单层工业厂房设计

南华大学·城市建设学院 混凝土结构设计·单层工业厂房课程设计

目录

目录 ............................................................... - 1 - 第1章、混凝土结构课程设计设计资料 ................................. - 3 -

1.1、设计条件 ................................................... - 3 - 1.2、设计要求 ................................................... - 4 - 1.3、设计期限 ................................................... - 4 - 1.4、参考资料 ................................................... - 4 - 第2章、混凝土结构课程设计?单层工业厂房设计计算书 .................. - 5 -

2.1、设计条件 ................................................... - 5 -

2.1.1、平面与剖面 ........................................... - 5 - 2.1.2、建筑构造 ............................................. - 5 - 2.1.3、自然条件 ............................................. - 6 - 2.1.4、材料 ................................................. - 6 - 2.2、设计要求 ................................................... - 7 - 2.3、结构构件选型及柱截面尺寸确定 ............................... - 7 -

2.3.1、主要构件选型表 ....................................... - 7 - 2.3.2、柱截面尺寸 ........................................... - 7 - 2.3.3计算单元 ............................................... - 8 - 2.4、荷载计算 ................................................... - 8 -

2.4.1、恒载 ................................................. - 8 - 2.4.2、屋面活荷载 .......................................... - 10 - 2.4.3、风荷载 .............................................. - 10 - 2.4.4、吊车荷载 ............................................ - 10 - 2.5、排架内力分析 .............................................. - 12 -

2.5.1、恒载作用下排架内力分析 .............................. - 12 - 2.5.2、屋面活荷载作用下排架内力分析 ........................ - 15 - 2.5.3、风荷载作用下排架内力分析 ............................ - 18 - 2.5.4、吊车荷载作用下排架内力分析 .......................... - 20 - 2.6、内力组合 ...................................................... 27 2.7、柱截面设计 .................................................... 30

2.7.1、A柱配筋计算 ............................................. 30 2.7.2、B柱配筋计算 ............................................. 35

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2.7.3、C柱配筋计算 ............................................. 41 2.7.4、抗风柱设计 .............................................. 46 2.8、基础设计 ...................................................... 50

2.8.1、A柱基础设计 ............................................. 50 2.8.2、B柱基础设计 ............................................. 54 2.8.3、C柱基础设计 ............................................. 57 2.8.4、抗风柱基础设计 .......................................... 61

参考资料 .............................................................. 64

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第1章、混凝土结构课程设计?设计资料

1.1、设计条件

1.1.1、平面与剖面

某双跨等高机修车间，厂房长度72m，柱距为6m，不设天窗。厂房跨度为18m，车间面积为2644.07m2 ,其中AB跨设有两台20t/5中级工作制软钩吊车；BC跨设有两台20/5t中级工作制软钩吊车。轨顶标高AB跨为7.8m，BC跨为7.8m，柱顶标高为10.2m，基顶标高为-1.5.

1.1.2、建筑构造 屋盖

防水层：改性沥青 找平层：40mm细石混凝土 保温层：100mm水泥蛭石砂浆 屋面板：大型预应力屋面板 围护结构

240mm普通砖墙，采用 和M5混合砂浆 门窗

低窗：4.2m×4.8m 高窗：4.2m×2.4m 门洞：5.6m×6.0m 1.1.3、自然条件

建设地点：衡阳市郊，无抗震设防要求 基本风压：0.40kN/m2 基本雪压：0.35kN/m2 建筑场地：粉质粘土 地下水位：低于自然地面3m

修正后地基承载力特征值：250kN/m2 1.1.4、材料

混凝土：基础采用C25，柱采用C30

钢筋：HPB235级、HRB335级、HRB400级各种直径钢筋

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1.2、设计要求

1.2.1、分析厂房排架，设计柱、基础，整理计算书一份 1.2.2、绘制结构施工图一套

1.3、设计期限

1.3.1、两周

1.4、参考资料

1.4.1、混凝土结构设计规范GB50010-2002 1.4.2、建筑结构荷载规范GB50009-2001 1.4.3、建筑地基基础设计规范GB50007-2002 1.4.4、混凝土结构构造手册

1.4.5、国家建筑标准设计图集08G118

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第2章、混凝土结构课程设计?单层工业厂房设计计算书

2.1、设计条件 2.1.1、平面与剖面

某双跨等高机修车间，厂房长度72m，柱距为6m，不设天窗。厂房跨度为18m，车间面积为2644.07m2 ,其中AB跨设有两台20t/5中级工作制软钩吊车；BC跨设有两台20/5t中级工作制软钩吊车。轨顶标高AB跨为7.8m，BC跨为7.8m，柱顶标高为10.2m，基顶标高为-1.5。厂房剖面图如图1所示

图1.厂房剖面图

2.1.2、建筑构造

屋盖

防水层：SBS改性沥青 找平层：40mm厚细石混凝土 保温层：100mm水泥蛭石砂浆 屋面板：大型预应力屋面板 围护结构

240mm普通砖墙，采用 和M5混合砂浆 门窗

低窗：4.2m×4.8m

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高窗：4.2m×2.4m 门洞：5.6m×6.0m

为了保障整体和空间的刚度，屋盖采用无檩体系，根据厂房具体条件，柱间支撑设置如图2所示

图2.厂房平面布置图

2.1.3、自然条件

建设地点：衡阳市郊，无抗震设防要求 基本风压：0.40kN/m2 基本雪压：0.35kN/m2 建筑场地：粉质粘土 地下水位：低于自然地面3m

修正后地基承载力特征值：250kN/m2

2.1.4、材料

混凝土：基础采用C25，柱采用C30

钢筋：HPB235级、HRB335级、HRB400级各种直径钢筋

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2.2、设计要求

2.2.1、分析厂房排架，设计柱、基础，整理计算书一份 2.2.2、绘制结构施工图一套

2.3、结构构件选型及柱截面尺寸确定

2.3.1、主要构件选型表

构件名称 预应力钢筋混凝土屋面板 预应力钢筋混凝土折线型屋架 预应力砼屋面卷材防水与天沟板 钢筋混凝土吊车梁 吊车轨道及轨道连接件 钢筋混凝土基础梁 钢窗 240mm砖墙及粉刷

