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(wú)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150mm,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。6E0C6D006G?60006E0C6D006G

2、?60006QdaEO50W6CC&60006 WO-;I11/ ； 1I Iun占占1CXJ1I ! ；/ 1 i I: : ，: t16MC5000HJDQ6j206B00D丄耳 9二 9 4911111?丄 N 匕 I -6 7&1：11112圖 3-76P!/Ng:.b. 1:H-j. bQ -/lUOC1圖 3-771 / 352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 o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16

3、5kN/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;柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30?？v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(wú)檁體系。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

4、普通鋼筋混凝土吊車粱。廠房各主要構(gòu)件造型見(jiàn)表3-16o由設(shè)計(jì)資料可知，吊車軌頂標(biāo)高為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L =24-0. 75x2=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 k的高度h =1.20 m,暫取軌道頂面至吊車梁頂面的距離h =0.2m，則牛腿頂面標(biāo)高可按下式計(jì)算： ba牛腿頂面標(biāo)高=軌頂標(biāo)高-h - h =9.60-1.20-0.20=8.20mba主裁承蟲(chóng)構(gòu)件選型表表卜比標(biāo)準(zhǔn)圖集迤用1坐號(hào)It力簡(jiǎn)載標(biāo)唯値(MC 410 JYWI，；屮吋雋；1” 牝 NAn*1. SmX 6m抽應(yīng)

5、力混羸土屋面檢YWB-2U s話跨）包抬睡權(quán):的】犬構(gòu)板04G410-11.應(yīng)力鶴翳土屋面板卷咄祐水天溝扳TGB 68 1j.1*4415-1賴應(yīng)力混龜上折戟形屋架C蹲度22YWJA-24-lAe106kN/4fflT仲2鋼前棍瞬土吊乍梁吊車丄柞級(jí)別為DL-9Z申間跨）DL 9B （邊跨、39, 5kX/fll4D.環(huán)/根IHG325海T-就豈槎蛙也0. B0kN/mR4G32flJ：:彳U-處/根由建筑模數(shù)的要求，故牛腿頂面標(biāo)高取為8. 40mo實(shí)際軌頂標(biāo)高=8. 40+1. 20+0.20=9. 80m9. 60m。 考慮吊車行駛所需空隙尺寸h =220m m,柱頂標(biāo)高可按下式計(jì)算：72

6、/ 35柱頂標(biāo)高=牛腿頂面標(biāo)高+h +吊車高度+h ,ba=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H和上柱高度H分 lu別為H =12.3+0. 5=12. 8mH =8.4+0. 5=8.9mlH =12.88.9=3.9mu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 x h = 400mm x 400mm下柱 b x h x b x h = 400mm x 900mm x 100

7、mm x 150mmff定位軸線橫向定位軸線除端柱外，均通過(guò)柱截面幾何中心。對(duì)起重量為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 B = 260mm ；吊車橋架外邊緣至上柱內(nèi)邊緣的凈空寬度，一般取 B 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B = e 一 B 一 B = 750 一 260 一 400 = 90mm 80mm 亦符合要求。213計(jì)算簡(jiǎn)圖確定由于該機(jī)修車間廠房，工藝無(wú)特殊要求，且結(jié)構(gòu)布置及荷載分布(除吊車荷載外)均勻，故可取一榀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

8、B = 6.0m，如圖3-78(b) 所示；計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-78(a)所示。a)a)兩氈三油防水層0.35kN / m兩氈三油防水層0.35kN / m220mm厚水泥砂漿找平層20 x 0.02 = 0.40kN / m 2100mm厚水泥蛭石保溫層5 x 0.1 = 0.50kN / m 2一氈兩油隔氣層0.05kN / m 220mm厚水泥砂漿找平層20 x 0.02 = 0.40kN / m 2預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板(包括灌縫)1.40kN / m 2屋蓋鋼支撐0.05kN / m 2圖3-79 A、B柱永久荷載作用位置相同b)圖 3-783.9.5 荷載計(jì)算1. 永久荷載屋蓋恒載為了簡(jiǎn)化

