單層混凝土工業(yè)廠房設計

建筑結構設計單層混凝土廠房設計題號：37#專業(yè)：土木工程姓名：嵇超學號：52054指導老師：邰燕混凝土廠房設計一、設計資料與設計內容1.設計資料某金工車間，設計使用年限50年，結構安全等級為二級，地基基礎設計等級為丙級，環(huán)境類別一類，建筑耐火等級為三級。不考慮抗震設防。廠房長度66m，柱距6m,不設天窗。窗臺標高為,上部窗洞×,下部窗洞×,采用鋼窗。室內外高差為350mm。屋面采用大型屋面板，卷材防水(兩氈三油防水屋面)，為非上人屋面。廠房所在地的地面粗糙度為B類，基本風壓w0=m2，組合值系數ψc=基本雪壓S0=m2組合值系數ψc=?；A持力層為粉土，粘粒含量ρc=，地基承載力特征值fak=180kN/m2，埋深,基底以上土的加權平均重度γm=17kN/m3，基底以下土的重度γ=18kN/m3。地基基礎的設計等級為丙級。24m單跨，每跨2臺32t中級吊車，軌頂標高為9m。2．設計內容（1）選擇廠房(包括廠房平、剖面設計和結構選型)與材料選擇；（2）設計排架中柱、吊車梁與排架柱連接處的預埋件；（3）繪制施工圖，包括結構平面布置圖、廠房剖面布置圖、排架中柱的模板圖和配筋圖等。二、結構方案設計1.廠房平面設計廠房的平面設計包括確定柱網尺寸、排架柱與定位軸線的關系和設置變形縫。柱距為6米，橫向定位軸線用1,、2...表示，間距取為6米；縱向定位軸線用（A）,(B)表示，間距取等于跨度，即（A）~(B)軸線的間距均為24米。為了布置抗風柱，端柱離開（內向）橫向定位軸線600mm，其余排架柱的形心與橫向定位軸線重合。(A)~（B）跨的吊車起重量大于20t，（A）列柱出采用非封閉結合，初步取聯系尺寸D=150mm。是否采用非封閉結合以及聯系尺寸取多大，需要根據吊車外緣與上柱內緣的凈空氣尺寸B2確定.B2=λ-（B1+B3）應滿足：其中λ—吊車軌道中心線至柱縱向定位軸線的距離，一般取750mm;B1—吊車中心線至橋身外緣的距離，對于10t,16t,20t和32t吊車（大連起重機廠“85系列”）分別為230mm,260mm,260mm,300mm;B3—是上柱內緣至縱向定位軸線的距離，對于封閉結合等于上柱截面高度，對于非封閉結合等于上柱截面高度減去聯系尺寸D。假定上柱截面高度為400mm，則（A）列柱B2=750-[300+(400-150)]=200mm>80mm,滿足要求對于等高排架，中柱上柱截面形心與縱向定位軸線重合，吊車架外緣與上柱內緣的凈空尺寸能滿足要求。廠房長度66m，小于100m,可不設伸縮縫。2、構件選型及布置構件選型包括屋面板、天溝板、屋架（含屋蓋支撐）、吊車梁、連系梁、基礎梁、柱間支撐、抗風柱等。1）屋面構件（1）屋面板和嵌板屋面板的型號根據外加屋面均布面荷載（不含屋面板自重）的設計值，查92（03）G410-1。當屋架斜長不是屋面板寬的整數倍時，需要布置嵌板，嵌板查92（03）G410-2。荷載：二氈三油防水層×=m220mm厚水泥砂漿找平層××20=m2屋面均布活載（不上人）×=m2取較大值雪載××=m2小計m2采用預應力混凝土屋面板。根據容許外加均布荷載設計值m2,查書后附表，中部選用Y-WB-111端部選用Y-WB-111S,其容許外加荷載m2>m2。板自重m2。嵌板采用鋼筋混凝土板，查表，中部選用KWB-1，端部選用KWB-1S，其容許外加荷載m2>m2,板重m2。（2）天溝板當面板采用有組織排水時，需要布置天溝。對于單跨，既可以采用外天溝，也可以采用內天溝；對于多跨，內側只能采用內天溝。天溝的型號根據外加均布線荷載設計值查92（03）G410-3。計算天溝的積水荷載時，按天溝的最大深度確定。同一型號的天溝板有三種情況：不開洞、開洞和加端壁。在落水管位置的天溝板需要開洞，分左端開洞和右端開洞，分別用“a”、“b”表示。