24m 单层双跨工业厂房结构设计计算书

'目录1单层工业厂房结构设计任务书11.1设计题目11.2设计任务11.3设计内容11.4设计资料12.单层厂房结构设计42.1屋面结构42.1.1屋面结构42.1.2排架柱及基础材料选用情况52.1.3梁柱的结构布置62.1.4基础平面布置92.2排架结构计算92.2.1计算简图及柱的计算参数92.2.2荷载计算102.2.3内力分析132.2.4最不利内力组合242.3排架柱的设计312.3.1A(C)柱312.3.2B柱422.4基础设计442.4.1A(C)柱442.4.2B柱493施工图543.1结构布置图543.2柱施工图543.3基础施工图544参考文献5555 单层工业厂房结构设计1单层工业厂房结构设计任务书1.1设计题目装配车间双跨等高厂房.1.2设计任务1.2.1单层厂房结构布置.1.2.2选用标准构件.1.2.3排架柱及柱下基础设计.1.3设计内容1.3.1确定上、下柱的高度及截面尺寸.1.3.2选用屋面板，天窗架，屋架，基础梁，吊车梁及轨道车接件.1.3.3计算排架所承受的各项荷载.1.3.4计算各种荷载作用下排架的内力.1.3.5柱及牛腿的设计，柱下单独基础设计.1.3.6绘制施工图⑴结构布置图（屋架，天窗架，屋面板，屋盖支撑布置，吊车梁，柱及柱间支撑，墙体布置）.⑵基础施工图（基础平面图及配筋图）.⑶柱施工图（柱模板图，柱配筋图）.1.4设计资料1.4.1某车间该车间为双跨等高有天窗厂房，柱距为6m，车间总长为36m，中间不设伸缩缝，厂房跨为（见表1-1），剖面如图1-1所示。表1-1组别跨度（m）轨顶标高（m）吊车起重量（KN）2824.09.60150/30200/501.4.2吊车每跨设二台中级工作制软钩桥式吊车，吊车起重量及轨顶标高见表1-1.1.4.3建设地点北部某城市（基本风压为0.50KN/㎡。基本雪压0.30KN/㎡）.1.4.4工程地质及水文地质条件该厂址位于大黑河二级阶地，地形平坦，厂区地层自上而下为耕土层粘土，中砂，软石，基岩，其中耕土层厚约0.5m，粘土层厚约3m，地基承载力标准值=180KN/㎡，可作持力层，厂区地层地下水位较低，且无腐蚀性.55 1.4.5建筑材料供应条件建设厂房使用的钢材，水泥，砖，砂石，石灰等材料均可按设计要求供应.主要材料有：⑴钢材钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构所有的钢筋种类，型钢及钢板可保证供应并具备有各种规格.⑵水泥普通硅酸盐水泥，可配制C10∽C40级混凝土.⑶砖普通粘土砖MU7.5.⑷其他如砂石，石灰等地方材料均能按设计要求供应，柱子，屋架可在现场预制，其他预制件均在预制厂制作，预制构件安装架设由该地机械化施工公司负责施工，该项目的施工单位有较高的施工水平，如设计采用国家标准图及普通做法，其施工质量均能达到设计及施工验收规范的要求.1.4.6建筑构造⑴屋面卷材防水屋面，其做法如下：SBSIV改性油毡20mm厚水泥砂浆找平层100mm厚水泥珍珠岩制品保温层一毡二油隔气层预应力混凝土大型屋面板⑵墙体240mm厚清水砖墙，钢门窗⑶地面室内混凝土地面，室内外高差300m建筑构造见图1-21.4.7选用材料混凝土强度等级为C20，柱中受力主级为Ⅱ级钢筋，箍筋及基础底板钢筋为Ⅰ级钢筋55 (a)结构平面布置图(b)剖面图图1－155 2.单层厂房结构设计2.1屋面结构2.1.1屋面结构⑴屋面板采用全国通用工业厂房结构构件标准图集92G410（一）1.5m×6m，预应力钢筋混凝土大型屋面板，卷材防水。板重（包括灌缝在内），标准值为1.4KN/㎡.屋面板的选用方法（包括檐口板，嵌板）是：计算该板所受外加荷载的标准值，在图集中查出的允许外加荷载标准值应比它大但又最接近的板代号，其选用结果见表2-1.⑵天沟板采用92G410（三）1.5m×6m预应力钢筋混凝土屋面板（卷材防水天沟板）.又屋面排板计算，天沟板的宽度为680mm，该厂房一侧设有6根落水管，天沟板内坡度为5‰，垫层最薄处为20mm厚，则最厚处为80mm，按最厚处的一块天沟板计算其所受的外加荷载标准值，见图2-2.选用方法同屋面板，但需要注意天沟板的开洞位置.图2-2⑶天窗架²采用94G316中的Ⅱ型钢筋混凝土天窗架GJ9-03，自重标准值2×36KN/榀，天窗端选用94G316中的DB9-3，自重标准值2×57KN/榀（包括自重，侧板，窗档，窗扇，支撑，保温材料，天窗，电动起动机，消防栓等），其选用见表2-1.⑷屋架采用95G415（三）预应力钢筋混凝土折线形屋架（跨度24m），选用时应根据屋面荷载大小，有无天窗及天窗类别，檐口类别等进行选用，其选用见表2-2⑸屋盖支撑55 ①可不设屋架上弦横向水平支撑，但须保证屋面板与屋架的连接不少于三个焊接点并沿板缝灌注不低于C15的细石混凝土，否则，应在该厂房的两端第一柱间设置上弦横向水平支撑.②屋架间的垂直支撑与水平系杆，可在该厂房两端的第一柱间的端中及两端设置垂直支撑，并在各跨跨中下弦处设置通长的纵向刚系杆，在各跨两端下弦处设置通长的钢筋混凝土系杆.③屋架下弦的横向及纵向水平支撑均不可设.⑹吊车架采用G323（二）标准图集中的钢筋混凝土吊车梁（中轻级工作制），吊车梁高1200mm，构件自重：DL-92（中间跨）39.5KN/根，DL-913（边跨）40.8KN/根，轨道及零件重1KN/m，轨道及垫层构造高度200mm，见表2-12.1.2排架柱及基础材料选用情况⑴柱混凝土：采用C20,=9.6N/㎜²,=1.54N/㎜²钢筋：纵向受力钢筋采用HRB400级钢筋（=360N/㎜²，=2×105N/㎜²），箍筋采用HPB235级钢筋.⑵基础混凝土：采用C20,=9.6N/㎜²,=1.54N/㎜²钢筋：采用HRB400级钢筋（=360N/㎜²）表2-1构件名称标准图集选用型号外加荷载允许荷载构建自重屋面板G410(一)1.5m×6m预应力混凝土屋面板YWB—2Ⅱ（中间跨）YWB—2Ⅱs（端跨）SBSIV改性油毡防水层0.3520mm水泥砂浆找平层20×0.02=0.40100mm水泥珍珠岩保温层4.0×0.1=0.40一毡二油防水层0.0520mm水泥砂浆找平层0.40恒载1.60KN/㎡2.46KN/㎡板自重1.30KN/㎡灌缝重0.1KN/㎡55 Σ2.38KN/㎡G410(一)1.5m×6m预应力混凝土屋面板（卷材防水嵌板，檐口板）KWB—1（中间跨）KWB—21s（端跨）同上2.50KN/㎡板自重1.65KN/㎡灌缝重0.1KN/㎡天沟板G410(三)1.5m×6m预应力混凝土屋面板（卷材防水天沟板）TGB68—1（中间跨）TGB68—1a（中间跨右端有开洞）TGB68—1b（中间跨左端有开洞）TGB68—1sa（端跨右端有开洞）TGB68—1sb（端跨左端有开洞）积水深为230mm（与高肋齐）SBSIV改性油毡0.35×0.9=0.3210×0.23×0.46=1.0620mm水泥砂浆找平层20×0.02×0.09=0.36100mm水泥珍珠岩保温层4.8×0.10×0.5=0.24一毡二油隔气层0.05×1.18=0.0620mm水泥砂浆找平层20×0.02×1.18=0.47Σ2.51KN/㎡3.05KN/㎡1.91KN/㎡屋架G415(三)预应力钢筋混凝土折线形屋架（跨度24m）YWJA—24—1Aa屋面板以上恒载1.68KN/㎡活载0.70KN/㎡屋架以上荷载2.38KN/㎡3.50KN/㎡106KN/榀支撑重0.25KN/㎡天窗架G316中Ⅱ型钢筋混凝土GJ9-03天窗架天窗端壁2×36KN/榀2×57KN/榀吊车梁G323（二）钢筋混凝土吊车梁（中轻级工作制）DL—9Z（中间跨）DL—9Z（边跨）39.5KN/根40.8KN/根2.1.3梁柱的结构布置⑴排架柱尺寸的选定①计算上柱高及柱全高由工艺要求，轨顶标高为+9.6m,吊车为20/5t,Lk=24-1.5=22.5m,中级工作制，查吊车有关资料，轨顶至吊车顶距H=2.136m.柱顶标高=轨顶标高+吊车顶端与柱顶的净空尺寸=9.600+2.136+0.220=11.956m.