《单层工业厂房混凝土排架课程设计》任务书专业土木工程班级土木三班学号姓名王书英指导老师肖四喜目录一、设计资料2二、计算内容3柱截面尺寸确定3荷载计算4恒载4屋面活荷载5风荷载5吊车荷载6排架内力分析6恒载作用下排架内力分析7屋面活荷载作用下排架内力分析8风荷载作用下排架内力分析9吊车荷载作用下排架内力分析10内力组合12柱截面设计13上柱配筋计算13下柱配筋计算14柱的裂缝宽度验算15柱箍筋配置16牛腿设计16柱的吊装验算17基础设计18作用于基础顶面上的荷载计算18基础尺寸及埋置深度19基础高度验算20基础底板配筋计算21柱截面尺寸确定由图2可知柱顶标高为m，牛腿顶面标高为，设室内地面至基础顶面的距离H、上柱高度Hu分别为：为，则计算简图中柱的总高度H、下柱高度lH=+=，H=+=lHu=－=根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，可由表并参考表确定柱截面尺寸，见表1。
表1 柱截面尺寸及相应的计算参数本例仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图1所示。
荷载计算恒载(1).屋盖恒载：两毡三油防水层m220mm厚水泥砂浆找平层20×= KN/m2100mm厚水泥膨胀珍珠岩保温层4×= KN/m2一毡二油隔气层KN/m215mm厚水泥砂浆找平层；20×= KN/m2预应力混凝土屋面板（包括灌缝）KN/m2KN/m2天窗架重力荷载为2×36 KN /榀，天沟板KN/m，天沟防水层、找平层、找坡层KN/m，屋架重力荷载为106 KN /榀，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为：G 1=× KN/m 2×6m ×24m/2＋2×36 KN/2＋ KN/m ×6m ＋ KN/m ×6m ＋106 KN/2) = KN(2) 吊车梁及轨道重力荷载设计值：G 3=×（＋m ×6m ）= KN(3）柱自重重力荷载设计值：上柱 G 4A = G 4B =×4kN/m × = KN 下柱 G 5A = G 5B =×m × =各项恒载作用位置如图2所示。
屋面活荷载屋面活荷载标准值为 KN/m 2，雪荷载标准值为 KN/m 2，后者小于前者，故仅按前者计算。
作用于柱顶的屋面活荷载设计值为： Q 1=× KN/m 2×6m ×24m/2=Q 1 的作用位置与G 1 作用位置相同，如图2所示。
风荷载风荷载标准值按式（）计算，其中0ω= KN/m 2 ，z β=，z u 根据厂房各部分标高及B 类地面粗糙度由附表确定如下：柱顶（标高） z u = 檐口（标高） z u =天窗架壁底（标高） z u = 天窗架壁顶（标高） z u = 屋顶（标高） z u =s u 如图3a 所示，由式（）可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：k 1ω=z β1s u z u 0ω=××× KN/m 2 = KN/m 2 k 2ω=z β2s u z u 0ω=××× KN/m 2 = KN/m 2则作用于排架计算简图（图）上的风荷载设计值为： q 1=× KN/m 2× =m q 2=× KN/m 2× =mFw=Q γ[(1s u +2s u )z u h 1+(3s u +4s u )z u h 2+(5s u +6s u )z u h 3]z β0ωB= ×[＋××＋＋××＋＋××] ×× KN/m 2×= KN吊车荷载由表可得200/50KN 吊车的参数为：B=，K=，g=75KN ，Q=200KN ，F m ax ,p =215KN ，F m in ,p =45KN 。
根据B 及K ，可算得吊车梁支座反力影响线中歌轮压对应点的竖向坐标值，如图4所示。
(1）吊车竖向荷载由式（）和式（）可得吊车竖向荷载设计值为： D max =Q γ F m ax ,p ∑y i =×215 KN ×(1＋＋＋= KN D min =Q γ F m in ,p ∑y i =×45 KN ×= KN(2）吊车横向水平荷载作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力按式（）计算，即 T=41α（Q+g ）=41××（200KN ＋75KN ）= KN 作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值按式（）计算，即 T m ax =Q γT ∑y i =× KN ×= KN排架内力分析该厂房为单跨等高排架，可用剪力分配法进行排架内力分析。
其中柱的剪力分配系数iη按式（）计算，结果见表2 。
表2 柱剪力分配系数恒载作用下排架内力分析恒载作用下排架的计算简图如图5所示。
图中的重力荷载G及力矩M是根据图2确定，即G1= G1=；G2=G3+G4A =+=G3= G5A =；M1= G1e1=×= KN m⋅M2=( G1+ G4A) e0－G3e3= KN+ KN)×－KN×= KN m⋅由于图5a所示排架为对称结构且作用对称荷载，排架结构无侧移，故各柱可按柱顶为不动铰支座计算内力。
柱顶不动铰支座反力Ri可根据表所列的相应公式计算，则C1=23)11(1)11(132-+--⨯nnλλ= ，C3=)11(112332-+-⨯nλλ=RA=3211CHMCHM+=mmKNmKN9.12132.118.85122.214.19⨯⋅+⨯⋅= KNRB= KN求得Ri后，可用平衡条件求出柱各截面的弯矩和剪力。
