心力矩下的剪力分配過程列于表4-7。例圖4-124-15是吊車豎向荷載下內(nèi)力圖。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;圖4-11吊車豎向荷載的4種基本情況d)d） Dmin作用在C柱Dmi表4-7吊車豎向荷載下柱剪力的分配4"»-11

30、.009.14r145.60 訴65.3AB r-11.009.14a)b)416.087.0c)計(jì)算項(xiàng)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）單根柱的受力及柱底剪力；b）彎距圖（kN.m ）； c）軸力圖（kN）圖4-12 A柱作用Dmax、B柱作用Dmin時(shí)的排架柱內(nèi)力-0.95A-0.95A5.055.05-4.985.9336.377。B-4.98a)C5.93a)卞 3.7116.8819.42 L54.77龍打1.40A込3.46B夕護(hù)6.74C23.13C)

32、b）b）彎距圖（kN.m）； c）軸力圖（kN）a）單根柱的受力及柱底剪力；C柱作用Dmin、B柱作用Dmax時(shí)的排架柱內(nèi)力圖 4-14b)c)a）單根柱的受力及柱底剪力；b）彎距圖（kN.m）； c）軸力圖（kN）圖4-15 C柱作用Dmin、B柱作用Dmax時(shí)的排架柱內(nèi)力Cii4 131 _1),n81 3(丄 _1)na）a）單根柱的受力及柱底截面剪力;IJnb）b）彎距圖（kN.m）（4）吊車水平荷載作用下的內(nèi)力分析吊車水平荷載下有兩種情況，每種情況的荷載可以反向。吊車水平荷載的剪力分配過程見表 4-8,圖4-16、4-17是其內(nèi)力圖表4-8吊車水平荷載下柱剪力的分配計(jì)算項(xiàng)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）風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力分析風(fēng)荷載作用下有兩種情況。左吹向右風(fēng)荷載下的剪力分配過程見表4-9,圖4-18是風(fēng)荷載下的內(nèi)力圖。因本例右吹向左風(fēng)時(shí)的荷載值與左吹向右風(fēng)時(shí)的荷載數(shù)值很接近（q2大小相等，F(xiàn)wk=8.76kN、Fwk=9.64kN ），可利用左吹向右風(fēng)的內(nèi)力圖。表4-

34、9風(fēng)荷載下柱剪力的分配計(jì)算項(xiàng)目C11qRi=qHC 11FwkR=W+ Rin iVi左吹A(chǔ)柱0.3212.8510.98()8.76+10.98+0+5.320.312-3.16()向右B柱風(fēng)0.3211.385.32()8.76=25.060.3122.50( t)注：由教材附錄9，a)b)a）單根柱的受力及柱底截面剪力；b）彎距圖（kN.m）圖4-16 A、B跨作用Tmax時(shí)的排架柱內(nèi)力E/kx-kqa）單根柱的受力及柱底截面剪力；b）彎距圖（kN.m）圖4-18 風(fēng)荷載（左吹向右風(fēng)）下排架柱內(nèi)力4、排架內(nèi)力組合以A柱內(nèi)力組合為例。下表為A柱在各種荷載作用下內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值匯總表表 4-10序

35、 號(hào)截面內(nèi)力值何載類別I In nmmMNMNMNV恒載6.49242.1-39.15282.4-2.13322.94.57屋面活荷載作用在AB跨0.8739.6-9.0339.6-3.1239.60.73吊車豎向 何載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吊車橫向 何載Tmax作 用在AB跨± 7.950± 7.950± 101.460± 11.65風(fēng)荷載左風(fēng)9.3509.350167.28031.04又風(fēng)-20.240-

36、20.240-129.30019.1A柱的控制截面示意圖見圖4-19 :表4-11 A柱內(nèi)力組合表截面荷載組合 內(nèi)力組合、1.2恒載+1.43 0.9 （任意兩種或兩種以上活何載）1.2恒載+1.4任一種活何載I - I組合項(xiàng)目MN V組合項(xiàng)目MN、V+MU及相應(yīng)N1.20+1.43 0.9 （+ +3）63.03N=290.521.2 +1.43 0.9 32.61N=290.52-Mmax及相應(yīng)N1.2+1.43 0.9 （+0+0+ ）-97.54N=290.521.2 +1.43 0.9 -51.92N=290.52Nmax及相應(yīng)M1.2+1.43 0.9 （+0+0+ +）-76.2

