雙跨等高工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

-.z.雙跨等高工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1.設(shè)計(jì)題目*金工車間雙跨等高廠房。2.設(shè)計(jì)任務(wù)（1）單層廠房的結(jié)構(gòu)布置；（2）選用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件；（3）排架柱及住下基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。3．設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）確定上下柱的高度和截面尺寸。（2）選用屋面板，天溝板，基礎(chǔ)梁，吊車梁及軌道連接件。（3）計(jì)算排架所承受的各項(xiàng)荷載。（4）計(jì)算各項(xiàng)荷載作用下排架的內(nèi)力。（5）柱及牛腿的設(shè)計(jì)，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。（6）繪制施工圖。1）結(jié)構(gòu)布置圖（屋架，天窗架，屋面板，屋蓋支撐，吊車梁，柱及柱間支撐，墻體布置）；2）柱施工圖（柱模板圖，柱施工圖）3）基礎(chǔ)施工圖（基礎(chǔ)平面圖及配筋圖）4.設(shè)計(jì)資料（1）該車間為雙跨等高無天窗廠房，采用卷材防水屋面，跨度為24/18米，柱距為6米，車間總廠為72米。廠房的剖面圖如圖1所示。圖1廠房剖面圖（2）建筑地點(diǎn)為*市郊區(qū)（暫不考慮地震作用），設(shè)計(jì)使用年限為50年。（3）吊車：根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，車間設(shè)置有兩臺(tái)15/3t橋式軟鉤吊車，吊車工作級(jí)別為A5級(jí)，吊車軌頂標(biāo)高+9.6m。（4）風(fēng)荷載：基本風(fēng)壓(50年)標(biāo)注值為0.3k/㎡，風(fēng)壓高度變化系數(shù)按B類地貌取。（5）雪荷載：基本雪壓（50年）標(biāo)準(zhǔn)值為0.25k/㎡。（6）工程地質(zhì)及水文條件：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，厚約0.6m，粘土層厚約3.5m，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值=200KN/㎡，可作為持力層；中砂；卵石；基巖。廠區(qū)地層地下水位較低，且無腐蝕性，設(shè)計(jì)時(shí)不考慮地下水位的影響。（7）建筑構(gòu)造。1）屋面：卷材防水屋面；2）墻體：240mm厚實(shí)心粘土磚砌筑；3）地面：屋內(nèi)混凝土地面，室內(nèi)外高差150mm。二、計(jì)算書1.結(jié)構(gòu)構(gòu)件的選型與布置裝配式鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，當(dāng)結(jié)構(gòu)布置符合建筑模數(shù)且尺寸在饞鬼的*圍內(nèi)時(shí)，出柱與基礎(chǔ)單獨(dú)設(shè)計(jì)完成外，其他構(gòu)件可以從建筑標(biāo)準(zhǔn)圖集中選用。通用圖集一般包括設(shè)計(jì)說明、構(gòu)件選用表、結(jié)構(gòu)布置圖、模板圖、配筋圖、預(yù)埋件詳圖、鋼筋及鋼筋用量表等內(nèi)容。它們屬于結(jié)構(gòu)施工圖，可以作為施工的依據(jù)。設(shè)計(jì)中應(yīng)該選用合適的構(gòu)件，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行正確的表示，而無需逐個(gè)構(gòu)件設(shè)計(jì)。屋面結(jié)構(gòu)。屋面板。屋面板（包括檐口板、嵌板）選用方法：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×6.0m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板（卷材防水），計(jì)算屋面板所承受的外加荷載的標(biāo)準(zhǔn)值，在圖集中查找板的允許外加荷載大于或等于板所承受的外加荷載，作為屋面板，選用結(jié)果見表1，屋面板的布置如圖2所示。天溝板。應(yīng)配合屋架選用天溝板。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×6.0m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板（卷材防水天溝板），由屋面排板計(jì)算，天溝板的寬度為680mm。具體計(jì)算如下：半跨屋架上弦坡面總長(zhǎng)=當(dāng)排放6塊屋面板和一塊890mm嵌板時(shí)，則有：×6=0.763m所以，根據(jù)圖集選用一塊寬為760mm的天溝板，見表1，其布置如附圖中所示。該廠房一側(cè)設(shè)4根落水管，天溝板內(nèi)坡度為5‰。墊層最薄處20mm厚，最厚處為80mm，如圖2-22所示。按最厚處的一塊天溝板（80mm）計(jì)算其所受的外荷載標(biāo)準(zhǔn)值。