标准图集 荷载标准值 04G415（三） 04G410(三1.5*6m) 04G323（二） G325 G320 选用型号 Y-WB-2-Ⅱ 1.5kN/m2 YWB-2ⅡS包括灌浆座 69kN/榀 1.19kN/m 2YWJ24-2-Aa TGB68-1 DL-9-B DL-10 JL-3 41.5kN/根 0.8kN/m 16.7kN/根 0.45kN/m 25.24kN/m 22.3.2、柱截面尺寸

已知柱顶标高为11.8m，室内地面至基础顶面距离为0.5m，则柱总高度H=11.8+0.5=12.3m，柱截面尺寸及相应的计算参数如下

参 数 柱 号 截面尺寸/mm 惯性矩/mm 4自重KN/m 面积/mm2 - 7 -

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上柱 A 400×400 21.3×108 84 1.6×105 1.775×105 下柱 400×800×100×150 143.8×10 4.44 上柱 B 400×600 72×108 86 2.4×105 1.775×105 下柱 400×800×100×150 143.8×10 4.44 上柱 400×400 21.3×108 84 1.6×105 1.775×105 C

下柱 400×800×100×150 143.8×10 4.44 2.3.3计算单元

本车间为机修车间，工艺无特殊要求，结构布置均匀，选取一榀排架进行计算，计算见图和计算单元如下图

2.4、荷载计算

2.4.1、恒载

2.4.1.1、屋盖结构自重

SBS防水卷材 0.35kN/m

40mm细石混凝土找平层

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1kN/m

100mm水泥蛭石保温层

0.5kN/m2

一毡二油隔汽层

0.05kN/m2

1.5m×6m预应力混凝土屋面板

1.5kN/m2

屋架钢支撑系统

0.05kN/m2 3.45kN/m2

屋架自重：AB、BC跨YWJA-24-1 69kN/榀 则作用于柱顶的屋盖结构荷载设计值为

G1=3.45 ? 18 ? 0.5+69 ? 0.5=2220.8KN 2.4.1.2、吊车梁及轨道荷载设计值 G3=41.5+0.8 ? 6=46.3KN 2.4.1.3、柱自重荷载设计值 A.C柱上柱：G4A=G4C=4 ? 3.6=14.4KN A.C柱下柱：G5A=G5C=4.44 ? 8.1=35.96KN B柱上柱：G4B=6 ? 3.6=31.6KN B柱下柱：G5B=4.44 ? 8.1=35.96KN 各项恒载作用位置如下图

2

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2.4.2、屋面活荷载

屋面活荷载标准值为0.5kN/m2，雪荷载标准值为0.35kN/m2，故仅按屋面活荷载计算，则作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：

Q1=0.5 ? 6 ? 18/2=27KN，作用位置与G1相同

2.4.3、吊车荷载

2.4.3.1、吊车主要参数 AB跨

20t吊车、中级工作制吊车，

B=5650mm,K=4400mm,G=140kN,g=23.03kN,Pmax?94kN, Pmin?31kN BC跨

30/5t吊车、中级工作制吊车，吊车梁高1200mm，B=6474mm，K=4650mm,Q=200kN,Q1=75kN, Pmax=195KN,Pmin=30KN

2.4.3.2、吊车竖向荷载

AB跨: Dmax=Pmax∑yi=195 ? (1+0.792+0.267+0.058)=412.815KN

Dmin=Pmin∑yi=30 ? (1+0.7925+0.267+0.058)=63.51KN

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BC跨: Dmax=Pmax∑yi=195 ? (1+0.792+0.267+0.058)=412.815KN

Dmin=Pmin∑yi=30 ? (1+0.7925+0.267+0.058)=63.51KN

2.4.3.3、吊车横向水平荷载 AB跨

T=1/4α(Q+Q1=1/4 ? 0.1 ? （200+75）=6.875KN Tmax=T∑yi=6.875(1+0.792+0.267+0.058)=14.554KN BC跨

T=1/4α(Q+Q1=1/4 ? 0.1 ? （200+75）=6.875KN Tmax=T∑yi=6.875(1+0.792+0.267+0.058)=14.554KN

2.4.4、风荷载

风荷载标准值按?k??z?s?z?0计算，其中?0?0.4kN/m2,?z?1.0,?z根据厂房各部分标高及B类地面粗糙度表确定如下

柱顶：H=10.2m， μz=1.005 檐口：H=11.85m， μz=1.048 屋顶：H=13.30m， μz=1.086 风荷载体型系数?s如图所示

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排架迎风面、背风面风荷载标准值为

ω1k=βzμzμs1ω0=1 ? 0.8 ? 1.00 ? 0.4=0.322KN/m2 ω2k=βzμzμs1ω0=1 ? 0.4 ? 1.005 ? 0.4=0.161KN/m2 则作用于排架计算简图上的风荷载设计值为 q1=0.322 ? 6=1.932KN/m2 q2=0.161 ? 6=0.966KN/m2

Fw=〖(μs1+μs2) μzh1+(μs3+μs4) μzh2〗βzω0B =4.60KN

2.5、排架内力分析

该厂房为两跨等高厂房，可以用剪力分配法进行排架内力分析

柱顶剪力分配系数

柱列 n ? C0 ?/(10?10H3)E?i 备注 A 0.148 0.308 2.568 0.27 ? 10-10H/E 30.320 IuHuH3n?,??,??IlHC0EIl10.638 C?0B 0.501 0.308 2.915 0.292 ? 10-10H/E 3?3,?i?i 111??3(?1)n??iC 0.148 0.308 2.568 0.27 ? 10-10H/E 3?A??B??C?10.320 阶变截面柱柱顶反力单系数表