9、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。3.15kN / m 2屋架自重重力荷載為106kN/榀，則作用于柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值為G = 3.15 x 6 x 24 +106 = 279.80kNi22吊車梁及軌道自重標(biāo)準(zhǔn)值G = 39.5 + 0.8 x 6 二 44.30kN3柱自重標(biāo)準(zhǔn)值A(chǔ)、B 軸 上柱 G = G = 4x3.9 = 15.60kNA4 B下柱 G 二 G 二 4.69 x 8.9 二 41.74 kNA5B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/m,屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.25kN/m?，由于后

10、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24Q = 0.5 x 6 x= 36.00kNi2Q的作用位置與G作用位置相同，如圖3-79所示。113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、最大輪壓和最小輪壓進(jìn)行單位換算，可得：Q 二 200kN, P 二 215kN,maxP 二 45kN,minB = 5.55m, K = 4.40m,Q = 75kN1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3-80所示，據(jù)此可求得 吊車作用于柱上的吊車荷載。n0r-jnr，一、4.n0r-jnr，一、4.恥44()04：皿LF

11、1 1圖 3-80(1)吊車豎向荷裁 吊車豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值為maxmaxmaxmax=215 x (1 + 0.808 + 0.267 + 0.075)=462.25kND 二 P 工 ymin mini=45 x (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T = -a (Q + Q ) = - x 0.1x (200 + 75) = 6.875kN414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T 二 TxX y 二 6.875x(1 + 0.808 + 0.267 + 0.075)二 14

12、.78kN maxi4風(fēng)荷載風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按式(312)計(jì)算，其中基本風(fēng)壓 = 0.35kN/mm2按b類地面粗糙度，根據(jù)廠房各0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)卩z為柱頂(標(biāo)高12.30m) 卩二1.064z檐口(標(biāo)高 14.60m) 卩二 1.129z屋頂(標(biāo)高16.00)卩二1.170z風(fēng)荷載體型系數(shù)卩如圖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 s p p=1.0 x0.8x 1.064x0.35 = 0.298kN/m21kz s1 z 0 p p = 1.0 x0.4x 1.064x0.35 = 0.149kN/m2

13、2kz s 2 z 0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q = 0.298 x 6.0 = 1.79kN / m1q 二 0.149x6.0 二 0.89kN/m F 二(p + p )p h + (p + p )p h P B2ws1s 2 z 1s3s 4 z 2 z 0=(0.8 + 0.5) x1.129 x 2.3 + (0.6 + 0.5) x1.17 x1.4 x1.0 x 0.35 x 6.0二 6.75kN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。由于該廠房的A柱和B柱的柱高、截面尺寸等均 相同，故這兩柱的有關(guān)

14、參數(shù)相同。1柱頂剪力分配系數(shù)柱頂位移系數(shù) 和柱的剪力分配系數(shù) 分別計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)下表柱號(hào)n 二 I /1uL九二 H / HuC = 3/ + 九 3(1/n -1)05 = H 3 /C EI0 l1/5=ii s 1/5iA、B柱n = 0.109 九=0.305C = 2.4350eeH 35 =5 = 0.210 X10-10 ABE耳=q = 0.5AB由上表可知，耳+耳=1.0。AB2.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(jiàn)表 3-19。表 3-19簡(jiǎn)圖柱頂反力系數(shù)A柱和B柱131-(1-1) C1= 2亡21

15、+ Xa(- -1)n2.1431.1040.55931 + %41.1040.55931 + %4（- - 1） C = 3n1181+兀（丄-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(huà)在受拉一側(cè)，柱底剪力按實(shí)際方向標(biāo)出。t+ .-V圖 3-82排架內(nèi)力分析1永久荷載作用下排架內(nèi)力分析永久荷載作用下排架的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-83 (a)所示。圖中的重力荷載 及力矩 根據(jù)圖 3-79 確定，即G 二 G 二 279.80kN11G = G + G = 44.30+15.60 = 59.90kN

16、TOC o 1-5 h z 34G 二 G 二 41.74kN5 AM = Ge = 279.80 x 0.05 = 13.99kN - m1 1 1M = (G + G )e -Ge = (279.80+15.60)x0.25-44.30 x0.3 = 60.56kN-m214 A 03 3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(wú)側(cè)移，故各柱可按頂為不動(dòng)鉸支座計(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)鉸支座反力R可根據(jù)表3-9所列的相應(yīng)公式計(jì)算 i求得，即=7.57 kN (T)13.99 x 2.143 + 60.56 x=7.57 kN (T)128佇=