注意天溝板的開洞位置。表1結(jié)構(gòu)構(gòu)件的選型表構(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)件自重屋面板G410（一）1.5m×6.0m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板（卷材防水）YWB-2（中間跨）YWB-2s（端跨）二氈三油防水層0.3520㎜水泥砂漿找平層20×0.02=0.40100㎜厚水泥蛭石保溫層5×0.1=0.50一氈二油隔汽層0.0520㎜水泥砂漿找平層0.40恒載∑1.70kN∕㎡屋面活荷載0.70雪載0.25活載取屋面活載與雪載的最大值0.50∑2.40kN∕㎡2.46kN∕㎡板自重1.30kN∕㎡灌縫重0.1kN∕㎡嵌板G410（一）0.9m×6.0m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板（卷材防水嵌板、檐口板）KWB-1（中間跨）KWB-1s（端跨）同上2.50kN∕㎡板自重1.93kN∕㎡灌縫重0.1kN∕㎡天溝板G410（一）0.8m×6.0m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板（卷材防水天溝板）TGB68-1（中間跨）TGB68-1a（中間跨右端開洞）TGB68-1b（中間跨左端開洞）TGB68-1sa（端跨右端開洞）TGB68-1sb（端跨右端開洞）積水深為230㎜（與高肋齊）10×0.23×0.46=1.06二氈三油防水層0.35×0.9=0.3220㎜水泥砂漿找平層20×0.02×0.09=0.3680㎜厚水泥蛭石保溫層5×0.08×0.5=0.20一氈二油隔氣層0.05×1.18=0.0620㎜水泥砂漿找平層20×0.02×1.18=0.47∑2.47kN∕㎡3.05kN∕㎡2.02kN∕㎡續(xù)表構(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)件自重屋架G415（三）預(yù)應(yīng)力混凝土折線形屋架（跨度24m）YWJA-24-1aYWJA-18-1a屋面板以上恒載1.70kN∕㎡活載0.5kN∕㎡屋架以上荷載2.2kN∕㎡3.5kN∕㎡86/55.5kN∕榀支撐0.25kN∕㎡吊車梁G323（二）鋼筋混凝土吊車梁（中輕級(jí)工作制）DLZ-6A（中間跨）DAZ-6B（邊跨）26.6kN∕根基礎(chǔ)梁G320鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁JL-3（中間跨）JL-18（邊跨）16.7kN∕根（中間跨）15.1kN∕根（邊跨）軌道聯(lián)接G-325吊車軌道聯(lián)接DGL-13P=1.27×185=234.95kNP=1.27×165=209.55kN最大設(shè)計(jì)輪壓p（t）≤370kN0.8kN∕m屋架。屋架選用應(yīng)根據(jù)廠房使用要求、跨度大小、屋面荷載的大小、有無天窗及天窗類別、檐口類別等進(jìn)行選用。本實(shí)例采用全國(guó)通用工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)圖集G415（三）預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土折線屋架（跨度24/18m），見表1。屋蓋支撐。=1\*GB2⑴不設(shè)置屋架上弦水平支撐。屋架上弦橫向水平支撐作用是在屋架上弦平面內(nèi)形成剛性框，增強(qiáng)屋架的整體剛度，保證屋架上弦或屋面梁上翼緣平面外的穩(wěn)定，同時(shí)將抗風(fēng)柱傳來的風(fēng)荷載傳遞到（縱向）排架柱頂。但由于采用大型屋面板，每塊屋面板與屋架的連結(jié)不少于三個(gè)焊接點(diǎn)，并沿板縫灌注C15細(xì)石混凝土保證了屋面剛度，因此屋面上弦不宜設(shè)置上弦橫向水平支撐。=2\*GB2⑵不設(shè)置屋架下弦支撐。由于本設(shè)計(jì)中，廠房的吊車噸位（15/3t）不大，無震動(dòng)類設(shè)備對(duì)屋架下弦產(chǎn)生的水平作用力，故無需設(shè)置下弦橫向水平支撐和下弦縱向支撐。=3\*GB2⑶垂直支撐和水平系桿。垂直支撐作用是保證屋架承受荷載后在平面外的穩(wěn)定并傳遞縱向水平力，在跨端布置垂直支撐CC-1，跨中布置垂直支撐CC-3，如圖2所示。下弦水平系桿課防止吊車或其他水平震動(dòng)時(shí)（縱向）屋架下弦發(fā)生顫動(dòng)，一般情況下應(yīng)在未設(shè)置支撐的屋架間相應(yīng)于垂直支撐平面的屋架下弦節(jié)點(diǎn)處設(shè)置通長(zhǎng)水平系桿。如附圖屋架端部用HG-2，屋架中部（跨中）用HG-1。圖2屋蓋支撐布置圖梁柱結(jié)構(gòu)布置。1）排架柱尺寸的選定。柱高。軌頂標(biāo)高為+9.600m，吊車為15/3t，工作級(jí)別為A5級(jí)。當(dāng)廠房跨度為24m時(shí)可以求得吊車的跨度為=24-0.75×2=22.5m,當(dāng)廠房跨度為18m時(shí)可以求得吊車的跨度為=18-0.75×2=16.5m,查附表2-1求得吊車軌頂以上高度（吊車軌頂至小車頂面的距離）為2.15/2.05m，根據(jù)選定吊車梁的高度=1.200m，軌道頂面至吊車梁地面的距離（軌頂墊高）。