廠房端部有斷壁的天溝板用“sa”、“sb”表示。外天溝荷載：焦渣混凝土找坡層××=m二氈三油防水層××=m20mm厚水泥砂漿找平層××20×=m積水荷載×10××=m取較大值屋面均布活載××=m小計m查附表，一般天溝板選用TGB77-1，開洞天溝板選用TGB77-1a或TGB77-1b,端部為TGB77-1Sa或TGB77-1Sb,容許外加荷載m>m,自重m。同理可求的內天溝板荷載設計值m,由附表，一般天溝板選用TGB62-1，開洞天溝板選用TGB62-1a或TGB62-1b，端部為TGB62-1Sa或TGB62-1Sb,容許外加荷載m>m,自重m。2）屋架及支撐屋架型號根據屋面面荷載設計值、天窗類別、懸掛吊車情況及檐口形狀選定。跨度較小時可采用鋼筋混凝土折線型屋架，查95（03）GB314；跨度較大時可采用預應力混凝土折線型屋架，查95(03)G414。本題不設天窗（類別號為a），查書后附表，檐口形狀為一端外天溝、一端內天溝，查書后附表代號為D。屋面荷載：屋面板傳來的荷載m屋面板自重×=m灌縫重×=m小計m24m跨采用預應力混凝土屋架，中間選用YWJ18-1Da；兩端選用YWJ-18-1Da’。由書后附表，容許外加荷載KN/m2>KN/m2,自重。對于非抗震及抗震設防烈度6、7度，屋蓋支撐可按書后附表E布置。當廠房單元不大于66m時，在屋架端部的垂直支撐用CC-1表示，屋架中部的垂直支撐CC-2表示；當廠房單元不大于66m時，另在柱間支撐處的屋架端部設置垂直支撐CC-3.屋架端部的水平桿用GX-1表示；屋架中部的水平桿系用GX-2表示。屋架上弦橫向水平支撐用SG表示；當吊車起重量較大、有其他振動設備或水平荷載對屋架下玄產生水平力時，需設置下玄橫向水平支撐，下玄橫向水平支撐用XG表示。當廠房設置托架時還需布置下玄縱向水平支撐。本設計不需設縱向水平支撐。3）吊車梁吊車梁型號根據吊車的額定起重量、吊車的跨距（Lk=L-2λ）以及吊車的荷載狀態(tài)選定，其中鋼筋混凝土吊車梁可查95（03）G323、先張法預應力混凝土吊車梁可查95G425、后張法預應力混凝土吊車梁可查95（03）G426。對24m跨廠房，吊車起重量為32t，中級載荷狀態(tài)，Lk=18-2×=，采用混凝土吊車梁。查附表1-4，中間跨選用DL-11Z，邊跨選用DL-11。梁高1200mm,自重。4）基礎梁基礎梁型號根據跨度、墻體高度、有無門窗洞等查93（03）G320。墻厚240mm，突出于柱外。由書后附表，縱墻中間選用JL-3，縱墻邊跨選用JL-15；山墻6m柱距選用JL-14，山墻柱距選用JL-23。5）柱間支撐柱間支撐設置在（6），（7）軸線之間，支撐型號可查表97G336。首先根據吊車起重量、柱頂標高、牛腿頂標高、吊車梁頂標高、上柱高、屋架跨度等查出排架號，然后根據排架號和基本風壓確定支撐型號。6）抗風柱抗風柱下柱采用工字型截面，上柱采用矩形截面。抗風柱的布置需考慮基礎梁的最大跨度。24m跨的抗風柱沿山墻等距離布置，間距為6m。下圖給出了構件平面布置。3、廠房剖面設計剖面設計的內容是確定廠房的控制標高，包括牛腿頂標高、柱頂標高和圈梁的標高。牛腿頂標高等于軌頂標高減去吊車梁在支撐處的高度和軌道及墊層高度，必須滿足300m的倍數。吊車軌道及墊層高度可以取。為了使牛腿頂標高滿足模數要求，軌頂的實際標高將不同于標志標高。規(guī)范容許軌頂實際標高之間有±200mm的差值。柱頂標高H=吊車軌頂的實際標高HA+吊車軌頂至橋架頂面的高度HB+空隙HC。（基本教程圖3.1.14）其中，空隙HC不應小于220mm；吊車軌頂至橋架頂面的高度HB可查95（03）G323。柱頂標高同樣需要滿足300mm的倍數。由工藝要求，軌頂標志高度為9m。對于24m跨：取柱牛腿頂面高度為。吊車梁高度，吊車軌道及墊層高度，則軌頂構造高度，HA=++=。