单层双跨工业厂房设计（21m双跨）

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

摘要：厂房位于宁波市郊区，是一所生产用的混凝土厂房。建筑面积为2634.5 m.

厂房采用混凝土排架结构体系，主材采用钢筋混凝土，屋面板采用预应力混凝土屋面板，柱为混凝土预制住，场内每跨设32/5t起重机一台，基础为柱下独立基础，基础标高-0.700m。墙体采用240清水墙。

建筑等级：耐久等级为Ⅱ级，耐火等级为Ⅱ级，设防烈度为7度。地面粗糙度为B类。地下水位在-5.0m处。

2关键词：混凝土排架结构 ;钢筋混凝土 ;吊车 ;混凝土预制柱 ;柱下独立基础

The design for the single floor industrial building of

reinforced structure（21m+21m）

Abstract : Theindustrial building lies in suburb of Ningbo, is a building of Reinforced structure .The total area is2634.5 mm2.

The industrial building adopts concrete bent construction, primary using the material of reinforced. However, the proof of the building adopts the precast slap. And the column use the precast column . There is one crane in each span. The foundation is a single foundation under the column, with a elevation level of -0.700 m. The wall is made up of the clay and the width is 240mm

Class of construction: Durable grade Ⅱ，fire protection rating Ⅱ,earthquake intensity 7 degrees. The ground asperity belongs to B and the underground water level at -5.0m Key words：concrete bent construction; Reinforced ；crane ；precast column single foundation under colu

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

目 录

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨） ............................................................................................. Ⅰ 摘 要 ............................................................................................................................................................. Ⅰ Abstract ........................................................................................................................................................... Ⅰ 目 录 ............................................................................................................................................................... 1 第1章 设计资料 ............................................................................................................................................. 3

1.1 设计资料 ............................................................................................................................................ 3 1.2 基本要求 ............................................................................................................................................ 3 1.3 地质抗震条件 .................................................................................................................................... 3 第2章 建筑方案设计 ..................................................................................................................................... 3

2.1 厂房平面设计 .................................................................................................................................... 3 2.2 构件选型与布置 ................................................................................................................................ 5

2.2.1 屋面板和嵌板 ......................................................................................................................... 5 2.2.2 天沟板 ..................................................................................................................................... 5 2.2.3 屋架，天窗及屋架支撑 ......................................................................................................... 6 2.2.4 吊车梁 ..................................................................................................................................... 7 2.2.5 基础梁 ..................................................................................................................................... 7 2.2.6 柱间支撑 ................................................................................................................................. 7 2.2.7 抗风柱 ..................................................................................................................................... 8 2.3 厂房剖面设计 .................................................................................................................................... 8 第3章 厂房排架柱设计 ................................................................................................................................. 9

3.1 计算简图 ............................................................................................................................................ 9 3.2 确定柱子各段高度 ............................................................................................................................ 9 3.3 确定柱截面尺寸 ................................................................................................................................ 9 3.4 确定柱截面确定柱截面计算参数 .................................................................................................... 9 3.5 排架结构的基本假定： ................................................................................................................. 11 第4章 荷载计算 ........................................................................................................................................... 11

4.1 恒荷载 .............................................................................................................................................. 11

4.1.1 屋盖自重P1 .......................................................................................................................... 11 4.1.2 上柱自重P2 .......................................................................................................................... 12 4.1.3 下柱自重P3 ......................................................................................................................... 12 4.1.4 吊车梁、轨道、垫层自重P4 ............................................................................................. 13 4.2 屋面活荷载 ...................................................................................................................................... 13 4.3 吊车荷载 .......................................................................................................................................... 13

4.3.1 吊车竖向荷载Dmax.k,Dmin,k ............................................................................................ 13 4.3.2 吊车横向水平荷载Tmax.k .................................................................................................. 14 4.4 风荷载 .............................................................................................................................................. 14 4.5 墙体自重 .......................................................................................................................................... 16 4.6 横向地震力计算 .............................................................................................................................. 16 4.7 荷载汇总表 ...................................................................................................................................... 17 第5章 排架结构内力分析 ........................................................................................................................... 19

5.1 荷载作用下的内力分析 .................................................................................................................. 19

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单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

5.1.1 屋面恒载内力计算 ............................................................................................................... 19 5.1.2 屋面活载内力计算 ............................................................................................................... 19 5.1.3 吊车竖向荷载作用下的内力分析 ....................................................................................... 21 5.1.4 吊车水平荷载作用下的内力分析 ....................................................................................... 23 5.1.5 风荷载作用下的内力分析 ................................................................................................... 24 5.1.6 横向地震力作用下的内力计算 ........................................................................................... 25 5.2 内力汇总表 ..................................................................................................................................... 27 第6章 内力组合 ........................................................................................................................................... 28

6.1 不考虑地震作用 .............................................................................................................................. 28 6.2 考虑地震作用 ................................................................................................................................. 30 第7章 排架柱截面设计 ............................................................................................................................... 34

7.1 排架柱配筋计算 .............................................................................................................................. 34 7.2 排架柱裂缝宽度验算 ...................................................................................................................... 36 7.3 牛腿设计 .......................................................................................................................................... 36 7.4 柱的吊装验算 .................................................................................................................................. 36 第8章 基础设计 ........................................................................................................................................... 37

8.1 基础设计资料 .................................................................................................................................. 37 8.2 基础底面内力及基础底面积计算 .................................................................................................. 38 8.3 基础其他尺寸确定和基础高度验算 .............................................................................................. 39 8.4 基础底面配筋计算 .......................................................................................................................... 41 第9章 山墙柱设计 ....................................................................................................................................... 42

9.1 山墙柱的尺寸确定 .......................................................................................................................... 42 9.2 内力计算 .......................................................................................................................................... 42 9.3 截面配筋 ......................................................................................................................................... 43 9.4 基础计算 ......................................................................................................................................... 44 第10章 纵向地震力验算 ............................................................................................................................. 44

10.1 纵向基本自震周期计算 ............................................................................................................... 44 10.2 纵向各种构件的侧移刚度 ........................................................................................................... 44

10.3 各柱列柱顶总侧移刚度ki及调整刚度kai ................................................................................. 46 10.4 纵向水平地震作用（见图10.2） ................................................................................................ 46 10.5 柱列支撑验算 ............................................................................................................................... 47 参考文献 ......................................................................................................................... 错误！未定义书签。 致谢 ................................................................................................................................. 错误！未定义书签。

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第1章 设计资料

1.1 设计资料

本毕业设计为某工业厂房设计，厂房长度为60m， 21m双跨，柱距为6m。柱高12m，两跨各设1台工作级别为A5吊车。厂房所在地区基本风压为0.6 kN/m2 ，基本雪压0.3kN/m2 1.2 基本要求

⑴ 认真贯彻“适用，安全 ，经济 ，美观”的设计原则。

⑵ 掌握建筑与结构设计全过程，基本方法和步骤：了解和掌握与设计有关的设计规范和规定，并在设计中正确运用它们。

⑶调研收集有关资料：有关专业规范、自然条件、地质条件、施工条件、使用要求等原始资料和相关条件

⑷构件选用、建筑施工图绘制；

根据建筑施工图和地质报告进行相关结构内力计算，包括地基基础设计、柱、吊车梁、屋架，完成结构施工图

⑸完成计算书和全套设计施工图。 1.3 地质抗震条件

该地区工程地质良好，II类场地，地基承载力特征值为180kN/m2，常年地下水位为-5米以下。抗震设防烈度为7度，要求进行横向及纵向抗震演算。设计地震动参数为amax＝0.12，特征周期Tg=0.35s。

第2章 建筑方案设计

2.1 厂房平面设计

本厂房为混凝土排架结构，具体排架柱布置见下图1.11（两侧为山墙）

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柱布置图（图1.1）

本厂房为21m双跨单层工业厂房，柱距为6m，横向定位轴线用①、②?表示，间距取为6m，纵向定位轴线用?、?、?表示，间距取跨度尺寸，即?~?轴线距离为21m，?~?轴线距离为21m。

为了布置抗风柱，端柱离开（向内）横向定位轴线600mm，其余排架柱的形心与横向定位轴线重合。

?~?、?~?跨的吊车起重量为32/5t，?、?, ?、?列柱初步采用非封闭结合，纵向定位轴线与边柱外缘不重合有一定的距离即联系尺寸。

是否采用非封闭结合以及联系尺寸取多大，需根据吊车架外缘与上柱内缘的净空尺寸B?确定。

B?= λ-(B?+B?)应满足： B?≥ 80mm Q≤50t

对于32t/5t吊车，B?=300mm

假设上柱截面高度500mm，则B?=500mm

对于?、?列柱，B?=750-(300+500)=-50mm<80mm,不满足要求。由此取联系尺寸150mm。即定位轴线与边柱的外缘150mm.