A柱简图 柱顶反力系数 和C柱 - 12 -

B柱 南华大学·城市建设学院 混凝土结构设计·单层工业厂房课程设计

11??2(1?)2n C1?31??3(1?1)n 1.985 1.595 21??2C1? 131??3(?1)n1.162 1.319 ?(2?a)(1?a)22?3a???[?(2?3a)]1nC1?120.616 1??3(?1)n30.679 11??4(?1)3n C1?181??3(?1)n 0.338 —

2.5.1、恒载作用下排架内力分析

（1）永久荷载作用下：其简图如图3-83（a）所示 图中重力荷载G及力矩M根据图3-79确定，即：

G1=G1=220.8KN

G2=G3?G4A=14.4+46.3=60.7KN

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G3==35.96KN G4=2G1=2?220.8=441.6KN

G5=G4B?2G3=21.6+2?46.3=114.2KN

G6=G5B=35.96KN

M1=G1e1=220.8?0.05=11.04KN*m M2=(G1+G4A)e0-G3e0

=（220.8+14.4）?0.2-46.3?0.35=63.245KN*m

由于排架为对称结构，故可以按柱顶为不动铰支座计算内力，按柱顶反力单系数表可以求得顶不动铰支座的支座反力： 故有：RA=

A柱

G1?G1?225.6kNG2?G3?G4A?39.6?20.16?59.76kNG3?G5A?43.2kNM1A?G1e1?225.6?0.05?11.28kN?mM2A?(G1?G4A)e2?G3e3?(225.6?20.16)?0.2?39.6?0.35?35.29kN?mB柱

G4?2G1?2?225.6?451.2kNG5?G4B?G3?G3'?138.36kNG6?G5B?74.4kNM1B?0M2B?G3e?G3'e?(39.6?60.96)?0.75??16.02kN?mC柱

G7?G1?225.6kNG8?G4C?G3'?20.16?60.96?81.12kNG9?G5C?45.6kNM1C?G7e1??225.6?0.05??11.28kN?mM2C?G3e4?(G1?G4C)e5?60.69?0.3?(225.6?20.16)?0.5??43.15kN?m由于排架为对称结构，故各柱按柱顶为不动铰支座计算内力，柱顶不动铰支座反力Ri分别为

A柱

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n?0.15,??0.34111??2(1?)331??2n C1???2.032,C3???1.08221??3(1?1)21??3(1?1)nnMM11.28?2.032?35.29?1.082RA?1AC1?2AC3??3.32kN(?)HH12.3B柱

n?0.157,??0.34111??2(1?)331??2nC1???2.000,C3???1.093

1121??3(?1)21??3(?1)nnM16.02?1.093RB?2BC3??1.42kN(?)H12.3C柱

n?0.109,??0.34111??2(1?)331??2nC1???2.209,C3???1.001 21??3(1?1)21??3(1?1)nnMM11.28?2.209?43.15?1.001RC?1CC1?2CC3??5.54kN(?)HH12.3排架柱顶不动铰支座总反力为

R?RB?RC?RA?5.54?1.42?3.32?3.64kN(?) 各柱柱顶最后剪力分别为

VA?RA??AR??3.32?0.161?3.64??3.91kN(?)VB?RB??BR?1.42?0.638?3.64??0.90kN(?)VC?RC??CR?5.54?0.201?3.64?4.81kN(?)?Vi?VA?VB?VC?0

2.5.2、屋面活荷载作用下排架内力分析

2.5.2.1、AB跨作用屋面活荷载

排架计算简图如图所示，其中Q1?37.8kN

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其在A、B柱柱顶及变阶处引起的力矩为

M1A?37.8?0.05?1.89kN?m M2A?37.8?0.2?7.56kN?m M1B?37.8?0.15?5.67kN?m M2B?0 A柱

n?0.15,??0.34111??2(1?)331??2nC1???2.032,C3???1.082 21??3(1?1)21??3(1?1)nnMM1.89?2.032?7.56?1.082RA?1AC1?2AC3??0.98kN(?)HH12.3B柱

n?0.157,??0.34111??2(1?)331??2nC1???2.000,C3???1.093

1121??3(?1)21??3(?1)nnM5.67?2RB?2BC3??0.92kN(?)H12.3则排架柱顶不动铰支座总反力为

R?RA?RB?0.98?0.92?1.9kN(?)

将R反向作用于排架柱顶，可得屋面活荷载作用于AB跨时的柱顶剪力

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VA?RA??AR?0.98?0.169?1.9?0.674kN(?)VB?RB??BR?0.92?0.638?1.9??0.292kN(?)VC???CR??0.201?1.9??0.382kN(?)?Vi?VA?VB?VC?0排架柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图2-9 2.5.2.2、BC跨作用屋面活荷载

排架计算简图如图所示，其中Q1?37.8kN

其在A、B柱柱顶及变阶处引起的力矩为

M1B?37.8?0.15?5.67kN?m M2B?0

M1C?37.8?0.05?1.89kN?m M2C?37.8?0.25?9.45kN?m B柱

n?0.157,??0.34111??2(1?)331??2nC1???2.000,C3???1.093

1121??3(?1)21??3(?1)nnM5.67?2RB?1BC1??0.92kN(?)H12.3C柱

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n?0.109,??0.34111??2(1?)331??2n C1???2.209,C3???1.00121??3(1?1)21??3(1?1)nnMM1.89?2.209?9.45?1.001RC?1CC1?2CC3??1.108kN(?)HH12.3则排架柱顶不动铰支座总反力为

R?RB?RC?0.92?1.108?2.028kN(?)

