單層廠房設(shè)計(jì)作業(yè)

東南大學(xué)成人教育學(xué)院夜大學(xué)

課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

題目：混凝土單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)

課程：____________建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

院部：____________繼續(xù)教育學(xué)院

專業(yè)：______________土木工程_______

班級(jí)：______________YS05114________

學(xué)生姓名：___________韓兵____________

學(xué)號(hào)：5320005114152093__________

設(shè)計(jì)期限：2015.10——2015.12

指導(dǎo)教師：________謝魯齊____________

教研室主任：________________________

院長（主任）：_______________________

東南大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院

2015年12月14日

一、結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

1、廠房平面設(shè)計(jì)

柱距為6m,橫向定位軸線用①、②…表示，間距取為6m,縱向定位軸線用⑧、⑤、

?表示，間距取跨度尺寸，即⑧~⑹軸線距離為18m,（???軸線距離為24m。

為了布置抗風(fēng)柱，端柱離開（向內(nèi)）橫向定位軸線600mm,其余排架柱的形心與橫

向定位軸線重合。

⑧?⑹跨的吊車起重量等于20t+l6t、（???跨的吊車起重量等于20t+16t,⑧、?

列柱初步采用封閉結(jié)合，縱向定位軸線與邊柱外緣重合。

廠房長度66m,小于100m,可不設(shè)伸縮縫。

2、構(gòu)件選型及布置

（1）屋面構(gòu)件

①屋面板和嵌板

屋面板的型號(hào)根據(jù)外加屋面均布面荷載（不含屋面自重）的設(shè)計(jì)值，查92G410（一）。

當(dāng)屋架斜長不是屋面板寬1.5m的整數(shù)倍時(shí)，需要布置嵌板。嵌板查92G410（二）

荷載：

兩氈三油防水層1.2X0.35=0.42KN/m2

20mm厚水泥砂漿找平層1.2x0.02x20=0.48KN/m2

屋面均布活載（不上人）1.4x0.5=0.70KN/m2

雪載1.4x1.0x0.5=0.70KN/m2

小計(jì)1.60KN/m2

采用預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板。根據(jù)允許外加均布荷載設(shè)計(jì)值L60KN/m2,查圖集，中部

選用Y-WB-ln,端部選用Y-WB-lus,其允許外加荷載1.99KN/m2AlSOKN/m?,板自重

1.40KN/m2?

嵌板采用鋼筋混凝土板，查表，中部選用KWB-L端部選用KWB-ls。其允許外加

荷載3.35KN/m2>1.60KN/m2。板自重1.70KN/m2。

②天溝板

當(dāng)屋面板采用有組織派水時(shí)，需要布置天溝。對于單跨，既可以采用外天溝，也可以

采用內(nèi)天溝。對于多跨，內(nèi)側(cè)只能采用內(nèi)天溝。

天溝的型號(hào)根據(jù)外加均布線荷載值查92G410（二）。計(jì)算天溝的積水荷載時(shí)。按天溝的

最大深度確定。同一型號(hào)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，廠房端部有端壁的天溝

板用“sa”，“sb”表示。

本例在②、④、⑥、⑧、⑩軸線外設(shè)置落水管。

內(nèi)天溝寬度采用620mm,外天溝的寬度采用770mm。

外天溝荷載：

焦渣硅找坡層1.2x1.5x0.77=1.39KN/m2

兩氈三油防水層1.2x0.35x0.77=0.32KN/m2

20mm水泥砂漿找平層1.2x0.02x20x0.77=0.37KN/m2

積水荷載1.4x10x0.13x0.77=1.40KN/m2

屋面均布活載1.4x0.5x0.77=0.54KN/m2

小計(jì)3.48KN/n?

查表，一般天溝板選用TGB77-L開洞天溝板選用TGB77-la或TGB77-lb,端

部位TGB77-lsa,或TGB77-lsb,允許夕卜力口荷載4.13KN/m>3.48KN/m,自重2.24KN/m

2o

同理，可求得內(nèi)天溝外加荷載設(shè)計(jì)值2.81KN/m,查表，一般天溝板選用TGB662-L

開洞天溝板選用TGB62-la或TGB62-lb,端部為TGB62Tsa或TGB62-lsb,允許

外加荷載3.16KN/m>2.81KN/m2,自重2.06KN/m2。

(2)屋架及支撐

屋架型號(hào)根據(jù)屋面荷載設(shè)計(jì)值，天窗類別，懸掛吊車情況及檐口形狀選定?？缍容^小

時(shí)可采用鋼筋混凝土折線型屋架，查95G314o跨度較大可采用預(yù)應(yīng)力折線型屋架，查

95G414。

本例不設(shè)天窗，代號(hào)為a,檐口形狀為一端外天溝，一端內(nèi)天溝，代號(hào)為D。

屋面荷載：

屋面板傳來的荷載ISOKN/rrf

屋面板自重1.2x1.4=L68KN/n?