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单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

对于等高排架，中柱上柱截面形心与纵向定位轴线重合，吊车架外缘与上柱内缘净空尺寸能满足要求。厂房长度60m，小于100m，可不设伸缩缝。厂房平面设计 2.2 构件选型与布置 2.2.1 屋面板和嵌板

屋面板的型号根据外加屋面均布面荷载（不含屋面自重）的设计值，查92G410(一)。当屋架斜长不是屋面板宽1.5m的整数倍时，需要布置嵌板。嵌板查92G410(二) 荷载：

两毡三油防水层 1.2 ×0.35 = 0.42KN/m 20mm 厚水泥砂浆找平层 1.2 × 0.02 × 20 = 0.48KN/m 80mm厚加气混凝土保温层 1.2 × 0.48 KN/m = 0.58KN/m 屋面均布活载（不上人） 1.4 × 0.5 = 0.70KN/m 雪载 1.4 ×1.0 ×0.5 = 0.70 KN/m 合 计 2.88KN/m

采用预应力混凝土屋面板。根据允许外加均布荷载设计值2.88KN/m，查图集，中部选用Y-WB-3Ⅱ，端部选用Y-WBT-2Ⅱs，其允许外加荷载3.64KN/m>2.88KNKN/m，板自重1.40KN/m。

嵌板采用钢筋混凝土板，查表，中部选用KWB-1。其允许外加荷载3.35KN/m >2.88KN/m。板自重1.70KN/m。 2.2.2 天沟板

当屋面采用有组织派水时，需要布置天沟。对于单跨，既可以采用外天沟，也可以采用内天沟。对于多跨，内侧只能采用内天沟。本厂房采用有组织排水厂房四周均有女儿墙，外侧采用自由落水，内侧采用内天沟。

天沟的型号根据外加均布线荷载值查92G410(二)。计算天沟的积水荷载时。按天沟的最大深度确定。同一型号的天沟板有三种情况：不开洞、开洞和加端壁。在落水管位置的天沟板需要开洞，分左端开洞和右端开洞，分别用“a”、“b”表示，厂房端部有端壁的天沟板

222222222222225

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用“sa”，“sb”表示。

本厂房在2,6,7,10轴线外设置落水管。 内天沟宽度采用620mm。 内天沟荷载：

两毡三油防水层 1.2 x 0.35 x 0.62 = 0.26KN/m 20mm 水泥砂浆找平层 1.2 x 0.02 x 20 x 0.62= 0.30KN/m 积水荷载 1.4 x 10 x 0.13 x 0.62 = 1.13KN/m 屋面均布活载 1.4 x 0.5 x 0.62 = 0.43KN/m 合 计 2.12KN/m

内天沟外加荷载设计值3.24KN/m,查表，一般天沟板选用TGB662-1，开洞天沟板选用TGB62-1a或TGB62-1b，端部为TGB62-1sa或TGB62-1sb，允许外加荷载3.16KN/m>2.12KN/m，自重2.06KN/m。 2.2.3 屋架，天窗及屋架支撑 （1） 屋架：

屋架型号根据屋面荷载设计值，天窗类别，悬挂吊车情况及檐口形状选定。跨度较小时可采用钢筋混凝土折线型屋架，查95G314。跨度较大可采用预应力折线型屋架，查95G414。

本例设6m钢天窗，轻质端壁，代号为c，无端壁代号为b。屋架檐口形状为一端自由落水，一端内天沟，代号为D。抗震设防7度，无悬挂荷载。 屋面荷载：

屋面板传来的荷载 2.88KN/m

屋面板自重 1.2 x 1.4 = 1.68KN/m 灌缝重 1.2 x 0.1 = 0.12KN/m 合 计 4.68KN/m

21m跨采用用预应力折线型屋架屋架，中间选用YWJ21-1Db，两端选用YWJ21-1Dc，自重92.9KN。每榀天窗架传给屋架的竖向荷载38KN。 （2） 天窗架：

22226

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6m跨天窗架，天窗檐口标高17.350，基本风压

窗层高2?0.9m风?0?0.6KN/m2，

震系数?z=1.0，地面B类，风压高度变化系数?z=1.20。无挡风板?s?0.6，有挡风板

?s?0.8。选用无挡风板天窗架?k??z?z?s?0=1.?0.6?1.2?0.6=0.43KN/m2由

《05G512钢天窗架》可知允许外加荷载0.43 KN/m<0.560.43KN/m选用GCJ6-32

22（3） 屋架支撑

对于非抗震及抗震方针设防烈度为6、7度，屋架支撑可按附图一布置。

当厂房单元不大于66m时，在屋架端部的垂直支撑用CC-1表示，屋架中部的垂直支撑用CC-2表示，当厂房单元大于66m时，在柱间支撑外的屋架端部加竖向支撑CC-3。屋架中部的水平系杆用GX-2表示。屋架上弦横向水平支撑用SC表示，当吊车起重量较大，有其他振动设备或水平荷载对屋架下弦产生水平力时，需设置下弦横向水平支撑。下弦横向水平支撑用XC表示。当厂房设置托架时，还需布置下弦纵向水平支撑，本例不需设纵向水平支撑。 2.2.4 吊车梁

吊车梁型号根据吊车的额定起重量，吊车的跨距（Lk =L-2λ）以及吊车的载荷状态选定。其中，钢筋混凝土吊车梁可查95G323，先张法预应力混凝土吊车梁可查95G425，后张法预应力混凝土吊车梁可查95G426。

吊车起重重量为32/5t，A5中级载荷状态，采用钢筋混凝土吊车梁，中间跨采用YDL-3Z边跨采用YDL-3B，梁高1200mm，自重45.50KN。 2.2.5 基础梁

基础梁型号根据跨度，墙体高度，有无门窗洞等查04G320。

墙厚240mm，突出于柱外。查表，纵墙中间选用JL-3，纵墙边跨选用JL-15，山墙6m柱距选用JL-4。4.5m柱距的采用JL-23. 2.2.6 柱间支撑

下柱间支撑设置在⑥、⑦轴线之间，支撑号可查表97G336。首先根据吊车起重重量，柱顶标高，牛腿顶标高，吊车梁顶标高，上柱高，屋架跨度等查处排架号，然后根据排架基本风压确定支撑型号。查表，上柱柱间支撑设置在1，2 轴线、6,7轴线与10，11轴线之间。

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2.2.7 抗风柱

抗风柱下柱采用矩形截面，上柱采用矩形截面。抗风柱的布置需考虑基础梁的最大跨度。21m跨的抗风柱沿山墙等距离布置，间距为4.5m，6m，6m，4.5m。 抗风柱的具体设计见后文中抗风柱设计。 2.3 厂房剖面设计

剖面设计的内容是确定厂房的控制标高，包括牛腿顶标高，柱顶标高和圈梁标高。 牛腿顶标高等于轨顶标高减去吊车梁在支撑处的高度和轨道及垫层的高度，必须满足300mm的倍数。吊车轨道及垫层高度可以取0.0m。为了使牛腿顶标高满足模数要求，轨顶的实际标高将不同于标志高度，规范允许轨顶实际标高与标志标高之间有±200mm的差值。柱顶标高H=吊车轨顶标高HA+吊车轨顶至桥架顶面的高度HB+空隙HC，空隙HC不应小于220mm，吊车轨顶至桥架顶面的高度可查95G323，柱顶标高同样满足300mm的倍数。 由于工艺要求，轨顶标高为9m。 对于21m跨：

取柱牛腿顶面高度为7.8m，吊车梁高度2475mm。吊车轨道及垫层高度取0.2m，则轨道构造高度，HA=7.8+1.2+0.0=9.0，构造高度-标志高度=9.0-9.0=0.0m，满足±200mm的差。 对于有吊车厂房，除在檐口或窗顶设置圈梁外，宜在吊车梁标高处增设一道，外墙高度大于15m时，还应适当增设。圈梁与柱的连接一般采用锚拉钢筋2?10或2 ?12。