将R反向作用于排架柱顶，可得屋面活荷载作用于AB跨时的柱顶剪力

VA???AR??0.161?2.028??0.326kN(?)VB?RB??BR?0.92?0.638?2.028??0.374kN(?)VC?RC??CR?1.108?0.201?2.028?0.70kN(?)?Vi?VA?VB?VC?0排架柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图2-10

2.5.3、风荷载作用下排架内力分析

2.5.3.1、左吹风时 排架计算简图如图所示

各柱不动铰支座反力分别为 A柱

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n?0.15,??0.34111??4(?1)3n C11???0.33081??3(1?1)nRA?q1HC11?2.82?12.3?0.33?11.45kN(?)C柱

n?0.109,??0.34111??4(?1)3nC11???0.315181??3(?1)nRC?q2HC11?1.41?12.3?0.315?5.46kN(?)R?RA?RC?FW?11.45?5.46?6.81?23.72kN(?)各柱顶剪力分别为

VA?RA??AR?11.45?0.161?23.72?7.63kN(?)VB???BR??0.638?23.72??15.13kN(?)VC?RC??CR?5.46?0.201?23.72?0.69kN(?)?Vi?VA?VB?VC?FW?6.81kN排架内力图如图2-11所示 2.5.3.2、右吹风时 计算简图如图所示

各柱不动铰支座反力分别为 A柱

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n?0.15,??0.34111??4(?1)3n C11???0.33081??3(1?1)nRA?q1HC11?1.41?12.3?0.33?5.72kN(?)C柱

n?0.109,??0.34111??4(?1)3nC11???0.315181??3(?1) nRC?q2HC11?2.82?12.3?0.315?10.93kN(?)R?RA?RC?FW?23.72kN(?)各柱顶剪力分别为

VA?RA??AR?5.72?0.161?23.46?1.95kN(?)VB???BR??0.638?23.46??14.97kN(?)VC?RC??CR?10.93?0.201?23.46?6.21kN(?)?Vi?VA?VB?VC?FW?6.81kN排架内力图如图2-12所示

2.5.4、吊车荷载作用下排架内力分析

2.5.4.1、Dmax作用于A柱 计算简图如图所示

其中吊车竖向荷载Dmax，Dmin在牛腿顶面处引起的力矩为

MA?Dmaxe3?236.17?0.35?82.66kN?m MB?Dmine?77.89?0.75?58.42kN?m A柱

C3?1.082,RA?MAC382.66?1.082??7.27kN(?) H12.3B柱

C3?1.093,RB?MBC358.42?1.093??5.19kN(?) H12.3R?RA?RB?2.08kN(?)

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排架各柱顶剪力分别为

VA?RA??AR?7.27?0.161?2.08?6.94kN(?)VB?RB??BR??5.19?0.638?2.08??6.52kN(?)VC???CR??0.201?2.08??0.42kN(?)?Vi?VA?VB?VC?0排架柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图2-13 2.5.4.2、Dmin作用于B柱左 计算简图如图所示

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其中吊车竖向荷载Dmax，Dmin在牛腿顶面处引起的力矩为

MA?Dmine3?77.89?0.35?27.26kN?m MB?Dmaxe?236.17?0.75?177.13kN?m 柱顶不动铰支座反力RA,RB及总反力R分别为 A柱

C3?1.082,RA?MAC327.26?1.082??2.4kN(?) H12.3B柱

C3?1.093,RB?MBC3177.13?1.093??15.74kN(?) H12.3R?RB?RA?13.34kN(?) 排架各柱顶剪力分别为

VA?RA??AR??2.4?0.161?13.34??4.55kN(?)VB?RB??BR?15.74?0.638?13.34?7.23kN(?)VC???CR??0.201?13.34??2.68kN(?)?Vi?VA?VB?VC?0排架柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图2-14 2.5.4.3、Dmax作用于B柱右 计算简图如图所示

其中吊车竖向荷载Dmax，Dmin在牛腿顶面处引起的力矩为

MB?Dmaxe?634.16?0.75?475.62kN?m MC?Dmine4?141.6?0.3?42.48kN?m

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B柱

C3?1.093,RB?MBC3475.62?1.093??42.26kN(?) H12.3C柱

C3?1.001,RC?MCC342.48?1.001??3.46kN(?) H12.3R?RB?RC?42.26?3.46?38.8kN(?) 排架各柱顶剪力分别为

VA???AR??0.161?38.8??6.25kN(?)VB?RB??BR?42.26?0.638?38.8?17.5kN(?)VC?RC??CR??3.46?0.201?38.8??11.25kN(?)?Vi?VA?VB?VC?0排架柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图2-15 2.5.4.4、Dmax作用于C柱 计算简图如图所示

其中吊车竖向荷载Dmax，Dmin在牛腿顶面处引起的力矩为

MB?Dmine?141.6?0.75?106.2kN?m MC?Dmaxe4?634.16?0.3?190.25kN?m 柱顶不动铰支座反力RA,RB及总反力R分别为 B柱

C3?1.093,RB?MBC3106.2?1.093??9.44kN(?) H12.3C柱

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C3?1.001,RC?MCC3190.25?1.001??15.48kN(?) H12.3R?RC?RB?15.48?9.44?6.04kN(?) 排架各柱顶剪力分别为

VA???AR??0.161?6.04??0.97kN(?)VB?RB??BR??9.44?0.638?6.04??13.29kN(?)VC?RC??CR?15.48?0.201?6.04?14.26kN(?)?Vi?VA?VB?VC?0排架柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图2-16 2.5.4.5、Tmax作用于AB跨柱

当AB跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图所示

A柱

4.2?1.1?0.7384.22?3?(2?a)(1?a)2?3a?????(2?3a)?n???0.532 C5?1??2?1??3(?1)?n??RA?TmaxC5?0.532?9.27?4.93kN(?)n?0.15,??0.341,a?B柱

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4.2?1.4?0.6674.22?3?(2?a)(1?a)2?3a?????(2?3a)?n???0.574 C5?1??2?1??3(?1)?n??RB?TmaxC5?0.574?9.27?5.32kN(?)n?0.157,??0.341,a?排架柱顶总反力R为