17、 -7.57 kN (t)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 i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(jiàn)圖3-83(b)、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(jiàn)圖3-83(b)、(c)。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dQ = 36kN，它在柱頂及變階處引起的力矩1分別為M 二 36.00 x 0.05 二 1.80kN - m 二 M1 A1BM 二 36.00 x 0.25 二 9.00kN m 二 M2 A2B按照表3-1

18、9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)鉸支座反力R即 i12.8R = Mia C+ M2A C = 180 彳 2143+900 4 = 1.08kN ()12.8A H 1 H 3Rb=-1.08kN (J)則排架柱頂不動(dòng)鉸支座總反力為R = R + R = 1.08 -1.08 = 0kN (t)AB排架各柱的彎矩圖、軸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) D 作用于 A 柱 max計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-86(a)所示。其中吊車豎向荷載D 、D 在牛腿頂面處引起的力矩分別為:maxM = D e = 462.25

19、x 0.3 = 138.68kN - mA max 3M = D e = 96.75 x 0.3 = 29.03kN - mBmin 3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)鉸支座反力R分別為iM 138.68R = - AC = x 1.104 = -11.96kN ( j)aH 312.8M 29.03R = BC =x 1.268 = 2.27kN (t)b H 312.8R = R +R =-11.96+2.27=-9.69kN(J)AB排架各柱頂剪力分別為二 R -n R = 11.96 + 0.5 X 9.69 = 6.98kN(j)AAA= R n

20、 R = 2.27 + 0.5 x 9.69 = 7.12kN(t)BAB排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力如圖3-86 (b)、(c)所示。圖 3-86圖 3-86D 作用于B柱max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。T 作用于AB跨柱max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)鉸支座反力R、R分別為ABR = T C = 14.78x0.559 = 8.26kN(j)A max 5R = T C = 14.78x0.559 = 8.26kN(j)B

21、 max 5排架柱頂總反力R為R = R + R =8.26 8.26 = 16.52kN (j)AB各柱頂剪力分別為V = R n R = 8.26 + 0.5 x 16.52 = 0A A AV = R n R = 8.26 + 0.5 x 16.52 = 0B B B排架各柱的彎矩圖及柱底剪力值如圖3-90(b)所示。當(dāng)T方向相反時(shí)，彎矩圖和剪力圖只改變符號(hào)max數(shù)值不變。圖 3-904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)鉸支座反力RRb及總反力R分別為R 二一qHC =1.79x 12.8x0.316 = -7.47kN(j)A111R =q

22、 HC =0.89x12.8x0.326=3.71kN(j)B211R = R + R + F =7.47 3.71 6.75 = 17.93kN (j)ABW各柱頂剪力分別為V = R n R = 7.47 + 0.5 x17.93 = 1.50kN(T)A A AV = R n R = 3.71 + 0.5 x 17.93 = 5.26kN(t)B B B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 3-92內(nèi)力組合以A柱內(nèi)力組合為例?？刂平孛娣謩e取上柱底部截面1-1、牛腿頂截面IIII和下柱底截面III-III,如

23、圖 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(3-24)進(jìn) 行計(jì)算。在每種荷載效應(yīng)組合中，對(duì)矩形和I形截面柱均應(yīng)考慮以下四種組合，即(1) + M及相應(yīng)的N、Vmax+ M及相應(yīng)的N、V ；maxN及相應(yīng)的M、V ；maxN及相應(yīng)的 M、V 。m in表 3-20荷載 類別永久荷載效 應(yīng)SGK屋面可變荷 載效應(yīng)SGK吊車豎向荷載效應(yīng)sGK吊車水 平荷載 效應(yīng)Sqk風(fēng)荷載效應(yīng)SQK控制D作用在maxA柱D作用在maxB柱T作用max在AB跨左風(fēng)右風(fēng)截面 及正 向內(nèi) 力彎矩 圖及

24、 柱底 截面 剪力r1 Ci1 .J.(? M /1 SPA!Ij11111 .1:01J曲1ft 1 (.1.陋1 * ;tAHA r IW h4 IIL.jvr丄血1 m序號(hào)I-IMK15.532.41-27.22-27.77019.46-27.28N295.4036.0000000II-IIM-45.03-6.59111.461.26019.46-27.28NK339.7036.00462.2596.75000MK22.353.0249.34-62.1+62.1165.83-140.24III-IIINK381.4436.00462.2596.75000VK7.571.08-6.98-7

