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第2章结构布置及计算简图2.1 结构选型和布置1. 1.1结构选型根据建筑功能的要求，为使建筑平面布置灵活，获得较大的使用空间，本结构设计采用钢筋混凝土框架结构体系。
2. 1.2结构布置根据建筑功能的要求及建筑物的平面形状，本结构横向尺寸较短，纵向尺寸较长，故把框架结构横向布置，即采用横向框架承重方案。
施工方案采用梁、板、柱整体现浇方案，楼梯采用整体现浇板式楼梯，基础采用柱下交叉条形基础。
3. 1.3初步截面尺寸本建筑的结构类型为钢筋混凝土框架结构，且建筑地处某省某市，抗震设防烈度为7度，根据《建筑抗震设计规范》(GB50001-2001) 6.1.2知, 本建筑的抗震等级为三级。
楼盖、屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度为IOOmnb各层梁板及三、四、五层柱的混凝土强度等级均为C25, 一、二层柱及基础的混凝土强度等级为C30,纵向受力钢筋采用HRB335,其余钢筋采用IIPB2350根据建筑平面确定结构平面布置图如图2-l0图2T结构平面布置图框架柱的最大承载力范围：5.lw×5.25//Z2. 1.3. 1柱截面尺寸估算：柱的截面尺寸估算公式：N = yβ4G"A _ NLrarN一柱组合的轴压力设计值。
夕一考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3,不等跨内柱取1.25,等跨内柱取1.2。
A一按简支状态计算的柱的负载面积。
G一折算在单位面积上的重力荷载代表值，可近似取为12 kN∕m2on—验算截面以上的楼层层数。
上,/一框架柱轴压比限值，对一级、二级、三级抗震等级，分别取0.7、0.8 和0.9 OA—混凝土轴心抗压强度设计值。
所以有TV = 1.25x5.1x5.25x12x5 = 2008.125^则取柱的截面尺寸为400〃w? × 400/7?/??。
2. 1.3. 2梁截面尺寸估算：框架梁的截面尺寸确定时，应综合考虑竖向荷载大小、跨度、抗震设防 烈度以及混凝土强度等级等多方面的因素。
二 框架结构布置及计算简图⒈梁柱尺寸⑴梁截面尺寸①横向边跨（AB 跨、BC 跨、DE 跨、EF 跨）跨长有（3600mm ，7200mm ）两种，取跨长L=7200mm ，梁高h=（1/12~1/10）×7200=600mm~720mm ，取梁高h=700mm ，梁宽b=(1/3~1/2)h=233mm~350mm ，取梁宽b=300mm 。
②横向中跨(CD 跨，即走廊)跨长为3600mm ，梁高h=(1/12~1/10)×3600=300mm~360mm ，可取梁高h=600mm ，梁宽b=300mm 。
③纵向为连系梁，跨长为3600mm ，可取梁高h=600mm ，梁宽b=300mm 。
④阶梯教室设计为井字梁，梁高h=(1/18~1/14)×10800=600mm~770mm ，取梁高h=600mm ，梁宽b=300mm 。
⑵柱截面尺寸本工程为现浇钢筋混凝土结构，7度设防，高度<30m ，抗震等级为三级，取底层中柱估算柱尺寸，根据经验荷载为14kN/m 2：N c =5×14×3.6×(7.2/2＋3.6/2)=1360.8kN 由轴压比限值得mm mm mm f N A c c c 3453451189513.148.0108.13608.023⨯==⨯⨯== 为安全起见，取柱截面尺寸为500mm×500mm⒉计算简图(取轴线⑦处)初步设计基础顶面离室外地面500mm ，则底层层高为3.9+0.6+0.5=5m⒊梁柱线刚度(其中E=3.0×104N/mm 2)(其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取I=2I 0，I 0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩)BC 跨、DE 跨梁： )(1038.22.7/7.03.01212333m E E i -⨯=⨯⨯⨯= CD 跨梁： )(1000.36.3/6.03.01212333m E E i -⨯=⨯⨯⨯= 上部各层柱： )(1034.19.3/5.0121334m E E i -⨯=⨯⨯= 底层柱： )(1004.15/5.0121334m E E i -⨯=⨯⨯= 将梁柱线刚度标于结构计算简图中结构计算简图。