现在5.4m、9.0m和13.65m标高处设三道圈梁，分别用QL-1、QL-2、QL-3表示。其中柱顶圈梁可代替连系梁。圈梁截面采用240mmX300mm，配筋采用4?12、 ?6@200。圈梁在过梁处的配筋应另行计算。

（图2.1）

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第3章 厂房排架柱设计

3.1 计算简图

对于没有抽柱的单层厂房，计算单元可以取一个柱距，即6m。排架跨度取厂房的跨度。上柱高度等于柱顶标高减去牛腿顶标高。下柱高度取牛腿顶标高减去基础顶面标高，一般低于地面不少于50mm，对于边柱，由于基础顶面还需放置预制基础梁，所以排架柱基础顶面一般不低于地面500mm。见图3.1

为了得到排架柱的截面几何特征，需要假设柱子的截面尺寸。 3.2 确定柱子各段高度

基底标高为-1.90定基础高度为1.2m，基础顶面-0.700。计算书已给定柱顶标高+12m，跨度21m，吊车32t/5t,由此查标准图集《053G》得知：上柱高度Hu==4.2m下柱高度HL=12.7-4.2=8.5m。下柱柱顶标高+7.800

（图3.1）

3.3 确定柱截面尺寸

由上面的柱高度尺寸及吊车吨位，Q=32t/5t，得知截面的尺寸如下：

?列柱下柱截面采用工字形，b=400mm,h=1000mm，上柱截面采用正方形，b=400，h=500mm，模板号35

?列柱下柱采用工字形截面，b=400mm,h=1000mm，上柱采用矩形截面，b=400mm,h=600mm，模板号39

?列柱下柱截面采用工字形，b=400mm,h=1000mm，上柱截面采用正方形，b=400，h=500mm.选用模板号35

3.4 确定柱截面确定柱截面计算参数

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-0.7-0.7-0.6-0.6-0.61.0+0.6-0.2-0.5-0.5-0.41.65-0.5-0.52.6512.15+0.8

（图4.3）

（1）作用在柱上的均布荷载

柱顶标高12.00m，使内外高差0.15m，则柱顶离室外地面高度12.00+0.15=12.15m，查表，风压高度系数?z?1.06,根据《建筑荷载规范》知封闭式女儿墙双坡屋面可按无女儿墙的屋面计算。天窗檐口高度17.50m（标高17.35m）取檐口处的?z?1.20（插值法按17.5m计算）

从《建筑荷载规范》查风压体型系?s，标于图4.3。单层工业厂房可不考虑风振系数，取?z=1。 q1??s??z?zB0 =0.8×1.06×1×0.6×6=3.05KN/m（压力)

q2??s?z?z?0B =-0.5×1.06×1×0.6×6=-1.91KN/m（吸力）

取?s7=+0.6

（2）作用在柱顶的集中风荷载Fw

作用在柱顶的集中风荷载Fw由两部分组成：柱顶至檐口竖直面上的风荷载Fw1和坡屋面上的风荷载Fw2，其中后者的作用方向垂直于屋面，因而是倾斜的，需要计算其水平方向的分力（竖直分力在排架分析中一般不考虑）.

q q1 q2 q3 q4 q5 q6 q7 q8 q9 q10 15

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?z 1.06 0.8 3.05 1.06 0.4 1.91 1.2 0.8 3.46 1.2 0.2 0.84 1.2 0.6 2.59 1.2 0.6 2.59 1.2 0.6 2.59 1.2 0.5 2.59 1.2 0.4 1.73 1.2 0.4 1.73 ?s qik) (KN/m作用长度（m） 方向 1.65 1 2.67 2.67 2.67 2.67 1 1.65 ? ? ? ? ? (表4.2)

? ? ? ? ? 迎风面和背风面的q1、q2大小相等，方向相反。

Fw=1.65 ?(q10+ q3)+1 ? (-q4+ q9) + 2.67?(q5+ q6+ q7+ q8)

Fw=1.65 ? (3.46+1.73)+1 ?(-0.864+1.73) + 2.67?(2.59+2.59+2.59+2.59) =37.09K

N (?) 4.5 墙体自重

砖砌体单位重19KN/m，钢筋混凝土25KN/m，20厚水泥砂浆粉刷墙，0.36KN/m 故在6m柱距横向排架计算单元之内，各部分墙重为

窗上墙：P5A1=6.0?0.24?2.5?19+6?0.24?0.3?25+6.0?2.8?0.36 =85.03KN 窗间墙：P5A2=6.0?0.24?3.6?19+6?0.24?0.3?25+6.0?3.9?0.36=117.72KN 窗下墙：P5A3=6.0?0.24?2.05?19+6?0.24?0.45?25+6.0?1.8?0.36= 76.18KN 钢窗重：3.6×3.6×0.45＝5.83KN 3.6×2.40.45＝3.89KN

墙体自重： P5A＝85.03+117.72+76.18+5.832+3.89＝288.65KN 山墙自重(两侧都布置山墙)：P5A山=1220.93KN 4.6 横向地震力计算

作用于一个排架计算单元（6m）上的荷载（kN） 屋盖恒 屋面雪载 载 962.36 75.6 柱自重 吊车梁及一台32/5t轨道连接 吊车桥架 265.06 201.44 701.4 围护纵墙 山墙 山墙柱（仅山墙处有，厂房一侧有6根） 332577.3 2441.86 369.36 注：中柱每个重80.99KN，边柱每个重102.88KN (表4.3) （1）横向基本自震周期计算

Geq?962.36?0.5?201.44?0.25?(265.06?577.3)?1311.47KN

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?11?1(1/?A??B??C)?1/(0.338?0.037?0.338)EC=3.19?10?4m/KN

T1?2kGeq?11?2?0.8?1311.47?3.19?10?4?1.03s

（2）横向地震作用计算（Tg?0.35s）

?Tg?1???T?1??0.35??????max?1.03???0.9?0.08?0.0303

集中于柱顶标高处的重力荷载代表值（H2=12.70m）

G1?926.36?0.5?75.06?0.7?577.30?0.1?265.06?1394.78KN

集中于吊车梁顶标高处的重力荷载代表值（H1=9.70m）

GC1?201.44?701.4?0.4?265.06?1008.86KN

查《抗震设计规范》，按两端山墙、屋盖长60m考虑。?1?1.3

FE??1(Gc1?G1)?1?0.0303?(1394.78?10086.86)?0.8?58.26KN Fc11008.86?9.70?58.26?20.73kN?1394.78?12.70???10086.86?9.70?

F1?1394.78?12.70?37.53KN

?1394.78?12.70???1008.86?9.70?F1,FC1相应作用点位置示于图

F1Fc1/4Fc1/2Fc1/4ABC

（图4.4）

4.7 荷载汇总表

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单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

在计算简图中，上柱的计算轴线取为上柱的截面形心线，下柱的计算轴线取为下柱的 截面形心线。下面计算时弯矩和剪力的符号按照下述规则：弯矩以顺时针方向为正，剪力以使构件产生顺时针方向转动趋势为正；轴力以压为正。见表4.4

荷载汇总表 荷载类型 N(KN) ∑恒载 P1A=240.59 P2A=21.0 P2A+P4A=71.36 P3A=59.99 A(C)柱 M(KN.m) N(KN) B柱 M(KN.m) M1A?12.03M2A?M4A ?27.98P1B?481.18P2B?25.2.P2B?P4B?125.92P3B?77.88屋面活载 P1A=31.5 M1A?1.58M2A?4.73 P1B?31.5 Dmax在A柱，P4B?82Dmin在A柱P4B?334.58 吊车竖向荷载 Dmax在A柱，P4A?334.58Dmin在A柱P4A?82.0 M4A?133.83M4A?32.8 M4B?61.5M4B?250.94 吊车横向Tmax?13.04水平荷载 （一台32/5t）风荷载 FW?37.09q1?3.05kN/m q2?1.91kN/m(表4.4)

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单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