25、.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IIITII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)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3-2l和表3-22為A柱荷載效應(yīng)的基本組合和標(biāo)準(zhǔn)組合。截面內(nèi)力組合基本組合（可變荷載控制）S二區(qū)丫 S +Y Y S +工丫 丫 9 S 標(biāo)準(zhǔn)組合：SdjGjk八Q1K匚2QiLCiQikd+M 及相應(yīng)的N,Vmax-M及相應(yīng)的N,VmaxN及相應(yīng)的M,VmaxI-IM1.2x +1.4x +1.4x0.7x48.24 +1.

26、4x0.9x +1.4 x0.7x0.9x +0.6x-66.381.2x +1.4x0.9x +1.4x0.7x 45.24N389.76295.40389.76II-IIM +1.4x0.9x +1.4x0.6 x114.481.2x +1.4x0.9x +1.4x0.7x -94.871.2x +1.4x0.9x +1.4x0.7x +0.6x（+）75.84N922.14442.921025.3III-IIIM1.2x +1.4x +1.4x（0.7 x +0.7x0.9x +0.7x0.9x）361.04 +1.4x +0.7x0.9x （+）-293.851.2x +1.4x0.9

27、x +1.4x0.7x（+0.9x ）196.42N946.01466.771075.4V34.34-24.469.93Mk+0.7x（+）x+0.7x0.9 275.57+0.7x0.8x +0.7x0.9 x-203.41+0.9x +0.7x +0.7x0.9x +0.6x219.29Nk730.20435.62822.67Vk34.34-24.4621.14截面內(nèi)力組合基本組合（永久荷載控制）S二區(qū)丫 S +工丫 丫 9 Sd jh Qi L1 ci+M 及相應(yīng)的N,Vmax-M及相應(yīng)的N,VmaxN及相應(yīng)的M,VmaxI-IM1.35x +1.4x （0.7x +0.6x ）39.6

28、6+1.4x （0.7x0.8x+0.7x0.9x +0.6x）-53.181.35x +1.4x（0.6x +0.7x）39.66N434.07295.40434.07II-IIM +1.4x（0.7x +0.6x）80.551.35x +1.4x（0.6x +0.7x ）-80.401.35x +1.4x0.7x0.9x +0.7x+0.6x（+）24.46N792.71493.88901.58III-IIIM1.35x +1.4x 0.7x +0.7x0.8x （+） +0.6x 274.46 +1.4x0.6x +0.7x0.8x（+）-207.281.35x +1.4x0.7x +0

29、.7x0.9x（+）147.69N912.63457.29957.93V32.79-18.4712.41柱截面設(shè)計(jì)仍以A柱為例。混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30, f = 14.3N/mm2, f = 2.01N/mm2 ；縱向鋼筋采用c tkHRB400級(jí)，f二2.01N/mm2，g二0.518。上、下柱均采用對(duì)稱配筋。tk b1選取控制截面最不利內(nèi)力對(duì)上柱，截面的有效高度取h二400 - 45二355mm，則大偏心受壓和小偏心受壓界限破壞時(shí)對(duì) 0應(yīng)的軸向壓力為N 二 a fbh g = 1.0 x 14.3x 400 x 355 x 0.518 二 1051.85kNb 1 c 0 b當(dāng)N 代=10

30、51.85kN時(shí),為大偏心受壓；由表3-21表3-23可見(jiàn)，上柱II截面共有8組不利內(nèi) e力。經(jīng)i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 = 295.40kNh = 900 45 = 855mm對(duì)下柱，截面的有效高度取 0，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N =a f bh g+(b b)h = 1.0 x14.3x100 x855x0.518 + (400 100)x150b 1 c 0 b ff= 1276.38kN當(dāng)

31、N 代=1276.83kN，且彎矩較大時(shí),為大偏心受壓。由表3-21 -表3-23可見(jiàn)，下柱II 一eII和III一III截面共有16組不利內(nèi)力。經(jīng)用i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 = 466.77 kN2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：M = -66.38kN -mN = 295.40k