由牛腿顶面标高及模板要求，吊车梁高为1.2m，轨道及垫层构造高度取0.2m，故牛腿顶面标高=轨顶标高-吊车梁高度-轨顶垫高=9.600-1.200-0.200=8.200m(取8.400m)55 依次，柱顶标高=牛腿顶面高+吊车梁高+轨顶垫高+H+0.220=8.400+1.200+0.200+2.136+0.220=12.156m(取12.300m)综上，则柱顶标高为12.300m，上柱高Hu=柱顶标高-轨顶标高+吊车梁高+轨道构造高=12.3-9.6+1.2+0.2=4.1m,全柱高H=柱顶标高-基顶标高=12.3-（-0.5）-（-0.2）=13.0m,下柱高Hl=H-Hu=13.0-4.1=8.9m,实际轨顶标高=8.4+1.2+0.2=9.8m与9.6m要求相差在±0.2m范围内，故满足要求，1—1剖面图见图2-3.图2-3上柱与全柱高的比值λ==0.315②初步确定柱截面尺寸.根据教材表2.7（6m柱距单层厂房矩形，工字形截面柱截面尺寸限值）.对于下柱截面宽度：=356mm，可取b=400mm.对于下柱截面高度，有吊车时=742mm无吊车时=780mm.根据表2.8[厂房柱截面形式和尺寸参考（中级工作制）]取：边柱A.C轴：上柱：□b×h=400mm×400mm下柱：Ib×h×bi×hi=400mm×800mm×100mm×150mm55 中柱B轴：上柱：□b×h=400mm×600mm下柱：Ib×h×bi×hi=400mm×800mm×100mm×150mm验算初步确定的截面尺寸，满足要求.I字形截面其余尺寸如图2-4.图2-4上下柱截面惯性矩及其比值.排架平面内：边柱上柱：下柱：中柱上柱：下柱：排架平面外：上柱：下柱：③牛腿尺寸初选由牛腿几何尺寸的构造规定α≤45°,hl≥h/3,且hl≥200mm,故取α=45°，hl=450mm，则A.C轴柱：c=750+b/2+c1-800=750+150+100-800=200mm；h=450+200=650mm.B轴柱：c=750+b/2+c1-400=750+150+100-400=600mm；h=450+600=1050mm.牛腿尺寸见图2-555 ⑵柱间支撑可在该厂房中部轴线间设置上柱支撑和下柱支撑.⑶吊车梁、柱及柱间支撑、墙体布置可参考以上选型及布置画出.结构布置图见附图-012.1.4基础平面布置⑴基础编号首先应区分排架类型，分标准排架、端部排架、伸缩缝处排架等，然后对各类排架的中柱和边柱的基础分别编号，还有抗风柱的基础也须编入.⑵基础梁单层厂房钢筋混凝土基础梁通常采用预制构件，可按图集G320钢筋混凝土基础梁选之，选时应符合图集的适用范围，本设计中跨选为JL-3,边跨为JL-18.基础平面布置图可参考以上选型及布置画出.2.2排架结构计算2.2.1计算简图及柱的计算参数⑴计算简图见图2-6.55 ⑵柱的计算参数根据柱子的截面尺寸，可列出计算参数如下表2-2..表2-2柱的计算参数柱号计算参数截面尺寸（mm）面积（mm2）惯性矩（mm4）自重（kN/m）A、C上柱□400×4001.6×1052.13×1094.0下柱I400×800×100×1501.775×10514.4×1094.44B上柱□400×6002.4×1057.2×1096.0下柱I400×800×100×1501.775×10514.4×1094.442.2.2荷载计算⑴永久荷载①屋盖自重预应力混凝土大型屋面板1.2×1.4=1.68KN/m220mm水泥砂浆找平层1.2×20×0.02=0.48KN/m2一毡二油隔气层1.2×0.05=0.06KN/m2100mm水泥珍珠岩制品保温层1.2×4×0.1=0.48KN/m220mm水泥砂浆找平层1.2×20×0.02=0.48KN/m2SBSIV改性油毡1.2×0.35=0.42KN/m2Σg=3.60KN/m2天沟板1.2×2.02×6=14.54KN天窗端壁1.2×57=68.4KN屋架自重1.2×106=127.20KN则作用于柱顶的屋盖结构自重：G1=3.60×6×24/2+14.54+68.4+127.20/2=405.74kNe1=hu/2-150=400/2-150=50mm②柱自重A、C轴上柱：G2A=G2C=γGgkHu=1.2×4.0×4.1=19.68kN.e2A=e2C==200mm下柱：G3A=G3C=γGgkHu=1.2×4.44×9.05×1.1=53.04kN(考虑下柱仍有部分400mm×800mm的矩形截面而乘的增大的系数1.1).55 e3A=e3C=0B轴上柱：G2B=1.2×6.0×4.1=29.52kN.e2B=0下柱：G3B=1.2×4.44×9.05×1.1=53.04kNe3B=0③吊车梁及轨道自重G4=1.2×（40.8+1.0×6.0）=56.16kN.各项永久荷载及其作用位置见图2-7.⑵屋面活荷载由«荷载规范»查得屋面活荷载标准值为0.7KN/m2（因屋面活活荷载大于雪荷载，故不考虑雪荷载）.Q=1.4×(0.5+0.2)×6×12=70.56kN活荷载作用位置于屋盖自重作用位置相同，如图2-7括号所示.⑶吊车荷载吊车计算参数见表2-3，并将吊车吨位换算为kN.表2-3跨度（m）起重量Q(kN)跨度Lk(m)最大轮压Pmax(kN)最小轮压Pmin(kN)大车轮距K(m)吊车最大宽度B(m)吊车总重G(kN)小车重g(kN)轨顶至吊顶距离H(m)55 24200/5022.5202604.45.6324772.136150/3022.5176554.45.66312732.047根据B与K，算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的坐标值如图2-8所示，依据该图求得作用于柱上的吊车竖向荷载.①吊车竖向荷载Dmax=γQPk,maxΣyi=1.4×[202×(1+0.267)+176×(0.8+0.067)]=571.94kNDmin=γQPk,minΣyi=1.4×[60×(1+0.267)+55×(0.8+0.067)]=173.19kN②吊车横向水平刹车力1）当吊车起重量在Q=150∽500kN时，α=0.10T200==9.7kNT150==7.8kN2）当一台20/5t,一台15/3t吊车同时作用时，Tmax=TΣyi=9.7×(1+0.267)+7.8×(0.8+0.067)=19.05kN当一台20/5t吊车作用时，Tmax=TΣyi=9.7×(1+0.267)=12.29kN⑷风荷载由设计资料该地区基本风压为ω0=0.50KN/m2，按B类地面粗糙度，从«荷载规范»查得风压高度变化系数为：柱顶标高H=12.3m,查得=1.064，天窗檐口标高18.91m，查得=1.226，风荷载标准值为：55 ω1=ω0=0.8×1.064×0.50=0.43kPa.ω2=ω0=0.4×1.064×0.50=0.26kPa.则作用在排架计算简图的风荷载设计值为：=3.61kN/m=2.18kN/mFw=γQ(1.3h1+0.4h2+1.2h3)ω0B=1.4×(1.3×2.3+0.4×1.19+1.2×2.67)×1.226×0.50×6.0=34.35kN风荷载作用下的计算简图如图2-9所示.2.2.3内力分析⑴剪力分配系数μ的计算A、C轴柱：,则B轴柱：，，55 ，则各柱的剪力分配系数：⑵永久荷载①屋盖自重作用将图2-7屋盖自重荷载简化为图2-10（a）.其中G1A=G1C=G1=405.74kN,G1B=2G1=811.48kNM1A=M1C=G1e1=405.74×0.05=20.29kN﹒m,M2A=M2C=G1e2=405.74×0.2=81.15kN﹒m由于图2-10（a）所示排架的计算简图为对称结构，在对称荷载作用下排架无侧移，各柱可按上端为不动铰支座计算，故中柱无弯矩.由A、C柱：n=0.148，λ=0.315，查表或计算得，查表或计算得，，则RA=R1+R2=3.17+7.19=10.36kN(→),RC=-RA=-10.36kN(←)在R与M、M共同作用下，可以作出排架的弯矩图、轴力图及柱底剪力图，如图2-10（b）、（c）所示.55 B柱：n=0.5,λ=0.315,查得C1=1.60,C3=1.31②柱及吊车梁自重作用由于在安装柱子时尚未吊装屋架，此时柱顶之间无联系，没有形成排架，故不产生柱顶反力，则按悬臂柱分析其内力.