第5章 排架结构内力分析

5.1 荷载作用下的内力分析 5.1.1 屋面恒载内力计算

恒荷载下的计算简图可以分解为两部分：作用在柱截面形心的竖向力和偏心力矩.偏心力矩作用下，各柱的弯矩和剪力用剪力分配法计算。先在柱顶加上不动铰支座，利用附录求出各柱顶不动铰支座的内力；然后将总的支座反力作用下排架柱顶，根据剪力分配系数分配给各柱；最后求出各柱顶的剪力，得到每根柱的柱顶剪力后，单根柱利用平衡条件求出各截面的弯矩及柱底截面剪力。

屋面恒载作用下的内力计算 项目 M1 (KN.m) M2 (KN.m) M3 (KN.m) N1 (KN) N2 (KN) N3 (KN) Vi（柱底剪力） 0.53(←) 结果说明 C1=2.015 C2=1.107 Ra=（-12.03×2.015+27.98×1.107）/12.7=0.53(→) 同理：Rc=-0.53(←) Va=0.53-0.323（-0.53+0.53）=0.53(→) Vc=-0.53-（0.53+-0.53）=-0.53(←) Vb=0.354（0.53+-0.53）=0 以上为柱顶剪力，接下来结果说明中均为柱顶剪力 A柱 14.26 -13.72 -9.22 261.59 311.36 371.35 B柱 0 0 0 506.28 607.1 684.98 0 注：A柱C柱对称，故只需计算A，B柱内力，C柱内力与A柱内力相同。（表5.1）

12.030.530.0627.8912.035.6627.8914.2613.7211.9140.4410.160.53A0.06B5.66C240.59261.59311.36371.94A9.22481.18506.38607.1B240.59261.59311.36B371.94C5.41A684.98C

（图5.1）恒载内力图

5.1.2 屋面活载内力计算

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单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

屋面活荷载作用下的内力分析方法同屋盖自重作用下的内力分析。

M1 项目 (KN.m) M2 (KN.m) M3 (KN.m) N1 (KN) N2 (KN) N3 (KN) Vi（柱底剪力） -0.01(→) 结果说明 A柱： C1=2.015 C2=1.107 Ra=（-1.58×2.015+6.3×1.107）/12.7=0.30(→) B柱：C1=1.787 Rb=4.74×1.787/12.7 =0.67(→) Va=0.30-0.323（0.30+0.67）=-0.01(←) Vb=0.67-0.354（0.30+0.67）=0.33（→) 算法同上 活载在ABB-4.7跨 柱 4 A1.16 柱 -5.14 -5.99 31.5 31.5 31.5 -3.35 -0.55 31.5 31.5 31.5 0.33 (←) 活A1.30载柱 2 在BC跨 B4.74 柱 1.302 3.94 0 0 0 0.31(←) 3.35 0.55 31.5 31.5 31.5 -0.33(→) （表5.2）

0.010.330.311.581.165.144.743.351.3020.01A0.33B0.31C31.5A5.9963B0.55C3.94ABC

（图5.21）活载在AB跨时内力图

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单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

0.310.330.011.3024.743.355.141.581.16A0.31A0.33B0.01C3.94630.55B5.99C31.5ABC

（图5.22）活载在BC跨时内力图

5.1.3 吊车竖向荷载作用下的内力分析

吊车竖向荷载四种基本情况：(a) Dmax作用于A柱；(b)Dmin作用于A柱处；(c) Dmax作用于C柱；(d) Dmin作用于C柱。吊车竖向荷载的计算简图可分解成两部分：作用在下柱截面形心的竖向力和作用在牛腿顶面的偏心力矩。

吊车竖向荷载作用下的内力计算 项目 M1 (KN.m) M2 (KN.m) M3 (KN.m) N1 (KN) N2 (KN) N3 (KN) Vi（柱底剪力） -9.8 (→) 7.92 (←) 结果说明 A柱：C2=1.107 B柱C2=1.210 Ra=133.83×1.107/12.7 =11.67(←) Rb=61.5×1.210/12.7 =5.86(→) Va=11.67-0.323（11.67-5.86）=-9.80(←) Vb=5.86+0.354（11.67-5.86）=7.92(←) Vc=0.323×（11.67-5.86） =1.88 Dmax在A柱 AB跨 A -41.16 92.67 9.37 0 334.58 334.58 B 33.26 -28.24 39.08 0 82 82 A -40.57 -7.77 -89.88 0 82 82 -9.66 Dmin在A柱 334.58 B 69.13 -181.81 -41.90 0 334.58 16.46 21

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

Dmin在C柱 A B 28.56 -69.13 -7.9 28.56 181.81 -7.9 86.36 14.90 -23.88 0 0 0 0 334.58 0 0 334.58 0 334.58 6.80 -16.46 -1.88 同理 BC跨 DmaxA 在C柱 B -33.26 28.24 -39.08 0 334.58 -7.92 （表5.3）

（图5.31）Dmax作用于A柱时的内力图

（图5.32）Dmin作用于A柱时的内力图

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单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

（图5.33）Dmax作用于C柱时的内力图

（图5.34）Dmin作用于C柱时的内力图

5.1.4 吊车水平荷载作用下的内力分析

吊车水平荷载作用下有两种情况：(a)AB跨作用Dmax；(b)BC跨作用Dmax，每种 情况下的荷载可以反向 M1 项目 (KN.m) M2 (KN.m) M3 (KN.m) N1 (KN) N2 (KN) N3 (KN) Vi（柱底剪力） 结果说明 A±作柱 4.63 用在ABB±跨 柱 7.04 Tmax±4.63 ±93.31 0 0 0 ±7.04 ±100.45 0 0 0 A柱： ±C5=0.559 10.42 Ra=0.559×13.04=7.29(←) B柱：C5=0.550 Rb=0.550×13.04=7.17 (←) Va=7.29-0.323（7.29+7.17） =2.62(←) ±Vb=7.17-0.354（7.29+7.17）10.99 =2.05（→) 23

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

TmaxA作用 在B±CB跨 柱 7.04 ±±±柱 19.61 19.61 59.31 0 0 0 ±4.67 算法同上 ±7.04 ±100.45 0 0 0 ±10.99 （表5.4）

（图5.41）AB跨作用Tmax的排架内力

（图5.42）BC跨作用Tmax的排架内力

5.1.5 风荷载作用下的内力分析

风荷载作用下有两种情况：右吹左风时的荷载值与左吹右风

24

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

项目 M1 (KN.m) M2 (KN.m) M3 (KN.m) N1 (KN) N2 (KN) N3 (KN) Vi（柱底剪力） 结果说明 A柱 51.56 51.56 320.52 0 0 0 向右吹 B柱 86.22 86.22 260.73 0 0 0 A柱： C6=0.332 Ra=0.332×3.05× 86.22 12.7=12.86(←) B柱：C6=0.321 C柱同A柱 Rc=0.332×1.91×12.7 =8.05 (←) Va=12.86-0.323（37.09+12.86+8.05）=-5.87(→) Vb=-0.354（37.09+12.86+8.05）=-20.53 （→) 20.53 Vc=8.05-0.323（37.09+12.86+8.05）=-10.68(→) ±4.67 -86.22 算法同上 向左吹 A柱 -61.70 -61.70 -86.22 -289.67 0 0 0 B柱 -86.22 -260.73 0 0 0 （表5.5）

（图5.51）风荷载（左吹向右）下排架内力

（图5.52）风荷载（右吹向左）下排架内力

5.1.6 横向地震力作用下的内力计算

25

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

项目 M1 (KN.m) M2 (KN.m) M3 (KN.m) N1 (KN) N2 (KN) N3 (KN) Vi（柱底剪力） ±6.0 结果说明 A柱 ±19.32 ±19.32 ±60.91 0 0 0 Fc1 作用 B柱 ±5.64 ±5.64 ±168.77 0 0 0 ±8.75 A柱： C5=0.559 Ra=0.559×20.73÷4=2.90(←) B柱：C5=0.550 R=0.550×20.73÷2=5.70(←) C柱同A柱 Rc=0.559×20.73÷4=2.90 (←) Va=Vc=2.90-0.323（2.90+5.70+2.905）=0.82(→) Vb=5.70-0.354（2.90+5.70+2.905）=1.62（←) F1作用 A柱 ±50.91 ±50.91 ±153.95 0 0 0 ±Va=Vc=37.54×0.323＝12.12 12.12 Vb=0.354×37.54＝13.29 B柱 ±55.81 ±55.81 ±168.77 0 0 0 ±13.29 （表5.6）