2 单层厂房结构设计2.0 单层工业厂房结构设计基本要求本课程设计的基本要求是：●通过课程设计，掌握工业建筑设计的特点，装配式混凝土排架的受力特点；●掌握单层工业厂房荷载特点、传力路径，掌握厂房抗力构件的形式及组成方案；●掌握装配式结构中标准构件的选型；●掌握单层工业厂房排架的内力分析、内力组合和构件截面设计方法；●正确理解和运用构造措施，保证结构正常工作条件；●掌握表达设计意图的正确方法，包括各部分图纸的作用、应达到的深度和正确的表示方式。
2.1 结构类型和结构体系方案设计：●确定结构类型和结构体系；●结构布置；●构件选型。
结构类型：●混合结构●钢结构●混凝土结构结构体系：●排架结构：由屋架或屋面梁、柱和基础组成，柱顶与屋架铰接，柱底与基础顶面固接。
适用范围：跨度可超过30m，高度可达20～30m或更大，吊车吨位可达150t甚至更大。
刚架结构：由横梁、柱和基础组成。
柱顶与横梁刚接，为同一构件，柱底与基础一般为铰接，有时也采用刚接。
如二铰门架（门架顶点为刚接）、三铰门架（门架顶点为铰接）。
适用范围：无吊车或吊车吨位不超过10t，跨度不超过18m的中、小型单层厂房或仓库。
2.2 排架结构组成及荷载传递2.2.1 结构组成（图2.2.1）排架柱顶以上部分各构件，包括屋面板、天窗架、屋架、托架等。
屋盖结构体系：●无檩屋盖结构体系：由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋盖支撑所组成，有时还包括天窗架和托架。
●有檩屋盖结构体系：由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑所组成。
单层工业厂房主要采用无檩屋盖结构形式。
2、纵、横向平面排架●横向平面排架（图 2.2.2），由横梁（屋架或屋面梁）和横向柱列（包括基础）所组成，是厂房的基本承重结构。
●纵向平面排架（图 2.2.3），由连系梁、吊车梁、纵向柱列（包括基础）和柱间支撑等组成。
围护结构包括：纵墙、横墙（山墙）、抗风柱、连系梁、基础梁等构件。
2.2.2 荷载传递1、荷载分类永久荷载（恒荷载）：包括各种构件、围护结构及固定设备的自重。
混凝土结构设计第2章单层工业厂房设计研制单位：湖南大学高等教育出版社高等教育电子音像出版社主 页 目 录 上一章 帮 助下一章 本章重点熟悉单层工业厂房结构的选型与结构布置方法；掌握钢筋混凝土排架的荷载与内力计算方法和内力组合原则；掌握排架柱和柱下基础的设计计算方法及 构造要求。
主 页 目 录 上一章 帮 助下一章 §2.1 结构类型和结构体系● 单跨与多跨；● 等高与不等高；● 排架与刚架。
单层厂房依据其跨度、高度和吊车起重量等因素的不同可采用混合结构、钢筋混凝土结构和钢结构。
单层厂房的结构类型和体系可分为：主 页 目 录上一章 帮 助下一章 排架结构图 刚架结构图主 页 目 录 上一章 帮 助下一章 无檩体系：由屋面板、天沟板、天窗架、屋架、托架、及屋盖支撑组成。
刚度大。
§2.2 结构组成及荷载传递2.2.1 结构组成1. 屋盖结构屋盖结构可分有檩体系和无檩体系两种。
有檩体系：由小型屋面板、檩条及屋盖支撑组成。
刚度小。
主页目录上一章下一章帮助单层工业厂房空间结构图主 页 目 录 上一章 帮 助下一章 2. 纵、横向平面排架横向平面排架：包括横梁(屋架)、柱及基础横向平面排架主 页 目 录 上一章 帮 助下一章 纵向平面排架：包括纵向柱列、基础、连系梁、吊车架、柱间支撑围护结构：包括纵墙、山墙、墙梁、抗风柱、基础梁纵向平面排架主 页目 录 上一章 帮 助下一章 2.2.2 荷载传递竖向荷载传递图横向排架是主要的承重结构，屋架、排架柱和基础是主要的承重构件。
主页目录上一章下一章帮助横向水平荷载传递图主 页 目 录 上一章帮 助 下一章 §2.3 结构布置 2.3.1 厂房平面布置1. 柱网布置要考虑工艺、经济、模数化等因素。
2. 变形缝：是伸缩缝、沉降缝、抗震缝的总称。
伸缩缝：减少厂房温度应力的影响而设，上部结构 断开，下部结构不断开。
沉降缝：厂房高度、吊车吨位、土质相差较大时而 设，上、下部结构都要断开。