32、N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= 2 x 3.9 = 7.8m0e = M = 66.38 x 106 = 224.71mme = 20mme = 20mm,則由于h/30=400/30=13.33mm,取附加偏心距ae = e + e = 224.71 + 20 = 244.71mmi 0 a2954000.5 fA - 0.5 x 14.3 x 4002 = 3.873 1.0 取匚 c = 1.0295400e1500 ee1500 eh01500 x 沁嚅x 1.0 =1368355M =n M =n M = 1.368x 66.38 = 90.81kN -mS

33、090.81 x 106 + 20 = 327.41mm a 295.4 x 103e = e + h / 2 a = 327.41 + 400 / 2 45 = 482.41mm i295400總h1.0 x295400總h1.0 x14.3 x 400 x 3551 c 0=0.145 A =p bh = 0.2% x 400 x 400 = 320mm2,十s ,minmin 滿足要求。l - 1 25 x 3 9 二 4 875m 由表3 12得，垂直于排架方向上柱的計(jì)算長(zhǎng)度lo - 1-25 5 3.9 - 4.875m，則/ /b 二 4875/400 二 12.19 申二 0.9

34、50，N 二 0.9(p (f A + f A)二 0.9 x 0.95 x (14.3 x 400 x 400 + 360 x 763 x 2) u c y s二 2425.94kN N二 434.07kNmax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，下柱取下列兩組為最不利內(nèi)力進(jìn)行配筋計(jì)算：M = 361.04kN - mM = 263.86kN - m00N = 946.01kNN = 466.77kN按 M0 361,04kN m，N = 946.01kN 計(jì)算/ - 1 0 H = 8 9m由表3-12可查得下柱計(jì)算長(zhǎng)度取.一1.0- 8.9m ；截面尺寸 b =

35、 100m, b - 400mm, h - 150mmM361.04 x106e - 0 - 381.65mm0 N 946010e - 900 / 30mm 20mm取附加偏心距 a,則-e + e - 381.65 + 30 - 411.65mm 00.5 f A_ 0.5 x 14.3 x 100 x 900 + 2 x (400 100) x1501 01.36 1.0 尸 1八 取:c 1.0946010e1500 二h0(型)2 x1.0 1.1351500 x 411.65 900355-nS-1.135 x 361.04 - 409.78kN - mM+ e N409.78x

36、16 十30 463.17mm946.01 x103e - e + h / 2 a - 463.17 + 900 / 2 45 - 868.17 mm i先假定中和軸位于翼緣內(nèi)，946.01x 165.39mm h 150mmafb1.0 x 14.3 x 400f1cf受壓區(qū)進(jìn)入腹板內(nèi)，則N-a f (b -b)h1 f fa fb1c946010 -1.0 x14.3 x (400 -100) x1501.0 x14.3 x100二 211.55mmx h = 0.518 x 855 = 442.89mmb0，為大偏心受壓構(gòu)件，則 TOC o 1-5 h z xhNe-a fbx(h -

37、x)-a f (b -b)h (h -f 1 c 021 c ff 02f (h0- aS)21155150946010 x 868.17 -1.0 x14.3 x100 x 211.55 x (255 - ) -1.0 x14.3 x (400 -100) x150 x (855 旦)21 21360 x (855 - 45)=1867.12mm 2(2)按M0 = 26385kNm，N = 466.77kN 計(jì)算計(jì)算方法與上述相同，計(jì)算過(guò)程從略，計(jì)算結(jié)果為As=As= 867.94mm2A = 1884mm綜合上述計(jì)算結(jié)果，下柱截面選用6 (三級(jí)鋼筋)20 ( As =),且滿足最下配筋的

38、要求,A A =p A =p bh + (b b)h x 2 = 0.2% x18 x104 = 360mm ss ,minmin minf f4柱的裂縫寬度驗(yàn)算按荷載準(zhǔn)永久組合計(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08 200。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。(l)牛腿截面高度驗(yàn)算作用于牛腿頂面按荷載

39、效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的豎向力為F = D + G = 462.25 + 44.30 = 506.55kNvk max 3F = 0牛腿頂面無(wú)水平荷載，即hk ；對(duì)支承吊車梁的牛腿，裂縫控制系數(shù)B =0.65;f = 2.01N / mm2 tk圖3-94圖3-94牛腿尺寸簡(jiǎn)圖a = j5 + 20 = 130呦 Fvk故牛腿截面高度滿足要求。(2)牛腿配筋計(jì)算由于a = -150 + 20 = 130mm p bh = 0.002 x 400 x 600 = 480mm2 A p bh = 0.002 x 400 x 600 = 480mm2 s min用 0 81007柱的吊裝驗(yàn)算 采用翻身起吊