0.825.181.670.8219.325.6419.3210.365.18A6.00B8.69C6.0060.91A80.02B60.91C

（图5.61）Fc1作用下的内力

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单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

13.2912.1250.9155.8150.91A12.12B13.29C12.12153.95A168.77B153.95C

（图5.62）F1作用下的内力

5.2 内力汇总表

A（C）柱内力汇总表 荷载类型 序号 Ⅰ-Ⅰ M(KN.m） 恒载 屋面雪载 活载在AB跨 活载在BC跨 吊 车 竖 载 A B 跨 B C 跨 1 2a 2b 3a 14.26 1.16 1.302 -41.16 -40.57 28.56 -7.9 ±4.63 ±19.61 51.16 -61.70 N(KN) 261.59 31.5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Ⅱ-Ⅱ M(KN.m） -13.72 -5.14 1.302 92.67 -7.77 28.56 -7.9 ±4.63 ±19.61 51.56 -61.70 N(KN) 311.36 31.5 0 334.58 82 0 0 0 0 0 0 M(KN.m） -9.22 -5.99 3.94 9.37 -89.88 86.36 -23.88 Ⅲ-Ⅲ N(KN) 371.35 31.5 0 334.58 82 0 0 V(KN) 0.53 -0.01 0.31 -9.8 -9.66 6.80 -1.88 ±10.42 ±4.67 44.61 -34.94 DmaxA柱 Dmin在A3b 柱 4a DmaxA柱 Dmin在B柱 4b 5a 5a 6a 6b 吊车水平荷载 ±93.21 0 ±59.31 0 320.52 0 FC1 -289.67 0 （表5.7）

27

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

B柱内力汇总表 荷载类型 序号 Ⅰ-Ⅰ M(KN.m） 恒载 屋面雪载 活载在AB跨 活载在BC跨 吊 车 竖 载 A DmaxAB 跨 柱 Dmin在A柱 B DmaxAC 跨 柱 Dmin在B柱 吊车水平荷载 5a 5a 6a 6b ±7.04 ±7.04 86.22 -86.22 0 0 0 0 ±7.04 ±7.04 86.22 -86.22 0 0 0 0 ±100.45 ±100.45 260.73 -260.73 （表5.8）

0 0 0 0 ±10.99 ±10.99 20.53 -20.53 4a -69.13 0 181.81 334.58 41.90 0 -16.46 1 2a 2b 3a 0 -4.74 4.74 33.26 N(KN) 506.38 31.5 31.5 0 Ⅱ-Ⅱ M(KN.m） 0 -3.35 3.35 -28.24 N(KN) 607.1 31.5 31.5 82 M(KN.m） 0 -0.55 0.55 39.08 Ⅲ-Ⅲ N(KN) 684.98 31.5 31.5 82 V(KN) 0 0.33 0.33 7.92 3b 69.13 0 -181.81 334.58 -41.90 334.58 16.46 4b -33.26 0 28.24 82 -39.08 82 -7.92 FC1 第6章 内力组合

基本荷载组合考虑两类情况：由活荷载控制的组合和由恒荷载控制的组合。 6.1 不考虑地震作用

当单层工业厂房不考虑地震有五种基本组合，本次只考虑以下两种即 1.2×恒载+1.4×0.9（活载+吊车荷载+风载） 1.2×恒载+1.4×0.9（吊车荷载+风荷载） 现在进行内力组合， A柱内力组合

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单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

控制截面 组合目标 +Mmax 组合项目 1.2x1+1.4x0.9x[2a+2b+4a+5b+6a] 1.2x1+1.4x0.9[0.9(3a+4b)+0.9×5b+6b] 1.2x1+1.4x0.9x[2a+2b+4a+5b+6b] 同-Mmax 1.2x1+1.4x0.9x[2b+0.9×（3a+4a）+0.9×5b+6a] 1.2x1+1.4x0.9x[2a+0.9×（3b+4b）+0.9×5b+6b] 1.2x1+1.4x0.9x[2a+0.9×（3b+4b）+0.9×5b+6b] 1.2×1+0.9×1.4[2a+0.9×（3b+4b）+0.9×5b+6b] 1.2×1+0.9×1.4[2b+0.9×（3a+4a）+0.9×(5a+5b)+6a] M/KN.m 139.80 N/KN 353.60 V/KN \\ I-I -Mmax -140.97 -139..51 -140.97 212.33 -143.16 204.21 -143.56 679.27 313.91 Nmax Nmin +Mmax -Mmax II-II Nmax Nmin +Mmax -Mmax Nmax相应的 +Mmax Nmax相应的 -Mmax `Nmin相应的+Mmax Nmin相应的 -Mmax 353.60 313.91 753.05 506.31 792.74 373.63 825.03 578.30 864.72 864.72 445.62 445.62 \\ \\ \\ \\ \\ 70 .95 -73.60 57.93 -66.55 70.24 -50.82 -685.671.2×1+0.9×1.4[2a+0.9×- （3b+4b）+0.9×(5a+5b)+6b] 1.2×1+0.9×1.4[2a+2b+0.9×(3a+5a+5b)+6a] 1.2×1+0.9×1.4[2a+2b+0.9×(3b+5a+5b)+6b] 1.2×1+0.9×1.4[2a+0.9×(4a+5a+5b)+6b] 1.2×1+0.9×1.4[0.9×(4b+5a+5b)+6b] 506.53 -478.67 562.95 -470.39 III-III （表6.1）

B柱（由上表可知，II-II不是控制截面故不考虑II-II截面） 控制截面 组合目标 +Mmax -Mmax I-I Nmax相应的 +Mmax Nmax相应的 -Mmax 组合项目 1.2x1+1.4x0.9x[2b+3b+5a+6a] 1.2x1+1.4x0.9[3a+5a+6b] 同+Mmax 1.2×1+0.9×1.4[2a+4a+5b+6b] 29

M/KN.m 217.68 -211.71- 217.68 -217.6871 N/KN 687.04 607.66 687.04 687.04 V/KN -

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

`Nmin相应的+Mmax 1.2×1+0.9×1.4[3b+5a+6a] 211.71 607.66 Nmin相应的 -Mmax 1.2×1+0.9×1.4[4a+5a+6a] -211.71 607.66 +Mmax -Mmax Nmax相应的 +Mmax Nmax相应的 -Mmax `Nmin相应的+Mmax Nmin相应的 -Mmax 1.2×1+0.9×1.4[2b+0.9×（3a+4a）+0.9×(5a+5b)+6a] 648.86 1373.76 1294.38 1487.35 864.72 831.84 831.84 40.69 -40.69 50.38 57.93 47.31 -47.31 1.2×1+0.9×1.4[0.9×（3b+4b）-648.17 +0.9×(5a+5b)+6b] 1.2×1+0.9×1.4[2a+2b+0.9×(3b+4a+5a+5b)+6a] 1.2×1+0.9×1.4[2a+2b+0.9×(3a+4b+5a+5b)+6b] 1.2×1+0.9×1.4[3a+5a+6a] 1.2×1+0.9×1.4[4b+5a+6b] 557.03- 506.53 504.33 -504.33 III-III （表6.2） 6.2 考虑地震作用

考虑地震荷载作用的组合时，一些内力需要做一些调整。组合时不组合风载,内力值采用调整后的内力值，调整值见表6.3。 荷载类型 序截面 号 内力值（A,C） M(KN.m） N(KN) 261.59 311.36 9.45 9.45 B柱 M(KN.m） 0 0 0 0 N(KN) 506.38 684.98 18.9 18.9 同无抗震设防 A柱内力汇总表中2a，2b相加乘以0.5×0.3／0.3＝0.3 同无抗震设防 同无抗震设防 同理 说明（A,C柱） 说明（B） 恒载 屋面雪载 1 Ⅰ-Ⅰ 14.26 Ⅲ-Ⅲ -13.72 2 Ⅰ-Ⅰ 0.74 Ⅲ-Ⅲ -0.62 吊 A Dmax车 B 竖 跨 A柱 载 Dmin在A3a Ⅰ-Ⅰ -41.16 Ⅲ-Ⅲ 9.37 0 334.58 0 82 33.26 39.08 -69.13 41.90 30

0 82 0 82 同无抗震设防 3 Ⅰ-Ⅰ -40.57 b Ⅲ-Ⅲ -89.88 同上 同上 单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

