榆林学院工业厂房设计计算书论文

'目录榆林学院工业厂房设计计算书毕业论文目录摘要IABSTRACTII1设计资料11.1工程概况21.2设计内容21.3设计说明22结构构件选型及重力荷载33荷载计算63.1恒载63.2屋面活荷载73.3吊车荷载83.4风荷载94横向排架内力分析114.1恒荷载作用下排架内力分析114.2屋面活荷载作用下排架内力分析144.3风荷载作用下排架内力分析164.4吊车竖向荷载作用下排架内力分析184.5吊车横向水平荷载作用下排架内力分析225内力组合276横向水平地震作用计算296.1计算简图及质点等效重力荷载计算301III 目录6.2横向基本周期316.3排架底部总水平地震作用标准值326.4排架各质点横向水平地震作用标准值327横向水平地震作用效应及与其组合的荷载效应计算347.1横向水平地震作用的效应计算347.2与横向水平地震作用效应组合的荷载效应计算371III XXX厂房结构设计7.3内力组合428柱截面设计458.1柱纵向受力钢筋计算458.2裂缝宽度验算518.3牛腿设计538.4牛腿吊装验算549基础设计579.1基础尺寸及埋置深度579.2基础高度验算609.3基础底板配筋62参考文献66致谢67附图6869 XXX厂房结构设计1设计资料1.1工程概况1.1.1工程名称XXX厂房1.1.2基本条件根据工艺和建筑设计的要求，确定车间为两跨等高厂房，采用钢筋混凝土排架结构，总长度72m，宽度42m，排架柱柱距为6m，牛腿顶面标高确定为8.6m，且每跨设置两台20/5t中级工作制吊车。1.1.3自然条件（1）地质条件场地概况：拟建建筑场地已经人工填土平整，地形平坦。地质条件：地表下黄土分布厚度大于14m，土质均匀分布，为可塑性黄土，土的重度为19kN/m3，孔隙比为0.75，液性指数为0.8，地基承载力特征值为=180kN/m2，土壤最大冻结深度为0.3m，不考虑地下水的影响。（2）地震资料该地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第二组，建筑物的安全等级二级。（3）气象条件基本风压0.40kN/m2，基本雪压0.30kN/m2。该地区的地面粗糙类型为B类，极端最高气温为+40℃，极端最低气温为-18℃。1.1.4所选材料（1）柱混凝土：采用C25，=11.9N/mm2，=1.27N/mm2，=1.78N/mm2。钢筋：纵向受力钢筋采用HRB400级钢筋（=360N/mm2，=2×105N/mm2），箍筋采用HPB235级钢筋。（2）基础69 XXX厂房结构设计混凝土：采用C20，=9.6N/mm2，=1.10N/mm2，=1.54N/mm2钢筋：采用HRB400级钢筋（=360N/mm2）。屋面：20mm水泥砂浆找平层0.4kN/m280mm加气混凝土保温层0.48kN/m2两毡三油防水层0.35kN/m2墙体：240mm厚普通砖墙窗：钢框玻璃窗地面：混凝土地面，室内外高差0.15m。1.2设计内容（1）确定计算简图，初定柱型及截面尺寸。（2）荷载计算：恒载、活载计算。（3）内力计算：按剪力分配法计算，不考虑空间作用。（4）内力组合：确定柱控制截面和最不利荷载组合，进行内力组合。（5）横向抗震计算：计算简图、水平地震作用计算。（6）排架柱设计：截面设计、配筋计算、吊装运输阶段承载力验算、裂缝宽度验算及配筋构造。（7）牛腿设计：确定牛腿尺寸、承载力计算及配筋构造。（8）基础设计：确定基础底面尺寸、高度及配筋构造。（9）绘制施工图1）建筑设计部分：平面图、立面图、剖面图、屋面排水图。2）结构设计部分：基础平面布置图、柱配筋图、基础配筋图、部分详图。