R?RA?RB?4.93?5.32?10.25kN(?) 各柱顶剪力为

VA?RA?m?AR?4.93?0.8?0.161?10.25?3.61kN(?)VB?RB?m?BR?0.92?0.8?0.638?10.25?0.09kN(?) VC??m?CR??0.8?0.201?10.25??1.65kN(?)排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图2-17所示，当Tmax方向相反时，弯矩图和剪力只改变符号，方向不变

2.5.4.6、Tmax作用于BC跨柱

当BC跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图所示

B柱

4.2?1.4?0.6674.22?3?(2?a)(1?a)2?3a?????(2?3a)?n???0.574 C5?1??2?1??3(?1)?n??RB?TmaxC5?0.574?24.74?14.20kN(?)n?0.157,??0.341,a?- 25 -

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C柱

4.2?1.4?0.6674.22?3?(2?a)(1?a)2?3a?????(2?3a)?n???0.538 C5?1??2?1??3(?1)?n??RC?TmaxC5?0.538?24.74?13.31kN(?)n?0.109,??0.341,a?排架柱顶总反力R为

R?RB?RC?27.51kN(?) 各柱顶剪力为

VA??m?AR??0.8?0.161?27.51??3.54kN(?)VB?RB?m?BR?14.20?0.8?0.638?27.51?0.16kN(?) VC?RC?m?CR?13.31?0.8?0.201?27.51?8.88kN(?)排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图2-18所示，当Tmax方向相反时，弯矩图和剪力只改变符号，方向不变

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2.6、内力组合

A柱内力组合 可变荷载 屋面 荷载 截内永久作作面 力 荷载 用用于于ABBC跨 跨 项次 ⅠM -Ⅰ N ⅡM -Ⅱ N Ⅲ-N Ⅲ V M A 5.14 245.76 内力组合 风荷载 吊车荷载 Dmax Dmax Dmax Dmax Tmax 作用于A柱 D -29.15 0 53.51 236.17 -2.7 236.17 -6.94 Tmax 作用于BC跨 I 左风 右风 ?Mmax 与相应的N ?Mmax 与相应的N Nmax 与相应的M Nmin 与相应的M 作用作用作用于B于B于C柱左 柱右 柱 E -19.11 0 8.15 77.89 -28.71 77.89 -4.55 作用于AB跨 H B 0.94 37.8 C 1.37 0 1.37 0 4.01 0 F 26.25 0 26.25 0 76.88 0 6.25 G -4.07 0 -4.07 0 -11.93 0 -0.97 J -7.17 0 -7.17 0 K -4.25 0 -4.25 0 组合项 A+0.9 (B+C+ F+I) 内力合计 44.23 279.78 41.89 455.40 276.55 (197.79) 组合项 A+0.9 [0.8(D+ G)+I+J] 内力 合计 -38.61 245.76 -59.61 319.38 -142.37 (-101.51) 418.66 (338.16) -16.49 (-11.29) 组合项 (1.35/1.2)A +0.7(B+ C+F) 内力合计 25.77 302.94 25.43 531.93 200.37 (143.31) 组合项 A+0.9 (C+F+I) 内力合计 43.38 245.76 -53.65 285.36 276.65 (197.79) ?4.97 0 ?14.87 0 -30.15 -6.62 285.36 1.52 328.56 3.91 37.8 -1.16 37.8 ?4.97 0 ?14.87 0 A+0.9 [C+0.8 (D+F)+I] A+0.9 (B+G+ I+J) A+0.9 (B+D+I) A+0.9 (G+I+J) ?40.88 0 ?43.54 0 181.27 -82.67 0 27.05 0 -15.39 A+0.9 (C+F+ I+J) 328.56 (273.8) 37.36 (27.15) 0.674 0.326 ?5.66 ?3.54 A+0.9 [B+0.8 (E+G)+ I+K] A+0.9 (B+D+I+J) 575.13 (449.92) 25.80 (18.89) A+0.9 (C+F+J) 328.56 (273.8) 37.36 (27.15) 27

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B柱内力组合 可变荷载 屋面 荷载 截内永久作作面 力 荷载 用用于于ABBC跨 跨 项次 ⅠM -Ⅰ N ⅡM -Ⅱ N Ⅲ-N Ⅲ V M A 3.78 489 19.8 589.56 27.09 663.96 0.9 内力组合 风荷载 吊车荷载 Dmax Dmax Dmax Dmax Tmax 作用于A柱 D 27.38 0 -31.03 77.89 21.78 77.89 6.25 作用作用作用于B于B于C柱左 柱右 柱 E 30.37 0 -146.76 236.17 -89.2 236.17 7.23 作用于AB跨 H Tmax 作用于BC跨 I ?Mmax 左右风 风 与相应的N ?Mmax 与相应的N Nmax 与相应的M Nmin 与相应的M B -6.9 37.8 -6.9 37.8 C 7.24 37.8 7.24 37.8 F -73.5 0 402.12 634.16 260.37 634.16 -17.5 G -55.82 0 50.38 141.6 -57.27 141.6 -13.29 J K 组合项 A+0.9 (C+E+ I+J) 内力合计 125.39 523.02 475.98 1194.32 647.91 (466.03) 组合项 A+0.9 (B+F +I+K) 内力 合计 -155.72 523.02 -205.64 836.13 -426.17 (-326.88) 969.97 (771.88) -39.32 (-27.98) 组合项 (1.35/1.2)A +0.7(B+ C+F) 内力合计 -46.96 603.05 291.72 1284.23 528.48 (380.73) 1358.64 (1030.05) 29.32 (21.05) 组合项 A+0.9 (F+I+K) 内力合计 -149.51 489 107.56 589.56 404.33 (292.04) ?9.82 0 ?33.96 0 63.55 -62.87 0 0 ?9.82 0 ?33.96 0 63.55 -62.87 0 0 A+0.9 (C+F +I+J) A+0.9 (B+E+ I+K) A+0.9[ B+C+0.8 (E+F)+I+J A+0.9 (I+J) -9.26 10.27 37.8 37.8 ?84.18 0 ?233.06 0 186.1 -184.1 0 0 A+0.9 (C+F+ I+J) 1268.72 (960.97) 21.22 (15.27) -0.29 0.374 ?9.18 ?24.58 A+0.9 [B+0.8 (E+G)+ I+K] A+0.9[B +C+0.8 (E+F) +I+J] A+0.9 (I+J) 663.96 (553.3) 36.64 (26.28) 15.13 -14.97 28