構造高度-標志高度=，滿足±200mm差值的要求。查附表1-1，吊車軌頂至橋架頂面的高度HB=，則H=HA+HB+HC=++=。為滿足模數要求，取H=。對于有吊車廠房，除在檐口或窗頂設置圈梁外，尚應在吊車梁標高處增設一道，外墻高度大于15m時，還應適當增設。圈梁與柱的連接一般采用錨拉鋼筋2φ10~2φ12?，F在和標高處設二道圈梁，分別用QL-1、QL-2表示。其中柱頂圈梁可代替連系梁。圈梁截面采用240×240mm,配筋采用4φ12、φ6@200。圈梁在過梁處地配筋應另行計算。上圖給出了廠房剖面布置。二、排架內力分析1、計算簡圖對于沒有抽住的單層廠房，計算單元可以取一個柱距，即6m。排架跨度取廠房的跨度，上柱高度等于柱頂標高減去牛腿頂標高。下柱高度從牛腿頂算至基礎頂面，持力層（基底標高）確定后，還需要預估計出高度?；A頂面不能超出室外地面，一般低于地面不少于50mm。對于邊柱，由于基礎頂面還需要放置預制基礎梁，所以排架柱基礎頂面一般應低于室外地面500mm。為了得到排架柱的截面幾何特征，需要假定柱子的截面尺寸。從剛度條件出發(fā)，可按《基礎教材》表選取。1)確定柱子各段高度基底標高為，初步假定基礎高度為；則柱總高度H=（）=；上柱高度Hu=；下柱高度Hl=。2）確定柱截面尺寸下柱截面高度，根據吊車起重量級基礎頂面至吊車梁頂的高度Hk，由《基礎教材》附表，當Q=32t時：h≥Hk/9=8400/9=840mm,取900mm。下柱截面寬度，根據頂面至吊車兩地的高度H1，由表12-3，b≥Hl/20=8400/20=420,且≥400mm,取400mm(A)、（B）列柱下段截面采用I形，b=400mm、h=900mm，上柱截面采用正方形b=h=400mm；個柱下段截面的詳細尺寸見圖。3）計算主界面幾何特征個柱截面的幾何特征見表1。排架計算簡圖表1截面幾何特征柱號A柱B柱上柱下柱上柱下柱截面尺寸（mm）正方形400×400工字形400×900×100矩形400×400工字形400×900×100面積A（103mm2）慣性矩I(106mm4)213316611213316611每米長重量G（KN/m）2.荷載計算排架的荷載包括恒荷載、屋面活荷載、吊車荷載和風荷載。荷載均計算其標準值。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。（1）屋蓋荷載面荷載：防水層、找平層等+=m2屋面板自重KN/m2屋面板灌縫KN/m2小計KN/m2外天溝板線荷載：找坡等++=KN/m2TGB77-1自重KN/m2————————————————————————————————小計KN/m2內天溝線荷載：找坡等KN/m2內天溝板自重KN/m2————————————————————————————————小計KN/m2集中荷載：24m跨屋架自重KN/m2屋架作用在柱頂的恒荷載標準值：A、B柱：P=×6×24/2+×6+×=P1作用點與縱向定位軸線的距離為150mm。（2）上柱自重P2A、 B柱：P2=4×=（3）下柱自重P3下柱大部分截面為I形，但牛腿部位是矩形截面。假定矩形截面的范圍為自牛腿頂面下1400mm及基礎頂面以上1100mm。近似忽略牛腿的重量。A柱：×柱：（4）吊車梁、軌道、墊層自重P4取軌道及墊層自重為m。A柱：P4A=×6+=B柱：P4B=P4的作用點離縱向定位軸線的距離為750mm。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m2A柱：P5A=(24×6×/2+×6×=B柱：P5B’=P5作用位置同P1。3）吊車荷載（1）吊車豎向荷載Dmax,kDmin,k從書后附表查得吊車基本尺寸和輪壓，列于表2.