灌縫重1.2x0.1=0.12KN/irf

小計(jì)3.40KN/m2

18m跨采用預(yù)應(yīng)力混凝土屋架，中間選用YWJ-18-lDa,兩端選用YWJ-18-IDa',

允許外加荷載3.5KN/m2>3.40KN/m2,自重67.6KN。

24m跨采用預(yù)應(yīng)力混凝土屋架，中間選用YWJ-24-lDa,兩端選用YWJ-24-IDa',

允許外加荷載3.5KN/m2>3.40KN/m2,自重104.66KN。

對于非抗震及抗震方針設(shè)防烈度為6、7度，屋蓋支撐可按附圖一布置。

當(dāng)廠房單元不大于66m時(shí)，在屋架端部的垂直支撐用CC-1表示，屋架中部的垂直

支撐用CC-2表示，當(dāng)廠房單元大于66m時(shí)，在柱間支撐外的屋架端部加豎向支撐CC-3。

屋架中部的水平系桿用GX-2表示。屋架上弦橫向水平支撐用SC表示,當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓枯^大,

有其他振動(dòng)設(shè)備或水平荷載對屋架下弦產(chǎn)生水平力時(shí)，需設(shè)置下弦橫向水平支撐。下弦橫向

水平支撐用XC表示。當(dāng)廠房設(shè)置托架時(shí)，還需布置下弦縱向水平支撐，本例不需設(shè)縱向水

平支撐。

(3)吊車梁

吊車梁型號(hào)根據(jù)吊車的額定起重量，吊車的跨距(Lk=L-2X)以及吊車的載荷狀態(tài)選

定。其中，鋼筋混凝土吊車梁可查95G323,先張法預(yù)應(yīng)力混凝土吊車梁可查95G425,后張

法預(yù)應(yīng)力混凝土吊車梁可查95G426o

對于18m跨，吊車起重重量為20t+16t,重級(jí)載荷狀態(tài)，Lk=18-2x0.75=16.5m,采用

鋼筋混凝土吊車梁，查表，中間跨采用DL-11Z,邊跨采用DL-HB,梁高1200mm,自重39.98KN。

對于24m跨，吊車起重重量為20t+16t,重級(jí)載荷狀態(tài)，Lk=24-2x0.75=22.5m,采用

鋼筋混凝土吊車梁，查表，中間跨采用DL-11Z,邊跨采用DL-11B,梁高1200mm,自重39.98KN。

(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93G320。

墻厚240mll1,突出于柱外。查表，縱墻中間選用JL-3,縱墻邊跨選用JLT5,山墻6m=

柱距選用JL-14o

(5)柱間支撐

柱間支撐設(shè)置在⑥、⑦軸線之間，支撐號(hào)可查表97G336。首先根據(jù)吊車起重重量，柱

頂標(biāo)高，牛腿頂標(biāo)高，吊車梁頂標(biāo)高，上柱高，屋架跨度等查處排架號(hào)，然后根據(jù)排架好喝

基本風(fēng)壓確定支撐型號(hào)。查表，柱間支撐選用

(6)抗風(fēng)柱

抗風(fēng)柱下柱采用工字形截面，上柱采用矩形截面。抗風(fēng)柱的布置需考慮基礎(chǔ)梁的最大

跨度。18nl跨、24m跨的抗風(fēng)柱沿山墻等距離布置，間距為6m。

3、廠房剖面設(shè)計(jì)

剖面設(shè)計(jì)的內(nèi)容是確定廠房的控制標(biāo)高，包括牛腿頂標(biāo)高，柱頂標(biāo)高和圈梁標(biāo)高。

牛腿頂標(biāo)高等于軌頂標(biāo)高減去吊車梁在支撐處的高度和軌道及墊層的高度，必須滿足

300mm的倍數(shù)。吊車軌道及墊層高度可以取0.2m。為了使牛腿頂標(biāo)高滿足模數(shù)要求，軌頂?shù)?/p>

實(shí)際標(biāo)高將不同于標(biāo)志高度，規(guī)范允許軌頂實(shí)際標(biāo)高與標(biāo)志標(biāo)高之間有土200mm的差值。柱

