單層廠房排架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例

1、3.9單層廠房排架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例A Design of Example for Mill Bents of One-story Industrial Workshops3.9.1 設(shè)計(jì)資料及要求1 .工程概況某機(jī)修車間為單跨廠房，跨度為24m,柱距均為6m,車間總長(zhǎng)度為66m。每跨設(shè)有起重量為 20/5t吊車各2臺(tái)，吊車工作級(jí)別為 A5級(jí)，軌頂標(biāo)高不小于 9.60m。廠房無天窗，采用卷材防水屋面，圍護(hù)墻為 240mm厚雙面清水磚墻，采用鋼門窗，鋼窗寬度為3. 6m,室內(nèi)外高差為l50mm ,素混凝土地面。建筑平面及剖面分別如圖 3-76和圖3-77所示。牛斗16C0Tijfl 七比 m汕 R-j

2、jix 匕乳 *或0 G：C0 上修 EC 弧 6QOT &XX> 6CQG 型兇 6cop汕 T：i：-"iY 煦 C f123 IC3 7 f3 f5 101112圖 3-761二P二J4 W JAI-圖 3-772 .結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原始資料廠房所在地點(diǎn)的基本風(fēng)壓為0.35kN/m2,地面粗糙度為 B類；基本雪壓為。.0.30kN/m2。風(fēng)荷載的組合值系數(shù)為0.6,其余可變荷載的組合值系數(shù)均為0 7。土壤凍結(jié)深度為0.3m,建筑場(chǎng)地為I級(jí)非自重濕陷性黃土，地基承載力特征值為l65kN/m :,地下水位于地面以下 7m,不考慮抗震設(shè)防。3 .材料基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20;

3、柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C30。縱向受力鋼筋采用 HRB335級(jí)、HRB400級(jí)；箍筋和分布鋼筋采用HPB235級(jí)。4 .設(shè)計(jì)要求分析廠房排架內(nèi)力，并進(jìn)行排架柱和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)；3.9.2 構(gòu)件選型及柱截面尺寸確定因該廠房跨度在l5-36m之間，且柱頂標(biāo)高大于8m,故采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)。為了保證屋蓋的整體性和剛度，屋蓋采用無楝體系。由于廠房屋面采用卷材防水做法，故選用屋面坡度較小而經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好 的預(yù)應(yīng)力混凝土折線形屋架及預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板。普通鋼筋混凝土吊車粱制作方便，當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓坎淮?時(shí)，有較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，故選用普通鋼筋混凝土吊車粱。廠房各主要構(gòu)件造型見表3-16。由設(shè)計(jì)資料可知，吊車軌頂標(biāo)高為

4、9. 80m。對(duì)起重量為20/5t、工作級(jí)別為A5的吊車，當(dāng)廠房跨度為24m時(shí)，可求得吊車的跨度 Lk =24-0. 75 2=22. 5m,由附表4可查得吊車軌頂以上高度為2.3m;選定吊車梁的高度hb=1.20m,暫取軌道頂面至吊車梁頂面的距離ha=0.2m,則牛腿頂面標(biāo)高可按下式計(jì)算：牛腿頂面標(biāo)高=軌頂標(biāo)高-hb - ha =9.60-1.20-0.20=8.20m主要承嚏構(gòu)件選型表表）地構(gòu)伸名秫除推圖集詼用型號(hào)重力荷制林壽.值屋加檢410-11. SmXfitn憤應(yīng)力混施土屋面板YWKZ1中間跨JYWR211K （湍跨11. JrfN/WC包括隴縫改天溝板應(yīng)力混凝土星面板（卷牌防水大泡

5、板）TGB 鱷-11,城¥候應(yīng)力混凝上折統(tǒng)形尾架f跨度即m）YWJA 融 n106kM 濯D. D5kNl/m*屋蓋制支葬i吊車踴WG32J-2鋼筋混靛土吊車聚1吊車工作被別為山斗門DL-9Z f中同蹌】D1.-9B1邊跨，4c.根航道連接MG31S 品軍就道連捶洋圖0. fiOkN/m空域架（MT3J0制筋混凝上基批舞JL316. 7kN/根由建筑模數(shù)的要求，故牛腿頂面標(biāo)高取為8.40m。實(shí)際軌頂標(biāo)高=8.40+1.20+0.20=9. 80m>9. 60m ?？紤]吊車行駛所需空隙尺寸h7=220mm,柱頂標(biāo)高可按下式計(jì)算：柱頂標(biāo)高=牛腿頂面標(biāo)高 + hb+吊車高度+ ha,