计算简图如图2-11（a）所示.A柱：M2A=G2Ae2=19.68×0.2=3.94kN﹒m,G3A=53.04kN,G4A=56.16kN,M4A=G4Ae=56.16×0.3=16.85kN﹒m.B柱：G2B=29.52kN,G3B=53.04kN,G4B=56.16kN,排架各柱的弯矩图、轴力图如图2-11（b）、（c）所示.55 ⑶屋面活荷载作用①AB跨作用有屋面活荷载由屋架传至柱顶的压力为Q=70.56kN，由它在A、B柱柱顶及变阶处引起的弯矩分别为：M1A=Q1e=70.56×0.05=3.53kN﹒m,M2A=Q1e=70.56×0.2=14.11kN﹒m,M3A=Q1e=70.56×0.15=10.58kN﹒m,计算简图如图2-12（a）所示.计算不动铰支座反力A柱：由前知C1=2.03，C3=1.15，则RA=R1A+R2A=0.55+1.25=1.8kN(→)B柱：由前知C1=1.60,55 则排架柱顶不动铰支座总反力为：R=RA+RB=1.8+1.3=3.1kN(→)将R反作用于排架柱顶，按分配系数求得排架各柱顶剪力（μA=μB=0.32,μC=0.36）VA=RA-μAR=1.8-0.32×3.1=0.81kN(→)VB=RB-μBR=1.3-0.36×3.1=0.18kN(→)VC=RC-μCR=0-0.32×3.1=-0.99kN(←)排架各柱的弯矩图、轴力图如图2-12（b）、（c）所示.②BC跨作用有屋面活荷载由于结构对称，故只需将AB跨作用有屋面活荷载情况的A柱与C柱的内力对换并将内力变号即可，其排架各柱内力见图2-13.55 ⑷吊车荷载作用（不考虑厂房整体空间工作）①Dmax作用于A柱由前，Dmax=571.94kN(Dmin=173.19kN),由吊车竖向荷载、在柱中引起的弯矩为：MA=Dmax﹒e=571.94×0.3=171.58kN﹒m,MB=Dmin﹒e=173.19×0.75=129.89kN﹒m,计算简图如图2-14（a）所示.计算不动铰支座反力A柱：n=0.148,λ=0.315,查表得C3=1.15，B柱：n=0.5,λ=0.315,查表得C3=1.31，则不动铰支座总反力为：R=RA+RB=-15.58+13.09=-2.09kN(→)将R反作用于排架柱顶，按分配系数求得排架各柱顶剪力（μA=μB=0.32,μC=0.36）VA=RA-μAR=-15.18+0.32×2.09=-14.51kN(←)VB=RB-μBR=13.09+0.36×2.09=13.84kN(→)VC=RC-μCR=0+0.32×2.09=0.67kN(→)排架各柱的弯矩图、轴力图如图2-14（b）、（c）所示.55 ②Dmax作用于B柱左由吊车竖向荷载，Dmax=571.94kN(Dmin=173.19kN),在柱中引起的弯矩为：MA=Dmax﹒e=571.94×0.75=428.96kN﹒m,MB=Dmin﹒e=173.19×0.30=51.96kN﹒m,计算简图如图2-14（a）所示.计算不动铰支座反力A柱：n=0.148,λ=0.315,查表得C3=1.15，B柱：n=0.5,λ=0.315,查表得C3=1.31，则不动铰支座总反力为：R=RA+RB=-4.60+43.23=38.63kN(→)将R反作用于排架柱顶，按分配系数求得排架各柱顶剪力（μA=μB=0.32,μC=0.36）VA=RA-μAR=-4.60-0.32×38.63=-16.96kN(←)VB=RB-μBR=42.23-0.36×38.63=28.32kN(→)VC=RC-μCR=0-0.32×38.63=-12.36kN(←)排架各柱的弯矩图、轴力图如图2-15（b）、（c）所示.55 ③Dmax作用于B柱右根据结构的对称性，其内力计算同“Dmax作用于B柱左”情况，只需将A、C柱内力对换一下，并全部改变弯矩及剪力符号即可，其结果如图2-16所示.④Dmax作用于C柱同理，将“Dmax作用于A柱”55 情况的A、C柱内力对换，并注意改变符号，得出各柱的内力，如图2-17所示.⑤：AB跨的二台吊车刹车计算简图如图2-18（a）所示.A柱：由及n=0.148,λ=0.315,查表y=0.7Hu得C5=0.563,查表y=0.8Hu得C5=0.550,内插后得C5=0.562RA=-Tmax﹒C5=-19.05×0.562=-10.71kN(←)B柱：由及n=0.5,λ=0.315,查表y=0.7Hu得C5=0.658,查表y=0.8Hu得C5=0.613,内插后得C5=0.655RB=-Tmax﹒C5=-19.05×0.655=-12.48kN(←)则R=RA+RB=-10.71-12.48=-23.19kN(←)排架各柱的内力如图2-18（b）所示.55 ⑥：BC跨的二台吊车刹车根据结构的对称性，内力计算同“AB跨的二台吊车刹车”情况，仅需将A柱和C柱的内力对换.排架各柱的内力如图2-19（b）所示.⑦：AB跨与BC跨各有一台200/50kN吊车同时刹车时，计算简图如图2-20（a）所示.A柱：同前C5=0.562，RA=-Tmax﹒C5=-12.29×0.562=-6.91kN(←)B柱：同前C5=0.655，RB=-Tmax﹒C5=-12.29×0.655×2=-16.10kN(←)C柱：同A柱，RC=-6.91kN(←)则R=RA+RB+RC=-6.91×2-16.10=-29.92kN(←)将R反作用于排架柱顶，按分配系数求得排架各柱顶剪力（μA=μB=0.32,μC=0.36）55 VA=RA-μAR=-6.91+0.32×29.92=2.66kN(→)VB=RB-μBR=-16.10+0.36×29.92=-5.33kN(←)VC=RC-μCR=-6.91+0.32×29.92=2.66kN(→)排架各柱的弯矩图、轴力图如图2-20（b）所示.⑸风荷载作用①风自左向右吹时，计算简图如图2-21（a）所示.A柱：n=0.148,λ=0.315,查表得C11=0.336，RA=-q1﹒H2﹒C11=-3.61×13.0×0.336=-15.77kN(←)C柱：同A柱，C11=0.336，RC=-q2﹒H2﹒C11=-2.18×13.0×0.336=-9.52kN(←)则R=RA+RC+FW=-15.77-9.52-34.35=-59.64kN(←)将R反作用于排架柱顶，按分配系数求得排架各柱顶剪力（μA=μB=0.32,μC=0.36）VA=RA-μAR=-15.77+0.32×59.64=3.37kN(→)VB=RB-μBR=0+0.36×59.64=21.47kN(→)VC=RC-μCR=-9.52+0.32×59.64=9.56kN(→)排架各柱的内力如图2-21（b）所示.55 ②风自右向左吹时，此种荷载情况的排架内力与“风自左向右吹”的情况相同，仅需将A、C柱的内力对换，并改变其内力的符号即可.排架各柱的内力如图2-22所示.2.2.4最不利内力组合首先，取控制截面，对单阶柱，上柱为Ⅰ-Ⅰ截面，下柱为Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ截面.考虑各种荷载同时作用时出现最不利内力的可能性，进行荷载组合，在本设计中，取常用的荷载组合有三种，即永久荷载+0.9（可变荷载+风荷载）；永久荷载+其它可变荷载；永久荷载+风荷载.在每种荷载组合中，对柱仍可以产生多种的弯矩M和轴力N的组合.由于M和N的同时存在，很难直接看出哪一种组合为最不利.但对I字形或矩形截面柱，从分析偏心受压计算公式来看，通常M越大相应的N越小，其偏心距e0就越大，可能形成大偏心受压，对受拉钢筋不利；当M和N都大，可能对受压钢筋不利；但若M和N同时增加，而N增加得多些，由于e0值减少，可能反而使钢筋面积减少；有时由于N偏大或混凝土强度等级过低，其配筋量也增加。本设计考虑以下四种内力组合：+Mmax及相应的N、V；-Mmax及相应的N、V；Nmin及相应的M、V；Nmax及相应的M、V.