頂標(biāo)高H=吊車軌頂標(biāo)高HA+吊車軌頂至橋架頂面的高度HB+空隙HC,空隙HC不應(yīng)小于220mm,

吊車軌頂至橋架頂面的高度可查95G323,柱頂標(biāo)高同樣滿足300mm的倍數(shù)。

由于工藝要求，軌頂標(biāo)高為8.4m。

對于18m跨：

取柱牛腿頂面高度為7.2m,吊車梁高度L2m。吊車軌道及墊層高度取0.2m,則軌道

構(gòu)造高度，HA=7.2+1.2+0.2=8.6,構(gòu)造高度-標(biāo)志高度=8.6-8.4=0.2m,滿足±200mni的差值

要求。查表，吊車軌頂至橋架頂面的高度HB=2.099m,則

H=HA+HB+HC=8.6+2.097+0.20=10.899m?為滿足模數(shù)要求，取H=H.1m。

對于24nl跨：

取柱牛腿頂面高度為7.2m,吊車梁高度1.2m。吊車軌道及墊層高度取0.2m,則軌道

構(gòu)造高度，HA=7.2+1.2+0.2=8.6,構(gòu)造高度-標(biāo)志高度=8.6-8.4=0.2m,滿足±200廊的差值

要求。查表，吊車軌頂至橋架頂面的高度HB=2.189m,則

H=HA+HB+HC=8.6+2.187+0.20=10.989m?為滿足模數(shù)要求，取H=ll.lm?

對于有吊車廠房，除在檐口或窗頂設(shè)置圈梁外，宜在吊車梁標(biāo)高處增設(shè)一道，外墻高

度大于15m時(shí)，還應(yīng)適當(dāng)增設(shè)。圈梁與柱的連接一般采用錨拉鋼筋2010或2012。

現(xiàn)在4.8m、8.4m和10.86m標(biāo)高處設(shè)三道圈梁，分別用QL-KQL-2、QL-3表示。

其中柱頂圈梁可代替連系梁。圈梁截面采用240mmX240mm,配筋采用4012、06@200。

圈梁在過梁處的配筋應(yīng)另行計(jì)算。

二、排架柱設(shè)計(jì)

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。排架跨度取廠房的跨

度。上柱高度等于柱頂標(biāo)高減去牛腿頂標(biāo)高。下柱高度取牛腿頂標(biāo)高減去基礎(chǔ)頂面標(biāo)高，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)頂面一般不低于地面500mm。

為了得到排架柱的截面幾何特征，需要假設(shè)柱子的截面尺寸。

（1）確定柱子各段高度

基底標(biāo)高為-2m,初步假定基礎(chǔ)高度為1.4m,則柱總高度

H=ll.l-(-2.0)+1.4=11.7m,上柱高度Hu=n.l-7.2=3.9m下柱高度

HL=11.7-3.9=7.8mo

(2)確定柱截面尺寸

下柱截面高度，根據(jù)吊車起重量及基礎(chǔ)頂面至吊車梁頂?shù)母叨菻k,由表2-3確定。

Q=20t：h>Hk/l1=9000/1l=818mm,取900mm

下柱截面寬度，根據(jù)頂面至吊車梁底的高度HL,由表2-3確定。

b^HL/20=7800/20=390mm且大于400mm,取400mm

⑧列柱下柱截面采用工字形，b=400mm,h=900mm,上柱截面采用正方形，

b=h=400mm,列柱下柱采用工字形截面，b=400mm,h=900mm,上柱采用矩形截面，

b=400mm,h=600mm,?列柱下柱截面采用工字形，b=400mm,h=900mm,上柱截面采

用正方形，b=h=400mm.

(3)計(jì)算柱截面幾何特征

各柱截面幾何特征

ABC

柱號(hào)

上柱下柱上柱下柱上柱下柱

截面尺寸/mm口工□工口工

400x400400x900x1400X60400x900x1400x400400x900x1

0000000

面積A/10mm2160.0157.5240.0157.5160.0157.7

慣性矩I/10mm4213316611720016611213316611

每米長重量4.003.946.003.944.003.94

G/(KN/m-1)

排架計(jì)算簡圖

0

ALB

CB

240Ou1800C

2）荷載計(jì)算

排架的荷載包括恒荷載、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）恒荷載

恒荷載包括屋蓋荷載、上柱自重、下柱自重、吊車梁及軌道自重。

①屋蓋自重P1

面荷載：

防水層、找平層等0.35+0.4=0.75KN/m2

屋面板自重1.40KN/m2

屋面板灌縫0.10KN/m2

小計(jì)2.25KN/m2

外天溝板線荷載：

找坡等1.16+0.27+0.31=1.74KN/n?