6、2=8. 40+1.20+0. 20+2. 30+0. 22=12.32m故柱頂(或屋架下弦底面)標(biāo)高取為12. 30m。取室內(nèi)地面至基礎(chǔ)頂面的距離為0.5m,則計(jì)算簡(jiǎn)圖中柱的總高度H、下柱高度Hi和上柱高度Hu分別為H =12.3+0. 5=12. 8mH l =8.4+0. 5=8.9mHu =12.8 8.9=3.9m根據(jù)柱的高度吊車起重量及工作級(jí)別等條件，可由表3-5并參考表3-7確定柱截面尺寸為 A、B軸上柱 口 b h 400mm 400mm下柱 bf h b hf 400mm 900mm 100mm 150mm3.9.3 定位軸線橫向定位軸線除端柱外，均通過柱截面幾何中心。對(duì)起重

7、量為 20/5t、工作級(jí)別為 A5的吊車，由附表4可查得軌道中心至吊車端部距離B1 260mm;吊車橋架外邊緣至上柱內(nèi)邊緣的凈空寬度，一般取B2 80mm。對(duì)邊柱，取封閉式定位軸線，即縱向定位軸線與縱墻內(nèi)皮重合，則B3 400mm,故B2 e B1 B3 750 260 400 90mm 80mm 亦符合要求。3.9.4 計(jì)算簡(jiǎn)圖確定由于該機(jī)修車間廠房，工藝無特殊要求，且結(jié)構(gòu)布置及荷載分布(除吊車荷載外)均勻，故可取一根橫向排架作為基本的計(jì)算單元，單元的寬度為兩相鄰柱間中心線之間的距離，即B 6.0m,如圖3-78(b)所示；計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 3-78(a)所示。司一17(b)圖 3-78-20.

8、35kN /m_220 0.02 0.40kN/m25 0.1 0.50kN/m20.05kN /m20 0.02 0.40kN /m221.40kN /m20.05kN /m3.9.5 荷載計(jì)算1.永久何載(1)屋蓋恒載為了簡(jiǎn)化計(jì)算，天溝板及相應(yīng)構(gòu)造層的恒載，取與一般屋面恒載相同。兩氈三油防水層20mm厚水泥砂漿找平層100mm厚水泥蛭石保溫層一氈兩油隔氣層20mm厚水泥砂漿找平層預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板(包括灌縫)屋蓋鋼支撐23.15kN / m圖3-79 a、b枉永久荷載作用位置相同屋架自重重力荷載為106kN/根，則作用于柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值為-24 106G1 3.15 6279.80

9、kN22(2)吊車梁及軌道自重標(biāo)準(zhǔn)值G3 39.5 0.8 6 44.30kN(3)柱自重標(biāo)準(zhǔn)值A(chǔ)、B 軸 上柱 G4A G4B 4 3.9 15.60kN下柱 G5A G5B 4.69 8.9 41.74kN各項(xiàng)永久荷載作用位置如圖3-79所示。2.屋面可變荷載由荷載規(guī)范查得，屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.5kN/ m2,屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 0.25kN/ m2,由于后者小于前者，故僅按屋面均布活荷載計(jì)算。作用于柱頂?shù)奈菝婊詈奢d標(biāo)準(zhǔn)值為24Qi 0.5 636.00kN2Qi的作用位置與Gi作用位置相同，如圖 3-79所示。3.吊車荷載對(duì)起重量為20/5t的吊車，查附表 4并將吊車的起重量、最大輪壓

10、和最小輪壓進(jìn)行單位換算，可得：Q 200kN,Pmax 215kN,Pmin 45kN,B 5.55m, K 4.40m,Q1 75kN3-80所示，據(jù)此可求得根據(jù)B及K,可算得吊車梁支座反力影響線各輪壓對(duì)應(yīng)點(diǎn)的豎向坐標(biāo)值，如圖 吊車作用于柱上的吊車荷載。圖 3-80吊車豎向荷裁吊車豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值為D maxPmaxyi215 (1 0.808 0.267 0.075)462.25kNDminPminyi45 (1 0.808 0.267 0.075)96.75kN(2)吊車橫向水下荷藏作用于每一個(gè)輪子上的吊車橫向水平制動(dòng)力為11T - (Q Qi) 0.1 (200 75) 6.875kN

11、44同時(shí)作用于吊車兩端每排架柱上的吊車橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值為Tmax Tyi6.875 (1 0.808 0.267 0.075) 14.78kN4.風(fēng)荷載2風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按式(312)計(jì)算，其中基本風(fēng)壓00.35kN /mm2按B類地面粗糙度，根據(jù)廠房各部分標(biāo)高(圖377),由附表3-1可查得風(fēng)壓高度變化系數(shù)柱頂(標(biāo)高 12.30m)z 1.064檐口(標(biāo)高 14.60m)z 1.129屋頂(標(biāo)高 16.00)z 1.170風(fēng)荷載體型系數(shù)s如圖3-81(a)所示，則由式(3-12)可求得排架迎風(fēng)面及背風(fēng)面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值分別為1kz s1 z 01.0 0.81.0640.350.298kN/m2