第２章 结构布置及计算简图
2.1 结构选型和布置
2.1.1 结构选型
根据建筑功能的要求，为使建筑平面布置灵活，获得较大的使用空间，本结构设计采用钢筋混凝土框架结构体系。
2.1.2 结构布置
根据建筑功能的要求及建筑物的平面形状，本结构横向尺寸较短，纵向尺寸较长，故把框架结构横向布置，即采用横向框架承重方案。
施工方案采用梁、板、柱整体现浇方案，楼梯采用整体现浇板式楼梯，基础采用柱下交叉条形基础。
2.1.3 初步截面尺寸
本建筑的结构类型为钢筋混凝土框架结构，且建筑地处山东省东营市，抗震设防烈度为7度，根据《建筑抗震设计规范》（GB50001-2001）6.1.2知，本建筑的抗震等级为三级。
楼盖、屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度为100mm ，屋面板厚度120mm 。
板的混凝土强度等级均为C30，梁柱及基础的混凝土强度等级为C30，纵向受力钢筋采用HRB400，其余钢筋采用HRB335。
根据建筑平面确定结构局部平面布置图如图2-1。
图2-1 结构平面布置图
⑴ 柱截面尺寸估算：
柱的截面尺寸估算公式:AGn N β=。
[]c N c f N
A μ=
N —柱组合的轴压力设计值。
β—考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2。
A —按简支状态计算的柱的负载面积。
G —折算在单位面积上的重力荷载代表值，可近似取为142/m kN 。
n —验算截面以上的楼层层数。
[]N μ—框架柱轴压比限值，对一级、二级、三级抗震等级，分别取0.7、0.8和0.9 。
c f —混凝土轴心抗压强度设计值。
所以取轴压力较大的中柱进行柱子截面的设计：
kN N 1277.6451421.152.1=⨯⨯⨯=
2mm 1051103
.145.801277640=⨯≥c A 则取柱的截面尺寸为mm 400mm 400⨯。
⑵ 梁截面尺寸估算：
框架梁的截面尺寸确定时，应综合考虑竖向荷载大小、跨度、抗震设防烈度以及混凝土强度等级等多方面的因素。
一般情况下，框架梁截面尺寸取值如下： b b h b ⎪⎭⎫ ⎝⎛=31~21 b b l ⎪⎭
⎫ ⎝⎛=181~121h 由于横向梁的跨度分别为边跨5400mm ，中跨2400mm ，则取横向边跨梁b×h =240mm ×500mm ，中跨梁b×h =240mm ×500mm ，楼梯间梁b×h =350mm ×700mm 。
纵向梁最大跨度为3900，最小跨度为2700，取纵向梁截面尺寸均为b×h =200mm ×400mm 。
2.2 框架计算简图
2.2.1 框架计算简图说明
本设计基础选用柱下交叉条形基础，基础高度为m 4.1，基础顶面距室外地面m 5.0，取12号轴线上的一榀框架进行计算，计算单元如图2-1所示。
假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接，由于各层柱截面尺寸不变，故梁跨度等于柱截面形心轴线之间的距离。
一层柱高从基础顶面算至二层楼面，其余各层柱高均为从本层楼面算至上层楼面，即首层柱高,4.55m ，其余各层柱高均为3.0m 。
2.2.2 框架梁柱截面特性
利用结构力学有关截面惯性矩及线刚度的概念计算柱的截面特性。
以12号轴线上的一榀框架为例计算梁柱的线刚度：
混凝土的弹性模量：
C30混凝土：24/100.3mm N E ⨯=
⑴ 柱计算：
一层柱：
34-411069.455
.4.40121m E E L EI i c ⋅⨯=⨯⨯== 二、三、四、五层：
344
21011.70
.3.40121m E E L EI i c ⋅⨯=⨯⨯==- ⑵ 梁计算：
12号轴线框架为中框架，则02I I b =，各层梁截面尺寸均为240mm ×500mm 。
AB 、CD 跨梁： 3431026.94
.55.024.012122m E E L
EI i b ⋅⨯=⨯⨯⨯⨯==- BC 跨梁： 3431083.204
.25.024.012122m E E L EI i b ⋅⨯=⨯⨯⨯
⨯==- 上表可知，结构计算简图如图2-2所示。
图2-2 一榀框架梁柱线刚度计算简图（34m 10⋅-E ）。