TGB77-1自重2.24KN/m2

小計(jì)3.98KN/m2

內(nèi)天溝板線荷載：

找坡等1.40KN/m2

內(nèi)天溝板自重2.02KN/m2_____________________________

小計(jì)3.42KN/m2

集中荷載：

18m跨屋架自重67.6KN

24m跨屋架自重104.66KN

屋架作用在柱頂?shù)暮愫奢d標(biāo)準(zhǔn)值：

A柱：P1A=2.25x6x9+3.98x6+0.5x67.6=179.2KN

B柱：18m跨傳來P1B=2.25x6x9+3.42x6+0.5x67.6=175.82KN

24米跨傳來P1B'=2.25x6x12+3.42x6+0.5x104.66=235.09KN

C柱：P1C=2.25x6x12+3.98x6+0.5x104.66=238.2KN

Pl作用點(diǎn)位置與縱向定位軸線的距離150mm。

②上柱自重P2

A柱：P2A=4x3.9=15.6KN

B柱：P2B=6x3.9=23.4KN

C柱：P2C=15.6KN

③下柱自重P3

下柱大部分截面為工字形，但牛腿部位及插入杯口基礎(chǔ)的部分是矩形截面。假定矩形

截面的范圍為自牛腿頂面向下1400mm及基礎(chǔ)頂面以上1100mm。近似忽略牛腿的重量。

A柱:P3A=3.94x(7.8-1.4-1.1)+0.9x0.4x25x(1.4+1.1)=43.38KN

B柱：P3B=43.38KN

C柱：P3C=43.38KN

④吊車梁、軌道、墊層自重P4

A柱：P4A=0.8x6+39.98=44.78KN

B柱：18m跨傳來P4B=44.78KN

24米跨傳來P4B=44.78KN

C柱：P4c=44.78KN

P4的作用點(diǎn)離縱向定位軸線的距離為750mm。

(2)屋面活荷載

屋面活荷載取屋面均布活荷載和雪荷載兩者的較大值0.5KN/m2

A柱：P5A=0.5x6x9+0.77x6x0.5=29.3KN

B柱：18m跨傳來P5B=0.5x6x9+0.62x6x0.5=28.9KN

24米跨傳來P5B=0.5x6x12+0.62x6x0.5=37.9KN

C柱：P5C=0.5x6x12+0.77x6x0.5=38.3KN

P5的作用點(diǎn)同Pl

(3)吊車荷載

①吊車豎向荷載Dmax,k、Dmin,k

吊車基本尺寸和輪壓

起重量吊車跨吊車橋輪距吊車總重小車重最大輪壓最小輪壓

Q/t度Lk/m距B/mmK/mm(G+g)/tg/tPmax/KNPmin/KN

2016.56274440025.1907.18018338.4

1616.56274440023.6296.42716034.2

2022.57004500030.4137.18020542.0

1622.56274440027.9126.42718035.2

注：最小輪壓Pmin=(G+g+Q)/2-Pmax

吊車豎向荷載Dmax,k,Dmin,k根據(jù)兩臺(tái)吊車作用的最不利位置用影響線求出。

Dmax,k,Dmin,k計(jì)算簡圖如下。圖中兩臺(tái)吊車的最小輪距x=(Bl-Kl)/2+(B2-K2)/2,對應(yīng)

的輪子位置影響線高度yl,y2,y3,y4可利用幾何關(guān)系求得。

18m跨兩臺(tái)吊車不相同，20t和16t,Plmax=183KN,P2max=160KN,Plmin=38.4KN

P2min=34.2KN,x=(6274-4400)/2+(6274-4400)/2=1874mm,yl=l,y2=(6-4.4)/6=0.267,

y3=(6-l.874)/6=0.688,y4=0.063

Dmax,k=P1max(y1+y2)+P2max(y3+y4)=183(0.267+1)+160(0.063+0.688)=352,OKN

Drain,k=Plmin(yl+y2)+P2min(y3+y4)=38,4(0.267+1)+34.2(0.063+0.688)=74.3KN

24m跨兩臺(tái)吊車不相同，20t和16t,Plmax=180,KN,P2max=205KN,Plmin=35.2KN

P2min=42.0KN,x=(6274-4400)/2+(7004-5000)/2=1939mm,yl=l,y2=(6-4.4)/6=0.267,

y3=(6-1.939)/6=0.677,y4=0.082

Dmax,k=P1max(y1+y2)+P2max(y3+y4)=180(0.082+0,677)+205(0.267+1)=396.4KN

Dmin,k=Plmin(yl+y2)+P2min(y3+y4)=35,2(0.082+0.677)+42.0(0.267+l)=79.9KN

②吊車橫向水平荷載Tmax,k

18m跨，吊車額定起重量16t〈Q〈50t,吊車橫向水平荷載系數(shù)a=0.1,每個(gè)大輪產(chǎn)生的

橫向水平制動(dòng)力。

T=a(Q+g)/4=0.1(20+7.18)x9.8/4=6.68KN

T的最不利位置同Pmax,故

Tmax,k=13.1KN

Tmax.k的作用點(diǎn)位置在吊車梁頂面。

(4)風(fēng)荷載

該地區(qū)的基本風(fēng)壓coo=O.7KN/m2,地面粗糙度為B類。

①作用在柱上的均布荷載

柱頂標(biāo)高11.1m,使內(nèi)外高

差0.35m,則柱頂離室外地面高

度11.1+0.35=11.45m,查表，

風(fēng)壓高度系數(shù)iiz=1.04

從表差的風(fēng)壓體型系數(shù)lis,

標(biāo)于例圖2T單層工業(yè)廠房客不

考慮風(fēng)振系數(shù)，取Bz=l。

ql=lisiizBza)oB=O.8x1.04x1x0.7x6=3.49KN/m(壓力)

q2=psiizBz<BoB=-O.4xl.O4xlxO.7xO.6=-1.74KN/m(吸力)

②作用在柱頂?shù)募酗L(fēng)荷載Fw

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Fwl和坡屋

面上的風(fēng)荷載Fw2,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(豎直分力在排架分析中一般不考慮).