12、22kz s2 z 01.0 0.41.0640.350.149kN/m2則作用于排架計(jì)算簡(jiǎn)圖(圖3-81b)上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為q10.298 6.0 1.79kN/mq20.149 6.0 0.89kN/mFw ( s?) z ( s3 s4) zhz z °B(0.8 0.5) 1.129 2.3 ( 0.6 0.5) 1.17 1.4 1.0 0.35 6.0 6.75kN丁ABi o )圖 3-813.9.6排架內(nèi)力分析有關(guān)系數(shù)廠房為等高排架可用剪力分配法進(jìn)行排架內(nèi)力分析。 相同，故這兩柱的有關(guān)參數(shù)相同。由于該廠房的A柱和B柱的柱高、截面尺寸等均1.柱頂剪力分配系數(shù)柱頂位移系

13、數(shù)和柱的剪力分配系數(shù)分別計(jì)算，結(jié)果見下表柱號(hào)n Iu/ILHu/HC0 3/13(1/n 1)H3/C°EIi1/ ii1/ iA、B柱n 0.1090.305C0 2.43510 H3A B 0.210 10 EA B 0.5由上表可知，A B I.。2.單階變截面柱柱頂反力系數(shù)由表3-9中給出的公式可分別計(jì)算不同荷載作用下單階變截面柱的柱頂反力系數(shù), 計(jì)算結(jié)果見表3-19。表 3-19簡(jiǎn)圖柱頂反力系數(shù)A柱和B柱312(1 -)C1B-n-213d 1)n2.143rC 3123 213(1 1)n1.1041.71ns*®-L，一、，、22 Q2|- (2 a)(1 a

14、)79 Q2 3a(2 3a)C5 n213(1 1)n0.559唯314(- 1)C113n813(- 1)n0.3263.內(nèi)力正負(fù)號(hào)規(guī)定本例題中，排架柱的彎矩、剪力和軸力的正負(fù)號(hào)規(guī)定如圖3-82所示，后面的各彎矩圖和柱底剪力均未標(biāo)出正負(fù)號(hào)，彎矩圖畫在受拉一側(cè)，柱底剪力按實(shí)際方向標(biāo)出。+川* iV圖 3-823.9.7排架內(nèi)力分析1.永久荷載作用下排架內(nèi)力分析3-83 (a)所示。永久荷載作用下排架的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖圖中的重力荷載 及力矩 根據(jù)圖3-79確定，即G1 G1 279.80kNG2G3 G4 44.30 15.60 59.90kNG341.74kNMiG©279.80 0.

15、05 13.99kN mM2(GG4A)e0 G3e3 (279.80 15.60) 0.25 44.30 0.3 60.56kN m由于圖3-83(a)所示排架為對(duì)稱結(jié)構(gòu)且作用對(duì)稱荷載，排架結(jié)構(gòu)無側(cè)移，故各柱可按頂為不動(dòng)錢支座計(jì)算內(nèi)力。按照表3-19計(jì)算的柱頂反力系數(shù)，柱頂不動(dòng)較支座反力R可根據(jù)表3-9所列的相應(yīng)公式計(jì)算求得，即RaM11C1HM2C3H13.99 2.143 60.56 1.10412.87.57kN()Ra7.57kN()求得柱頂反力 R后，可根據(jù)平衡條件求得柱各截面的彎矩和剪力。柱各截面的軸力為該截面以上重力荷載之和。恒載作用下排架結(jié)構(gòu)的彎矩圖、軸力圖和柱底剪力分別見圖

16、3-83(b)、(c)。I-I工I圖 3-832.屋面可變荷載作用下排架內(nèi)力分析排架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-84(a)所示。屋架傳至柱頂?shù)募泻奢dQ136kN ,它在柱頂及變階處引起的力矩分別為Mia36.00 0.05 1.80kN m MibM 2A36.00 0.25 9.00kN m M2B按照表RaM ia M 2A、 C1C3H H1.80 2.143 9.00 1.10412.81.08kN()3-19計(jì)算的柱頂反力系數(shù)和表3-9所列的相應(yīng)公式可求得柱頂不動(dòng)較支座反力R即RB 1.08kN()則排架柱頂不動(dòng)較支座總反力為:R RA RB 1.08 1.08 0kN()排架各柱的彎矩圖、軸

17、力圖及柱底剪力如圖3-84 （b）、（c）所示。圖 3-843.屋面可變荷載作用下排架內(nèi)力分析（1）Dmax作用于A柱計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-86（a）所示。其中吊車豎向荷載 Dmax、Dmin在牛腿頂面處引起的力矩分別為:M A Dmaxe3 462.25 0.3 138.68kN mM B Dmine3 96.75 0.3 29.03kN m按照表3-19計(jì)算的柱頂反力系數(shù)和表3-9所列的相應(yīng)公式可求得柱頂不動(dòng)較支座反力R分別為RaRBM AAC3HMAH C3138.681.10412.8生用1.26812.811.96kN()2.27kN()RaRB11.96 2.279.69kN()排架各柱