在这四种内力组合中，前三种组合主要是考虑柱可能出现大偏心受压破坏的情况；第四种组合考虑柱可能出现小偏心受压破坏的情况；从而使柱能够避免任何一种形式的破坏.分A（C）柱和B柱，组合其最不利内力，在各种荷载作用下A（C）柱内力设计值及标准值汇总见表2-4及表2-5；B柱内力设计值及标准值汇总见表2-6及表2-7.A（C）柱内力设计值组合表见表2-8，而内力按短期效应组合表见表2-9；B柱内力设计值组合表见表2-10，而内力按短期效应组合表见表2-11.55 表2-4A（C）柱在各种荷载作用下内力设计值汇总表荷载类别序号截面内力值Ⅰ-ⅠⅡ-ⅡⅢ-ⅢM(kN﹒m)N(kN)M(kN﹒m)N(kN)M(kN﹒m)N(kN)V(kN)屋盖自重1-22.19405.7458.96405.74-33.24405.7410.36柱及吊车梁自重2019.68-12.9175.84-12.91128.880屋面活荷载AB跨有30.2170.5613.9070.567.1170.560.81BC跨有4-4.060-4.060-12.8700.99吊车竖向荷载Dmax作用于AB跨A柱559.490-112.09571.9417.05571.94-14.51AB跨B柱左665.54017.58173.19168.52173.19-16.96BC跨B柱右7-50.680-50.680-160.68012.36BC跨C柱82.7502.7508.710-0.67吊车横向荷载TmaxAB跨二台吊车刹车9±9.370±9.370±149.640±15.76BC跨二台吊车刹车10±30.420±30.420±96.460±7.42两跨各有一台200/50kN吊车刹车11±25.650±25.650±158.710±14.95风荷载自左向右吹12-44.160-44.160-348.86050.30自右向左吹1357.52057.520308.490-37.90表2-5A（C）柱在各种荷载作用下内力标准值值汇总表荷载类别序号截面内力值Ⅰ-ⅠⅡ-ⅡⅢ-ⅢMk(kN﹒m)Nk(kN)Mk(kN﹒m)Nk(kN)Mk(kN﹒m)Nk(kN)Vk(kN)屋盖自重1-18.48337.9849.11337.98-27.69337.988.63柱及吊车梁自重2016.39-10.7563.17-10.75107.360屋面活荷载AB跨有30.1654.0210.6354.025.4454.020.62BC跨有4-2.900-2.900-9.1900.71吊车竖向荷载Dmax作用于AB跨A柱542.480-80.03408.3712.17408.37-10.36AB跨B柱左646.80012.55123.66120.32123.66-12.11BC跨B柱右7-36.190-36.190-114.7308.83BC跨C柱81.9601.9606.220-0.48吊车横向荷载TmaxAB跨二台吊车刹车9±6.690±6.690±106.840±11.25BC跨二台吊车刹车10±21.720±21.720±68.870±5.30两跨各有一台200/50kN吊车刹车11±18.310±18.310±113.320±10.67风荷载自左向右吹12-36.790-36.790-290.60041.90自右向左吹1347.91047.910256.970-31.5755 表2-6B柱在各种荷载作用下内力设计值汇总表荷载类别序号截面内力值Ⅰ-ⅠⅡ-ⅡⅢ-ⅢM(kN﹒m)N(kN)M(kN﹒m)N(kN)M(kN﹒m)N(kN)V(kN)屋盖自重10811.480811.480811.480柱及吊车梁自重2029.52082.560138.720屋面活荷载AB跨有39.8470.569.8470.568.2470.560.18BC跨有4-9.8470.56-9.8470.56-8.2470.56-0.18吊车竖向荷载Dmax作用于AB跨A柱5-56.74073.15173.19-50.03173.1913.84AB跨B柱左6-116.110312.85571.9460.80571.9428.32BC跨B柱右7116.110-312.85571.94-60.80571.94-28.84BC跨C柱856.740-73.15173.1950.03173.19-13.84吊车横向荷载TmaxAB跨二台吊车刹车9±5.930±5.930±138.120±14.92BC跨二台吊车刹车10±5.930±5.930±138.120±14.92两跨各有一台200/50kN吊车刹车11±7.640±7.640±178.970±19.25风荷载自左向右吹12-88.030-88.030-279.11021.47自右向左吹1388.03088.030279.110-21.47表2-7B柱在各种荷载作用下内力标准值汇总表荷载类别序号截面内力值Ⅰ-ⅠⅡ-ⅡⅢ-ⅢMk(kN﹒m)Nk(kN)Mk(kN﹒m)Nk(kN)Mk(kN﹒m)Nk(kN)Vk(kN)屋盖自重10675.960675.960675.960柱及吊车梁自重2024.59068.770115.550屋面活荷载AB跨有37.5354.027.5354.026.2354.020.14BC跨有4-7.5354.02-7.5354.02-6.2354.02-0.14吊车竖向荷载Dmax作用于AB跨A柱5-40.51052.23123.66-35.72123.669.88AB跨B柱左6-82.900223.37408.3743.41408.3720.22BC跨B柱右782.900-223.37408.37-43.41408.37-20.22BC跨C柱840.510-52.23123.6635.72123.66-9.88吊车横向荷载TmaxAB跨二台吊车刹车9±4.230±4.230±99.050±10.65BC跨二台吊车刹车10±4.230±4.230±99.050±10.65两跨各有一台200/50kN吊车刹车11±5.450±5.450±127.780±13.74风荷载自左向右吹12-73.330-73.330-232.50017.88自右向左吹1373.33073.330232.500-17.8855 表2-8A（C）柱内力设计值组合表荷载组合类别内力组合名称Ⅰ-ⅠⅡ-ⅡⅢ-ⅢM(kN﹒m)N(kN)M(kN﹒m)N(kN)M(kN﹒m)N(kN)V(kN)永久荷载+0.9（可变荷载+风荷载）+Mmax1*+2*+0.9[0.8(6+8)+0.9×10+13]1+2*+0.9[3+0.9(8+10)+13]*1*+2*+0.9[3+0.8(6+8)+0.9×11+13]*55.33354.37139.36532.41501.77633.54-49.55-Mmax1+2*+0.9[3+4+0.9(7+10)+12]1*+2+0.9[4+0.8(5+7)+0.9×10+12]1+2+0.9[4+0.8(5+7)+0.9×11+12]-131.09485.63-149.03939.13-450.77992.1767.08Nmin1*+2*+0.9[4+0.9(7+10)+12]1*+2*+0.9[0.9(8+10)+13]1*+2*+0.9[4+0.9(7+10)+12]-127.27354.37116.99401.15-572.28445.3470.81Nmax1+2+0.9[3+4+0.9(7+10)+12]1+2+0.9[3+4+0.9(5+9)+12]1+2+0.9(3+4+0.9(5+9)+12-131.09488.92-83.221008.36-472.701061.4058.26永久荷载+其他可变荷载+Mmax1*+2*+0.8(6+8)+0.9×101+2*+3+0.9（8+10）*1*+2*+3+0.8（6+8）+0.9×11*63.53354.3783.42539.47212.44654.45-18.12-Mmax1+2*+3+4+0.9（7+10）1*+2+4+0.8（5+7）+0.9×101+2+4+0.8（5+7）+0.9×11-95.32492.69-125.45871.37-316.76992.1722.10Nmin1*