牛腿頂面標(biāo)高=軌頂標(biāo)高-吊車梁高度-軌頂標(biāo)高=9.600-1.200-0.200=8.200m牛腿頂面標(biāo)高應(yīng)滿足建筑模數(shù)（3M）要求，取為8.400m?？紤]到吊車行駛所需空隙尺寸，柱頂標(biāo)高按下式計(jì)算：柱頂標(biāo)高=牛腿頂面標(biāo)高+吊車梁高度+軌頂標(biāo)高+吊車高度+=8.40+1.20+0.20+2.15+0.20=12.15m所以，柱頂（或屋架下弦底面）標(biāo)高取為12.30m（滿足3M模數(shù)要求）。設(shè)室內(nèi)地面至基礎(chǔ)頂面的距離為0.7m，則計(jì)算簡(jiǎn)圖中中柱的總高度H，下柱高度和上柱高度分別為實(shí)際軌頂標(biāo)高=8.40+1.20+0.20=9.80m,與9.60m相差0.200m，滿足的±0.200m的要求。b）柱截面尺寸。根據(jù)柱的高度、吊車起吊重量級(jí)工作級(jí)別等條件，可查附表確定柱截面尺寸為A(C)軸上柱：矩形下柱：I形B軸上柱：矩形下柱：I形c)牛腿尺寸初選。由牛腿幾何尺寸的構(gòu)造規(guī)定，，且，故取。，如圖3所示。圖3牛腿截面尺寸A(C)軸柱：B軸柱：2）柱間支撐?？稍谠搹S房中部軸線間設(shè)置上柱柱間支撐和下柱柱間支撐。（3）吊車梁。吊車梁除了要滿足承載力、抗裂度和剛度的要求外，還要滿足疲勞強(qiáng)度的要求。首先應(yīng)根據(jù)工藝要求和吊車的特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖┕ぜ夹g(shù)條件和材料供應(yīng)情況，選用合理吊車梁形式。采用G323（二）鋼筋混凝土吊車梁（中、輕級(jí)工作制）,再根據(jù)吊車的起重量、吊車的臺(tái)數(shù)、吊車的跨度、工作級(jí)別等因素選用吊車梁型號(hào)，見表1。（4）吊車軌道聯(lián)結(jié)件。根據(jù)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)圖集G-325吊車軌道聯(lián)結(jié)查得軟鉤吊車最大設(shè)計(jì)輪壓以及吊車工作級(jí)別、起重量、吊車梁上螺栓孔間距，選用見表1。（5）基礎(chǔ)平面布置。1）基礎(chǔ)編號(hào)。首先區(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)各類排架和邊柱的基礎(chǔ)分別編號(hào)，還有抗風(fēng)柱的基礎(chǔ)也需編號(hào)（見附圖基礎(chǔ)、基礎(chǔ)梁、吊車梁布置圖）。2）基礎(chǔ)梁。基礎(chǔ)梁通常采用預(yù)制構(gòu)件，按全國(guó)通用工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)圖集G320鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁選取。本設(shè)計(jì)中跨選用JL-3，邊跨選用JL-18，見表1。2.排架結(jié)構(gòu)計(jì)算（1）計(jì)算簡(jiǎn)圖及柱的計(jì)算參數(shù)。1)計(jì)算單元及計(jì)算簡(jiǎn)圖。通過相鄰橫向柱距的中心線取出有代表性的一榀排架作為整個(gè)結(jié)構(gòu)的橫向平面排架計(jì)算單元，如圖4（a）所示。取中間跨（7）軸線排架為計(jì)算單元進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4（b）所示。圖4計(jì)算單元和計(jì)算簡(jiǎn)圖2)柱的計(jì)算參數(shù)。由柱的截面尺寸，可以求得柱的計(jì)算參數(shù)，見表2。表2柱的計(jì)算參數(shù)計(jì)算參數(shù)柱號(hào)截面尺寸/面積/慣性矩自重/A,C上柱矩形4.0下柱I形4.69B上柱矩形6.0下柱I形4.94（2）荷載計(jì)算。1）恒載。I）屋蓋恒載。二氈三油上鋪小石子防水層20mm厚1：3水泥砂漿找平層100mm厚水泥蛭石保溫層一氈二油隔氣層20mm厚1：3水泥砂漿找平層預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板（包括灌縫）屋蓋支撐屋架重力荷載為86(55.5)kN/榀，則作用與柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值為：24m:18m:ii)柱自重標(biāo)準(zhǔn)值。A,C軸上柱：下柱：B軸上柱：下柱：iii)吊車梁及軌道自重標(biāo)準(zhǔn)值。A,B軸上柱：各項(xiàng)恒載作用位置如圖5所示。2）屋面活荷載。由《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)*》（GB5009—2001）查得不上人屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為。因屋面活荷載大于雪荷載，故不考慮雪荷載。作用于柱頂?shù)奈菝婊詈奢d標(biāo)準(zhǔn)值為24m:18m：的作用位置與作用位置相同，如圖5所示。圖5荷載作用位置圖（單位：kN）3）吊車荷載。由附表2-1查得吊車計(jì)算參數(shù)列于表2-13，并進(jìn)行單位換算。