18、頂剪力分別為VA RaaR 11.96 0.59.696.98kN()VBRaBR 2.27 0.5 9.69 7.12kN()排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力如圖3-86 （b）、（c）所示。0圖 3-86（2）Dmax作用于B柱同理，將 作用于A柱情況的A、B柱內(nèi)力對(duì)換，并改變內(nèi)力符號(hào)可求得各柱的內(nèi)力。3 3) Tmax作用于AB跨柱當(dāng)AB跨作用吊車橫向水平荷載時(shí)，排架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-90(a)所示。由表3-9得，a (3.9 1.2)/3.9 0.692則柱頂不動(dòng)較支座反力RA、RB分別為RATmaxC514.780.5598.26kN()RbTmaxC514.780.5598.26k

19、N()排架柱頂總反力 R為R Ra Rb8.26 8.2616.52kN()各柱頂剪力分別為VARAaR8.260.516.520VBRBbR8.260.516.520排架各柱的彎矩圖及柱底剪力值如圖數(shù)值不變。圖 3-903-90 (b)所示。當(dāng)Tmax方向相反時(shí)，彎矩圖和剪力圖只改變符號(hào),I4 .風(fēng)荷載作用下排架內(nèi)力分析 (1)左吹風(fēng)時(shí)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-92 (a)所示。柱頂不動(dòng)較支座反力Ra、Rb及總反力R分別為RAq1HC111.79 12.8 0.3167.47kN()RBq2HC110.89 12.8 0.3263.71kN()R RA RB FW7.47 3.71 6.7517.93

20、kN()各柱頂剪力分別為VARAAR7.47 0.5 17.93 1.50kN()VbRbbR 3.71 0.5 17.93 5.26kN()排架內(nèi)力圖如圖3-92 (b)所示。(2)右吹風(fēng)時(shí)將圖3-92(b)所示A、B柱內(nèi)力圖對(duì)換，并改變內(nèi)力符號(hào)后即可。圖 3-923.9.8內(nèi)力組合-m,如圖(3-24)進(jìn)以A柱內(nèi)力組合為例。 控制截面分別取上柱底部截面i-i、牛腿頂截面n n和下柱底截面出3-53所示。表3-20為各種荷戴作用下 A柱各控制截面的內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值匯總表。表中控制截面及正號(hào)內(nèi)力方向如表3-20中的例圖所示。荷載效應(yīng)的奉基本組合設(shè)計(jì)值按式行計(jì)算。在每種荷載效應(yīng)組合中，對(duì)矩形和I形截面

21、柱均應(yīng)考慮以下四種組合，即(1) Mmax及相應(yīng)的N、V(2) Mmax及相應(yīng)的N、V；(3) N max及相應(yīng)的M、 V；(4) Nmin及相應(yīng)的M、V。表 3-20控制 截回 及正 向內(nèi) 力何載 類別永久何載效 應(yīng)SGK屋面可變荷 載效應(yīng)Sgk吊車豎向荷裁效應(yīng)Sgk吊車水 平何載 效應(yīng)Sqk風(fēng)荷載效應(yīng)SqkDmax作用在A柱Dmax作用在B柱Tmax作用在AB跨左風(fēng)右風(fēng)彎矩 圖及 柱底 截回 剪力%r;4叫工司 r1 b - 1jirl j jT i'.1op.1K! » A A飛.q IL1二“T J Y *"1TdTI P -1 1 71 二 1，工4. 1

22、L. 1b1. 1序號(hào)I-IMK15.532.41-27.22-27.77019.46-27.28295.4036.0000000II-IIMK-45.03-6.59111.461.26019.46-27.28N339.7036.00462.2596.75000III-IIIMK22.353.0249.34-62.1+62.1165.83-140.24381.4436.00462.2596.750007.571.08-6.98-7.128.2624.41-16.65由于本例不考慮抗震設(shè)防，對(duì)柱截面一般不需進(jìn)行受剪承載力計(jì)算。故除下柱底截面出-出外，其他截面的不利內(nèi)力組合未給出所對(duì)應(yīng)的剪力值。對(duì)

23、柱進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算和基礎(chǔ)地基承載力計(jì)算時(shí)，需采用荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合和準(zhǔn)永久組合的效應(yīng)設(shè) 計(jì)值。表3-21和表3-22為A柱荷載效應(yīng)的基本組合和標(biāo)準(zhǔn)組合。表 3-21截面內(nèi)力組合mnmn基本組合(口殳荷載控制)SdGjSGjkQiLiSqikQiL1CiSQik標(biāo)準(zhǔn)組合：SdSg,Sqik。Sq,j 1i 2j 1i 2+ M max及相應(yīng)的N,V-Mmax及相應(yīng)的N,VNmax及相應(yīng)的M,VNmin及相應(yīng)的N,VI-IM1.2 + 1.4 +1.4 0.7X2)48.24+1.4 >0.9 +1.4>0.7 0.9 +0.6 X-66.381.2 X +1.4 )0.9 +1.4