+2*+4+0.9（7+10）1*+2*+0.9（7+10）1+2+4+0.9（7+10）-95.53354.37-34.63401.15-290.37534.6229.15Nmax1+2+3+4+0.9（7+10）1+2+3+4+0.9（5+9）1+2+3+4+0.9（5+9）-95.32495.98-53.421066.89-171.241119.93-15.08永久荷载+风荷载+Mmax1*+2*+131+2*+131*+2*+13-39.04354.37105.73468.91270.05445.34-29.27-Mmax1+2*+121*+2+121+2+12-62.24422.13-7.96413.82-395.01534.6260.66Nmin1*+2*+121*+2*+131*+2*+12-62.54354.3795.88401.15-387.30445.3458.93Nmax1+2+121+2+131+2+12-66.35425.42103.57481.58-395.01534.6260.66注：1、表中1*及2*表示序号为1及2荷载，因其效应对结构有利，故取γG=1.0的内力值（此处与该荷载的内力标准值相等）.2、Ⅱ-Ⅱ截面中，{1+2*+0.9[3+0.9(8+10)+13]}*比{1+2*+0.9[3+0.8(6+8)+0.9×10+13]}不利；[1+2*+3+0.9(8+10)]*比[1+2*+0.8(6+8)+0.9×10]不利.3、Ⅲ-Ⅲ截面中，{1*+2*+0.9[3+0.8(6+8)+0.9×11+13]}*比{1*+2*+0.9[3+0.9(6+9)+13]}不利；[1*+2*+3+0.8(6+8)+0.9×11]*比[1*+2*+3+0.9(6+9)]不利.55 表2-9A（C）柱内力按短期效应组合表荷载组合类别内力组合名称Ⅰ-ⅠⅡ-ⅡⅢ-ⅢM(kN﹒m)N(kN)M(kN﹒m)N(kN)M(kN﹒m)N(kN)V(kN)永久荷载+0.9（可变荷载+风荷载）+Mmax1*+2*+0.9[0.8(6+8)+0.9×10+13]1*+2*+0.9[3+0.9(8+10)+13]1*+2*+0.9[3+0.8(6+8)+0.9×11+13]*186.93904.50346..291420.81375.331223.19-19.90-Mmax1*+2*+0.9[3+4+0.9(7+10)+12]1*+2*+0.9[4+0.8(5+7)+0.9×10+12]1*+2*+0.9[4+0.8(5+7)+0.9×10+12]-186.93904.50-346.291420.81-375.331223.1919.90Nmin1*+2*+0.9[4+0.9(7+10)+12]*1*+2*+0.9[0.9(8+10)+13]*1*+2*+0.9[4+0.9(7+10)+12]*136.57841.0111.73844.89-318.41891.6732.72Nmax1+2+0.9[3+4+0.9(7+10)+12]*1+2+0.9[3+4+0.9(5+9)+12]*1+2+0.9[3+0.9(5+9)+12]*136.57968.0193.631427.70318.291430.50-19.92永久荷载+其他可变荷载+Mmax1*+2*+3+0.9(7+10)1*+2*+3+0.9（6+9）1*+2*+3+0.8（6+8）+0.9×11119.68771.11296.741330.04258.191458.17-5.56-Mmax1*+2*+4+0.9（6+9）1*+2*+4+0.9（7+10）1*+2*+4+0.8（5+7）+0.9×11-119.68771.11-296.741330.04-258.191458.175.56Nmin[1*+2*+4+0.9（7+10）]*[1*+2*+0.9（7+10）]*[1*+2*+4+0.9（7+10）]*78.42700.5550.81856.02-169.861106.0725.88Nmax[1+2+3+4+0.9（7+10）]*[1+2+3+4+0.9（5+9）]*[1+2+3+4+0.9（5+9）]*78.421176.12141.821278.39249.741687.42-5.56永久荷载+风荷载+Mmax1*+2*+131*+2*+131*+2*+1388.03700.5588.03744.73279.11534.62-21.47-Mmax1*+2*+121*+2*+121*+2*+12-88.03700.55-88.03744.73-279.11534.62-21.47Nmin(1*+2*+12)*(1*+2*+13)*(1*+2*+12)*88.03700.5588.03744.73279.11534.62-21.47Nmax(1*+2*+12)*(1*+2*+13)*(1*+2*+12)*88.03841.088.03894.04279.11534.62-21.4755 表2-10B柱内力设计值组合表荷载组合类别内力组合名称Ⅰ-ⅠⅡ-ⅡⅢ-ⅢM(kN﹒m)N(kN)M(kN﹒m)N(kN)M(kN﹒m)N(kN)V(kN)永久荷载+0.9（可变荷载+风荷载）+Mmax1+2+0.9[0.8(6+8)+0.9×10+13]1+2+0.9[3+0.9(8+10)+13]1+2+0.9[3+0.8(6+8)+0.9×11+13]103.39425.42137.19545.08534.09722.82-47.82-Mmax1+2+0.9[3+4+0.9(7+10)+12]1+2+0.9[4+0.8(5+7)+0.9×10+12]1+2+0.9[4+0.8(5+7)+0.9×10+12]-131.09488.92-125.40893.38-553.25946.4260.98Nmin1+2+0.9[4+0.9(7+10)+12]1+2+0.9[0.9(8+10)+13]1+2+0.9[4+0.9(7+10)+12]-131.28425.42124.69481.58-579.99534.6272.38Nmax1+2+0.9[3+4+0.9(7+10)+12]1+2+0.9[3+4+0.9(5+9)+12]1+2+0.9(3+0.9(5+9)+12-131.09488.92-83.22558.89-461.121061.3957.37永久荷载+其他可变荷载+Mmax1+2+0.8(6+8)+0.9×101+2+3+0.9（8+10）1+2+3+0.8（6+8）+0.9×1159.82425.4289.80552.14245.58743.73-16.39-Mmax1+2+3+4+0.9（7+10）1+2+4+0.8（5+7）+0.9×101+2+4+0.8（5+7）+0.9×11-99.03488.92-115.60939.13-296.78992.1723.09Nmin1+2+4+0.9（7+10）1+2+0.9（7+10）1+2+4+0.9（7+10）-99.24425.42-75.90481.58-290.44534.6229.15Nmax1+2+3+4+0.9（7+10）1+2+3+4+0.9（5+9）1+2+3+4+0.9（5+9）-99.03488.92-49.361066.87-178.351049.3712.48永久荷载+风荷载+Mmax1+2+131+2+131+2+1335.33425.42103.57481.58262.34534.62-27.54-Mmax1+2+121+2+121+2+12-66.35425.42-1.89481.58-395.01534.6260.66Nmin1+2+121+2+131+2+12-66.35425.42103.57481.58-395.01534.6260.66Nmax1+2+121+2+131+2+12-66.35425.42103.57481.58-395.01534.6260.66注：1、同表2-8.2、Ⅰ-Ⅰ截面中：{1*+2*+0.9[0.9(7+10)+13}*与{1*+2*+0.9[0.9(6+9)+12}对结构作用相同；{1+2+0.9[3+4