1.3设计说明该设计过程主要参考梁兴文、史庆轩主编的《土木工程专业毕业设计指导》，东南大学同济大学天津大学三校合编的《混凝土结构（上册）（中册）》，李国强等主编《建筑结构抗震设计（第三版）》，同济大学高大钊主编《土力学与基础工程》，西安建筑科技大学主编《房屋建筑学》，戴国欣主编《钢结构》，选用的预应力钢筋混凝土折线型屋架、钢筋混凝土吊车梁、钢筋混凝土连系梁、钢筋混凝土基础梁的选取均来自于《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）。69 XXX厂房结构设计2结构构件选型及重力荷载本厂房屋面板、屋架、支撑、吊车梁、基础梁、轨道及轨道连结件均选用标准图集，各构件选型及重力荷载见表2-1所示。表2-1主要构件选型结构名称标准图集重力荷载标准值预应力钢筋混凝土屋面板G410(一)1.4kN/m2(包括灌缝)预应力钢筋混凝土折线形屋架G415(二)86.2kN/榀钢筋混凝土吊车梁G323(二)40.8kN/根（300×1200×500×120）吊车轨道及轨道联接件G3250.8kN/m钢筋混凝土连系梁G32117.5kN/根（b×h=240×490）钢筋混凝土基础梁G3201.8kN/m屋盖构造层及屋盖支撑自重1.38kN/m2钢窗0.45kN/m2240mm厚砖墙4.70kN/m2根据建设和使用要求，并考虑安全、经济、适用、耐久等方面的要求，进行建筑设计，主要确定出平面柱网的布置，立面门窗的设置，剖面设计和屋面排水的设计，相关内容详见建筑设计图纸，现将本计算书所用到的厂房剖面尺寸示于图2-1中：69 XXX厂房结构设计图2-1厂房剖面图柱顶标高是12.8m，牛腿的顶面标高是8.6m，室内地面至基础顶面的距离0.15m，则计算简图中柱的总高度H，上柱高度Hu和下柱的高度Hl分别为：H=12.8m+0.15m=12.95m，Hl=8.6m+0.15m=8.75m，Hu=12.95m-8.75m=4.2m。根据厂房跨度，柱的高度，吊车起重量及工作级别等条件，确定柱截面尺寸，见表2-2。边柱：上柱矩形：b×h=400mm×400mm面积：Au=1.6×105mm2惯性矩：=2.13×109mm4下柱工字型：bf×h×hf×b=400mm×1000mm×150mm×100mm面积：Au==1.975×105mm2惯性矩：=2.35×1010mm4中柱：上柱矩形：b×h=400mm×600mm69 XXX厂房结构设计面积：Au=2.4×105mm2惯性矩：Iu=7.2×109mm4下柱工字型：bf×h×hf×b=400mm×1000mm×150mm×120mm面积：Au=1.975×105mm2惯性矩：2.47×1010mm4表2-2柱截面尺寸及相应的参数计算参数柱号截面尺寸/mm面积/mm2惯性矩/mm4A、C上柱矩形400×4001.6×1052.13×109下柱I形400×1000×150×1001.975×1052.35×1010B上柱矩形400×6002.4×1057.2×109下柱I形400×1000×150×1201.975×1052.47×1010柱截面尺寸如图2-1所示：（a）边柱截面(b)中柱截面图2-2柱截面尺寸69 XXX厂房结构设计3荷载计算3.1恒载该设计仅取一榀排架计算，计算单元和计算简图如图3-1所示。(a)计算单元(b)计算简图图3-1计算单元及计算简图69 XXX厂房结构设计（1）屋盖恒载预应力混凝土大型屋面板：1.5kN/m220厚水泥砂浆找平层：0.40kN/m280厚加气混凝土保温层：0.48kN/m2两毡三油防水层：0.35kN/m2屋盖构造及支撑自重：0.15kN/m2、2.88kN/m2屋架自重：86.2kN/m2=2.88×10.5×6+86.2×0.5=161.54kN=－150=50mm（2）柱自重A、C柱：上柱=4×4.2=16.80kN下柱=5.16×9.05×1.05=49.03kNB柱：上柱=6×4.2=25.20kN下柱=5.40×9.05×1.05=51.31kN（3）吊车梁及轨道自重=40.8+0.8×6=45.60kN（4）墙体自重钢筋混凝土基础梁16.7kN/根钢筋混凝土连系梁25×0.24×0.3=1.8kN/mA、C柱列外围护墙（一个柱距范围）：=16.7＋0.45×3.3×（4.8＋1.8)＋4.7×（15.30×6－4.8×3.3－1.8×3.3）=355.60kN3.2屋面活荷载（1）屋面均布荷载。