柱 B DmaxBC 跨 柱 Dmin在B柱 4a Ⅰ-Ⅰ 28.58 Ⅲ-Ⅲ 86.36 0 0 -69.13 41.90 0 334.58 同上 同上 4 Ⅰ-Ⅰ -7.9 b Ⅲ-Ⅲ -23.88 0 0 -33.26 -39.08 0 82 同上 同上 F1（Ⅰ-Ⅰ截面内力乘以θ=2.0） 5 Ⅰ-Ⅰ ±19.32 0 Ⅲ-Ⅲ ±60.91 0 ±5.64 0 ±80.02 0 Va×4.2+Fc1／4（9.7-8.5）×2=（0.82×4.2+5.18×9.7）×2＝19.32 同理 Va×12.7+5.18×9.7=60.91 6 Ⅰ-Ⅰ ±50.91 0 0 Ⅲ-Ⅲ ±153.95 ±55.81 0 0 ±168.77 37.53×0.323×4.20＝153.5937.53×0.323×12.70＝153.59 （表6.3）

当考虑地震作用时，组合时不组合风载

S=1.2SGE(G屋盖.0.5G雪.0.5G积灰.G吊车梁.G吊车桥.G吊重)+1.3SEhk现在进行内力组合 A柱： 控制截面 组合目标 +Mmax -Mmax I-I Nmax相应的 +Mmax Nmax相应的 -Mmax 组合项目 1.2×(1+2+4a)+1.3×(5+6) 1.2×(1+3a+4b)+1.3×(5+6) 同+Mmax 1.2×(1+2+3a+4b)+1.3×(5+6) M/KN.m 143.57 -133.06 140.60 -132.17 N/KN 325.25 313.91 325.25 313.91 V/KN - FC1 31

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

`Nmin相应的+Mmax 1.2×(1+4a)+1.3×(5+6) 142.68 313.91 Nmin相应的 -Mmax 同-Mmax -133.06 313.91 +Mmax -Mmax Nmax相应的 +Mmax III-III Nmax相应的 -Mmax `Nmin相应的+Mmax Nmin相应的 -Mmax B柱 控制截面 组合目标 +Mmax -Mmax Nmax相应的 +Mmax Nmax相应的 -Mmax `Nmin相应的+Mmax 1.2×(1+3a+4a)+1.3×(5+6) 1.2×(1+3b+4b)+1.3×(5+6) 1.2×(1+2+3a+4a)+1.3×(5+6) 1.2×(1+2+3b+4b)+1.3×(5+6) 1.2×(1+4a)+1.3×(5+6) 1.2×(1+4b)+1.3×(5+6) 377.73 -433.04 376.99 -433.04 366.49 324.44 847.12 555.36 858.46 858.46 445.62 445.62 （表6.4）

组合项目 1.2×(1+2+3b)+1.3×(5+6) 1.2×4a+1.3×(5+6) 1.2×(1+2+3b)+1.3×(5+6) 1.2×(1+2+4a)+1.3×(5+6) M/KN.m 162.84 -168.94 162.84 -162.84 N/KN 630.34 607.66 630.34 630.34 V/KN - I-I 1.2×(1+3b)+1.3×(5+6) 162.84 607.66 32

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

Nmin相应的 -Mmax 1.2×(1+4a)+1.3×(5+6) -162.84 607.66 +Mmax -Mmax Nmax相应的 +Mmax Nmax相应的 -Mmax `Nmin相应的+Mmax Nmin相应的 -Mmax 1.2×(1+3a+4a)+1.3×(5+6) 1.2×(1+3b+4b)+1.3×(5+6) 420.60 -420.60 1344.55 1321.87 1647.65 1647.65 920.38 920.38 40.69 -40.69 50.38 57.93 47.31 -47.31 III-III 1.2×(1+2+3b+4a)+1.3×(5+6) 323.48 1.2×(1+2+3b+4b)+1.3×(5+6) 1.2×(1+3a)+1.3×(5+6) 1.2×(1+4b)+1.3×(5+6) -420.60 370.32 -370.32 （表6.5）

33

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

第7章 排架柱截面设计

7.1 排架柱配筋计算 7.1.1 材料

混凝土：C30混凝土，fc?14.3N/mm2 ftk?2.01N/mm2 ft?1.43N/mm2 纵筋：二级钢（HRB335）fY?fy?300N/mm2 箍筋（HPB235）fy?210N/mm2

'ES=2.0×105N/mm2

7.1.2 柱截面参数

边柱（A,C柱）：上柱，I-I截面 b×h=400mm×500mm A=2.4×10mm

52a =a'=45 h0?500?45?455mm

下柱， II-II III-III截面 b×h?bf?hf=100mm×1000mm×400mm×212.5mm A=2.275×10mm a =a=45 h0?1000?45?955mm

中柱： 上柱I-I截面 b×h=400mm×500mm A=2.4×10mm 下柱截面尺寸同A,C柱 7.1.3 计算配筋参数 截面界限受压高度：?b?52''52'?11?fyF?cu=

0.8?0.550

3001?2.0?105?0.003边柱I-I截面Ⅰ-Ⅰ截面： Nb?fc?bbh0?14.3?0.55?400?455?1431.43KN Ⅱ-Ⅱ，Ⅲ-Ⅲ截面： Nb?fc?bbh0+fc(bf?b)hf=

''?14.3?[?0.550?100?955???400?100??212.5]?1662.73KN

由内力组合结构得知，无论是否考虑抗震设防，各组轴力均小于Nb，故各控制截面都为大偏心受压情况，均可按轴力小，弯矩大的内立组作为截面配筋计算的依据。 7.1.4 计算配筋参数

边柱：I-I截面 以M=142.68 KN.m N=313.91 KN

Ⅱ-Ⅱ，Ⅲ-Ⅲ截面 M=-685.67 KN.m N=578.30KN 中柱：I-I截面 以M=-211.71 KN.m N=607.66 KN

Ⅱ-Ⅱ，Ⅲ-Ⅲ截面 M=-648.17KN.m N=1294.38KN 7.1.5 配筋

34

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

配筋计算表 截面 内力 A柱 Ⅰ-Ⅰ M（ KN.m） 142.68 N （KN） 313.91 454.53 20 474.53 8400 1.0 0.982 1.052 Ⅲ-Ⅲ 578.30 B柱 I-I 607.66 Ⅲ-Ⅲ 1294.38 500.76 33.33 533.33 8500 1.0 1.0 1.042 -685.67 -211.71 -648.17 1185.66 348.4 33.33 20 e0?M/N ea ei?e0?ei l0=2Hu；l0?H1 1218.99 368.4 8500 1.0 1.0 1.042 8400 1.0 0.982 1.052 ?1?0.5fcAc/N?1.0 ?2?1.15?(0.01)l0/h?1.0 1?l0???1???1?2 ei?h1400?0?h2NNx?或x?(mm) bfcbffc54.88 <2a? 2a?< 101.10<54.88<2a? 2a?< 101.10

35

mm2） 单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

箍筋按构造确定。箍筋间距不应大于400mm及截面的短边尺寸，且不大于15d；箍筋直径应不大于d/4，且不应小于6mm。具体箍筋配筋见附录中柱配筋图。 7.2 排架柱裂缝宽度验算

按《混凝土结构设计规范（GB50010-2002）》，对e0/h0?0.55的偏心受压构件，可不验算裂缝宽度。结合一般的工程实践经验，排架柱的截面尺寸按照一定的规范的选用，且纵向受力筋选用3根或3根以上的，为简化计，可不必进行裂缝宽度验算。不过这结论尚待工程实践进一步验证。 7.3 牛腿设计

牛腿宽度取于排架柱同宽，即400mm；牛腿长度应满足吊车梁的搁置要求 边柱：本厂房边柱的牛腿满足了吊车梁的搁置要求后，吊车梁截面的轴心位置仍在下柱截面平面内。故不需验算边柱牛腿。配筋按选用的预制排架柱的牛腿构造配筋。 中柱需验算。

Fvk=50.36+334.58=384.94KN

Fv=1.2×50.36+1.4×334.58＝528.84 Fhk＝Tmax Fh＝1.4×13.04＝18.26

b?400mm h=1000 h1=500>h/3 ??45?