24、0.7 您45.24+1.4 )0.9 + 1.4 )0.7 卷42.14N389.76295.40389.76295.40II-IIM + 1.4 >0.9 電+1.4 >0.6X©114.481.2 + 1.4 0.9 卷 + 1.4 )0.7 遂)-94.871.2 +1.4 0.9 +1.4 和.7 +0.6 X (+)75.84+1.4 X0.9 電 + 1.4 >0.6 卷-80.26N922.14442.921025.36339.70III-IIIM1.2 +1.4 +1.4 和.7X2)+0.7 為.9 +0.7 私 9XD)361.04+1.4 電

25、 +0.7 >0.9X (+)-293.851.2 +1.4 0.9 +1.4 )0.7 X(+0.9XD)196.42+ 1.4 卷 + 1.4 X0.7X(+0.8e +0.9 XD)335.84N946.01466.771075.44779.12V34.34-24.469.9333.34Mk+0.7¥+)電 +0.7 0.9275.57+0.7 0.8 +0.7 0.9XD-203.41+0.9+0.7忿 +0.7 )0.9 +0.6 X219.29+(0.7 電+0.7 >0.9 卷)273.46Nk730.20435.62822.67705.02Vk34.34-

26、24.4621.1433.26表 3-22截面內(nèi)力組合mn基本組合（永久荷載控制）SdGjSGjkQLiCjSQkj 1i 1+ Mmax及相應(yīng)的N,V-Mmax及相應(yīng)的N,VNmax及相應(yīng)的M,VNmin及相應(yīng)的 N,VI-IM1.35 X +1.4 X(0.7 您+0.6 )39.66 +1.4 X(0.7 >0.8 X+0.7 0.9 +0.6 X )-53.181.35 +1.4 X (0.6X6) +0.7 X )39.66+ 1.4 X(0.6 卷 +0.7 X)34.23N434.07295.40434.07330.68II-IIM+1.4 X(0.7 電 +0.6X6)8

27、0.551.35 +1.4 X(0.6 電 +0.7 X2)-80.401.35 +1.4 和.7X0.9 +0.7 義+0.6 X(+)24.46+1.4 >0.6 X(+)-51.62N792.71493.88901.58339.70III-IIIM1.35 +1.4 N 0.7X +0.7X0.8 X (+) +0.6X6)274.46+1.4 斗0.6 X7)+0.7 )0.8 X+ )-207.281.35 +1.4 和.7 您 +0.7 0.9 義(+)147.69+ 1.4 X(0.7X +0.7X0.8 +0.6X6)203.29N912.63457.29957.9377

28、9.12V32.79-18.4712.4123.66193.9.9柱截面設(shè)計(jì)33仍以A柱為例?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為C30, % 14.3N/mm2, ftk 2.01N/mm2 ；縱向鋼筋采用HRB400a, ftk 2.01N / mm2,0.518。上、下柱均采用對(duì)稱配筋。1 .選取控制截面最不利內(nèi)力對(duì)上柱，截面的有效高度取ho 400 45 355mm,則大偏心受壓和小偏心受壓界限破壞時(shí)對(duì)應(yīng)的軸向壓力為Nbi fcbh0 b 1.0 14.3 400 355 0.518 1051.85kN當(dāng)N Nb 1051.85kN時(shí)，為大偏心受壓；由表3-21表3-23可見，上柱I I截面共有8組不利內(nèi)

29、力。經(jīng)ei判別，其中8組內(nèi)力均為大偏心受壓，對(duì) 8組大偏心受壓內(nèi)力，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，可確定上柱的最不利內(nèi)力為M 66.38kN m N 295.40kN對(duì)下柱，截面的有效高度取h0 900 45 855mm ,則大偏心受壓和小偏心受壓界限破壞時(shí)對(duì)應(yīng) 的軸向壓力為Nb 1fcbh0 b (bf b)hf 1.0 14.3 100 855 0.518 (400 100) 1501276.38kN當(dāng)N Nb 1276.83kN，且彎矩較大時(shí)，為大偏心受壓。由表3-21-表3-23可見，下柱H -n和出一出截面共有 16組不利內(nèi)力。經(jīng)用