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。

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18nl跨：H=ll.45+(2.65+0.15+0.12)+0.24=14.6mpz=1.135

對于24m跨：H=ll.45+(3.10+0.15+0.12)+0.24=15.06m—=1.145

柱頂至檐口的高度=屋架軸線高度(端頭處)+上、下弦截面增加高度+天溝板高度

坡屋面高度=屋脊高度-柱頂高度-柱頂至檐口的高度

Fwl=0.8x1.135x1x0.7x(1.18+0.27+0.4)x6=7.06KN(一)

Fwl，=0.4x1.145x1x0.7x(1.18+0.27+0.4)x6=3.56KN(—)

Fw2=(-0.6+0.5)x1.135x1x0.7x(14.91-11.75-1.85)x6=-0.62KN(一)

Fw2'=(-0.4+0.4)x1.145x1x0.7x(15.66-12.05-1.85)x6=0

Fw=Fwl+Fwl'+Fw2+Fw2'=10.00KN(一)

同理可求得右吹向左風(fēng)(一)

迎風(fēng)面和背風(fēng)面的ql、q2大小相等，方向相反。

Fw=0.8x1.145x1x0.7x(l.18+0.27+0.4)x6+0.4x1.135x1x0.7x

(1.18+0.27+0.4)x6+(-0.6+0.5)x1.145x1x0.7x(15.36-11.75-1.85)x

6+0=9.86(—)

3)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)則：彎矩以順時(shí)針方向?yàn)檎?，剪力?/p>

使構(gòu)件產(chǎn)生順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢為正；軸力以壓為正。

各柱的抗剪剛度計(jì)算結(jié)果見下：

Co=3/(1+XD=Co氏II

項(xiàng)目N=IU/ILX=Hu/Hr|i=Di/ZDi

3(l/n-l)/H3

A柱0.12840.3332.412025.0159氏0.315

B柱0.43340.3332.851129,4984Ec0.370

C柱0.12840.3332.412025.0159Ec0.315

(1)荷載作用下的內(nèi)力分析

恒荷載下的計(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矩.

MM<BMIC

________________公________________________公

MZBMac

:M2A廣

AB。

fTTT7/777,Z77

屋蓋自重對上柱截面形心產(chǎn)生的偏心力矩為：

M1A=-179.2x(0.20-0.15)=-8.96KN.m

M1B=-(175.8-235.09)x0.15=8.89KN.m

M1C=238.2x(0.2-0,15)=11.9IKN.m

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

M2A=-179.2x0.25-15.6x0.25+44.8x0.3=-35.26KN.m

M2B=0+0+(-44.8+44.8)x0.75=0

M2C=238.2x0.25+15.6x0.25-44.8x0.3=50.01KN.m

偏心力矩作用下，各柱的彎矩和剪力用剪力分配法計(jì)算。先在柱頂加上不動(dòng)錢支座，

利用附錄求出各柱頂不動(dòng)較支座的內(nèi)力；然后將總的支座反力作用下排架柱頂，根據(jù)剪力分

配系數(shù)分配給各柱；最后求出各柱頂?shù)募袅Γ玫矫扛闹敿袅?，單根柱利用平衡條

件求出各截面的彎矩及柱底截面剪力。

屋面恒載作用下的剪力分配

項(xiàng)目nXClC3MlM2RlniVi

A柱0.12840.3331.971.01-8.96-35.26-4.55(—)0.3155.47(f)

B柱0.43340.3331.531.258.8901.16(f)0.370-0.08(一)

C柱0.12840.3331.971.0111.9150.016.32(f0.315-5.40(一)

9.96.8.83

⑴M及V圖(kN?m)

(2)屋面活荷載作用下的內(nèi)力分析

屋面活荷載作用下的內(nèi)力分析方法同屋蓋自重作用下的內(nèi)力分析。

屋面活荷載對上柱截面形心產(chǎn)生的偏心力矩：

MlA=-29.3x(0.20-0.15)=-1,47KN.m

MlB=-(28.9-37.9)x0.15=1.35KN.m

M1C=38.3x(0.2-0.15)=1.92KN.m

屋面活荷載對下柱截面形心產(chǎn)生的偏心力矩：

M2A=-29.3x0.25=-7.33KN.m

M2B=0

M2C=38.3x0.25=9.58KN.m

屋面活荷載作用下的剪力分配

項(xiàng)目ClC3MlM2RlniVi

A柱1.971.01-1.47-7.33-0.72(—)0.3151.12㈠

B柱1.531.251.3500.10(一)0.370-0.06(一)

⑴M及V圖(kN?m)(2)N圖(kN)