+0.9(7+10)+13}*与{1+2+0.9[3+4+0.9(6+9)+12}对结构作用相同；[1*+2*+0.9(7+10)]*与[1*+2*+0.9(6+9)]对结构作用相同；[1+2+3+4+0.9(7+10)]*与[1+2+3+4+0.9(6+9)]对结构作用相同；（1*+2*+13）*与(1*+2*+12)对结构作用相同；（1+2+13）*与（1+2+12）对结构作用相同.3、Ⅱ-Ⅱ截面中：{1*+2*+0.9[0.9(5+9)+13)]}*与{1*+2*+0.9[0.9(8+10)+12)]}对结构作用相同；{1+2+0.9[3+4+0.8(6+8)+0.9×11+13)]}与{1+2+0.9[3+4+0.8(5+7)+0.9×11+12)]}对结构作用相同；[1*+2*+0.9(5+9)]*与[1*+2*+0.9(8+10)]对结构作用相同；[1+2+3+4+0.8(6+8)+0.9×11]*与[1+2+3+4+0.8(5+7)+0.9×11]对结构作用相同；（1*+2*+13）*与（1*+2*+12）对结构作用相同；（1+2+13）*与（1+2+12）对结构作用相同.4、Ⅲ-Ⅲ截面中：{1*+2*+0.9[3+0.8(6+8)+0.9×11+13]}*比{1*+2*+0.9[3+0.9(6+9)+13]}不利；{1*+2*+0.9[4+0.8(5+7)+0.9×11+12]}*比{1*+2*+0.9[4+0.8(7+10)+12]}不利；{1*+2*+0.9[0.9(5+9)+12)]}*与{1*+2*+0.9[0.9(8+10)+13)]}对结构作用相同；{1+2+0.9[3+4+0.8(6+8)+0.9×11+13)]}*与{1+2+0.9[3+4+0.8(5+7)+0.9×11+12)]}对结构作用相同；[1*+2*+0.9(5+9)]*与[1*+2*+0.9(8+10)]对结构作用相同；1+2+3+4+0.8(6+8)+0.9×11]*与[1+2+3+4+0.8(5+7)+0.9×11]对结构作用相同；（1*+2*+13）与（1*+2*+12）对结构作用相同；（1+2+13）*与（1+2+12）对结构作用相同.55 表2-11B柱内力按短期效应组合表荷载组合类别内力组合名称Ⅰ-ⅠⅡ-ⅡⅢ-ⅢM(kN﹒m)N(kN)M(kN﹒m)N(kN)M(kN﹒m)N(kN)V(kN)永久荷载+0.9（可变荷载+风荷载）+Mmax1+2+0.9[0.8(6+8)+0.9×10+13]1+2+0.9[3+0.9(8+10)+13]1+2+0.9[3+0.8(6+8)+0.9×11+13]186.93904.50346.291420.81537.091550.20-24.33-Mmax1+2+0.9[3+4+0.9(7+10)+12]1+2+0.9[4+0.8(5+7)+0.9×10+12]1+2+0.9[4+0.8(5+7)+0.9×10+12]-186.93904.50-346.291420.81-537.091550.2024.33Nmin1+2+0.9[4+0.9(7+10)+12]1+2+0.9[0.9(8+10)+13]1+2+0.9[4+0.9(7+10)+12]-178.08841.0143.281034.32-404.091090.4842.62Nmax1+2+0.9[3+4+0.9(7+10)+12]1+2+0.9[3+4+0.9(5+9)+12]1+2+0.9(3+0.9(5+9)+12178.08968.0258.01557.54475.961613.70-5.74永久荷载+其他可变荷载+Mmax1+2+0.8(6+8)+0.9×101+2+3+0.9（8+10）1+2+3+0.8（6+8）+0.9×11119.68911.56296.741408.79257.981616.86-5.92-Mmax1+2+3+4+0.9（7+10）1+2+4+0.8（5+7）+0.9×101+2+4+0.8（5+7）+0.9×11-119.68911.56-296.741408.79-257.981616.865.92Nmin1+2+4+0.9（7+10）1+2+0.9（7+10）1+2+4+0.9（7+10）109.84841.071.171049.91-169.861106.0725.88Nmax1+2+3+4+0.9（7+10）1+2+3+4+0.9（5+9）1+2+3+4+0.9（5+9）109.84982.12198.641631.26249.741687.425.74永久荷载+风荷载+Mmax1+2+131+2+131+2+1373.33841.073.33744.73232.50791.51-17.88-Mmax1+2+121+2+121+2+12-73.33841.0-73.33744.73-232.50791.5117.88Nmin1+2+121+2+131+2+1273.33841.073.33744.73232.50791.51-17.88Nmax1+2+121+2+131+2+1273.33841.073.33744.73232.50791.51-17.88注：1、同表2-8.2、Ⅰ-Ⅰ截面中：{1+2+0.9[0.9(7+10)+13}*与{1+2+0.9[0.9(6+9)+12}对结构作用相同；{1+2+0.9[3+4+0.9(7+10)+13}*与{1+2+0.9[3+4+0.9(6+9)+12}对结构作用相同；[1+2+0.9(7+10)]*与[1+2+0.9(6+9)]对结构作用相同；[1+2+3+4+0.9(7+10)]与[1+2+3+4+0.9(6+9)]*对结构作用相同；（1+2+13）*与(1+2+12)对结构作用相同.3、Ⅱ-Ⅱ截面中：{1+2+0.9[0.9(5+9)+13)]}*与{1+2+0.9[0.9(8+10)+12)]}对结构作用相同；{1+2+0.9[3+4+0.8(6+8)+0.9×11+13)]}*与{1+2+0.9[3+4+0.8(5+7)+0.9×11+12)]}对结构作用相同；[1+2+0.9(5+9)]*与[1+2+0.9(8+10)]对结构作用相同；[1+2+3+4+0.8(6+8)+0.9×11]*与[1+2+3+4+0.8(5+7)+0.9×11]对结构作用相同；（1+2+13）*与（1+2+12）对结构作用相同.4、Ⅲ-Ⅲ截面中：{1+2+0.9[3+0.8(6+8)+0.9×11+13]}*比{1+2+0.9[3+0.9(6+9)+13]}不利；{1+2+0.9[4+0.9(5+7)+0.9×11+12]}*比{1+2+0.9[4+0.9(7+10)+12]}不利；{1+2+0.9[0.9(5+9)+12)]}*与{1+2+0.9[0.9(8+10)+13)]}对结构作用相同；{1+2+0.9[3+4+0.8(6+8)+0.9×11+13)]}*与{1+2+0.9[3+4+0.9(5+7)+0.9×11+12)]}对结构作用相同；[1+2+0.9(5+9)]*与[1+2+0.9(8+10)]对结构作用相同；1+2+3+4+0.8(6+8)+0.9×11]*与[1+2+3+4+0.8(5+7)+0.9×11]对结构作用相同；（1+2+13）*与（1+2+12）对结构作用相同.55 2.3排架柱的设计2.3.1A(C)柱实际工程中，偏心受压构件在不同的荷载组合中，在同一截面分别承受正负弯矩；再者也为施工方便，不易发生错误，一般可采用对称配筋，此处即取.混凝土强度等级用C20；钢筋采用Ⅱ级钢筋，箍筋用Ⅰ级钢筋.⑴上柱配筋计算自表2-8中取二组最不利内力.M1=-131.09kN﹒m，N1=485.63kN；M2=-95.32kN﹒m，N2=495.98kN.①按M1、N1=计算由表查得上柱的计算长度.因故需考虑纵向弯曲影响，其截面按对称配筋计算.原始偏心距,因=0.3×365=109.5mm<=269mm,故取，又故取，，则，故，截面受压区高度为：，说明截面属于大偏心受压.55 ②按M2、N2=计算同前，.因故需考虑纵向弯曲影响，其截面按对称配筋计算.