柱各截面的轴力为该截面以上重力荷载之和，恒载作用下排架结构的弯矩图和轴力图分别见图,c。
图为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定。
屋面活荷载作用下排架内力分析排架计算简图如图6a 所示。
其中Q 1= KN ，它在柱顶及变阶处引起的力矩为M A 1=×=m KN ⋅ ；M A 2=×=m KN ⋅。
对于A 柱，C 1=，C 3=，则 R A =3211C H M C H M A A +=mm KN m KN 9.12132.16.12122.252.2⨯⋅+⨯⋅= KN(→) R B = KN(←)排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力图如图所示。
风荷载作用下排架内力分析 (1)左吹风时计算简图如图7a 所示。
对于A,B 柱，n=,λ=,则C 11=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+)11(18)11(1334n n λλ = R A =- q 1H C 11=m ××=(←)RB =- q2H C11=m××= KN(←)R= RA + RB+ Fw=－－= KN(←)各柱顶剪力分别为：VA = RA-AηR=+×= KN(→)VB = RB-BηR=+×= KN(→)排架内力图如图7b所示。
(2)右吹风时计算简图如图8a所示。
将图7b所示A,B柱内力图对换且改变内力符号后可得，如图8b所示。
吊车荷载作用下排架内力分析(1）D max作用于A柱计算简图如图9a所示。
其中吊车竖向荷载D max，D min在牛腿顶面处引起的力矩为：MA = D max e3=×= KN m⋅MB = Dm ine3=×= KN m⋅对于A柱，C3=，则RA =3CHMA-=mmKN9.12132.115.194⨯⋅-= KN(←)RB =3CHMB=mmKN9.12132.164.40⨯⋅= KN(→)R=RA +RB=+=(←)排架各柱顶剪力分别为：VA = RA-AηR=+×= KN(←)VB = RB-BηR=+×=(→)排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图9b,c所示。
(2）D max作用于B柱同理，将“D max作用于A柱”的情况的A,B柱对换，并注意改变符号，可求得各柱的内力，如图10所示。
(3）Tm ax作用下排架计算简图如图11a所示。
对于A，B柱，n=,λ=,由表得a=则5C=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡---++-)11(12)32()1)(2(32323nanaaaλλλ=RA=- Tm ax5C=×= KN(←)RB=- Tm ax5C= KN(←)，R=RA+RB=×2=(←)各柱顶剪力为：VA= RA-μAηR=+××= KN(←)VB= RB-μBηR=+××= KN(←)排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图11b所示。
当Tm ax方向相反时，弯矩图和剪力只改变符号，大小不变。
内力组合以A柱内力组合为例。
表3为各种荷载作用下A柱内力设计值汇总表，表4为A 柱内力组合表，这两表中的控制截面及正负号内力方向如表3中欧那个的例图所示。
内力组合按式（）～式（）进行。
除Nm ax及相应的M和V一项外，其他三项均按式（）和式（）求得最不利内力值；对于Nm ax及相应的M和N一项，Ⅱ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ截面均按（GK+QK）求得最不利内力值，而Ⅰ-Ⅰ截面则是按式（）即（GK+SQK）求得最不利内力。
对柱进行裂缝宽度验算时，内力Ⅲ-Ⅲ采用标准值，同时只需对e/h>的柱进行验算。
为此，表4中亦给出了Mk和Nk的组合值，它们均满足e/h>的条件，对本例来说，这些值均取自Nm in及相应的M和V一项。
表3 A柱内力设计值汇总表表4 A柱内力组合表柱截面设计仍以A 柱为例。
混凝土：30C , 2/3.14mm N f c =，2/01.2mm N f tk =；钢筋：受力筋为2'/300,HRB335mm N f f y y ==，550.0=b ξ。
上下柱均采用对称配筋。
上柱配筋计算由表4可见，上柱截面共有4组内力。
取h 0=400mm-40mm=360mm 。
经判别，其中三组内力为大偏心受压；只有（M= KN m ⋅，N=）一组为小偏心受压，且N<01bh f c b αξ=××2/mm N ×400mm ×360mm= KN,故按此组内力计算时为构造配筋。
对3组大偏心受压内力，在弯矩较大且比较接近的两组内力中，取较小的一组，即取M= KN m ⋅，N= KN由附表查得有吊车厂房排架方向上柱的计算长度0l =2×= 。
附加偏心距a e 取20mm （大于400mm/3）。
0e =M/N=NmmN 4463001001.936⋅⨯=208mm ，i e =0e +a e =208mm +20mm=228mm由0l /h=7600mm/400mm=19>5，故应考虑偏心距增大系数η。