由表1.10可得，本厂房水平投影上的屋面均布活荷载标准值为0.5kN/m2。（2）屋面雪荷载。积雪分布系数平均值取1.5，屋面均布雪荷载标准值为：1.5×0.3=0.45kN/m2<0.5kN/m2故应按屋面均布活荷载考虑：=（0.5+0.2）×1.4×10.5×6=61.74kN/m269 XXX厂房结构设计作用位置见图3-3所示。69 XXX厂房结构设计3.3吊车荷载吊车相关参数见表3-1。表3-1吊车参数吊车参数AB、BC跨20/5t吊车跨LkN/m19.5吊车最大宽度B/m5.55大车轮距k/m4.4大车重量G/kN260小车重量g/kN75最大轮压Pmax/kN205最小轮压Pmin/kN35轨顶以上高度H/m2.3在2台20/5t吊车的作用下，吊车梁的支座反力影响线下图所示：图3-2吊车荷载作用下支座反力的影响线（1）吊车竖向荷载AB、BC跨吊车荷载作用下柱上支座反力为：Dmax=Pmax∑yi=205×(1+0.81+0.267+0.075)=440.75kNDmin=Pmin∑yi=35×(1+0.81+0.267+0.075)=75.25kN（2）吊车横向水平荷载由于起重量在16~50t之间，则横向水平荷载动力系数α=0.1。69 XXX厂房结构设计Tk==6.88kN吊车横向荷载设计值：Tmax＝Tk∑yi=6.88×(1+0.81+0.267+0.075)=14.79kNTmax作用位置在吊车梁顶面处。(a)A柱(b)B柱图3-3各柱恒载作用位置3.4风荷载由《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）查得基本风压ω0=0.35kN/m2，由于地面粗糙类型为B类，故风压高度系数按B类地区取。柱顶（标高12.80m）μz=1.09檐口（标高14.45m）μz=1.16屋顶（标高15.95m）μz=1.18由《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）查得风荷载体形系数μs如图3-4所示，则可得作用于排架上的风荷载的设计值（以左风为例）：风荷载作用下的排架计算简图如图3-5所示：69 XXX厂房结构设计图3-4风荷载体型系数q1=βzμs1μzω0B=1.0×0.8×1.09×0.4×6=2.10kN/m2q2=βzμs2μzω0B=1.0×0.4×1.09×0.4×6=1.05kN/m2则作用在柱顶处的风载集中力为：Fw=[(μs1+μs2)×μzh1+(μs3+μs4)×μzh2]βzω0B=[(0.8+0.4)×1.16×2.3+(-0.6+0.5）×1.18×1.05)×1×0.3×6=5.54kN（→）图3-5排架计算简图69 XXX厂房结构设计4横向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，其中柱的剪力分配系数如下表计算所示：表4-1柱截面惯性矩和柱高各柱参数柱别Iu/mm4Il/mm4Hu/mHl/mH/mA、C柱2.13×1092.35×10104.29.0512.35B柱7.20×1092.47×10104.29.0512.35表4-2柱剪力分配系数柱别n=Iu/Il=Hu/HA、C柱n=0.092.270.31=0.3174.420×/B柱n=0.4932.8870.38=0.3363.489×/4.1恒荷载作用下排架内力分析4.2.1屋盖自重作用69 XXX厂房结构设计图4-1　屋盖作用的计算简图排架对称且作用对称荷载，无侧移，各柱可按柱顶为不动铰支座计算内力。