30、ei判別，其中12組內(nèi)力為大偏心受壓，有4組內(nèi)力為小偏心受壓且均滿足N Nb 1276.83kN ,故小偏心受壓均為構(gòu)造配筋。對(duì)12組大偏心受壓內(nèi)力，采用與上柱I-I截面相同的分析方法，可確定下柱的最不力內(nèi)力為M 361.04kN mM 263.86kN mN 946.01kNN 466.77kN2 .上柱配筋計(jì)算由上述分析結(jié)果可知，上柱取下列最不利內(nèi)力進(jìn)行配筋計(jì)算:M066.38kN mN 295.40kN由表3-12查得有吊車廠房排架方向上柱的計(jì)算長(zhǎng)度為l02 3.9 7.8mM_ e0N666.38 10224.71mm295400由于h/30=400/30=13.33mm,取附加偏心距

31、ea 20mm，則224.71 20 244.71mm0.5 fcA c N20.5 14.3 40022954003.8731.01 0取 c 1.0s 1 1500 曳 h02c78001500 244.71( 400355)21.0 1.3681.36866.38 90.81kN me090.81 106e 295.4 10320327.41mmeih/2 as327.41 400/245482.41mm2954001 fcbh。0.1451.0 14.3 400 3552as/h0 90/355 0.254故取x 2as進(jìn)行計(jì)算e ei h/2 as 327.41 400/2 45 1

32、72.41mmAsAsNefy(h° as)295400 172.41360 (355 45)2456.36mm選(三級(jí)鋼)，(A 763mm2),則As 763mm2 As,minminbh 0.2% 400 400 320mm2,滿足要求。由表3 12得，垂直于排架方向上柱的計(jì)算長(zhǎng)度l0 1.25 3.9 4.875m,則l0/b 4875/400 12.190.95Nu 0.9 (fcA fyAs) 0.9 0.95 (14.3 400 400 360 763 2)2425.94kN Nmax 434.07kN滿足彎矩作用平面外的承載力要求。3.下柱配筋計(jì)算由分析結(jié)果可知，下柱

33、取下列兩組為最不利內(nèi)力進(jìn)行配筋計(jì)算：M0 361.04kN mM0 263.86kN mN 946.01kNN 466.77kN按 M0 361.04kN m, n 946.01kN計(jì)算由表3-12可查得下柱計(jì)算長(zhǎng)度取l0 1.0Hl 8.9m100m, bf400mm, hf 150mmo-Mo eoN361.04 106 381.65mm946010取附加偏心距ea 900/30mm 20mm 則eoea381.65 30 411.65mm0.5 fcAN0.5 14.3 100 900 2 (400 100) 1509460101.36 1.0取1.0sM o1500 且 ho1 150

34、08900411.65 (-9q0 )3552_1.0 1.1351.135361.04409.78kN409.78 106ea 3946.01 10330463.17mmei h/2 as463.17900/2 45868.17mm946.01先假定中和軸位于翼緣內(nèi),1.0 14.3 400165.39mmhf150mm受壓區(qū)進(jìn)入腹板內(nèi),N1fc(bf b)hf946010 1.0fcb14.3 (400 100) 150 八一 211.55mm1.0 14.3 100bhg 0.518 855442.89mm ,為大偏心受壓構(gòu)件，則Ne1 fcbx(ho x)2hf1fc(bf b)hf(

35、ho)2fy(h° as)21155150946010 868.17 1.0 14.3 100 211.55 (255 )1.0 14.3 (400 100) 150 (855)22360 (855 45)21867.12mm按 Mo 263.85kN m, N 466.77kN 計(jì)算計(jì)算方法與上述相同，計(jì)算過程從略，計(jì)算結(jié)果為AS AS 867.94mm2綜合上述計(jì)算結(jié)果，下柱截面選用6 (三也鋼筋)20 (As 1884mm),且滿足最下配筋的要求，4即 A As,minmin A minbh (bf b)hf 2 0.2% 18 10360mm4 .柱的裂縫寬度驗(yàn)算按荷載準(zhǔn)永久

36、組合計(jì)算時(shí)，該單層廠房A柱的效應(yīng)設(shè)計(jì)值較小，不起控制作用，因此可不對(duì)其進(jìn)行 裂縫寬度驗(yàn)算。5 .柱箍筋配置非地震區(qū)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)造柱要求，上、下柱箍筋均選用8200。6 .牛腿設(shè)計(jì)根據(jù)吊車梁支承位置、截面尺寸及構(gòu)造要求，初步擬定牛腿尺寸如圖3-94所示。其中牛腿截面寬度 b 400mm,牛腿截面高度 h 600mm, h0 555mm o(l)牛腿截面高度驗(yàn)算作用于牛腿頂面按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的豎向力為Fvk Dmax G3 462.25 44.30 506.55kN牛腿頂面無水平荷載，即Fhk 0圖3-94牛腿尺寸簡(jiǎn)圖對(duì)支承吊車梁的牛腿，裂縫控制系數(shù)2.0