表2吊車基本尺寸和輪壓起重量Q（t）吊車跨度L(m)吊車橋距B（mm）輪距K（mm）吊車總重（G+g）(t)小車重g(t)最大輪壓P(kN)最小輪壓P(kN)326640465033278表中Pmin=×(G+g+Q)-Pmax吊車豎向荷載Dmax、Dmin根據兩臺吊車作用的最不利位置用影響線求出。Dmax、Dmin的計算簡圖見圖9。圖中兩臺之間的最小輪距x=(B1-K1)/2+(B2-K2)/2。對對應于輪子位置影響線的高度y2、y3、y4可利用幾何關系求得。24m跨兩臺吊車相同，均為32t吊車，P1max=P2max=278KN，P1min=P2min=；x=(6640-4650)/2+(6640-4650)/2=1990mm；y2=/6=，y3=/6=，y4=0。Dmax,k=P1max(y1+y2)+P2max(y3+y4)=278×(1+++0)=KNDmin,k=P1min(y1+y2)+P2min(y3+y4)=×(1+++0)=(2)吊車橫向水平荷載Tmax,k24m跨，吊車額定起重量16t＜Q＜50t,吊車橫向水平荷載系數α=,每個大車輪產生的橫向水平制動力為T=α(G+Q)/4=×(32+×4=T的最不利位置同Pmax，故Tmax,k=T（1+++0)=×(1+++0)=Tmax作用點的位置在吊車梁頂面。4）風荷載該地區(qū)基本風壓W0=m2,地面粗糙度為B類。（1）作用在柱上的均布荷載柱頂標高，室外地面標高，則柱頂離室外地面高度為（）=，查《基本教程》附表，風壓高度系數μz=。從《基本教程》附表，可查得風荷載體型系數μs，標于圖10。單層工業(yè)廠房，可不考慮風振系數，取βz=1。q1=μsμzβzW0B=××××6=mq2=μsμzβzW0B=××××6=KN/m(2)作用在柱頂的集中風荷載FW作用在柱頂的集中風荷載FW由兩部分組成：柱頂至掩口豎直面上的風荷載FW1和坡屋面上的荷載FW2(見圖11)，其中后者的作用方向垂直于屋面，因而是傾斜的，需要計算其水平方向的分力（豎向分力在排架分析中一般不考慮）。為了簡化，確定風壓高度系數時，可統(tǒng)一取屋脊高度。屋脊高度=柱頂高度+屋架軸線高度（屋脊處）+上、下弦桿截面增加高度+屋面板高度。對于24m跨：H=++++=， μz=。柱頂至檐口的高度=屋架軸線高度（端頭處）+上、下弦桿截面增加高度+天溝板寬度；坡屋面高度=屋脊高度-柱頂高度-柱頂至檐口的高度。FW1=××1××++×6=(→)FW1’=××1×0.×++×6=(→)FW2=+××1×××6=(←)FW2’=+××1×××6=0FW=FW1+FW1’+FW2+FW2’=+同理可求的又吹向左風(←)迎風面和背風面地q1、q2大小相等、方向相反。Fw=××1××++×6+××1××++×6++××1××（）×6+0=(←)3、內力分析在計算簡圖中，上柱的計算軸線取為上柱的截面形心線，下柱的計算軸線屋為下柱的截面形心線。下面計算時彎矩和剪力的符號按照下述規(guī)則：彎矩以順時針方向為正；剪力以使構件產生順時針方向轉動趨勢為正；軸向力以壓為正。各柱的抗剪剛度計算結果見表3表3柱的抗側剛度及剪力分配系數項目n=Iu/Ilλ=Hu/HA柱2133/16611==B柱1)恒荷載作用下的內力分析恒荷載的計算簡圖可以分解為兩部分：作作用在柱截面形心的豎向力和偏心力矩。屋蓋自重對上柱截面形心產生的偏心力距為（參見永久荷載作用點位置）：M1A=×（0,.）=屋蓋自重、上柱自重、吊車梁及軌道自重對下柱截面形心產生的偏心力矩為M2A=××+×=偏心力矩作用下，各柱的彎距和剪力分配法計算。先在柱頂加上不動的鉸支座，利用《基本教程》附錄求出各柱頂不動鉸支座地反力；然后將總的支座反力反向作用于排架柱頂，根據剪力分配系數分配給個柱（剪力分配過程列于表4）；最后求出各柱柱頂的剪力（見圖13a），得到每根柱的柱頂剪力后，單根柱利用平衡條件求出各界面的彎距及柱底截面剪力。