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C柱内力组合 可变荷载 屋面 荷载 截内永久作面 力 荷载 作用用于AB于跨 BC跨 项次 ⅠM -Ⅰ N ⅡM -Ⅱ N Ⅲ-N Ⅲ V M A -8.92 245.76 34.23 306.72 -4.73 352.32 -4.81 内力组合 风荷载 吊车荷载 Dmax Dmax Dmax Dmax Tmax 作用于A柱 D 1.76 0 1.76 0 5.17 0 0.42 作用作用作用于B于B于C柱左 柱右 柱 E -11.26 0 -11.26 0 -32.96 0 -2.68 作用于AB跨 H Tmax 作用于BC跨 I ?Mmax 左风 右风 与相应的N ?Mmax 与相应的N Nmax 与相应的M Nmin 与相应的M B -1.6 0 -1.6 0 -4.7 0 -0.382 C -1.05 37.8 8.4 37.8 2.73 37.8 -0.7 F 47.25 0 4.77 141.6 95.9 141.6 11.25 G 59.89 0 -130.36 634.16 -14.85 634.16 14.26 J 9.54 0 9.54 0 K 4.03 0 4.03 0 组合项 A+0.9 (G+ I+J) A+0.9 [C+0.8 (D+F)+ I+J] 内力合计 62.36 245.76 63.88 442.69 285.62 (203.45) 组合项 A+0.9 (B+ C+E+I] 内力 合计 -30.24 279.78 -93.34 763.32 -271.57 (-194.54) 808.92 (619.74) -33.18 (-24.26) 组合项 (1.35/1.2)A +0.7(C+ E) 内力合计 -18.65 302.94 -85.78 911.48 -248.05 (-177.75) 组合项 A+0.9 (G+I+J) 内力合计 62.36 245.76 53.20 306.72 -266.81 (-191.14) ?6.93 0 ?9.78 0 ?6.93 0 ?9.78 0 A+0.9 (B+G+ I) A+0.9 (B+C+ G+I) A+0.9 (D+I+J) ?20.3 0 ?125.81 0 98.17 -127.73 0 16.65 0 -24.54 A+0.9 (C+F+ I+J) 513.78 (408.93) 33.9 (23.68) ?1.65 ?15.86 A+0.9 [B+0.8 (E+G)+ I+K] A+0.9 (B+C+G +I+J) 957.08 (725.57) -29.31 (-21.51) A+0.9 (B+E +I+K) 352.32 (293.6) -43.93 (-31.94) - 29 -

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2.7、柱截面设计

混凝土强度等级为C30，fc?14.3N/mm2，ftk?2.01N/mm2；采用HRB335级钢筋，

fy?fy'?300N/mm2,?b?0.55

2.7.1、A柱配筋计算

2.7.1.1、上柱配筋计算

上柱截面共有四组内力，取h0?400?40?360mm，经判别，其中三组内力为大偏

心

受

压

，

只

有

一

组

为

小

偏

心

受

压

，

且

故按此组内力计算时为构造配N??b?1fcbh0?0.55?1.0?14.3?400?360?1132.56kN，

筋，对三组大偏心受压内力，在M值较大且轴力比较接近的两组内力中取轴力较小的一组，即取

M?43.38kN?m,N?245.76kN

上柱计算长度l0?2?4.2?8.4m，附加偏心距为ea?20mm

M43.38?103e0???176mm,ei?e0?ea?176?20?196mm

N245.76由

l08400??21?5，故应考虑偏心距增大系数? h4000.5fcA0.5?14.3?4002?1=??4.655?1，取?1?1.0

N245.76?103?2?1.15?0.010?1.15?0.01?21?0.941?l0???1????1??212?1.0?0.94?1.544 12??e1961400?1400i?h?360h012as'N245.76?10380????0.119???0.222?1fcbh01.0?14.3?400?360h0360取x?2as'计算

2lh30

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h400e'??ei??as'?1.544?196??40?142.62mm22 '3Ne245.76?10?142.622As?As'???366mmfy(h0?as')300?(360?40)选3B18(As?763mm2)，则??As763??0.47??0.2?，满足要求 bh400?400垂直于排架方向柱的计算长度l0?1.25?4.2?5.25m

l05250l??13.125,??1.177?0.0210?0.90 b400bNu?0.9??fcA?fy'As'??0.9?0.9??14.3?400?400?300?763?2??2224.1kN?Nmax?302.94kN

满足弯矩作用平面外的承载力要求 2.7.1.2、下柱配筋计算

取h0?800?40?760mm，与上柱分析方法类似，在下柱八组内力中选取最不利内力

M?276.65kN?m,N?328.56kN

h800??27mm 3030下柱计算长度l0?1.0Hl?8.1m，附加偏心距为ea?b?100mm,b'f?400mm,h'f?150mm

M276.65?103e0???824mm,ei?e0?ea?824?27?851mm

N328.56由

l08100??10.125?5，故应考虑偏心距增大系数? h8000.5fcA0.5?14.3?1.775?105?1=??3.86?1，取?1?1.0 3N328.56?10?2?1.01?l0?2??1????1??10.125?1.0?1.0?1.065 ?12ei?8511400?1400?h?760h012?ei?1.065?851?906.3mm?0.3h0?0.3?760?228mm为大偏心受压，先假定中和轴在翼缘内，则