原始偏心距,因=0.3×365=109.5mm<=192mm,故取，又故取，，则，故，截面受压区高度为：，说明截面属于大偏心受压.综合以上二种计算结果，最后上柱钢筋选为每侧4Ф20(As=1256mm2)⑵下柱配筋计算自表2-8中取二组最不利内力.M1=-542.50kN﹒m，N1=445.34kN，V=70.81kN；M2=-171.24kN﹒m，N2=1119.93kN，V=-15.08kN；M3=-387.30kN﹒m，N3=445.34kN，V=58.93kN.其中第三组内力属于永久荷载+风荷载的第三种荷载组合类别，因该组内无吊车荷载，在计算中取柱的计算长度时，下柱应按无吊车厂房采用，故必须在第三种组合类别中也要选不利内力.①按M1、N1=计算由表查得下柱的计算长度.55 由表2-2得Ⅰ字形柱截面面积A=1.775×105mm2,惯性矩I=144×108mm4,则截面最小回转半径因故需考虑纵向弯曲影响，其截面按对称配筋计算.原始偏心距,因=0.3×765=229.5mm<=1285mm,故取，又故取，又因故取，则，故，先按大偏心受压情况计算受压区高度，并假定中和轴通过翼缘内（下柱计算截面可取为如图2-25所示的截面）.则，说明中和轴通过翼缘.又因说明截面属于大偏心受压.②按M2、N2=计算同前，.因故需考虑纵向弯曲影响，其截面按对称配筋计算.原始偏心距,因=0.3×765=109.5mm<=229.5mm,故取55 又又因故取则，故，先按大偏心受压情况计算受压区高度，并假定中和轴通过翼缘内.则，说明中和轴通过腹板，再按中和轴通过腹板，大偏心受压情况计算受压区高度，则说明确属大偏心受压情况，则③按M3、N3=计算因该组为无吊车荷载参与组合，由表查得下柱的计算长度：.同前故需考虑纵向弯曲影响，其截面按对称配筋计算原始偏心距,因=0.3×765=229.5mm<=869mm,故取，55 又故取，又因故取，则，故，先按大偏心受压情况计算受压区高度，并假定中和轴通过翼缘内.则，说明中和轴通过翼缘.又因说明截面属于大偏心受压.综合以上三种计算结果，根据构件的构造规定，下柱为I字形截面柱，受力钢筋的根数宜为6根，且对偏心受压的厂房柱，其纵向受力钢筋的直径一般不宜小于16mm，故取每侧配4Ф22，2Ф20(As=2148mm2)⑶柱裂缝宽度验算《混凝土结构设计规范》建议，对<0.55的偏心受压构件，可不验算裂缝宽度.①上柱自表2-9中取一组按短期效应组合的最不利内力值，M=-131.28kN﹒m，N=425.42kN则截面原始偏心距，又，故需验算裂缝宽度.55 且有又因，故，则，，纵向受拉钢筋的合力至受压混凝土合力作用点间距离为：按荷载短期效应组合计算的纵向受拉钢筋应力，，裂缝间钢筋应变不均匀系数为：，则最大裂缝宽度为：满足要求.②下柱自表2-9中取一组按短期效应组合的最不利的内力值M=-579.99kN﹒m，N=534.62kN则截面原始偏心距，又，故需验算裂缝宽度.55 且有又因，故取，则，，纵向受拉钢筋的合力至受压混凝土合力作用点间距离为：按荷载短期效应组合计算的纵向受拉钢筋应力，，裂缝间钢筋应变不均匀系数为：，则最大裂缝宽度为：满足要求.55 表2-12柱的裂缝宽度验算表：柱截面上柱下柱内力标准值M(kN﹒m)131.28579.99N(kN)425.42534.62308.59mm>0.551084mm>0.550.160.0241.1241.0512mm1449mm00.637295.29mm656.37mm248.57MPa250.37Mpa0.8480.9330.282mm<0.3mm(满足要求)0.247mm<0.3mm(满足要求)⑷运输、吊装阶段验算①内力计算根据上柱和下柱的截面尺寸查表2-2得到的自重为上柱：；下柱：；各段柱自重线荷载（考虑动力作用的动力系数n=1.5）的设计值为：，，.55 该柱采用平吊，计算简图如图2-23所示.图2-23上柱根部与吊点处（牛腿根部）的弯矩设计值分别为：，下段柱最大正弯矩计算如下：，由，得，55 则.②上柱配筋验算在吊装阶段的强度与裂缝宽度验算中，平吊时仅考虑四角钢筋参加工作，即取上、下2Ф20(),故上柱截面的承载力，故承载力满足.钢筋应力为：，又，，查表的,而,可不验算裂缝宽度，满足要求.③下柱配筋验算以吊点所在截面为验算截面，同上柱，可考虑两翼缘上、下最外边的一排钢筋作为和的计算值，即为2Ф22，1Ф20().因故为第一类T形截面，可按矩形截面计算其抗弯能力，则故下柱截面承载力满足.钢筋应力为：，又，，55 查表的,而,可不验算裂缝宽度，满足要求.⑸牛腿设计①截面尺寸验算牛腿外形尺寸：取，作用于牛腿顶部的竖向荷载如表2-12所示.表2-13作用于牛腿顶部的竖向荷载设计值(kN)按短期效应组合值(kN)吊车竖向荷载571.94408.37吊车及轨道自重56.1646.80则作用于牛腿顶部的竖向荷载设计值；而按荷载短期效应组合的竖向应力值；作用于牛腿顶部按荷载短期效应组合计算的水平拉力值.那么故截面尺寸符合要求.②正截面承载力计算确定纵筋数量,因，故纵向受拉钢筋按构造配置：，且不小于4Ф12()，故取为4Ф14()③斜截面承载力—箍筋和弯起钢筋按构造确定因，故牛腿内可不设弯起钢筋.55 箍筋选为ф8@120，且应满足牛腿上部范围内箍筋面积不小于纵向受力钢筋面积的一半，即，满足要求.④局部承压强度验算取垫板尺寸为400×400mm.则，故满足要求.全柱的模板及配筋图见图附图-02.2.3.2B柱B柱的设计方法与A柱完全相同(计算过程从略)，具体结构如下：⑴上柱配筋计算自表2-10中取二组最不利内力.M1=186.93kN﹒m，N1=904.50kN；M2=78.42kN﹒m，N2=1176.12kN.计算结果表明，对上柱可按构造配筋：，选为每侧4Ф14(As=615mm2).⑵下柱配筋计算自表2-10中取二组最不利内力.M1=375.33kN﹒m，N1=1223.19kN，V=19.90kN；M2=249.74kN﹒m，N2=1687.42kN，V=-5.56kN；M3=279.11kN﹒m，N3=950.20kN，V=－21.47kN.计算结果表明，对下柱可按构造配筋：，选为每侧4Ф14(As=615mm2).⑶柱裂缝宽度验算①上柱自表2-11中取一组按短期效应组合的最不利内力值，M=186.93kN﹒m，N=904.50kN，②下柱自表2-11中取一组按短期效应组合的最不利内力值，M=537.09kN﹒m，N=1550.20kN，因上、下柱的，故可不验算裂缝宽度.⑷运输、吊装阶段验算验算结果，采用平吊，吊点位置与A柱相同，此时上柱及下柱吊装时构件的承载力和裂缝宽度均符合要求.55 ⑸牛腿设计①截面尺寸验算牛腿外形尺寸：取，作用于牛腿顶部的竖向荷载如表2-12所示.表2-14作用于牛腿顶部的竖向荷载设计值(kN)按短期效应组合值(kN)吊车竖向荷载571.94408.37吊车及轨道自重56.1646.80则作用于牛腿顶部的竖向荷载设计值；而按荷载短期效应组合的竖向应力值；作用于牛腿顶部按荷载短期效应组合计算的水平拉力值.那么故截面尺寸符合要求.②正截面承载力计算确定纵筋数量,经计算确定的纵筋数量小于构造要求，故纵向受拉钢筋按构造配置：，且不小于4Ф12()，故取为6Ф14()③斜截面承载力—箍筋和弯起钢筋按构造确定因，故牛腿内应设弯起钢筋,设于牛腿上部之间的范围，如图2-28所示；且弯起钢筋的面积，取为5ф14（），而，故满足要求.55 箍筋选为ф8@120，且应满足牛腿上部范围内箍筋面积不小于纵向受力钢筋面积的一半，即，满足要求.④局部承压强度验算取垫板尺寸为400×400mm.则，故满足要求.全柱的模板及配筋图见附图-03..2.4基础设计按《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）规定，对地基承载力标准值在，单层排架结构，6m柱距的多跨厂房，跨度，吊车额定起重量不超过30t的二级建筑物，设计时可不作地基变形计算，当按地基承载确定基础底面积、埋深以及设计基础时，应按荷载设计值进行计算.2.4.1A(C)柱⑴荷载自表2-8中取得柱基础顶面最不利的四组荷载设计值如下：M1=501.77kN﹒m(逆时针)，N1=633.54kN，V1=－49.35kN（←）；M2=－450.77kN﹒m(顺时针)，N2=992.17kN，V2=67.08kN（←）；M3=－572.28kN﹒m(顺时针)，N3=445.34kN，V3=70.81kN（←）；M4=－171.24kN﹒m(顺时针)，N4=1119.93kN，V4=－15.08kN（←）由基础梁传至基础顶面的外墙及钢窗自重的设计值为（240mm厚墙容重取为）⑵确定基础尺寸①基础高度取柱插入深度为900mm，则.