表4恒荷載下柱的剪力分配項目nλCCMMRεVA柱（←）（←）B柱（→）（→）單根柱的受力及柱底剪力、彎矩圖、軸力圖屋面活荷載作用下的內力分析屋面活載下的內力分析方法同屋蓋自重作用下的內力分析。剪力分配過程列于表5表5屋面活荷載下柱的剪力分配項目C1C3M1M2RiηiViA柱×=×=（→）（→）B柱×=×=（→）（→）單根柱的受力及柱底剪力、彎矩圖、軸力圖3）吊車豎向作用下的內力分析吊車豎向荷載有兩種基本情況，如圖所示。吊車豎向荷載下的計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6。下圖是吊車豎向荷載下內力圖。表6吊車豎向荷載下柱剪力的分配計算項目C3M2RiΣRiηiViDmax作用于A柱A柱×=(←)柱×=(→)(→)Dmin作用于A柱A柱×=(←)=(←)B柱×=(→)(→)A柱作用A柱作用4)吊車水平荷載作用下的內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，如圖2-20中的虛線所示。吊車水平荷載的剪力分配過程見表7，圖是其內力圖。表7吊車水平荷載下柱間力的分配計算項目C5TRi=C5T∑RiηiViA、B跨作用TmaxA柱20(←)+=0B柱20(→)0注*C2根據a、λ和吊車水平荷載的作用位置由《基本教程》附錄查得。A、B跨作用的排架內力圖5）風荷載作用下的內力分析風荷載作用下有兩種情況。左吹向右風荷載下的剪力分配過程見附表8，圖是風荷載下的內力圖。因本題右吹向左風時的荷載值與左吹向右風時的荷載數值很接近（q1、q2大小相等，Fw=、Fw’=），可利用左吹向右風的內力圖。表8風荷載下柱剪力的分配計算項目C11qRi=qHC11WR=W+∑RiηiVi左吹向右風A柱(←)(←)B柱(→)(→)注：由《基本教程》附錄2，四、內力組合1．荷載組合排架柱截面尺寸符合表12-3要求后，一般不需要進行正常使用極限的變形驗算，僅需要進行承載力計算。承載能力極限狀態(tài)采用荷載效應的基本組合?；窘M合考慮兩類情況：由活荷載效應控制的組合和由恒荷載效應控制的組合。對于排架結構，由活荷載效應控制的組合可采用簡化規(guī)則，取下列兩種情況的較大值：①γG1SGK+γQ1SQ1K②式中、——分別為恒載標準值和活載標準值下的荷載效應，即內力；、——為荷載和活載的分項系數，分別取和；——簡化組合值系數。由恒載效應控制的組合按下式進行式中為活荷載的組合值系數，中級載荷狀態(tài)吊車荷載的組合值系數為。此時恒載分項系數取。設計基礎，確定基礎底面尺寸時，需進行地基計算，此時上部結構傳來的荷載效應采用標準組合。故對于下柱的Ⅲ—Ⅲ截面，尚需按下式進行荷載的標準組合：2.內力組合排架柱屬偏心受壓構件，剪力一般不起控制作用（斜截面承載力一般能滿足）。最不利內力組合包括：最大正彎矩及相應的軸力、最大負彎矩及相應的軸力、最大軸力及相應的彎矩、最小軸力及相應的彎矩。當采用對稱配筋時，前兩項可合并為彎矩絕對值最大及相應的軸力。每項組合，按一個目標（如彎矩最大）確定活荷載是否參與組合。需注意：1）當組合中包含吊車水平荷載時，必須同時包含吊車豎向荷載；2）由于吊車水平荷載最多考慮兩臺，故A、B跨作用Tmax和B、C跨作用Tmax兩種情況（表9中⑦、⑧）只能取一種；吊車水平荷載可反向，根據組合目標選擇；3）對于多跨廠房，吊車豎向荷載最多可以考慮四臺吊車，所以例表2-9中的荷載種類③或④和⑤或⑥可以同時考慮，但③和④、⑤和⑥只能取其中一項；4）同時考慮兩臺和同時考慮四臺，多臺吊車的荷載系數是不同的，對于中級載荷狀態(tài)，前者為，后者為；5）組合最大軸力和最小軸力時，軸力為零的項也應該包含進去。盡管這樣做對軸力沒有影響，但可使彎矩增大。軸力不變時，彎矩越大越不利。