表3車計(jì)算參數(shù)跨度/m起重量Q/kN跨度/m最大輪壓/kN最小輪壓/kN輪距K/m吊車寬B/m吊車重G/kN小車重g/KN24150/3022.5185504.45.553216918150/3016.5165354.45.6525069根據(jù)B及K，可算得吊車梁支座反力影響線中各輪距對(duì)應(yīng)點(diǎn)豎向坐標(biāo)值，如圖6所示，由此可求的吊車作用于柱上的吊車荷載。吊車豎向荷載。24m:18m:吊車橫向水平荷載。當(dāng)?shù)踯囶~定起重量時(shí)，。則一個(gè)大車輪子傳遞的吊車橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值圖6吊車荷載作用下支座反力影響線4)風(fēng)荷載。由設(shè)計(jì)任務(wù)書可知，該地區(qū)基本風(fēng)壓為，地面粗糙度為B類，查附表可得風(fēng)壓高度變化系數(shù)如下：柱頂（標(biāo)高=12.30m）：=1.604；檐口（標(biāo)高=）：=1.126；屋頂標(biāo)高=柱頂標(biāo)高+屋架高度+屋面厚度(包括屋面做法)屋頂（標(biāo)高=16.200（15.600）m）風(fēng)荷載體型系數(shù)如圖2-28所示。風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為圖7風(fēng)荷載體型系數(shù)及排架計(jì)算簡(jiǎn)圖則作用于排架上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為(3)內(nèi)力分析。1）剪力分配系數(shù)。該廠房為兩跨等高排架，其柱頂位移系數(shù)和柱的剪力分配系數(shù)的計(jì)算結(jié)果見表4。表4柱的剪力分配系數(shù)柱別A、C柱n=0.109B柱注：2）恒荷載作用下排架內(nèi)力分析。恒荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖8（a）所示，圖中重力荷載G以及力矩M由圖5確定。具體計(jì)算如下：圖8恒荷載作用下排架內(nèi)力圖=1\*alphabetica）計(jì)算簡(jiǎn)圖;b）M圖（kN.m），V（KN）;C)N圖（kN）A,C柱：，由附圖2-11-2和附圖2-11-3公式得:在與共同作用下，畫出排架的彎矩圖，柱底剪力圖以及軸力圖如圖8（b），（c）所示。3）屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析。i）AB跨作用有屋面活荷載，排架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖9a所示，屋架傳至柱頂?shù)募泻奢d，它在A,B柱柱頂及變階處引起的彎矩分別為：計(jì)算不動(dòng)鉸支座反力。A柱：由附圖2-11-2和附圖2-11-3公式的，則B柱：，則由附圖2-11-2公式得則排架柱頂不動(dòng)鉸支座總反力將R反方向作用于排架柱頂，按分配系數(shù)求得排架各柱頂剪力。排架各柱的彎矩圖，軸力圖如圖9（b），（c）所示。圖9AB跨在屋面活荷載作用下排架內(nèi)力圖=1\*alphabetica）計(jì)算簡(jiǎn)圖;b）M圖（kN.m），V（KN）;C)N圖（kN）II）BC跨作用有屋面活荷載，如圖10所示。圖10BC跨在屋面活荷載作用下排架內(nèi)力圖=1\*alphabetica）計(jì)算簡(jiǎn)圖;b）M圖（kN.m），V（KN）;C)N圖（kN）4）柱及吊車梁自重作用下柱的內(nèi)力分析（未形成排架）。由于在安裝柱子時(shí)尚未吊裝屋架，此時(shí)柱頂之間無聯(lián)系，則按懸臂柱分析柱內(nèi)力，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖11（a）所示。A柱：B柱：排架各柱的彎矩圖，軸力圖如圖11（b），（c）所示。圖11柱及吊車梁自重作用下排架內(nèi)力圖=1\*alphabetica）計(jì)算簡(jiǎn)圖;b）M圖（kN.m），V（KN）;C)N圖（kN）5）吊車荷載作用下排架內(nèi)力分析（不考慮廠房整體空間作用）i）作用于A柱。計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-33（a）所示，吊車豎向荷載在柱中引起的彎矩分別為計(jì)算不動(dòng)鉸支座反力：A柱：由附圖2-11-3公式得，則B柱：，則由附圖2-11-3公式得排架各柱頂剪力分別為排架各柱的彎矩圖，軸力圖如圖12b，c所示。圖12作用在A柱時(shí)排架內(nèi)力圖=1\*alphabetica）計(jì)算簡(jiǎn)圖;b）M圖（kN.m），V（KN）;C)N圖（kN）ii）作用于B柱左。計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖13a所示，吊車豎向荷載，在柱中引起的彎矩分別為計(jì)算不動(dòng)鉸支座反力：A柱：由附圖2-11-3公式得,則排架各柱頂剪力分別為排架各柱的彎矩圖，軸力圖如圖13b，c所示。圖13作用在B柱左時(shí)排架內(nèi)力圖=1\*alphabetica）計(jì)算簡(jiǎn)圖;b）M圖（kN.m），V（kN）;C)N圖（kN）iii)Dma*作用于B柱右。計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖14a所示。