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

38、 （十+）-75.35N=338.881.2 +1.43 0.9 75.32N=338.88mm+ Mnax及相應(yīng)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及相應(yīng)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及相應(yīng)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及相應(yīng)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單位（kN m），N單位kN，V單位kN五、排架中柱截面設(shè)計(jì)1計(jì)算長度及材料強(qiáng)度以A柱為例。考慮吊車荷載時(shí)，柱子在排架方向的計(jì)算長度根據(jù)下式確定：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 縱向鋼筋，fy= fy'=300

40、 N/mm選用 3020 (As=As=942mm > p minbh=320mm )。 箍筋按構(gòu)造確定。箍筋間距不應(yīng)大于400mm及截面的短邊尺寸，且不大于15d;箍筋直徑不應(yīng)小于d/4，且不應(yīng)小于6mm?，F(xiàn)配置820C。;2HPB235 箍筋、構(gòu)造筋，fy=210 N/mm。2.上柱截面配筋設(shè)計(jì)上柱截面尺寸已初定為4003 400mm,采用對稱配筋。取 h0=400-35=365mm。2Nb= afcb $h0=1.03 14.3N/mm 3 400mm3 0.553 365mm=1148.29KN內(nèi)力組合中I - I截面四組內(nèi)力下的受壓區(qū)高度系數(shù)E= rbh < &b

41、，均屬afcbh。于大偏心受壓。在大偏心受壓構(gòu)件中，1M I相近，N越小越不利；N相近時(shí)，I M I越大越不利，因此可用內(nèi)力組合 M=-97.54KN2 m N=290.52KN計(jì)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,故應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù) 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,故應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)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 為.0=1.05e= n eh/2- as=1.05 >065+800/2-35=1483mm e ' n 曠 h/2 +as' =05 >065-800/2+35=753mmNx= afcbf'

44、=1.0 >4.3 >00 =71mm<hf =150mm即中和軸過翼緣As=As'=3Ne'406.85 753 >03 2fy(ho- a') = 300765-35)=1195mm' 2 2選用 4020 (As=As=1256mm > p minbh=320mm )同理，按照上述方法可知其他組內(nèi)力組合下配筋計(jì)算均小于1195mm2。4 牛腿設(shè)計(jì)1)截面尺寸驗(yàn)算以A柱為例。牛腿寬度取與排架柱同寬，即 400mm牛腿長度應(yīng)滿足吊車梁 的擱置要求；牛腿高度初選600mm外緣高度取400mm牛腿高度應(yīng)滿足斜截面 抗裂的要求：Fvk

45、邛 1 -0.5電 i ftkbho<Fvk 'o. ho式中Fhk作用在牛腿頂部的水平拉力標(biāo)準(zhǔn)值，對本例為0;F vk作用在牛腿頂部豎向力標(biāo)準(zhǔn)值，PiA+Dhax,k=44.3+416.0=460.3kN ;B 裂縫控制系數(shù)，支承吊車梁的牛腿取 =0.65 ;a豎向力作用點(diǎn)至下柱邊緣的水平距離，a=750-800=-50<0，取a=0;ho牛腿截面有效高度600-35=565mmb牛腿寬度，為400mmftk混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，對于 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截面尺寸滿足要求2)配筋及構(gòu)造縱向鋼筋，由于a<O.3ho，取a=O.3ho=17Omm，牛腿不需設(shè)置彎筋。3F vaFh+1 2O.85fyhol.2fy2=7120mm644.4 >03X1700.85 >00 >65 選用4016(As=8O4 mm2)。箍筋選用 810Q滿足構(gòu)造要求3)局部受壓強(qiáng)度驗(yàn)算局部承壓面積近似按柱寬乘以吊車梁斷承壓板寬度取用：A = 400mm500mm =2.0 105 mm2Fvk/A=3460.3 X035-2X105=2.30N/mm2<0.75fc=10.725 N/mm2 ,滿