柱顶力矩作用下反力系数力矩作用于牛腿顶面时反力系数同时求得柱顶反力之后，由平衡条件可求出柱弯矩、剪力：(a)M图（kN·m）和V图（kN）(b)N图（kN）图4-2屋盖作用下排架内力图69 XXX厂房结构设计4.1.2柱及吊车梁自重作用由于在安装柱子时尚未吊装屋架，此时注定之间无联系，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4-3所示：图4-3　柱及吊车梁自重作用的计算简图A柱：B柱：(a)M图（kN·m）和V图（kN）(b)N图（kN）图4-4柱及吊车梁自重作用下排架内力图69 XXX厂房结构设计4.2屋面活荷载作用下排架内力分析4.2.1屋面活荷载作用AB跨图4-5AB跨作用活荷载计算简图对于A柱：对于B柱：n=0.493，=0.336将R反作用于柱顶，计算相应柱顶剪力，并与相应的不动铰支座反力叠加，即得屋面活荷载作用于AB跨时的柱顶剪力。69 XXX厂房结构设计排架各柱的弯矩图，轴力图，柱底剪力如下图所示：(a)M图（kN·m）和V图（kN）(b)N图（kN）图4-6AB跨作用屋面活荷载内力图4.2.2屋面活荷载作用BC跨图4-7BC跨作用活荷载作用简图由于排架结构对称，且BC跨的作用荷载与AB跨的荷载相同，故只需将图4-4的各内力图位置及方向对调即可，如图4-8所示：69 XXX厂房结构设计(a)M图（kN·m）和V图（kN）(b)N图（kN）图4-8BC跨作用屋面活荷载内力图4.3风荷载作用下排架内力分析（1）左吹风时计算简图如图4-9所示：图4-9左吹风排架计算简图各柱不动铰支座反力分别为：A、C列柱：n=0.009，λ=0.317水平均布荷载作用在上下柱时的反力系数==0.31369 XXX厂房结构设计各柱顶剪力分别为：（2）右吹风时计算简图如图4-10所示：图4-10右吹风排架计算简图因为排架结构对称，且所受荷载方向相反，所以右风吹时，内力图改变一下符号即可，如图4-11所示：(a)左吹风时M图（kN·m）和V图（kN）(b)右吹风时M图（kN·m）和V图（kN）图4-11左、右吹风时排架内力图69 XXX厂房结构设计4.4吊车竖向荷载作用下排架内力分析4.4.1吊车竖向荷载作用于AB跨内（1）Dmax作用于A柱计算简图如图4-12所示：图4-12Dmax作用在A柱时计算简图其中吊车竖向荷载Dmax，Dmin在牛腿顶面引起的力矩为：对于A柱：对于B柱：由此得排架柱个柱顶剪力为：69 XXX厂房结构设计Dmax作用于A柱时，排架各柱的内力图及柱底剪力值如图4-13所示：（a）M图（kN·m）和V图（kN）(b)N图（kN）图4-13Dmax作用在A柱时排架内力图（2）Dmax作用于B列柱左侧计算简图如图4-14所示：图4-14Dmax作用在B柱左侧时计算简图其中吊车竖向荷载Dmax，Dmin在牛腿顶面引起的力矩为：69 XXX厂房结构设计各柱柱顶剪力为：Dmax作用于B柱左侧时，排架各柱的内力图及柱底剪力值如图4-15所示：(a)M图（kN·m）和V图（kN）(b)N图（kN）图4-15Dmax作用在B柱左侧时排架内力图（3）Dmax作用于B列柱右侧计算简图如图4-16所示：图4-16Dmax作用在B柱右侧时计算简图69 XXX厂房结构设计根据结构的对称性及吊车吨位相等的条件，其内力计算与Dmax作用于B柱左侧的情况相同，只需将A、C柱的内力对调并改变全部弯矩及剪力的符号即可。Dmax作用于B柱右侧时，排架各柱的内力图及柱底剪力值如图4-17所示：(a)M图（kN·m）和V图（kN）(b)N图（kN）图4-17Dmax作用在B柱右侧时排架内力图（4）Dmax作用于C列柱计算简图如图4-18所示：图4-18Dmax作用在C柱时计算简图同理，由对称性可得其内力图。