40、，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 1 3可得柱插入杯口深度為h1 = 0.9 x 900 = 810mm，取h1 = 850mm ,則柱吊裝時(shí)總長(zhǎng)度為3.9+8.9+0.85=13.65m,計(jì)算簡(jiǎn)圖如 圖395所示。(l)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)卩二1.5，即q =卩丫 q = 1.5 x 1.35 x 4.0 = 8.10kN /m1G 1 kq = py q = 1.5 x 1.35 x (0.4 x 1.0 x 25) = 20.25kN / m2G 2 kq = py q =1.5x1.35x4.69=9.50kN/m3 G 3 k

41、(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M = - qH 2 = - x 8.10 x 3.92 = 61.60KN - m1 2 1 “ 2M = - x 8.10 x (3.9 + 0.6)2 + 丄 x (20.25 - 8.10) x 0.62 = 84.20KN - m2 2 2 TOC o 1-5 h z 工 M = R / - - q / 2 + M = 0由 B A 32 3 32 得1 M184.20R = ql - 2 = x9.50 x9.15-= 34.26KNA 2 33 l29.1533 = R - q x = 0 令 dx A 3 ，得x = R /q

42、 = 34.26/9.50 = 3.61mA3則下柱段最大彎矩M3為M = 34.26 x 3.61-1x 9.50 x 3.612 = 61.78kN - m 32承載力和裂縫寬度驗(yàn)算上柱配筋為As = AS= 763mm2 （3三級(jí)鋼18）,其受彎承載力按下式進(jìn)行驗(yàn)算:M = fA (h - a) = 360 x 763x (355 - 45) = 85.15 x106N - mm u y s 0 s=85.15kN-m y M = 1.0 x61.60 = 61.60kN-m01裂縫寬度驗(yàn)算如下：M = 61.60/1.35 = 45.63kN - mkM45.63 x106skk =

43、193.63N / mm2sk0.87h A0.87 x 355 x 7630763滿足要求。A下柱配筋 APtesAte0.5 x 400 x 400 = 0763滿足要求。A下柱配筋 APtesAte0.5 x 400 x 400 = 000954 001，取 teP = 0.012.01=1.1 0.65tk = 1.1 0.65 x= 0.43P c0.01x 193.63te skc = 25 + 8 = 33mm=a屮max crcd缶(1.9c + 0.08) E s p tes=1-9 x 043 xx (1-9 x 33+08 x 蓋)=0.164mm y M = 1.0 x

44、84.20kN-m = 84.20kN-m01裂縫寬度驗(yàn)算如下：M = 84.20/1.35 = 62.37kN - mk62.37x106M62.37x106skk=44.51N / mm2sk0.87h A0.87 x 855 x18840APte = :Tte1884= APte = :Tte1884= 00209 001，取 卩 te = 0.01屮=1.1 - 0.652.01tk = 1.1 0.65 xP c0.0209 x 44.51te sk=-0.30 0.2，取“ =0.2cd=a 屮(1.9c + 0.08q)max cr EsP18X 0.020918X 0.0209

45、)44.51=1.9 x 0.2 x x (1.9 x 33 + 0.08 2 x 105=0.011mm =0.2mmmax滿足要求?；A(chǔ)設(shè)計(jì)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(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d力特征值為160kN / mm2 / (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(III一III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)

46、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。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M (kN - m)kN (kN)kV (kN)kM (kN - m)N (kN)V (kN)k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219.29822.6721.14196.421075.449.93表 3-232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l465m，墻體為240m

47、m厚燒結(jié)普通黏土磚砌筑,重度為l9kN/ m3 ;鋼框玻璃窗自重，按45kN / m2計(jì)算，每根基礎(chǔ)梁自重為】6kN，則每個(gè)基礎(chǔ)承受的由墻體傳來(lái)的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值為基礎(chǔ)梁自重16.70kN墻體自重19 x 0.24 x 6 x 14.65 - (4.8 +1.8) x 3.6 = 292.48kN鋼窗自重0.45 x 3.6 x (4.8 +1.8) = 10.69kNNwk二 319.87 kN圖3-9圍護(hù)墻對(duì)基礎(chǔ)產(chǎn)生的偏心距為e = 120 + 450 = 570mmw3基礎(chǔ)地面尺寸及地基承載力驗(yàn)算基礎(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二hi+ 1+ 50mm，其中hi為柱插入杯