由表的杯底厚度,杯口底垫层为50mm，则基础高度为，基础顶面到0.00为500mm，这样，基础埋深为1610mm，由杯壁厚度t≥300mm，且大于基础梁宽，取t=375mm.②基础底面尺寸55 地基承载力设计值按下式计算：并由表查得，取土的平均自重，则得.由Nmax的一组荷载，按轴压基础初估计其底面尺寸：，因该基础为偏心受压，故取,底面选为矩形：，则基础底面的；.基础及其上填土重.基础各部分尺寸详见附图04.⑶地基承载力验算①作用于基础底面的力矩及轴力设计值第一组荷载：.第二组荷载：.第三组荷载：.第四组荷载：55 .②验算基底应力计算公式：；且满足；.由前，，按上式计算公式的计算结构列于表2-15中.表2-15荷载组别第一组215.3623.93119.65第二组193.58104.36148.97第三组164.9343.08104.01第四组163.02155.94159.48故所设计的基础底面尺寸合适.⑷基础受冲切承载力验算按第一组荷载验算（因该组荷载产生的基础底边土净反力为最大），此时，；则基础底边土壤净反力为：.①柱边处冲切面承载力验算：因，则冲切荷载设计值为：，冲切面水平投影面积为则抗冲切能力为，故抗冲切承载力满足要求.55 ②变阶处冲切面承载力验算故变阶处冲切面承载力满足要求.⑸基础底边土净反力计算公式同前,,各组荷载作用下的计算结果列于表2-16、2-17中，以上公式中：A=3.2×3.8=12.16；W=7.70；及的位置见图2-24.表2－16荷载组别第一组1452.89469.8680.84738.2895.88176.72-15.04第二组1811.52469.86110.33343.4944.61154.9465.72第三组1264.69469.8665.36469.1460.93126.294.43第四组1939.28469.86120.8427.233.54124.38117.30表2－17荷载组别第一组176.72-15.04100.97146.42277.69323.14161.68第二组154.9465.72119.70140.84274.64295.78220.66第三组126.294.4378.16107.04204.45233.33130.72第四组124.38117.30121.58123.26245.96247.64241.68①基础长边方向配筋取以上四组荷载中来计算，则此时取第一组荷载的值,55 取以上四组荷载中来计算，则此时取第一组荷载的值,那么，相应于Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ截面的配筋为，则钢筋选为16ф12(ф12@160)，.②基础短边方向配筋取以上四组荷载中来计算、，则此时取第四组荷载的值,那么，相应于Ⅲ-Ⅲ和Ⅳ-Ⅳ截面的配筋为，则钢筋选为22ф10(ф10@180)，.55 基础配筋图见附图-04.2.4.2B柱B柱的设计方法与A柱完全相同（计算过程从略），具体结果如下：⑴荷载自表2-10中取得柱基础顶面最不利的三组荷载设计值如下：M1=375.33kN﹒m(逆时针)，N1=1223.19kN，V1=－19.90kN（←）；M2=318.29kN﹒m(逆时针)，N2=1430.50kN，V2=－17.92kN（←）；M3=249.74kN﹒m(逆时针)，N3=1687.42kN，V3=－5.56kN（←）.由基础梁传至基础顶面的外墙及钢窗自重的设计值为（240mm厚墙容重取为）⑵确定基础尺寸①基础高度取柱插入深度为=810mm，杯底厚度,杯口底垫层为50mm，基础高度为1110mm，基础埋深为1610mm，由杯壁厚度t=375mm.②基础底面尺寸地基承载力设计值按下式计算：并由表查得，取土的平均自重，则得.由Nmax的一组荷载，按轴压基础初估计其底面尺寸：，因该基础为偏心受压，故取,底面选为矩形：，则基础底面的；.基础及其上填土重.基础各部分尺寸详见附图-05.⑶地基承载力验算①作用于基础底面的力矩及轴力设计值第一组荷载：55 .第二组荷载：.第三组荷载：.②验算基底应力计算公式：；且满足；.由前，，按上式计算公式的计算结构列于表2-18中.表2-18荷载组别第一组192.5281.34136.93第二组199.9399.85149.89第三组208.27123.63165.95故所设计的基础底面尺寸合适.⑷基础受冲切承载力验算按第三组荷载验算（因该组荷载产生的基础底边土净反力为最大），此时，；则基础底边土壤净反力为：.①柱边处冲切面承载力验算：因，55 则冲切荷载设计值为：，冲切面水平投影面积为则抗冲切能力为，故抗冲切承载力满足要求.②变阶处冲切面承载力验算故变阶处冲切面承载力满足要求.⑸基础底边土净反力计算公式同前,,各组荷载作用下的计算结果列于表2-19、2-120中，以上公式中：A=3.2×3.8=12.16；W=7.70.表2－19荷载组别第一组2190.92618.2498.29593.1355.59153.8842.70第二组2398.23618.24111.25533.9050.04161.2961.21第三组2655.15618.24127.31451.6342.33169.6484.9855 表2－120荷载组别第一组153.8842.70109.41153.88263.29307.76196.58第二组161.2961.21121.26161.29282.55322.58222.50第三组169.6484.98135.78169.64305.42339.28254.62①基础长边方向配筋取以上三组荷载中来计算，则此时取第三组荷载的值,取以上三组荷载中来计算，则此时取第三组荷载的值,那么，相应于Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ截面的配筋为，则钢筋选为25ф12(ф12@180)，.②基础短边方向配筋取以上三组荷载中来计算、，则此时取第三组荷载的值,55 那么，相应于Ⅲ-Ⅲ和Ⅳ-Ⅳ截面的配筋为，则钢筋选为27ф12(ф12@180)，.基础配筋图见附图-05.55 3施工图3.1结构布置图见附图01、023.2柱施工图A（C）柱见附图03，B柱见附图04.3.3基础施工图A（C）柱见附图05，B柱见附图06.55 4参考文献1.中华人民共和国国家标准.建筑结构设计统一标准（GBJ68-84）.北京：中国建筑工业出版社，19842.中华人民共和国国家标准.建筑结构荷载规范（GBJ9-87）.北京：中国建筑工业出版社3.中华人民共和国国家标准.混凝土结构设计规范（GB50010）4.中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范(GB50011-2001),北京：中国建筑工业出版社，20015.中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范（GB50000）6.中华人民共和国行业标准.五粘结预应力混凝土结构技术规程.北京：中国计划出版社，19937.中华人民共和国行业标准.钢筋混凝土连续梁和框架考虑内力重分布设计规程8.彭少民.混凝土结构（第二版）.武汉理工大学出版社，20049.周俐俐，陈小川.土木工程专业钢筋混凝土及砌体结构课程设计指南.中国水利水电出版社，200610.徐占发.土建专业实训指导与示例.中国建材工业出版社，2006.11.王祖华，张雁.混凝土与砌体结构（第二版）.华南理工大学出版社，200712.胡俊.混凝土工程常用数据速查手册.机械工业出版社，200755'