h0?h1?as?ctan??560

a=2

??0.65

β（1-0.5Fhk/Fvk）ftkbho/(0.5+a/ho)=0.65（1-0.5×13.04／384.94）×2.01×400×955／(0.5+270÷955) =626.82KN> Fvk 截面尺寸满足要求。 配筋及构造

纵向钢筋As=Fva/(0.85fyho)+1.2Fh/fy

=(1.2x44.8+1.4x456.9)x1000x320/(0.85x300x960)=906mm2

选用4Φ18(As=1018mm2)。箍筋选用Φ8@100，满足构造要求。

a/h=270/955=0.283<0.3，不需设弯起钢筋。 7.4 柱的吊装验算 7.4.1 内力计算

36

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

（图7.1）

动力系数1.5，取施工阶段验算安全度等级降低系数为0.9，吊装时混凝土强度未达设计值，按照设计强度的70%考虑。

吊装柱计算长度为基础插入距离到柱顶的标高共计12.70m。 q1=[1x0.4x25x2.3+0.2275×25×5.25/8.55=6.18KN/m

q2=[(0.65x1.15-0.5×0.15×0.15)×0.4×25×0.65+0.4×1×25×0.35/1.0]=20.93KN/m

q3=0.4×0.5×25=5.0KN/m M1=5.0x4.2/2=44.1KN.m

M2=0.5x1.02x20.93+5.0x4.2x(1.0+4.2)/2=65.06KN.m M3=0.5x65.06-6.18x8.552/8=-23.94KN.m (b)承载力验算

当不翻身起吊时，1-1截面的尺寸为500mmx400mm。由于对称配筋As=M/[fy(ho-as’)]=44.1x1000000/[300x(355-45)]=474.19mm2。现上柱配有2φ16, 2φ20(1030mm)，满足吊装时的承载力要求。

2-2截面的等效宽度b=2x212.5=425mm，h=400mm。

As= M/[fy(ho-as’)]=65.05x1000000/[300x(355-45)]=699.46 mm2 现下柱配有6φ20（1884mm），2-2截面也能满足吊装时的承载力要求。 3-3截面不起控制作用。 2 经验算，承载力满足要求。

同理知中柱的吊装也满足承载力的要求。

222第8章 基础设计

8.1 基础设计资料

本设计给定修正后的地基承载力特征值fa?180KN/mm，地下水位标高为-5.000m,基础

37

2单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

梁按照GB04320选用，顶面标高为-0.700m。基础埋深度处标高设为-1.900

基础用C20混凝土，fc?9.6N/mm2，ft?1.1N/mm2钢筋用HRB235，

fy?210N/mm2，钢筋的保护层厚度为40 mm基层采用C10 混凝土，厚 100 mm

8.2 基础底面内力及基础底面积计算

按内力组合表取柱底Ⅲ-Ⅲ截面两组相应的荷载效应基本组合时的内力设计值-Mmax 相应N、V与Nmax 相应的-Mmax、V进行基础设计，见下述的甲、乙两组的内力值。但因基础底面积计算按Pmax?1.2fa的要求进行，故上述两组内力设计值均应改作相应的荷载效应标准组合时的内力值。见下述甲、乙两组括弧内的内力值。

甲组：N=578.30kN(475.4kN) 乙组：N=864.72kN(694.52kN)

M=-685.67KN.m(-470.84KN.m) M=-478.67KN.m(289.91KN.m) V=-73.60KN(-51.19KN) V=-66.55KN(-66.55KN) 墙体荷载标准值:NWK?288.65

相应的设计值为NW?288.65?1.2?346.38KN ， 偏心距为ew?h/2?240/2?1000/2?120?620mm

假设基础高度H=1.20m，基础底面尺寸(L1?L2)按以下步骤估计：

（图8.1）

（1）基础顶面轴向力最大标准值N+ NWK=694.52+346.38=1041KN；基础底面至地面高度

38

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

为1.90m，则基础底面以上的总轴力标准值为1041+1.90×20.0×A0 ；（这里20.0为基础自重及其上土自重的平均重力密度，A0 为基础底面积） (2)按轴心受压状态估计A0

1041+1.9×2.0×A0 ≤fA0 \\

A0=1041/(f-1.9×20.0)＝1041／(180-38)=7.33 mm

（3）按（1.1~1.4） 估计偏心受压基础底面积A，并求出基底截面抵抗拒W及基底以上基础及土自重标准值 GK

（1.1~1.4）×7.33＝8.06~10.26mm 取L1?L2=4.40×2.20=9.68mm W=7.10mm3222GK=21×（4.2×2.2×1.2）+17×[4.2×2.2×(1.90-1.2)＝21×

9.68×1.2+17×9.68×0.7=359.13kN

（d）按以上甲、乙两组分别作用了基底面的相应的荷载效应标准组合的内力之为: 甲组：Ndk?475.4+288.65+359.13=1123.18

Mdk=-470.84-51.19×1.2-288.65×0.62＝-711.23KN.m

乙组：Ndk?694.52+288.65+359.13=1342.3kN

Mdk=-289.91-42.62×1.2-288.65×0.62＝-520.20KN

（e）基础底面压力验算 甲组：

pkmax?Ndk/A?Mdk/W?1123.18/9.68?711.23/7.10?115.03?100.17

min?215.20KN/m2

15.86

乙组：pkmax?Ndk/A?Mdk/W?1342.3/9.68?520.20/7.10?138.67?73.27

min?211.94KN/m2

65.40

因1.2fa=1.2×180=216KN/m>pkmax pkmin>0 (pkmax+ pkmin)/2

39

2

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

(1)先按构造要求假定基础尺寸：H＝1200 mm，分三个阶梯，每阶高度400 mm，

H0Ⅰmm，H0?2?1155mm，柱插入深度900mm，杯底厚250mm， 1?1150杯壁最小厚度t=400-25=375mm，

H2=400mm，t/H?0.94?0.75，故杯壁可以不配筋，柱截面尺寸为400×1000 以上述甲、乙两组相应的荷载效应基本组合求得底面基底净反力验算基础高度 甲组：Nd?578.30+346.38=924.68

Md=-685.67-73.60 ×1.2-346.38×1.2＝-812.16KN.m e?Md?812.16/924.68=0.88m Nd

（图8.2）

基础底面Nd合力作用点至基础底面组大压力边缘的距离a=4.4/2-0.88=1.32m 又因为Nd=

1pnmax?3a?L2 2所以pnmax?按比

2Nd2?924.68??212.28 3aL23?1.32?2.2pnⅠ3?212.28?3.8?（4.4?3?1.32）?180.44kN/mm2

4.4?（4.4?3?1.32）2 pnⅠ2 = 150.72kN/mm

2 pnⅠ1 =121.15kN/mm

40

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

乙组：Nd? 864.72+346.38=1211.10kN

Md=-478.67-66.55×1.2-346.38×0.62＝-520.20KN

pkmax?Nd/A?Md/W=1211.1/9.68±773.29/7.10=125.11±108.91

min?234.05KN/m2

16.20

((Pmax?Pmin)/2?125.11kN/mm2 显然用甲组基底净反力演算 (2）受冲切承载力计算

Pnmax?212.28kN。短边宽度（b+2H0）≥L2≥(b+H0)由于杯壁厚度t=400mm，

杯壁高度400mm，上阶底落在冲切破坏锥内，故仅需对台阶以下进行冲切验算。剪力VL按

VL=Pnmax[(现

L1h??H0)L2]基础的受冲切承载力应满足：VL≤0.7βhft(b+H0)H0 22VL=212.28[(4.4/2-1.0/2-1.2)2.2]=233.51KN<0.7x0.98x1.1x(400+1200)x1200=1

317.12KN，满足要求

同理其他台阶也满足要求 8.4 基础底面配筋计算 底板配筋计算表 截面 Ⅰ1 333.43 11.56 4.8 Ⅰ2 363 5.29 5.70 Ⅰ3 392.72 1.44 6.60 Ⅱ 250.22 2.89 9.8 P(KN/m2) C2(m2) E(m) M?1PC2E 48385.45 228.03 77.76 147.64 (KN?m) As?(mm2) 1756.73 1598.02 1158.95 679.27 41