3．內力組合值柱的內力組合過程列于表9。表9柱的內力組合組合項目M()N()V()基本組合Ⅰ－ⅠMmax×①＋×(②＋⑥)-Mmax×①＋×(③＋⑤＋⑦)Nmax×①＋××(②＋③＋⑤＋⑦)Nmin×①＋×(③＋⑤＋⑦)Ⅱ－ⅡMmax×①＋××（②＋③＋⑤＋⑥）-Mmax×①＋××（②＋④＋⑤＋⑦）Nmax×①＋××（②＋③＋⑤＋⑥）Nmin①＋⑥Ⅲ－ⅢMmax×①＋××（②＋③＋⑤＋⑥）-Mmax×①＋××（④＋⑤＋⑦）Nmax×①＋××（②＋③＋⑤＋⑥）Nmin①＋⑥標準組合Ⅲ－ⅢMmax①＋×（②＋③＋⑤＋⑥）Nmax,k①＋×（②＋③＋⑤＋⑥）五、排架中柱截面設計1．計算長度及材料強度柱子計算長度根據表12-4查得?？紤]吊車荷載時上柱：lu==×=；下柱：ll==×=不考慮吊車荷載時上柱：lu==×=；下柱：ll==×=C30混凝土，fc=mm2，。HRB335縱向鋼筋，fy=fy'=300N/mm2；HPB235箍筋、構造筋，fy=210N/mm2。2．上柱截面配筋設計上柱截面尺寸已初定為400×400mm，采用對稱配筋。上柱的控制截面（I-I）有三組最不利內力：①；②；③，上述三組內力下的受壓區(qū)高度系數，均屬于大偏心受壓。在大偏心受壓構件中，∣M∣相近，N越小越不利；N相近時，∣M∣越大越不利，因此可用第③組內力計算配筋。e0=M/N==m；ea=；ei=e0+ea=+=ζ1=N=××/=>1,取ζ1=。ζ2=所以：e=h/2+ηei-as=900/2+×177-35==<ξbh0=×365=As=AS'==583mm2選用3Φ16（As=AS'=602mm2>ρminbh=320mm2）。箍筋按構造確定。箍筋間距不應大于400mm及截面的短邊尺寸，且不大于15d；箍筋直徑不應小于d/4，且不應小于6mm?，F配置Ф6@200。3．下柱截面配筋設計下柱截面按I形截面，采用對稱配筋，沿柱全長各截面配筋相同。I形截面大小偏心受壓可用下式判別：當x=N/α1fcbf'<hf'時，中和軸在受壓翼緣內，按第一類I截面的大偏心受壓截面計算；當hf'<X=[N-α1fc(bf'-b)hf']/α1fcb<ξbh0時，中和軸通過腹板，按第二類I截面的大偏心受壓截面計算；當ξbh0<X<h-hf時，中和軸通過腹板，按小偏心受壓截面計算；當h-hf<X<h時，中和軸在受拉翼緣內，按小大偏心受壓截面計算。需注意，當判別為小偏心受壓時，上述算得的受壓區(qū)高度x并不是實際的受壓區(qū)高度。對于，ξbh0=×865=；；。下柱截面共有6最不利內力，匯總于表10。通過判斷可選取其中的3組進行配筋計算。表10柱Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ截面內力組合值匯總和取舍組號123456內力值M（）N（kN）x（mm）判別大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心取舍×××√√√I型截面的大偏心受壓，當受壓區(qū)高度x小于受壓翼緣bf’時，按寬度為bf’的矩形截面計算；當x小于受壓翼緣bf’時，按下式計算對稱配筋I型截面小偏心受壓的基本公式為 N=α1fc[bx+(bf'-b)hf']+As'（fy'-σs） Ne=α1fcbx(h0-x/2)+α1fc(bf'-b)hf'(h0-hf'/2)+fy'As'(h0-as') σs=(x/fy/(ξ可用迭代法進行計算。先假定受壓區(qū)高度x=x0，由第3式得到 σs= （A）由第3式可得到 As'=[Ne-α1fcbx0(h0-x0/2)-α1fc(bf'-b)hf'(h0-hf'/2)]/[fy'(h0-as')] =[Ne-1430x0(865-x0/2)-×106]/ （B）將σs、As'代入第1式，可得到新的受壓區(qū)高度xx=[N-α1fc(bf'-b)hf'-As'（fy'-σs）]/α1fcb=[N--As'（300-σs）]/1430 （C）將x代替x0，重復使用式（A）、（B）、（C），直到滿足精度要求。