計(jì)算過程如下：圖14作用在B柱右時(shí)排架內(nèi)力圖=1\*alphabetica）計(jì)算簡(jiǎn)圖;b）M圖（KN.m），V（KN）;C)N圖（KN）iv)Dma*作用于C柱。如圖15所示。計(jì)算過程如下：圖15作用在C柱時(shí)排架內(nèi)力圖=1\*alphabetica）計(jì)算簡(jiǎn)圖;b）M圖（kN.m），V（kN）;C)N圖（kN）v）AB跨的兩吊車剎車（Tma*作用）。當(dāng)AB跨作用吊車橫向水平荷載Tma*時(shí)，排架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖16（a）所示。A柱：,由附圖2-11-4和附圖2-11-5公式得線性內(nèi)插得B柱：,由附圖2-11-4和2-11-5公式得,=0653,=0.700線性內(nèi)插得y=,=0.657,所以排架柱頂總反力為各柱頂剪力為排架各柱的彎矩圖如圖16（b）所示。圖16作用在AB跨時(shí)排架內(nèi)力圖=1\*alphabetica）計(jì)算簡(jiǎn)圖;b）M圖（kN.m），V（kN）;C)N圖（kN）vi)BC跨的兩吊車剎車（Tma*作用）。當(dāng)BC跨作用吊車橫向水平荷載Tma*時(shí)，根據(jù)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性及吊車起重量相等，內(nèi)力計(jì)算同“AB跨的兩吊車剎車”情況，僅需將A柱和C柱內(nèi)力對(duì)稱。排架各柱內(nèi)力如圖17所示。圖17作用在BC跨時(shí)排架內(nèi)力圖=1\*alphabetica）計(jì)算簡(jiǎn)圖;b）M圖（KN.m），V（KN）;C)N圖（KN）vii)AB跨與BC跨各一臺(tái)15/3t吊車同時(shí)剎車，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖18所示。A柱：C5=0.591,B柱：C5=0.657,C柱：，則各柱頂剪力為：排架柱各柱的彎矩圖如圖18（b）所示.圖18作用在AB，BC跨時(shí)排架內(nèi)力圖=1\*alphabetica）計(jì)算簡(jiǎn)圖;b）M圖（kN.m），V（kN）;C)N圖（kN）6)風(fēng)荷載作用下排架內(nèi)力圖分析。i)左風(fēng)作用時(shí)，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖19（a）所示。A柱：n=0.109,λ=0.300,由附圖2-11-8公式可得將R反向作用于排架頂柱，求得各柱頂剪力排架各柱的內(nèi)力圖如圖19（b）所示。圖19左風(fēng)作用時(shí)排架內(nèi)力圖=1\*alphabetica）計(jì)算簡(jiǎn)圖;b）M圖（kN.m），V（kN）;C)N圖（kN）ii)右作用時(shí)，排架內(nèi)力與“左風(fēng)作用時(shí)”的情況相同，將A，C柱內(nèi)力對(duì)換并改變其內(nèi)力符號(hào)即可，排架各柱內(nèi)力如圖20所示。圖20右風(fēng)作用時(shí)排架內(nèi)力圖=1\*alphabetica）計(jì)算簡(jiǎn)圖;b）M圖（KN.m），V（KN）;C)N圖（KN）（4）內(nèi)力組合。首先，取控制截面，對(duì)單階柱，控制截面分別取上柱底部截面=1\*ROMANI-=1\*ROMANI、牛腿頂面=2\*ROMANII-=2\*ROMANII和柱底截面=3\*ROMANIII-=3\*ROMANIII。表5（1）、表6（1）為各種荷載單獨(dú)作用下各柱控制截面的內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值的匯總。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)*》規(guī)定，對(duì)于一般排架結(jié)構(gòu)，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值S應(yīng)按下式組合選取最不利的確定：i)由可變荷載效應(yīng)控制的組合S=1.2+S=1.2+0.9ii)由永久荷載效應(yīng)控制的組合S=1.35+在每種荷載效應(yīng)組合中，對(duì)矩形和=1\*ROMANI形截面柱均應(yīng)考慮以下四種不利內(nèi)力組合：i）+及相應(yīng)的N，V；ii）-及相應(yīng)的N，V；iii)及相應(yīng)的M,V;iv）及相應(yīng)的M，V。由于該廠房不考慮抗震設(shè)防，所以除柱底截面=3\*ROMANIII-=3\*ROMANIII外，其他截面的不利內(nèi)力組合中未給出相應(yīng)的剪力值。對(duì)柱進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算和地基承載力計(jì)算時(shí)，采用荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合，參照承載力極限狀態(tài)基本組合，取荷載分項(xiàng)系數(shù)為1。3.排架柱的設(shè)計(jì)（1）A（C）柱。A（C）柱為偏心受壓構(gòu)件，在不同荷載組合中，同一截面分別承受正負(fù)彎矩，但考慮到施工方便，一般采用對(duì)稱配筋，取=’；混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，=14.3,;鋼筋為HRB335，=’=300；箍筋HPB235。