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

实配钢筋(mm) 218φ12，即12@120, AS?2035.8 22φ10,即10@200， 按构造配AS?1491.5 （表8.1）

因为内力组中，中柱的内力值小于边柱，中柱和采用与边柱相同的独立基础。

第9章 山墙柱设计

9.1 山墙柱的尺寸确定

确定抗风柱的尺寸。上柱低于屋架上弦50mm，下柱低于屋架下弦200mm。（或排架柱顶标高减100mm）基本风压给定为0.6KN/m,山墙墙体重量有基础梁承受，抗风柱采用c30混凝土，钢筋HRB335。

（1）靠近边墙的4.5m的山墙柱，命名为a，6m柱距的山墙柱，命名为b，与a对称的为c 柱a下柱上皮标高为12.000-0.100=11.900m

柱a柱顶标高：12.000+1.650+0.45-0.5=13.600m 柱c同柱a

柱b下柱上皮标高为12.000-0.100=11.90m 柱a柱顶标高：12.000+2.65+0.45-0.5=14.60m 基础标高-0.700m

故有：a，c柱Hx=11.90+0.7=12.600m b柱：Hx=12.600m a，c柱Hs=13.600-11.90=1.70m b柱：Hs=2.700

（2）对b柱，Hb=15300mm Hb/40?382.5 取400 Hx=13600mm，

2hx?Hx/25?54mm4取600mm Hs/25?234mm取300

9.2 内力计算

?s?0.8 ?z?1.15 ?0?0.6kN/m2 S =6.0m

q=0.8×1.15×0.6×6＝3.312KN/m

42

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

1?400?3003n?Is/Ix?121?400312?0.125 ??Hs/H?0.13 7C6?0.192R?C6qH?9.28KN(柱顶剪力) Vb?3.312?14.6?9.28?39.08KN(柱底剪

力)弯矩图如下

q2=3.31212.93111.31

（图9.1）

9.3 截面配筋

上柱按M=1.4×12.93＝18.02KN.m 下柱：M=1.4×111.31＝155.83KN.m

a?a'=30mm

上柱：A0?M/fcbh0?18.10?106/14.3?400?2702?0.054?0.396 下柱：A0?M/fcbh0?155.38?106/14.3?400?2702?0.093?0.396

?s?0.5?(1?1?2?s)?0.5?(1?1?2?0.054)?0.972

?s?0.5?(1?1?2?s)?0.5?(1?1?2?0.093)?0.951

上柱：As?M/fy?sh0?18.10?10/300?0.972?270?229.9mm 下柱：As?M/fy?sh0?155.83?10/300?0.951?270?938.24mm 上柱：Amin?0.002?300?400?240mm 下柱：Amin?0.002?400?600?480mm 上柱按最小配筋来配筋 取3?14(461mm)

262622243

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

下柱取3?20(942mm2) 9.4 基础计算

H＝750mm，分三个阶梯，每阶高度分别为250mm，基础底面尺寸 b×h=2000mm×3000mm

柱插入深度500mm，杯底厚250mm， 杯壁最小厚度t=400-25=375mm，

H2=250mm，t/H?0.75，故杯壁可以不配筋，柱截面尺寸为400×600

其他方面的验算同上面第八章中相同，经验算基础满足要求。

第10章 纵向地震力验算

10.1 纵向基本自震周期计算 l=21m，H=12.70mm

T1?0.23?0.0025?1lH3?0.23?0.0025?1?14?12.73?0.50S

10.2 纵向各种构件的侧移刚度

（1）纵向柱列（Ec?3.00?104N/mm2）

'kcA?kCC?C0?ECIL?/H3?3.02×11×3.00?104N×2.18?109N×

1.3/?12.7?1000??0.1379?104N/mm

3kcB?0.1388?104N/mm

(2)柱间支撑（边中柱间支撑布置均为下图所示，E?2.06?10N/mm）

52

（图10.1）

由图10.1知每列柱的上逐渐支撑为3个2L90×90×8，下柱柱间支撑为一个2-2L125×80

44

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

×8，查《钢结构设计规范》（GB50017-2003）得（计算参数见下表）

?u?0.417(??123.8)?l?0.413(??121.1)?1KbA?KbB?KbC?LE/??1??U?23?lu??3?AU?由

?1???1??L??ll3??A?l??25??(5600)?2.06?10/?????

6836.319714.93??1????5.18?104N/mm??.81.4316395.6??1.4173?2788柱间支撑计算参数

支撑类型 上柱 柱间支撑 下柱 柱间支撑 斜杆截截面α 面面积 （mm） mm2 2L 90×90×8 2788.8 arctan(4200/6000) =35 .斜杆长度 L 平面内长细比 平面外长细比 (6000-400)/cos35 =6836.3 0.5 x 6836.3/27.6 =123.8 167.1 2-2L 125×80×8 6395.6 arctan(8500/6000) =54.8 9714.9 0-5 x9714.9/40.1=121.1 不需验算 （表10.2）

由图知每列柱的上逐渐支撑为3个2L90×90×8，下柱柱间支撑为一个2-2L125×80×8，查《钢结构设计规范》（GB50017-2003）得

?u?0.417(??123.8)?l?0.413(??121.1)3?1?lu?1?ll3??25????KbA?KbB?KbC?LE/???(5600)?2.06?10/??3?A?1???A?1???U?U?L?l????

6836.319714.93??14????5.18?10N/mm??.81.4316395.6??1.4173?27882由

（3）贴砌围护墙（采用烧结砖MU10，M5 t=240mm E=1600f=2400N/mm

2?w?0.8,??0.6 见表10.2）

墙段名称 H B ρ 1?c ?2j?14(?i??j)n?wi1 ?c?uEt??j?1nwi 45

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

窗下墙1 窗间墙2 窗上墙3 窗间墙4 窗上墙5 1.8 3.6 3.9 2.4 2.8 60 2.4 60 2.4 60 0.03 1.5 0.065 1 0.047 8.33 近似以n=10计0.51 3.83 近似以n=10计1.25 5.31 2.61?10 42.55?10 5.67?10 17.36?10 4.09?10 ?7?7?7?772.28?10 ?7?7（表10.2）

kwA?KWC??/??W?0.6/72.28?10?7?8.3?104N/mm

i?1510.3 各柱列柱顶总侧移刚度ki及调整刚度kai

（a）A,C柱列

KA?KC?KCA?KbA?KWA?13.62?104N/mm

?3?0.85?4?1.0

KaA?KaC??3?4KA?11.58?104N/mm

同理求得B柱KaB=8.78?10N/mm (b)

4?kaiai

?k

?KaA?KaB?KaC?31.94?104N/mm

10.4 纵向水平地震作用（见图10.2）

Geq?（整个厂房计算单元总等效重力荷载代表值）

=962.36x10+0.5x75.6x10+0.7x577.3x10+0.5x+0.1x265.06x11=15739.88KN

（

2441.86+369.36

）

GCA?(集中于边柱列吊车梁顶标高处的等效重力荷载代表

值)=1.0x(201.44/2)x10+(701.40/2)+0.4x103.08x11=1811.45KN

GCB?1714.26KN

46

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

?Tg?1???T?1??0.35??????max?0.50???0.9?0.08?0.058

FA??1GeqkaA/?Kai?0.0558?15739.88?11.58?104/31.94?104?330.98KN FA??1GeqkaB/?Kai?0.0558?15739.88?8.78?104/31.94?104?250.95KN FCA??1GcAHCA/HA?0.0558?1811.45?9.7/12.7?81.36KN FCA??1GcBHCB/HA?0.0558?1714.26?9.7/12.7?73.06KN

FbB(中列柱柱顶标高处由柱间支撑承受的纵向水平地震作用标准

值)=FB?KbB/KB?250?8.78?104/5.31?104?414.94KN

F(边列柱柱顶标高处由柱间支撑承受的纵向水平地震作用标准

值)=FA?KbA/KA?330.98?11.58?104/13.62?104?281.94KN

FbCA(边列吊车梁顶标高处由柱间支撑承受的纵向水平地震作用标准

值)=FbA?KbA/KA?81.36?11.58?104/13.62?104?69.17KN

FbCA8(中列吊车梁顶标高处由柱间支撑承受的纵向水平地震作用标准

值)=FbB?KbB/KB?73.06?8.78?104/5.31?104?120.08KN

（图10.2）

10.5 柱列支撑验算

47

单层工业厂房混凝土结构设计（21m双跨）

经验算上柱支撑与下柱支撑均满足要求，不需改动。

48

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