表11列出了3組控制內力的計算過程。表11下柱截面的承載力計算序號設計內力e0(mm)ei(mm)l0/hζ1ζ2ηex(mm)Ax’=Ax(mm2)MN(kN)111105211<0311<0綜合上述三組內力，按構造要求配筋，配置4Φ10（As=AS'=314mm2）對于小偏心受壓，尚需驗算垂直彎矩作用方向的承載力。垂直彎矩作用方向按軸力受壓計算。該I形截面最小回轉半徑=；長細比l0/ry=×7200/=，查得定系數=(fcA+fy’AS')=××（×+2×1256×300)=×103N>滿足要求。偏柱下柱的箍筋采用Ф6@200。4．牛腿設計1）截面尺寸驗算牛腿寬度取與排架柱同寬，即400mm；牛腿長度應滿足吊車梁的擱置要求；牛腿高度初選1000。牛腿高度應滿足斜截面抗裂的要求：式中 Fhk——作用在牛腿頂部的水平拉力標準值，對本題為0； Fvk——作用在牛腿頂部豎向力標準值，P4B+Dmax,k=+=；β——裂縫控制系數，支承吊車梁的牛腿取=；a——豎向力作用點至下柱邊緣的水平距離，300+20=320mm h0——牛腿截面有效高度1000-40=960mm； b——牛腿寬度，為400mm； ftk——混凝土抗拉強度標準值，對于C30混凝土ftk=mm2截面尺寸滿足要求。2）配筋及構造縱向鋼筋2525150252515015030d=3004Φ10吊車梁上緣與上柱內側的連接選用4Φ18(As=1019mm2)。箍筋選用Ф8@100，滿足構造要求。因a/h=20/960=＜，不設彎彎起鋼筋。6.預埋件設計單層廠房是全安裝配結構，所以用于構件之間的預埋件種類較多。每根排架柱都有的預埋件包括：用于珠子與屋架連接的預埋件M-1；用于吊車梁與牛腿連接的M-2以及用于吊車梁頂面與排架柱連接的M-3。此外，設置柱間支撐的兩側排架柱還有連接上柱支撐的M-4和連接下柱支撐的M-5，如下圖所示。1）吊車上緣與上柱內側的連接(B柱左，如圖）承受法向拉力的預埋件，應滿足 N≤αbfyAs式中 N——法向拉力設計值，×Tmax=； αb——系數，αb=+d=+×10/10=?，FαbfyAs=××300×314=64×103N>28kN，滿足要求。2）吊車梁與牛腿面的連接連接鋼板的大小由混凝土的局部受壓承載力確定。P=×P4+×Dmax=×+×=A≥P/=×103/×=65007mm2取:a×b=400×400=mm2，厚度δ=10mm。3）墻體與柱的連接在抗震設防區(qū)，要求墻體與柱有可靠的連接。柱內應伸出預埋的錨拉鋼筋通常采用Φ6每隔8-10皮磚與墻拉結，如下圖所示。在圈梁與柱的連接處，柱內也應伸出預埋件的錨拉鋼筋，錨拉鋼筋不少于2Φ12。六、基礎設計1．基礎設計資料基礎采用C20砼，抗拉強度ft=mm2；HPB235鋼筋抗拉強度fy=210N/mm2。基礎頂面（即排架柱的Ⅲ—Ⅲ截面）內力組合列于表12。表12B柱杯口頂面內力組合組號基本組合標準組合M（）N（kN）V（kN）Mk（）Nk（kN）Vk（kN）12注：對基礎設計:最小軸力組合是非控制內力，未列出。2．初定基礎幾何尺寸基礎采用平板式錐形杯口基礎。柱子插入基礎杯口深度h1應滿足三個條件：吊裝時的穩(wěn)定，大于5%的柱長；大于縱向鋼筋的錨固長度；表2-5的規(guī)定。今取h1=850mm。杯口頂部尺寸：寬=400+2×75=550mm；長=900+2×75=1050mm。杯口底部尺寸：寬=400+2×50=500mm；長=900+2×50=1000mm。