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)且時(shí)，為大偏心受壓構(gòu)件；當(dāng)或雖但時(shí)，為小偏心受壓構(gòu)件。在選取控制截面最不利時(shí)，可取=1.0進(jìn)行初步判斷大小偏心受壓。對(duì)于上柱，截面有效高度。用上述方法對(duì)上柱=1\*ROMANI-=1\*ROMANI截面的12組內(nèi)力進(jìn)行判別，有9組內(nèi)力為大偏心受壓，3組內(nèi)力為小偏心受壓。其中3組小偏心受壓的N值據(jù)滿足說明為構(gòu)造配筋。對(duì)9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”的原則確定上柱的最不利內(nèi)力為對(duì)于下柱，可參照上柱的方法選取最不利的內(nèi)力。經(jīng)計(jì)算判斷，下柱=3\*ROMANIII-=3\*ROMANIII截面的12組內(nèi)力進(jìn)行判別，有8組內(nèi)力為大偏心受壓，4組內(nèi)力為小偏心受壓。其中4組小偏心受壓的N值均滿足說明為構(gòu)造配筋。選取下柱控制截面的兩組最不利內(nèi)力：第一組：第二組：2）上柱配筋計(jì)算。選取上柱最不利的內(nèi)力進(jìn)行配筋計(jì)算：參照附表2-12，吊車廠房排架方向上柱的計(jì)算長(zhǎng)度為所以，初始偏心距為由于，應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)。取。截面受壓區(qū)高度為且，說明截面屬于大偏心受壓情況，并按時(shí)計(jì)算。選，則柱截面全部縱筋的配筋率，截面一側(cè)鋼筋的配筋率，滿足要求。3）下柱配筋計(jì)算。由分析結(jié)果可知，下柱取下列兩組最不利內(nèi)力進(jìn)行配筋計(jì)算：第一組：第二組：3）下柱配筋計(jì)算。由分析結(jié)果可知，下柱取下列兩組最不利內(nèi)力進(jìn)行配筋計(jì)算：第一組：第二組：i）按第一組最不利內(nèi)力進(jìn)行配筋計(jì)算。由附表2-12查知，有吊車廠房柱下的計(jì)算長(zhǎng)度為：=1.0=9.1m==414.9mm={,20}=30mm=+=414.9+30=444.9mm由于==10.1>5,應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)。>1.0取。由于=15，取。>0.3所以可先按大偏心受壓情況計(jì)算。先假定中和軸位于翼緣內(nèi)，則>所以說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*：且>2，說明截面屬于大偏心受壓情況，則ii）按第二組最不利內(nèi)力進(jìn)行配筋計(jì)算。由于>5，應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)。>1.0取。由于<15，取。>0.3=0.3所以可按大偏心受壓情況計(jì)算。先假定中和軸位于翼緣內(nèi)，則<所以假定成立，說明中和軸位于翼緣內(nèi)。<且>比較上述兩種計(jì)算結(jié)果，下柱截面選（），則下柱截面全部縱筋的配筋率>，截面一側(cè)鋼筋的配筋率>，滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)*》（GB50010——2002）第9.5.1條規(guī)定。4）柱的箍筋配置。非地震區(qū)的單層工業(yè)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Ф8200箍筋。5）牛腿設(shè)計(jì)。I）截面尺寸驗(yàn)算。根據(jù)吊車梁支撐位置，截面尺寸及構(gòu)造要求，初步擬定牛腿尺寸如圖所示。牛腿外形尺寸：=50mm，h=600mm，=565mm，c=100mm，=100mm，=2.01N/mm,=0.65。作用于牛腿頂面按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的豎向力為牛腿頂面無水平荷載。及=0。取0。所以，牛腿截面尺寸滿足要求。ii）正截面承載力計(jì)算及配筋構(gòu)造。因?yàn)閍=0，=0，所以，縱向受力鋼筋按構(gòu)造配置。實(shí)際選用414（=615）。iii）斜截面承載力的計(jì)算——水平箍筋和彎起筋確定。因<0.3，故牛腿可不設(shè)彎起鋼筋。水平箍筋選用Ф8100，且應(yīng)滿足牛腿上部*圍內(nèi)的水平箍筋總截面面積不應(yīng)小于承受豎向力的水平縱向受拉鋼筋截面面積的1/2。即滿足要求。iv）局部承受強(qiáng)度驗(yàn)算。取墊板尺寸為，則滿足要求。（2）B柱。B柱的設(shè)計(jì)方法與A柱完全相同，也采用對(duì)稱配筋，取；混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，，；鋼筋為HRB335，；箍筋采用HPB235。計(jì)算結(jié)果如下：1）選取控制截面最不利內(nèi)力。選取上柱的最不利內(nèi)力為，選取下柱控制截面的兩組最不利內(nèi)力：第一組：，第二組：，2）上柱配筋計(jì)算。