(3)吊車豎向荷載作用下的內(nèi)力分析

吊車豎向荷載四種基本情況：(a)Dmax作用于A柱；(b)Dmin作用于A柱處；(c)Dmax

作用于C柱；(d)Dmin作用于C柱。吊車豎向荷載的計(jì)算簡圖可分解成兩部分：作用在下柱

截面形心的豎向力和作用在牛腿頂面的偏心力矩。

計(jì)算項(xiàng)目C3M2Ri市Vi

A柱1.01352.0x0.3=105.69.12-)0.315-16.61-)

Dmax作用于

B柱1.25-74.3x0.75=-55.73-5.95(一)0.3707.99(—)

A柱

C柱1.01000.315L00(T)

A柱1.0174.3x0.3=22.32.03(一)0.315-9.17(一)

Dmin作用于

B柱1.25-352x0.75=-264.0-31.34(7)0.37018.25(—)

A柱

C柱1.01000.315-9.72(一)

A柱1.01000.315-3.07(一)

Dmax作用于

B柱1.2579.9x0.75=59.96.40(一)0.370-8.34(一)

C柱

C柱1.01-396.4x0.3=-118.9-10.72(7)0.31511.93(—)

A柱1.01000.31511.86(—)

Dmin作用于

B柱1.25396.4x0.75=297.331.76(一)0.370-26.74(一)

C柱

C柱1.01-79.9x0.3=-24.0-2.03(7)0.31513.58(—)

(1)M及V圖(kN?m)(2)N圖(kN)

(a)Dmax作用于A柱時(shí)的內(nèi)力圖

1)M及V圖(kN?m)(2)N圖(kN)

(b)Dmin作用于A柱時(shí)的內(nèi)力圖

(c)Dmax作用于C柱時(shí)的內(nèi)力圖

11,86267413.58

(d)Dmin作用于C柱時(shí)的內(nèi)力圖

(4)吊車水平荷載作用下的內(nèi)力分析

吊車水平荷載作用下有兩種情況：(a)AB跨作用Dmax；(b)BC跨作用Dmax,每種

情況下的荷載可以反向。

計(jì)算項(xiàng)目C5TRi=C5Tr）iVi

A柱0.56613.17.41（一）0.315-2.40（一）

AB跨作用TmaxB柱0.64513.18.45（一）0.370257（一）

C柱000.3154.96（f

A柱000.3154.96（—）

BC跨作用TmaxB柱0.64513.18.45（一）0.370-2.57（一）

C柱0.56613.1741(一)0.315-2.40（—）

（1）V圖（kN?m）（2）M圖（kN）

(a)AB跨作用Tmax的排架內(nèi)力

(b)BC跨作用Tmax的排架內(nèi)力

(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：因本例右吹左風(fēng)時(shí)的荷載值與左吹右風(fēng)時(shí)的荷載值很接近

(ql,q2大小相等，F(xiàn)w=10.00KN,Fw，=9.86KN),可利用左吹右風(fēng)的內(nèi)力圖。

計(jì)算項(xiàng)目C11qRi=qHCllWR=W+》RiVi

A柱0.3273.4913.76（一）0.315-4.34（—）

左吹右風(fēng)B柱0.3640010.0030.600.37011.86（—）

C柱0.3271.746.84（一）0.3152.54（一）

⑴受力圖及V圖(kN?m)(2)M圖(kN)

風(fēng)荷載(左吹向右)下排架內(nèi)力

三、內(nèi)力組合

1)荷載組合

基本荷載組合考慮兩類情況：由活荷載控制的組合和由恒荷載控制的組合。

(1)1.2X恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的效應(yīng)值+1.4X任一項(xiàng)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的效應(yīng)值；

⑵1.2X恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的效應(yīng)值+1.4X0.9X(兩項(xiàng)或兩項(xiàng)以上可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的效

應(yīng)值)

(3)1.35X恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的效應(yīng)值+所有可變荷載組合值產(chǎn)生的效應(yīng)。

⑶內(nèi)力組合詳見附表

四、排架中柱截面設(shè)計(jì)

1)計(jì)算長度及材料強(qiáng)度

考慮吊車荷載時(shí)

上柱:lu=2.0Hu=2.0x3.9=7.8m;下柱:ll=1.0Hl=1.0x7.8=7.8m

不考慮吊車荷載時(shí)

上柱:lu=1.25Hu=1.25x3.9=4.875m;下柱:ll=1.25Hl=1.25x7.8=9.750m

C30混凝土,fc=14.3N/mm2,al=l.0.HRB400縱向鋼筋,fy=fy'=300N/mm2;HPB300箍筋、

構(gòu)造筋，fy=270N/mm2.