37、1N/mm2a 150 20130mm 0,取 a0；由式(3-27)得（1 0聲）14 0.65 2.01 400 555Fvk 0.5 m0.5580.09kNFvkh0故牛腿截面高度滿足要求。(2)牛腿配筋計(jì)算由于a 150 20130mm 0,因而該牛腿可按構(gòu)造要求配筋。根據(jù)構(gòu)造要求，2Asminbh 0.002 400 600 480mm，實(shí)際選用 /(三級(jí)鋼)14 (As 616mm)。水平箍筋選用8100。7 .柱的吊裝驗(yàn)算采用翻身起吊，吊點(diǎn)設(shè)在牛腿下部，混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后起吊。由表 3-13可得柱插入杯口深度 為“ 0.9 900 810mm，取h1 850mm，則柱吊裝時(shí)總

38、長(zhǎng)度為3.9+8.9+0.85=13.65m,計(jì)算簡(jiǎn)圖如 圖3-95所示。圖3-95 柱吊裝計(jì)算簡(jiǎn)圖(1)荷載計(jì)算柱吊裝階段的荷載為柱自重重力荷載，且應(yīng)考慮動(dòng)力系數(shù)1.5 ,即q1Gq1k 1.5 1.35 4.0 8.10kN/mq2Gq2k 1.5 1.35 (0.4 1.0 25) 20.25kN/mq3Gq3k 1.5 1.35 4.69 9.50kN/m(2)內(nèi)力計(jì)算在上述荷載作用下，柱各控制截面的彎矩為1 2 12M1 q1Hl2 8.10 3.92 61.60kN m2 21 212M 28.10 (3.9 0.6)2(20.25 8.10) 0.62 84.20kN m2 21

39、2M bRA13 qsL M 2 0由2得Ra1 .2q3l3M2l39.50 9.1584.2034.26kN9.15M3RaX12二 q3x2dM3 令dxRa q3X0,得x Ra/Q3 34.26/9.503.61m則下柱段最大彎矩M3為M3 34.26 3.6119.502_ _ 2-3.6161.78kN m承載力和裂縫寬度驗(yàn)算2上柱配筋為As As 763mm（3三級(jí)鋼18）,其受彎承載力按下式進(jìn)行驗(yàn)算:Mu fyAs(h0 as) 360 763 (355 45) 85.15 106N mm85.15kN m0M 11.0 61.6061.60kN m裂縫寬度驗(yàn)算如下:Mk61

40、.60/1.35 45.63kN mteskAsAte滿足要求。Mk45.63 106193.63N/mm20.87h0As7630.87 355 7630.5 400 4001.1 0.65ft-te skmax cr1.9 0.430.164 mm2下柱配筋A(yù)s As 1884mm(60.009540.01,取te0.011.125skEs0.652.010.01 193.638 33mmd eq(1.9cs 0.08)te193.632 105 max 鋼 *0),Mu fyAs(h0 as) 360 1884 (855 45)(1.9 330.2mm0.080.43180.01)其受彎

41、承載力按下式進(jìn)行計(jì)算：549.37 106N mm549.37kN m0M1 1.0 84.20kN m 84.20kN m裂縫寬度驗(yàn)算如下:Mk84.20/1.35 62.37kN mtesk滿足要求。Mk0.87h0 As1884Ate0.5 181.1 0.65ftkteskmax1.93.9.10基礎(chǔ)設(shè)計(jì)62.37 1060.87 855 18841041.1cr0.2_ _ . .244.51N / mm0.0209 0.01,取0.652.010.0209 44.510.011mmte 0.010.300.2,取 0.2sk工d eq(1.9cs 0.08)te44.512 105

42、(1.9 330.08180.0209max0.2mm建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范力特征值為160kN/mm2fak(GB 50007-2002)規(guī)定，對(duì)6m柱距單層排架結(jié)構(gòu)單跨廠房，當(dāng)?shù)鼗休d2200kN/mm，廠房跨度l 30m,吊車額定起重量不超過 30t,以及設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)可不做地基變形驗(yàn)算。本例符合上述條件， 故不需進(jìn)行地基變形驗(yàn)算。下面以A柱為例進(jìn)行該柱的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。基礎(chǔ)材料：混凝土強(qiáng)度等級(jí)取C25, fc 11.9N/mm2, ft 1.27 N / mm2 ；鋼筋采用2HR335, fy 300N / mm2 ；基礎(chǔ)墊層采用 C10素混凝土。1 .基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)不利內(nèi)力的選取作用于

43、基礎(chǔ)頂面上的荷載包括柱底(出一出截面)傳給基礎(chǔ)的M、N、V以及圍護(hù)墻自重重力荷載兩部分。按照建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范> (GB50007-2011)的規(guī)定，基礎(chǔ)的地基承載力驗(yàn)算取用荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合，基礎(chǔ)的受沖切承載力驗(yàn)算和底板配筋計(jì)算取用荷載效應(yīng)基本組臺(tái)。由于圍護(hù)墻自重重力荷 載大小、方向和作用位置均不變，故基礎(chǔ)最不利內(nèi)力主要取決于柱底(出一出截面)的不利內(nèi)力，應(yīng)選 取軸力為最大的不利內(nèi)力組合以及正負(fù)彎矩為最大的不利內(nèi)力組合。經(jīng)對(duì)表3-20-表3-22中的柱底截面不利內(nèi)力進(jìn)行分析可知，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)的不利內(nèi)力如表 3-23。表 3-23組別荷載標(biāo)準(zhǔn)組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值荷載基本組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值Mk(k