48、口深度，由表3-13可h - 0.9h = 0.9 x 900 = 810 800mmh - 850mm a 斗知， 1，取 1； 1為杯底厚度，由表3-14可知a 200mm a = 250mm .1，取 1；故基礎(chǔ)高度為h 二 850 + 250 + 50 二 1150mm因基礎(chǔ)頂面標(biāo)高為一50m，室內(nèi)外高差為150mm，則基礎(chǔ)埋置深度為d 二 1150 + 500 -150 二 1500mm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二1.0， b二0 (黏性土)，取基礎(chǔ)底面以上土及v 20 kN

49、/ m 3f基礎(chǔ)的平均重度為丫 m，則深度修正后的地基承載力特征值按下式計(jì)算:/ / +n v (d - 0.5) 165 +1.0 x 20 x (1.5 - 0.5) 185kN / m2a ak d m由式(3-31)按軸心受壓估算基礎(chǔ)底面尺寸，取N N + N 822.67+319.87 1142.54kNkk ,maxwk則A Nk 1142.54 7.37m 2f -v d 185 20 x1.5am考慮到偏心的影響，將基礎(chǔ)的底面尺寸再增加30%，取Alxb 2.7x3.6 9.72m2基礎(chǔ)底面的彈性抵抗矩為W =丄 lb 2 = x 2.7 x 3.62 = 5.83m36 6地

50、基承載力驗(yàn)算v = 20kN / rm3 基礎(chǔ)自重和土重為(基礎(chǔ)及其上填土的平均自重取丫 m = 20 / m )G =v dA= 20 x1.5x9.72 = 291.60kN km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M = 275.57M = 275.57kN - m kN = 730.22kNkV = 34.34kNkM =203.44kN - mkN = 435.62kNkV = 24.46kNkM = 219.29kN - mkN = 822.67kNkV = 21.14kNk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(

51、圖 3-98a)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)N = N + G + Nbkk k wk=730.22 + 291.60 + 319.87 = 1341.68kNmMbk=Mbk=M + V h + N ek kwk w=275.57 + 34.34 x 1.15 319.87 x 0.57 = 132.74kN - m由式(由式(3-32)可得基礎(chǔ)底面邊緣的壓力為pk ,maxppk ,maxpk ,min134.169 丄 132.749.72 - 5.83155.51kN /m2115.26kN / m2由式由式(3-

52、35a)和式(3-35b)進(jìn)行地基承載力驗(yàn)算P + P .kP + P .k ,maxk ,min2155.51 +115.262=135.39kN/m2 fa=185kN /m2p=p=155.51kN / m2 1.2f =1.2x185 = 222kN / m2k ,maxa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）N = N + G + N = 435.62 + 291.60 + 319.87 = 1047.09kN bkk k wkmM = M + V h + N e =203.44 24.46x1.15 319.87x

53、0.57 = 413.89kN-m bkk kwk w由式(3-32)可得基礎(chǔ)底面邊緣的壓力為k ,maxk ,minNM=bk + bkA W1047.09 413.89=土= 107.73 土 70.99 =9.725.83k ,maxk ,minNM=bk + bkA W1047.09 413.89=土= 107.73 土 70.99 =9.725.83178.72kN / m236.74kN / m2由式(3-35a)和式(3-35b)進(jìn)行地基承載力驗(yàn)算fkmax min = 178.72 + 36.74 = i07.73kN / m2 f = 185kN / m222Jap 二 17

54、8.72kN / m2 1.2f 二 1.2 x185 二 222kN / m2 k ,maxa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)的豎向壓力值和力矩值分別為(圖3-98c)N 二 N + G + N 二 822.67 + 291.60 + 319.87 二 1434.14kNbkk k wkM 二 M + V h + N e = 219.29 + 21.14x 1.15 - 319.87 x 0.57 二 61.28kN - mbkk kwk w由式(3-32)可得基礎(chǔ)底面邊緣的壓力為k ,maxk ,min1434.14 斗 61.289.72 - 5.83=1