選取上柱最不利的內(nèi)力進(jìn)行配筋計(jì)算：，由附表2-12查知，有吊車廠房廠房排架方向上柱計(jì)算長(zhǎng)度為,所以，初始偏心距為由于，應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)。取。由于，取。截面受壓區(qū)高度為且，說明截面屬于大偏心受壓情況，則柱截面全部縱筋配筋率，截面一側(cè)鋼筋配筋率。所以上柱按構(gòu)造配，選用每側(cè)。3）下柱配筋計(jì)算。由分析結(jié)果可知，下柱去下列兩組最不利內(nèi)力進(jìn)行內(nèi)力配筋計(jì)算：第一組：；第二組；。i)按第一組最不利內(nèi)力進(jìn)行配筋計(jì)算。由附表2—12查知，有吊車廠房柱下柱的計(jì)算長(zhǎng)度為由于，應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)。由于，取。所以可先按大偏心受壓情況計(jì)算。先假定中和軸位于翼緣內(nèi)，則所以中和軸位于腹板內(nèi)，應(yīng)重新按下式計(jì)算受壓區(qū)高度*：說明截面屬于小偏心受壓情況。又因?yàn)樗灾恍璋礃?gòu)造配筋即可。ii)按第二組最不利內(nèi)力進(jìn)行配筋計(jì)算。由于，應(yīng)考慮偏心增大系數(shù)。由于取。所以先按大偏心受壓情況計(jì)算。先假定中和軸翼緣內(nèi)，則所以假定不成立，說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*：說明截面屬于小偏心受壓情況。又因?yàn)樗灾恍璋礃?gòu)造要求配筋即可。比較上述兩種計(jì)算結(jié)果，下柱按構(gòu)造配筋。==bh=每側(cè)選用418（==1070）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滿足要求。4）B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8200箍筋。5）牛腿設(shè)計(jì)。i)截面尺寸驗(yàn)算。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2-24所示。牛腿外形尺寸如下：=500mm,=100mmC=750++-500=H=500+500=1000mm,=965mm=2.01N/,=0.65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=+=+31.4=429.35kN牛腿頂面無水平荷載，即=0。a=750-500+20=270mm所以，牛腿截面尺寸滿足要求。ii)正截面承載力計(jì)算和配筋構(gòu)造。因?yàn)樗匀?357.98+1.245.6=611.59KN因?yàn)樗钥v向受力鋼筋按構(gòu)造配置。，實(shí)際選用416（=804）。iii)斜截面承載力計(jì)算——水平箍筋和彎起鋼筋確定。因，故牛腿可不設(shè)彎起鋼筋。水平箍筋選用8100，且應(yīng)滿足牛腿上部2/3*圍內(nèi)的水平箍筋總截面面積不應(yīng)小于承受豎向力的水平縱向受拉鋼筋截面面積的1/2。即96550.32=647.2大于==402滿足要求。iV)局部承受強(qiáng)度驗(yàn)算。取墊板尺寸為，則===2.77N/<0.75=0.7514.3=10.725N/滿足要求。4．基礎(chǔ)設(shè)計(jì)按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)*》GB50007-2002)第3.0.2條規(guī)定，對(duì)6m柱距單層排架結(jié)構(gòu)多跨廠房，當(dāng)?shù)鼗休d力特征值為160KN/<=<200KN/,廠房跨度,吊車額定起重量不超過30t,及設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)時(shí)，設(shè)計(jì)可不作地基變形驗(yàn)算，所以本例無需進(jìn)行地基變形驗(yàn)算?；A(chǔ)材料：混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20,=9.6N/,鋼筋采用HRB335,=300N/,基礎(chǔ)墊層采用C10素混凝土。（1）A(C)柱.1）荷載。作用于基礎(chǔ)頂面上的荷載包括柱底的不利內(nèi)力，應(yīng)選取軸力為最大的不利內(nèi)力組合即正負(fù)彎矩為最大的不利內(nèi)力組合。經(jīng)對(duì)表2—15中柱底截面不利內(nèi)力進(jìn)行分析可知，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的不利內(nèi)力見表7表7A（C）柱基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)的不利內(nèi)力組別荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合荷載效應(yīng)基本組合/（KN.m）/KN/KNM(kN.m)N/kNV/KN第一組274.47678.2631.84383.94871.1942.79第二組-201.84514.64-16.59-288.89642.12-25.02第三組28.29749.860.4831.29971.28-1.122）維護(hù)結(jié)構(gòu)自重計(jì)算。