Dmax作用于C柱时，排架各柱的内力图及柱底剪力值如图4-19所示：69 XXX厂房结构设计(a)M图（kN·m）和V图（kN）(b)N图（kN）图4-19Dmax作用在C柱时排架内力图4.5吊车横向水平荷载作用下排架内力分析4.5.1吊车横向水平荷载Tmax作用于AB跨内（1）当刹车力向右时排架计算简图4-20所示：图4-20Tmax作用在AB跨，且刹车力向右时排架计算简图对于A柱：69 XXX厂房结构设计内插后得：对于B柱：内插后得：各柱顶剪力为：则排架柱的内力图如图4-19所示：M图（kN·m）和V图（kN）图4-21Tmax作用在AB跨，且刹车力向右时排架内力图（2）当刹车力向左时排架计算简图4-22所示：69 XXX厂房结构设计图4-22Tmax作用在AB跨，且刹车力向左时排架计算简图由于结构的对称性，排架所受荷载只是方向相反，故排架内力计算与刹车力向右时相同，只需将内力方向改变即可。计算简图和排架内力图如图4-23所示：M图（kN·m）和V图（kN）图4-23Tmax作用在AB跨，且刹车力向左时排架内力图4.5.2吊车横向水平荷载Tmax作用于BC跨内由于结构对称，故排架内力计算与“Tmax作用于AB跨柱”的情况相同，只需将将A柱与C柱的对换。（1）当刹车力向右时，则计算简图如图4-24，排架内力图如图4-25所示：（2）当刹车力向左时，则计算简图如图4-26，排架内力图如图4-27所示：69 XXX厂房结构设计图4-24Tmax作用在BC跨，且刹车力向右时排架计算简图M图（kN·m）和V图（kN）图4-25Tmax作用在BC跨，且刹车力向右时排架内力图图4-26Tmax作用在BC跨，且刹车力向左时排架计算简图69 XXX厂房结构设计M图（kN·m）和V图（kN）图4-27Tmax作用在BC跨，且刹车力向左时排架内力图69 XXX厂房结构设计5内力组合在荷载作用下，进行最不利的内力组合，选取控制截面为上柱底截面，下柱顶截面和下柱底截面。在采用标准组合时，也可参照承载力极限状态的基本组合，采用简化规则，但各项系数为1。关于荷载的组合系数，风荷载：0.6；其他：0.7。准永久值系数：风：0。屋面活荷载：不上人：0；上人：0.4；吊车：0.6。由于地质条件较好，本设计不进行地基变形验算，否则还应增加III-III截面的准永久荷载组合。基本组合采用的荷载组合方式用规范给出的见话组合方式，即：（1）0.9（任意两个或者两个以上荷载之和）（2）恒荷载+任意活荷载标准组合，也可采用上述的基本组合规则，但荷载的分项系数均为1.0。最不利内力：（1）＋Mmax及相应的N、V;（2）－Mmax及相应的N、V;（3）Nmax及相应的M、V;（4）Nmin及相应的M、V。69 XXX厂房结构设计69 XXX厂房结构设计69 XXX厂房结构设计6横向水平地震作用计算6.1计算简图及质点等效重力荷载计算厂房横向抗震计算简图如图所示，其上的重力荷载取自计算单元范围（图6-1）图6-1抗震计算简图表6-1B柱内力组合表(无地震作用)荷载类别AB（BC）跨屋盖自重/kN449.08活荷载/kN37.8吊车梁重（1根）/kN45.6柱自重/kN上柱16.80（A柱）25.20(B柱)下柱49.03（A柱）51.31(B柱)外纵墙重/kN355.60（1）计算周期时的质量集中（2）计算地震作用时的质量集69 XXX厂房结构设计在G中未包括吊车桥架自重，是因为吊车桥架自重是局部荷载，对厂房横向自振周期影响很小；在中也未包括吊车桥架自重，是由于其地震效应有其独立的效应调整系数，需另行计算，且吊车梁也不便与吊车桥架合并计算地震效应。（3）集中于吊车梁顶面处的重力荷载GcriAB和BC跨无吊车重时吊车最大轮压P‵max为：P′max==87.5kN图6-2吊车梁支座反力影响线根据吊车梁支座反力影响线如图6-2所示，计算一台吊车重力荷载在柱上产生的最大反力即Gcri：Gcr=P′max∑yi=87.5×(1+0.267)=110.86kN6.2横向基本周期（1）柱顶单位荷载作用下引起的侧移边柱：=2.13×m4m4中柱：m4m4（2）单位力作用下排架横梁内力及柱顶侧移69 XXX厂房结构设计排架横向自振周期：6.3排架底部总水平地震作用标准值该厂房抗震设防7度，II类场地，设计地震分组第二组，查得地震特征周期，地震最大影响系数，取阻尼比。