44、N m)Nk(kN)Vk(kN)M (kN m)N(kN)Vk(kN)第一組275.75730.2234.34361.04946.0134.34第二組-203.44435.62-24.46-263.85466.77-24.46第三組219.29822.6721.14196.421075.449.932.圍護(hù)墻自重重力荷載計(jì)算如圖3-97所示，每個(gè)基礎(chǔ)承受的圍護(hù)墻總寬度為6m,總高度為14.65m,墻體為32240mnS燒結(jié)普通黏土磚砌筑，重度為19kN /m ;鋼框玻璃窗自重，按0.45kN / m計(jì)算，每根基礎(chǔ)梁自重為16kN ,則每個(gè)基礎(chǔ)承受的由墻體傳來的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值為基礎(chǔ)梁自重16.7

45、0kN墻體自重19 0.24 6 14.65 (4.8 1.8) 3.6 292.48kN鋼窗自重0.45 3.6 (4.8 1.8) 10.69kNNwk 319.87kN圖3-9<12一圍護(hù)墻對(duì)基礎(chǔ)產(chǎn)生的偏心距為ew 120 450 570mm3.基礎(chǔ)地面尺寸及地基承載力驗(yàn)算50mm ,其中h1為柱插入杯口深度，由表 3-13可850mm； a1為杯底厚度，由表3-14可知(l)基礎(chǔ)高度和埋置深度確定由構(gòu)造要求可知，基礎(chǔ)高度為h h1 a1知 h1 0.9h 0.9 900 810 800mm 取 幾ai 200mm ,取a1 250mm ；故基礎(chǔ)高度為h 850 250 50 11

46、50mm因基礎(chǔ)頂面標(biāo)高為0.50m,室內(nèi)外高差為150mm,則基礎(chǔ)埋置深度為d 1150 500 150 1500mm(2)基礎(chǔ)底面尺寸擬定基礎(chǔ)底面面積按地基承載力計(jì)算確定，并取用荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合。由建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50007-2011)可查得d 1.0 , b 0 (黏性土)，取基礎(chǔ)底面以上土及3基礎(chǔ)的平均重度為m 20kN/m ,則深度修正后的地基承載力特征值fa按下式計(jì)算:fafakd m(d 0.5) 165 1.0 20 (1.5 0.5) 185kN/m2由式(3-31)按軸心受壓估算基礎(chǔ)底面尺寸，取Nk Nkmax Nwk 822.67 319.87 1142.54k

47、N k k ,max wkNkfamd1142.54185 20 1.527.37m2235考慮到偏心的影響，將基礎(chǔ)的底面尺寸再增加30%取一 一 一 一 _2A l b 2.7 3.6 9.72m2基礎(chǔ)底面的彈性抵抗矩為12123W -lb 2.7 3.65.83m66(3)地基承載力驗(yàn)算3基礎(chǔ)自重和土重為(基礎(chǔ)及其上填土的平均自重取m 20kN/m)GkmdA 20 1.5 9.72 291.60kN由表3-23可知，選取以下三組不利內(nèi)力進(jìn)行基礎(chǔ)底面積計(jì)算：Mk275.57kN mMk203.44kN mMk219.29kN mkkkNk730.22kNNk435.62kNNk822.67

48、kNkkkVk 34.34kNVk24.46kNVk 21.14kN先按第一組不利內(nèi)力計(jì)算，基礎(chǔ)底面相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)的豎向壓力值和力矩 值分別為(圖3-98a)NbkNk Gk Nwk 730.22 291.60 319.87 1341.68kN m0.57 132.74kN mMbkMk Vkh Nwkew 275.57 34.34 1.15 319.87由式(3-32)可得基礎(chǔ)底面邊緣的壓力為Pk,max n M N bk M bkpk,min A W134.169 132.749.725.83138.03 22.772155.51kN/m2115.26kN/m2由式(3-35a)和式(3-35b)進(jìn)行地基承載力驗(yàn)算pk,maxpk,minP155.51 115.26135.39kN /m2fa 185kN/m222Pk,max 155.51kN/m2 1.2 fa 1.2 185 222kN / m2滿足要求。取第二組不利內(nèi)力計(jì)算，基礎(chǔ)底面相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)的豎向壓力值和力矩值 分別為（圖3-98b）Nbk NkGk Nwk435.62 291 .60 319.871047.09kN mMbk MkVkh Nwkew203.44 24.46 1.15319.87 0.