55、47.55 土 10.51 =158.06kN / m2137.04kN / m2由式(3-35a)和式(3-35b)進(jìn)行地基承載力驗(yàn)算P + Pk ,maxk ,min2158.06 +137.042=147.55kN / m2 =185kN/m2p=158.06kN/m21.2f =1.2x185=222kN/m2k ,maxa滿足要求。i.yj(t)圖 3-984基礎(chǔ)受沖切承載力驗(yàn)算基礎(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3-23 可知，選取下 列三組不利內(nèi)力；M = 361.04kN M = 361.04kN - mN = 946.01kNV = 34.34

56、kNM = 263.85kN - mN - 466.77kNV - 24.46kNM - 196.42kN - mN -1075.44kNV - 9.93kN先按第一組不利內(nèi)力計(jì)算，該組內(nèi)力組合時(shí)，取丫G - 1.2，不考慮基礎(chǔ)自重及其上土重后相應(yīng)于 荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的地基凈反力計(jì)算如下（圖 3-99b）：N - N + 丫 N - 946.01 +1.2x 319.87 - 1329.89kNbG wkp j,maxM - M + Vh 土丫 N e - 361.04 + 34.34x 1.15 1.2x319.87 x0.57 -181.74kN -m p167.99kN / m2167

57、.99kN / m2105.65kN / m2-務(wù) 土 憐二瞇 土鶉=135.82 土 31.17 =按第二組不利內(nèi)力計(jì)算，該組內(nèi)力組合時(shí)，取丫G - 1.0，不考慮基礎(chǔ)自重及其上土重后相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的地基凈反力計(jì)算如下（圖 3-99c）：N - N + 丫 N - 466.77 +1.0 x 319.87 - 786.64kN bG wkpj,maxM -M + Vh土丫 N e -263.85 24.46x 1.15 1.0 x319.87x0.57 - 474.30kN-m p162.29kN / m2 0.43kN / m 162.29kN / m2 0.43kN / m 2

58、-Nb 土 Mb - 78664 土 貶-80.93 土 81.36 - A W 9.725.83因最小凈反力為負(fù)值，故基礎(chǔ)底面凈反力應(yīng)按式（3-34）計(jì)算（圖 3-99c）b474.30786.64- b474.30786.64- 0.603mk - 2 &- e0- 2x 3-60-603 -1-197m-162.27kN/m22Np bj,max3klx 786.64x1.197 x 2.7y 二 1 2最后按第三組不利內(nèi)力計(jì)算，該組內(nèi)力組合時(shí)，取丫 G，不考慮基礎(chǔ)自重及其于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的地基凈反力計(jì)算如下（圖 3-99d）：N 二 N + Y N 二 1075.44 +1.2x3

59、19.87 二 1459.28kNbG wk土重后相應(yīng)pj,M 二 M + Vhy N e 二 196.42 + 9.93x 1.15 -1.2x319.87x0.57 = 10.95kN -m p bG wk wj ,maxminNM1459.28 10.95=N M = 1459.28 1095 = 150.13 1.88 = AW 9.725.83152.01kN / m2148.25kN / m2I茲/-/oo.4基礎(chǔ)各細(xì)部尺寸如圖3-99(a)、(e)所示。其中基礎(chǔ)頂面突出柱邊的寬度主要取決于杯壁厚度t，由表3-14查得t 300mm，取t = 325mm，則基礎(chǔ)頂面突出柱邊的寬度為

60、t + 75mm二325 + 75二400mm。杯壁高度取為力2二500mm。根據(jù)所確定的尺寸可知，變階處的沖切 破壞錐面比較危險(xiǎn)，故只須對(duì)變階處進(jìn)行受沖切承載力驗(yàn)算。沖切破壞錐面如圖3-99 中的虛線所示。a = b + 800mm = 400 + 800 = 1200mmtc取保護(hù)層厚度為45mm，則基礎(chǔ)變階處截面的有效高度為：h = 650 一 45 = 605mm0a = a + 2h = 1200 + 2 x 605 = 2410mmb t0由式(3-37)可得a = (a + a )/2 = (1200 + 2410)/2 = 1805mmm t bo zc 1 7O 710A =