>且<56.4排架各质点横向水平地震作用标准值吊车梁顶面由吊车桥架荷载引起的横向水平地震作用标准值：各质点水平地震作用如图6-3所示：69 XXX厂房结构设计图6-3各质点水平地震作用69 XXX厂房结构设计7横向水平地震作用效应及与其组合的荷载效应计算7.1横向水平地震作用的效应计算（1）柱顶水平地震作用效应计算如图7-1所示：图7-1柱顶水平地震作用M图（kN·m）和V图（kN）图7-2排架柱顶水平地震作用时的内力图69 XXX厂房结构设计（2）AB跨吊车梁顶面Fcr1作用于A柱和B柱（图7-3）图7-3吊车梁顶面Fcr1作用于A柱和B柱Fcr1/Tmax=6.44/14.74=0.437将AB跨吊车水平荷载作用下排架内力乘以系数0.437，得到排架在AB跨Fcr作用下的内力，排架柱的弯矩图、柱底剪力见图7-4：M图（kN·m）和V图（kN）图7-4吊车梁顶面Fcr1作用于A柱和B柱弯矩图根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），对于A柱、B柱上柱内力乘以吊车桥架引起的地震剪力和弯矩增大系数。A柱上柱内力乘以增大系数2.0，BC柱上柱内力乘以增大系数3.0，应调整部位调整后的内力如图7-5所示：69 XXX厂房结构设计M图（kN·m)图7-5吊车梁顶面Fcr1作用于A柱和B柱应调整部位调整后的弯矩图（3）BC跨吊车梁顶面Fcr2作用于B柱和C柱（图7-6）图7-6BC跨吊车梁顶面Fcr2作用于B柱和C柱将BC跨吊车水平荷载作用下排架内力乘以系数0.437，得到排架在BC跨Fcr作用下的内力，排架柱的弯矩图、柱底剪力见图7-7：69 XXX厂房结构设计M图（kN·m）和V图（kN）图7-7吊车梁顶面Fcr作用于B柱和C柱弯矩图根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）规定，对于B柱、C柱上柱内力乘以吊车桥架引起的地震剪力和弯矩增大系数。B柱上柱内力乘以增大系数3，C柱上柱内力乘以增大系数2，应调整部位调整后的内力如图7-8所示：M图（kN·m）图7-8吊车梁顶面Fcr作用于B柱和C柱应调整部位调整后的弯矩图7.2与横向水平地震作用效应组合的荷载效应计算（1）50%屋面雪荷载作用于AB和BC跨时排架内力%屋面雪荷载与屋面活荷载的比值为0.5×0.45/0.5=0.45，50%屋面雪荷载作用于AB、BC跨时所产生的排架柱内力可利用叠原理计算，即可由图4-6排架柱内力乘以0.45加图4-8排架柱内力乘以0.45得到如图7-9所示：69 XXX厂房结构设计（a）M图（kN·m）和V图（kN）(b)N图（kN）图7-950%屋面雪荷载作用于AB和BC跨时排架内力其它重力作用下，排架内力分析方法与结构自重重力荷载作用下排架内力分析方法相同，排架柱的弯矩图，轴力图及柱底剪力图如图7-10~7-17，计算过程略。1）AB跨一台吊车桥架（不包括吊重）作用于A柱，作用于B柱时排架内力如图7-10所示：(a)M图（kN·m）和V图（kN）(b)N图（kN）图7-10AB跨一台吊车桥架（不包括吊重）作用于A柱，作用于B柱时排架内力图2）AB跨一台吊车桥架（不包括吊重）作用于B柱，作用A柱时排架内力如图7-11所示：69 XXX厂房结构设计(a)M图（kN·m）和V图（kN）(b)N图（kN）图7-11AB跨一台吊车桥架（不包括吊重）作用于B柱，作用A柱时排架内力图3）AB跨一台吊车吊重作用于A柱时排架内力如图7-12所示：(a)M图（kN·m）和V图（kN）(b)N图（kN）图7-12AB跨一台吊车吊重作用于A柱时排架内力图4）AB跨一台吊车吊重作用于B柱时排架内力如图7-13所示：69 