如圖2-44所示，每個(gè)基礎(chǔ)承受的維護(hù)墻總寬度為6m，總高度為15.00m，基礎(chǔ)梁頂標(biāo)高為-0.700m，墻上設(shè)置鋼框玻璃窗，按0.45KN/計(jì)算，每根基礎(chǔ)梁自重為16.7KN。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16.7kN墻體自重kN鋼窗自重kN=329.44kN維護(hù)墻對(duì)基礎(chǔ)產(chǎn)生的偏心距為=120+450=570mm圖21A(C)柱下基礎(chǔ)尺寸及受力簡(jiǎn)圖3）基礎(chǔ)底面尺寸及地基承載力計(jì)算。i）基礎(chǔ)高度和埋置深度的確定。由構(gòu)造要求可知，基礎(chǔ)高度為h=++50mm。其中為柱插入杯口深度，查附表可得=850mm，為杯口厚度，查附表得200mm，取=25mm?；A(chǔ)高度為：基礎(chǔ)頂面高為-0.700m,室內(nèi)外高差為150mm，基礎(chǔ)埋深為：ii)面尺寸擬定?；A(chǔ)底面面積按地基承載力計(jì)算確定，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)*>>（GB50007—2002）地5.2.4條表可查得，=1.1，=0，取土與基礎(chǔ)平均自重=20KN/，則深度修正后的地基承載力特征值為由的一組荷載，按軸心受壓估算基礎(chǔ)底面尺寸，取考慮到偏心的影響，將基礎(chǔ)的底面尺寸再增加30%，即底面選為矩形基礎(chǔ)底面的彈性抵抗距為Iii）地基承載力驗(yàn)算?；A(chǔ)自重和土重為（基礎(chǔ)及其上的填土的平均重度取=20KN/）由表8可知，選取以下三組不利內(nèi)力組合進(jìn)行基礎(chǔ)底面面積計(jì)算：第一組：第二組：第三組：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)的豎向力和力矩分別為=++=1255.2KN=+h=123.31KN/m基礎(chǔ)底面邊緣的壓力為===KN/==KN/地基承載力驗(yàn)算，即==kN/<=202kN/=179.31kN/1.2=1.2×202=242.4kN/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)的豎向力值和力矩值分別為=++=1091.58kN=+h=-408.54kN/m基礎(chǔ)底面邊緣的壓力為==KN/==KN/地基承載力驗(yàn)算，即==KN/<=202kN/=222.28kN/1.2=1.2×202=242.4KN/滿足要求。取第三組不利內(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)的豎向力值和力矩值分別為=++=1326.8kN=+h基礎(chǔ)底面邊緣的壓力為==KN/==KN/地基承載力驗(yàn)算，即==KN/<=202kN/=195.7kN/1.2242.4N/滿足要求。4）基礎(chǔ)受沖切承載力驗(yàn)算?；A(chǔ)受沖切承載力計(jì)算時(shí)采用荷載效應(yīng)的基本組合，并采用基底凈反力。由表選取下列三組不利內(nèi)力：第一組：第二組：第三組：先按第一組不利內(nèi)力計(jì)算，扣除基礎(chǔ)自重及其上土重后相應(yīng)于恒載效應(yīng)基本組合時(shí)的地基土凈反力為按第二組不利內(nèi)力計(jì)算，地基土凈反力為按第三組不利內(nèi)力計(jì)算，地基土凈反力為基礎(chǔ)的壁厚度查附表得t300mm，取t=325mm，所以基礎(chǔ)頂面寬為t+75=400mm，杯壁高度=450mm，>200且，取=300mm?；A(chǔ)各細(xì)部尺寸如圖23示。對(duì)變階處進(jìn)行受沖切承載力驗(yàn)算，沖切破壞錐面如圖22虛線所示。圖22地基受沖切承載力截面位置及底板計(jì)算簡(jiǎn)圖=400+400+400+1200mm取保護(hù)層厚度為35mm，則基礎(chǔ)變階處界面的有效高度為所以所以受沖切承載力滿足要求。5）基礎(chǔ)底面配筋計(jì)算。i)柱邊及變階處基地凈反力計(jì)算。三組不利內(nèi)力設(shè)計(jì)值所產(chǎn)生的基基底凈反力見表8如圖24所示。其中為基礎(chǔ)或變階處所對(duì)應(yīng)的基底凈反力。經(jīng)分析可知，第一組基底凈反力不起控制作用，基地底板配筋可按第二組和第三組基底凈反力進(jìn)行計(jì)算。表8基底凈反力單位：kN/基底凈反力第一組第二組第三組200.02245.36208.67柱邊處166.73258.37177.37變階處177.82187.37187.75108.56.15122.63ii)柱邊及變階處彎矩計(jì)算，柱邊處彎矩截面的計(jì)算，先按第二組內(nèi)力計(jì)算：長(zhǎng)邊方向：短邊方向：再按第三組內(nèi)力計(jì)算。長(zhǎng)邊方向短邊方向變階處截面的彎矩計(jì)算，先按第二組內(nèi)力計(jì)算。再按第三組內(nèi)力計(jì)算：iii)配筋計(jì)算?；A(chǔ)底板受力鋼筋采用HRB335，=300N/,則基礎(chǔ)底板沿長(zhǎng)邊方向的受力鋼筋截面面為柱邊處==變階處==所以選用17。基礎(chǔ)底板沿短邊方向的受力鋼筋截面面積為柱邊處=變階處=所以選用1