47、足要求。5、柱吊裝驗(yàn)算匚二二二二二二6z|830039001 Jq2I '1r J J J J J J J J J J27005500柱的吊裝驗(yàn)算包括正截面承載力 計(jì)算和裂縫寬度計(jì)算。當(dāng)采用單點(diǎn)吊 裝時(shí)，吊點(diǎn)一般設(shè)在牛腿與下段柱交 界處。起吊時(shí)，自重下的內(nèi)力最大， 其計(jì)算簡圖見圖5-1。1 內(nèi)力計(jì)算動(dòng)力系數(shù)1.5,取施工階段驗(yàn)算 安全度等級(jí)降低系數(shù)為0.9,吊裝時(shí) 砼強(qiáng)度未達(dá)設(shè)計(jì)值，按照設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 70%考慮。柱子插入基礎(chǔ)杯口深度hi取 800mm 故柱全長為 3.9+8.1+0.8=12.8葉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)承載力驗(yàn)算當(dāng)不翻身起吊時(shí)，1 1截面的尺寸為4003 400mm。由于對稱配筋A(yù)s=M/fy(h 0- as')=49.283 10/3003 (365-35)=498mm現(xiàn)上柱配有3O20,吊裝時(shí)能有效利用的縱筋為 2O20(As=628mm2)，滿足 吊裝時(shí)承載力要求。2 2截面As=M/fy(h 0- as')=67.023 10/3003 (365

49、-35)=677mm現(xiàn)下柱配有4型20,吊裝時(shí)能有效利用的縱筋為 2空20 (As=628mm2)，2-2截 面不能滿足吊裝時(shí)承載力要求。3-3截面不起控制作用。上述吊裝驗(yàn)算結(jié)果表明，根據(jù)使用階段的內(nèi)力進(jìn)行配筋，施工時(shí)不翻身起吊 不能滿足承載力要求。應(yīng)該采取調(diào)整吊點(diǎn)、翻身起吊、多點(diǎn)起吊或增加配筋等措施?，F(xiàn)采用翻身起吊后，經(jīng)驗(yàn)算承載力能滿足要求。3)裂縫寬度驗(yàn)算混凝土的最大裂縫寬度公式為W max= = cr'-'skEsd eq1.9c+0.08、he丿式中a cr構(gòu)件受力特征系數(shù)，對于鋼筋混凝土受彎構(gòu)件a cr=2.1；c鋼筋保護(hù)層厚度，c=25mm；p te按有效受拉混凝土

50、截面面積計(jì)算的縱向受拉鋼筋配筋率，pte=As/Ate；deq受拉區(qū)縱向鋼筋的等效直徑，對于直徑相同的帶肋鋼筋，deq=d；(T Sk按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的鋼筋等效應(yīng)力，(Tsk=M k/(O.87hoAs);W裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)， W =1.1-0.65ftk/ ( p teT sk)； ftk混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，C30混凝土施工階段ftk=0.73 2.01=1.41。1 1、22截面裂縫寬度的驗(yàn)算過程見表 5-1 o表5-1裂縫寬度驗(yàn)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裂縫寬度滿足要求六、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)(1) .基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料地質(zhì)情況：地下水位在-4m以下，地基土為沙質(zhì)粘土，地基承載力特征值為 220 KN/m2，凍深線 1.2m。以A柱下基礎(chǔ)為例?；A(chǔ)采用C20砼，抗拉強(qiáng)度ft=1.1N/mm； HPB235鋼筋抗 拉強(qiáng)度彳=210“肝金基礎(chǔ)頂面(即排架柱的m m截面)內(nèi)力組合列于表6-1 o表6-1 A柱杯口頂面內(nèi)力組合組 號(hào)基本組合標(biāo)準(zhǔn)組合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：對基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：最小軸力組合是