2)上柱截面配筋設(shè)計(jì)

①M(fèi)=176.32KN.m,N=326.91KN；②M=172.63KN.m,N=713.53KN；③M=275.42KN.m,

N=893.11KN

alfc*b*l,b*ho=1777.5KN,上述三組內(nèi)力下的受壓區(qū)高度系數(shù)&<&b,均屬于大偏心受

壓。在大偏心受壓構(gòu)件中，IMl相近，N越小越不利；N相近，IMl越大越不利，因此可

用第一組內(nèi)力計(jì)算配筋。

eo=M/N=0.288m；ea=0.02m；ei=eo+ea=0.308m；&l=0.5fcA/N；&

2=1.15-0.0110/h=1.02,取1.0。

4=1.20；e=h/2+n,ei-as=600/2+1.20x308-35=634.6mm

x=N/alfcb=1035310/(1x14.3x400)=180.99mm<^,b*ho=0.55x565=311mm

As=As，=[N*e-alfcbx(ho-x/2)]/fy，(ho-as，)=691mm2

選用3018(As=As，=763mm2>pminbh=480mm2)

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

直徑應(yīng)不大于d/4,且不應(yīng)小于8mm?，F(xiàn)配置小8@200。

2)下柱截面配筋設(shè)計(jì)

下柱截面按工字形截面，采用對稱配筋，沿柱全長各截面配筋相同。

對于柱B,&b*ho=0.55x865=475.8,N/alfcb=N/5720,[N-alfc(bf'-b)hf，]/a

10/ry=0.8x8100/89.3=72,56,查得穩(wěn)定性系數(shù)w=0.72

,

0.9V(fcA+fyAs')=0.9x0.72x(14.3xl57500+2x1165x300)

=1835.62KN>1644.94KN,滿足要求

中柱下柱的箍筋采用。8@200。

五、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

1)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料

基礎(chǔ)采用C20混凝土,抗拉強(qiáng)度ft=LIN/mn?；HPB235鋼筋抗拉強(qiáng)度fy=210N/mm

2?；A(chǔ)頂面(即排架柱的ni-ni截面)內(nèi)力組合于下表：

基本組合標(biāo)準(zhǔn)組合

組號(hào)

M/(KN.m)N/KNV/KNM/(KN.m)N/KNV/KN

1476.311673.1410.45227.89901.268.09

2376.431875.1031.83157.861198.935.18

2)初定基礎(chǔ)幾何尺寸

基礎(chǔ)采用平板式錐形杯口基礎(chǔ)。柱子插入基礎(chǔ)杯口深度hl應(yīng)滿足三個(gè)條件：吊裝時(shí)的

穩(wěn)定性，大于5%的柱長；大雨縱向鋼筋的錨固長度。本例取hl=850mm。

杯口頂部尺寸

寬=400+2x75=550mm長=900+2x75=1050mm

杯口底部尺寸

寬=400+2x50=500mm長=900+2x50=1000mm

杯壁尺寸

厚度t=300mm高h(yuǎn)2^t/0.75=400mm,取400mm

杯底厚度al=250mm

基礎(chǔ)總高度

h>hl+al+50=850+250+50=1150mm,取1150mm

基礎(chǔ)埋深

d=2.0-0.35=1.65m

3)地基計(jì)算

先按軸心受壓基礎(chǔ)估算基礎(chǔ)地面尺寸。

A〉Nmax,k/(fak-rsd)=1198.93/(180-20x1.65)=11.26mm2

初步選定lxb=3mx4m,底板面積A=12mm2,W=3x4x4/6=8mm2

Gk=rsAd=20xl2xl.65=396KN

fa=180+0.5xl8x(4-3)+2x17x(1.65-0.5)=228.1KN/m2

地基承載力的標(biāo)準(zhǔn)組合，驗(yàn)算過程如下：

計(jì)算MNVkNk+Gk|Mk+VkhlPk=(Nk+G)/APmax=Pk+|Mk+Vkh|/W

項(xiàng)目/(KN.m)/KN/KN/KN/(KN.m)/(KN.m-2)/(KN.m-2)

組合901.2

227.898.091297.26237.03108<fa127.7<1.2fa

16

組合1198.

157.865.181594.93162.28129<fa144.6<1.2fa

293

4)基礎(chǔ)的承載力計(jì)算

基礎(chǔ)的承載力計(jì)算包括受沖切承載力計(jì)算和底板受彎承載力計(jì)算?；A(chǔ)承載力計(jì)算時(shí)

采用荷載的基本組合。對于兩種基本組合，地基凈反力分別為：

Pn,max=N/A+(M+Vh)/W=1673.14/12+(476.31+10.45x1,15)/8=198.84KN/m2

Pn,max=1875.1O/12+(376.43+31.83x1.15)/8=203.13KN/m2

(1)受沖切承載力計(jì)算

近似取Ps=203KN/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(nèi)，故僅需對臺(tái)階以下進(jìn)行沖切驗(yàn)算。臺(tái)階處的寬度550+2x300=1150mm,