杯壁尺寸：厚度t=300mm；杯壁高h2≤t/=400mm，取400mm。杯底厚度：a1=250mm?；A總高度：h≥h1+a1+50=850+250+50=1150mm，取1150mm。基礎埋深 ： d=。3．地基計算先按軸心受壓基礎估算基礎底面尺寸。A≥Nmax,k/(fak-γsd)=(180-20×=，初步選l×b=×。則底板面積A=×=10m2；截面抵抗矩W=lb2/6=×42/6=；基礎及覆土自重Gk=γsAd=20×10×=340kN。當基礎寬度大于3m或埋置深度大于時，地基承載力特征值需按下式進行修正： 式中 fak——地基承載力特征值，對于本例為140kN/m2； γ——基礎底面以下土的重度，對于本例為18kN/m3；PKNcMcVPKNcMcVcGKMKFK300450ehh1例圖2-26地基的荷載ηb、ηd——分別為基礎寬度和埋深的地基承載力修正系數，對于顆粒含量小于10%的粉土，分別為和。fa=180+×18×(4-3）+2×17×（）=m2計算基礎底面的壓力時，如果是邊柱基礎，還應包括基礎梁傳來的荷載（詳見例圖2-26）。地基承載力計算采用荷載的標準組合，驗算過程見表13。表13地基承載力計算計算項目MkNk(kN)Vk(kN)Gk(kN)Nk+Gk(kN)∣Mk+Vkh∣Pk=(Nk+G)/A(kN/m2)pkmax=Pk+∣Mk+Vkh∣/W(kN/m2)組合1340118<fa=<fa組合234077<fa=<fa2505002505004002505030030075754504502000200020002000450450825825153515352002005755751285128512501250III’I’IIIIII’II’17525100117131例圖2-27基礎的受沖切和受彎承載力計算基礎的承載力計算包括受沖切承載力計算和底板受彎承載力計算?；A承載力計算時采用荷載的基本組合。對于兩種基本組合（見表12）地基凈反力分別為pn,max=N/A+(M+Vh)/W=10+pn,max=10++×/=88kN/m21、受沖切承載力計算近似取ps=159kN/m2。由于杯壁厚度t=300mm，杯壁高度400mm，上階底落在沖切破壞錐內，故僅需對臺階以下進行沖切驗算（例圖2-27。臺階處的寬度為550+2×300=1150mm，長度為1050+2×300=1650mm?；A的受沖切承載力應滿足： 式中 βh——截面高度影響系數，當h≤800mm時，??；當h≥2000mm時，取。對于本例，1150mm，βh=； h0——驗算截面的有效高度，750-40=710mm；bm——沖切破壞錐體的平均邊長，bm=(bt+bb)/2，其中bt=1150mm，bb=bt+2h0=1150+2×710=2570mm>l=2500mm，取2500； Fl——沖切荷載，Fl=psA，其中A是考慮沖切荷載時取用的多邊形面積，A=l×/2=。現Fl=psA=139×=184kN<×××1825×710=968×103N，滿足要求。2、基礎底板受彎承載力計算柱邊截面處（I—I）的地基凈反力（參見例圖2-27） pn,Ⅰ=180+(184-180)×450/2000=181kN/m2沿基礎長邊方向的彎矩MI==2(2×+×(159+181)/48=需要的配筋 As,I=MI/=×106/[×210×(1150-40))]=1752mm2臺階處（I‘—I’）的地基凈反力 pn,Ⅰ=180+(184-180)×825/2000=181kN/m2沿基礎長邊方向的彎矩MI=2(2×+×(159+181)/48=需要的配筋 As,I=×106/×210×710)=1792mm2在基礎長邊方向配置16Φ12（Φ12@160，As=1809mm2）。基礎短邊方向按軸心受壓考慮，地基凈反力pn=180kN/m2。柱邊截面