N328.56?103x???57.4mm?h'f?150mm，说明中和轴在翼缘内 '?1fcbf1.0?14.3?40031

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e??ei?h800?as?906.3??40?1266.3mm22xNe??1fcb'fx(h0?)2As?As'?fy'(h0?as')328.56?103?1266.3?1.0?14.3?400?57.4?(760?57.4)2

??815mm2300?(760?40)选4B18(As?1018mm2)，则??As1018??0.57??0.2?，满足要求 bh1.775?105垂直于排架方向柱的计算长度l0?0.8Hl?6.48m

l06480l??16.2,??1.177?0.0210?0.837 b400bNu?0.9??fcA?fy'As'??0.9?0.837??14.3?1.775?105?300?1018??2142.12kN?Nmax?575.13kN

满足弯矩作用平面外的承载力要求 2.7.1.3、柱的裂缝宽度验算 《规范》规定，对上柱：下柱：

e0?0.55的柱应进行裂缝宽度验算 h0e0176??0.48?0.55，可不进行裂缝宽度验算 h0360e0824??1.08?0.55，需要进行裂缝宽度验算 h0760柱截面 上柱 下柱 197.79 273.8 722 0.012 柱的裂缝宽度验算表

内力标准值 e0?Mk/mm NkMk/kN?m Nk/kN ?te?As 0.5bh?(bf?b)hf?l0??s?1?? e0?h1400??h012 1.0 32

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e??se0?h?as/mm 2 1132 0.592 ?'f?h'f(b'f?b)/bh0 2??h'?0?z??0.87?0.12?1??f????h0/mm ?e????? 644.4 ?sk?Nk(e?z)/(N/mm2) Aszftk 203.5 0.565 0.2<0.3 满足要求 ??1.1?0.65?te?sk ?max??cr?

?skEs(1.9c?0.08deq?te)/mm 2.7.1.4、柱箍筋配置

非抗震区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求控制，根据构造要求，上、下柱均采用A8@200箍筋

2.7.1.5、牛腿设计

根据吊车梁支承位置、截面尺寸及构造要求，初步拟定牛腿尺寸，如下图所示。其中牛腿截面宽度b?400mm,牛腿截面高度h?500mm,h0?465mm

牛腿截面高度验算

a??50?20??30mm?0取a?0

33

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Fvk?Dmax?Q?G3?G?236.1139.6??201.69kN1.41.2?F??1?0.5hkFvk? ?ftkbh02.01?400?465?0.65??486.02kN?Fvk?201.69kN?a0.5?0.5?h0故牛腿截面高度满足要求 牛腿配筋计算

a??50?20??30mm?0，所以牛腿按构造配筋

As??minbh?0.002?400?500?400mm2

选用4B14（As?616mm2），水平箍筋选用A8@100 2.7.1.6、柱的吊装验算

采用翻身起吊，吊点设在牛腿下部，混凝土达到设计强度后起吊 柱插入杯口深度h1?0.9h?0.9?800?720mm?800mm，取800mm 则柱吊装时总长度为4.2+8.1+0.8=13.1m,计算简图如图

柱吊装阶段的荷载为柱自重，考虑动力系数，则

q1???Gq1k?1.5?1.35?4.0?8.1kN/m

q2???Gq2k?1.5?1.35?(0.4?1.0?25)?20.25kN/m q3???Gq3k?1.5?1.35?4.44?8.98kN/m 在上述荷载作用下，柱各控制截面的弯矩为

M1?11q1Hu2??8.1?4.22?71.44kN?m 2211M2??8.1?(4.2?0.5)2??(20.25?8.1)?0.52?90.98kN?m

2234

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由?MB?RAl3?12q3l3?M2?0得 2M1190.98RA?q3l3?2??8.98?8.4??26.88kN

2l328.41M3?RAx?q3x2

2令

dM3?RA?q3x?0得x?RA/q3?26.8/8.98?2.99m，则 dx1M3?26.88?2.99??8.98?2.992?40.23kN?m

2柱截面受弯承载力及裂缝宽度验算

经初步验算，上柱裂缝宽度不满足要求，采用吊点处局部加强，加2B18，实际配筋

3B14+2B18，As?461?509?970mm2

柱截面 上柱 71.44（52.92） 64.3<73.24 174.19 0.012 0.47 下柱 90.98（67.39） 81.88<219.88 105.68 0.012 0.069<0.2 取0.2 0.037<0.2 M(Mk)/kN?m Mu?fyAs(h0?as')/(kN?m) ?sk?Mk/(N/mm2) 0.87h0As?te?As 0.5bh?(bf?b)hfftk??1.1?0.65?te?sk ?max??cr??skEs(1.9c?0.08deq?te)/mm 0.14<0.2 满足要求

2.7.2、B柱配筋计算

2.7.2.1、上柱配筋计算

35

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上柱截面共有四组内力，取h0?600?40?560mm取最不利内力计算

M?155.72kN?m,N?523.02kN

上柱计算长度l0?2Hu?2?4.2?8.4m，附加偏心距为ea?20mm

M155.72?103e0???306mm,ei?e0?ea?306?20?326mm

N523.02由

l08400??14?5，故应考虑偏心距增大系数? h6000.5fcA0.5?14.3?500?600??4.1?1，取?1?1.0 3N523.02?10?1=l0?15,?2?1.0h1?l0???1????1??142?1.0?1.0?1.24 12??e3381400?1400i?h?560h012as'N523.02?10380????0.131???0.143?1fcbh01.0?14.3?500?560h0560取x?2as'计算