長度1150+2x300=1650mmo

基礎(chǔ)的受沖切承載力應(yīng)滿足：Ft<0.7Phftbmho

aFt=203xl.16=233.2KN<0.7x0.97xl.lxl825x710=968KN,滿足要求。

(2)基礎(chǔ)底板受彎承載力計(jì)算

柱邊截面處(IT)的地基凈反力Pn』=140+(203-140)x450/2000=154KN/m2

沿基礎(chǔ)長邊方向的彎矩Ml=l/24(b-hc)a(21+bc)(Pn,max+Pn,I)/2=(4-0.9)2

(2x3+0.4)(180+149)/48=405.16KN.m

需要的配筋A(yù)s,I=MI/(0.9fyho)=405.16x1000000/[0.9x210x(1150-40)]=2086mm2

臺(tái)階處(IT')的地基凈反力Pn,1=140+(172-140)x825/2000=156.5KN/m2

沿基礎(chǔ)長邊方向的彎矩Ml'=(4-1.65)2x(2x3+1.15)x(172+156.5)/48

=239.01KN.m

需要的配筋A(yù)，s,I=239.01xl000000/(0.9x210x710)=2219mm2

在基礎(chǔ)長邊配置20①12(①12@150,As=2262mm2).

基礎(chǔ)短邊方向按軸心受壓考慮，地基凈反力Pn=140KN/m2。柱邊截面(Il-n)的彎矩

為MH=(3-0.4)2(2x4+0.9)x140/24=350.96KN.m

需要配筋A(yù)s,II=350.96x1000000/[0.9x2lOx(1110-12)]=1346mm2

臺(tái)階處(H'-II')截面的彎矩M'II=(3-1.15)2(2x4+1,65)x140/24=179.86KN.m

需要的配筋A(yù)'s11=179.86x1000000/[0.9x210x(710-12)]=1475mm2

在短邊配置19①10(①10@200,As=1492mm2)

六、柱吊裝驗(yàn)算

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)算簡圖如下：

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)混凝土強(qiáng)度未達(dá)設(shè)

計(jì)值，按照設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%考慮。

柱子底部俄標(biāo)高為-2.0+0.35=T.65m,故柱全長為ll.「(-L65)=12.75m。

ql=1.5x0.9x1.2x6=9.72KN/m

q2=l.5x0.9x1.2x25x(2.0x1.0-0.552)x0.4/1,0=27.5KN/m

q3=1.5x0.9x1.2x(3.94x6.05+0.4x0.9x25x2.1)/7.85=8.94KN/m

Ml=9.72x3.92/2=73.92KN.m

M2=0.5xl.02x27.5+9.72x3.9x(1.0+3.9/2)=125.58KN.m

M3=0.5xl25.58-8.49x7.852/8=-7.23KN.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600mmx400mm0由于對稱配筋

As=M/[fy(ho-as，)]=73.92xl000000/[300x(365-35)]=747mm2?，F(xiàn)上柱配有3①16

(As=As=603mm2),不能滿足吊裝時(shí)的承載力要求。

2-2截面的等效寬度b=2xll2.5=225mm,h=400mm?

As=M/[fy(ho-as，)]=125.58xl000000/[300x(365-35)]=1268mm2

現(xiàn)下柱配有4(H8(As=As'=1018mm2),2-2截面也不能滿足吊裝時(shí)的承載力要求。

3-3截面不起控制作用。

上述結(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)該采用調(diào)整吊點(diǎn)，多點(diǎn)起吊或增加配筋等措施?，F(xiàn)采用翻身起吊，進(jìn)行驗(yàn)算。

1-1截面，As=73.92xl00000/[300x(565-35)]=465mm2

2-2截面，As=125.58xl000000/[300x(865-35)]=504mm2

經(jīng)驗(yàn)算，承載力滿足要求。

3)裂縫寬度驗(yàn)算

lJ

混凝土的最大裂縫寬度公式為：Wmax=acr*I*osk/Es*(1.9c+0.08*deq/pte)o1-1>

2-2截面的驗(yàn)算過程見1?表：

截面Mk/(KN.m)Asoskdeqpte中Wmax

1-161.6603207.8160.0060.3650.2K0.3

2-2104.651018136.6180.01290.580.13<0.3

裂縫寬度滿足要求。

排架柱內(nèi)力組合表

荷恒荷屋面活內(nèi)力組合

吊車荷載

載載荷載風(fēng)荷載

柱截項(xiàng)GbGDDmaxDmin

DmaxminNmaxNmin|M|max

目2在A在C在CTmax左右

Qi在ATmin及及及

G.G柱柱柱風(fēng)風(fēng)

3柱M、VM、VN、V

內(nèi)4

號(hào)面

?②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩項(xiàng)目組合值項(xiàng)目組合值項(xiàng)目組合值

力

M71.1-32.5-194.±7.7

0040.49±7.7143.71-43.71-172.63-275.42-176.32

(kN?m)83291①+0.