2h600e'??ei??as'?1.23?346??40?165.58mm22

Ne'489?103?165.58'2As?As???519.02mmfy(h0?as')300?(560?40)选3B18(As?763mm2)，则??As763??0.25??0.2?，满足要求 bh500?600垂直于排架方向柱的计算长度l0?1.25?4.2?5.25m

l05250l??10.5,??1.177?0.0210?0.956 b500bNu?0.9??fcA?fy'As'??0.9?0.956??14.3?500?600?300?763?2??4085kN?Nmax?603.05kN

满足弯矩作用平面外的承载力要求 2.7.2.2、下柱配筋计算

取h0?1200?40?1160mm，与上柱分析方法类似，在下柱八组内力中选取最不利内力

M?647.91kN?m,N?1268.72kN

h1200??40mm 3030下柱计算长度l0?1.0Hl?8.1m，附加偏心距为ea?36

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b?120mm,b'f?500mm,h'f?200mm

M647.91?103e0???511mm,ei?e0?ea?511?40?551mm

N1268.72由

l08100??6.75?5，故应考虑偏心距增大系数? h12000.5fcA0.5?14.3?3.055?105?1=??1.72?1，取?1?1.0 3N1268.72?10?2?1.01?l0?2??1????1??6.75?1.0?1.0?1.068 ?12ei?5511400?1400?h?1160h012?ei?1.068?551?558mm?0.3h0?0.3?1160?348mm为大偏心受压，先假定中和轴在翼缘内，则

N1268.72?103x???177.4mm?h'f?200mm，说明中和轴在翼缘内 '?1fcbf1.0?14.3?500e??ei?h1200?as?558??40?1118mm22xNe??1fcb'fx(h0?)2As?As'?''fy(h0?as)

1268.72?103?1118?1.0?14.3?500?177.4?(1160?88.7)?300?(1160?40)?178mm2按最小配筋率配筋As??minA?611mm2 选4B16(As?804mm2)，则??As804??0.26??0.2?，满足要求 bh3.055?105垂直于排架方向柱的计算长度l0?0.8Hl?6.48m

l06480l??12.96,??1.177?0.0210?0.9 b500bNu?0.9??fcA?fy'As'??0.9?0.9??14.3?3.055?105?300?804??3734kN?Nmax?1358.64kN

满足弯矩作用平面外的承载力要求 2.7.2.3、柱的裂缝宽度验算 《规范》规定，对

e0?0.55的柱应进行裂缝宽度验算 h037

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上柱：下柱：

e0298??0.53?0.55，可不进行裂缝宽度验算 h0560e0511??0.44?0.55，可不进行裂缝宽度验算 h011602.7.2.4、柱箍筋配置

非抗震区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求控制，根据构造要求，上、下柱均采用A8@200箍筋

2.7.2.5、牛腿设计

根据吊车梁支承位置、截面尺寸及构造要求，初步拟定牛腿尺寸，如下图所示。其中牛腿截面宽度b?500mm,牛腿截面高度h?700mm,h0?665mm

牛腿截面高度验算

a?150?20?170mm取a?0

左牛腿

Fvk?Dmax?Q?G3?G?236.1139.6??201.69kN1.41.2?F??1?0.5hkFvk?右牛腿

?ftkbh02.01?500?665?0.65??574.89kN?Fvk?201.69kN?a170?0.5?0.5?h0665Fvk?Dmax?Q?G3?G?634.1660.96??503.77kN1.41.2?F??1?0.5hkFvk? ?ftkbh02.01?500?665?0.65??574.89kN?Fvk?503.77kN?a170?0.5?0.5?h066538

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故牛腿截面高度满足要求 牛腿配筋计算

a?170mm，所以牛腿按计算配筋

左牛腿

3FvaFh?236.11?39.6??10?170As??1.2??277mm2

0.85fyh0fy0.85?300?665右牛腿

FvaF?634.16?60.96??10?170As??1.2h??697mm2

0.85fyh0fy0.85?300?6653As??minbh?0.002?500?700?700mm2

选用4B16（As?804mm2），水平箍筋选用A8@100 2.7.2.6、柱的吊装验算

采用翻身起吊，吊点设在牛腿下部，混凝土达到设计强度后起吊 柱插入杯口深度h1?0.8h?0.8?1200?960mm，取h1?1000mm 则柱吊装时总长度为4.2+8.1+1=13.3m,计算简图如图

柱吊装阶段的荷载为柱自重，考虑动力系数，则

q1???Gq1k?1.5?1.35?7.5?15.19kN/m q2???Gq2k?1.5?1.35?(0.5?2?25)?50.63kN/m q3???Gq3k?1.5?1.35?7.6?15.39kN/m 在上述荷载作用下，柱各控制截面的弯矩为

M1?11q1Hu2??15.19?4.22?133.98kN?m 2239

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11M2??15.19?(4.2?0.7)2??(50.63?15.19)?0.72?191.04kN?m

22由?MB?RAl3?12q3l3?M2?0得 2M11191.04RA?q3l3?2??15.39?8.4??41.89kN

2l328.41M3?RAx?q3x2

2令

dM3?RA?q3x?0得x?RA/q3?41.89/15.39?2.72m，则 dx1M3?41.89?2.72??15.39?2.722?57.01kN?m

2柱截面受弯承载力及裂缝宽度验算

经初步验算，上柱裂缝宽度不满足要求，采用吊点处局部加强，加2B18，实际配筋

As?1227mm2

柱截面 上柱 133.98（99.24） 119.03<198.4 160.14 0.0085 0.138<0.2 取0.2 下柱 191.04（141.51） 171.93<270 174.4 0.0085 -0.27<0.2 取0.2 0.11<0.2 M(Mk)/kN?m Mu?fyAs(h0?as')/(kN?m) ?sk?Mk/(N/mm2) 0.87h0As?te?As 0.5bh?(bf?b)hfftk??1.1?0.65?te?sk ?max??cr??skEs(1.9c?0.08deq?te)/mm 0.07<0.2 满足要求

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