XXX厂房结构设计(a)M图（kN·m）和V图（kN）(b)N图（kN）图7-13AB跨一台吊车吊重作用于B柱时排架内力图5）BC跨一台吊车桥架（不包括吊重）作用于B柱，作用C柱时排架内力如图7-14所示：(a)M图（kN·m）和V图（kN）(b)N图（kN）图7-14BC跨一台吊车桥架（不包括吊重）作用于B柱，作用C柱时排架内力图6）BC跨一台吊车桥架（不包括吊重）作用于C柱，Dmin作用于B柱时排架内力如图7-15所示：69 XXX厂房结构设计(a)M图（kN·m）和V图（kN）(b)N图（kN）图7-15BC跨一台吊车桥架（不包括吊重）作用于C柱，作用B柱时排架内力图7）BC跨一台吊车吊重作用于B柱时排架内力如图7-16所示：(a)M图（kN·m）和V图（kN）(b)N图（kN）图7-16BC跨一台吊车吊重作用于B柱时排架内力图8）BC跨一台吊车吊重作用于C柱时排架内力如图7-17所示：69 XXX厂房结构设计(a)M图（kN·m）和V图（kN）(b)N图（kN）图7-17BC跨一台吊车吊重作用于C柱时排架内力图7.3内力组合考虑地震作用时，A柱控制截面见表7-1。69 XXX厂房结构设计69 XXX厂房结构设计69 XXX厂房结构设计8柱截面设计8.1柱纵向受力钢筋计算8.1.1A柱纵向受力钢筋计算（1）选取截面最不利内力无地震和有地震作用时所得到的内力组合值是柱纵向受力钢筋计算的依据，为便于比较，将有地震作用时得到的内力组合值乘以承载力抗震调整系数=0.8。A柱内力组合值汇总见表8-1：表8-1A柱内力组合值汇总表截面无地震作用有地震作用MNV偏心类型MNV偏心类型Ⅰ-Ⅰ61.40233.91大偏心110.79197.88大偏心-55.85178.34大偏心-75.50197.88大偏心-55.85233.91大偏心大偏心Ⅱ-Ⅱ103.20541.28大偏心115.28469.71大偏心-61.64279.51大偏心-93.78241.66大偏心60.67636.51大偏心大偏心-50.62223.94大偏心大偏心Ⅲ-Ⅲ319.66267.9739.22大偏心363.22511.9829.66大偏心-243.47377.72-13.64大偏心-215.38343.78-19.06大偏心252.41680.5429.84大偏心310.22323.9227.26大偏心柱混凝土强度等级为：C25（EC=2.8×104N/mm2，fc=11.9N/mm2，ft=1.27N/mm2)，纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB400级（ES=2.0×105N/mm2，fy=360N/mm2）。截面相对界限受压区高度为：。上下柱均采用对称配筋，取，其截面有效高度h0分别取为365mm和965mm，则大偏心受压和小偏心受压界限破坏时对应的轴向压力Nb分别为：上柱Nb=a1fCbξbh0=1.0×11.9×400×0.518×365=912.31kN下柱Nb=a1fC[bξbh0+（bf，-b）hf。]=1.0×11.9×[400×0.518×965+（400-100）×162.5]=2971.83kN对于上柱，当N≤Nb=912.31kN时，为大偏心受压。对于下柱，当N≤Nb=69 XXX厂房结构设计2971.83kN时，为大偏心受压。经比较，无地震时和有地震时A柱的内力组合均为大偏心受压情况，按照“弯矩相差不多时，轴力越小越越不利；轴力相差不多时，弯矩越大越不利”的原则确定以下最不利内力：上柱M=110.79kN·mN=197.88kN下柱M=310.22kN·mN=323.92kN（2）柱计算长度排架方向：上柱2.0Hu=2×4.2=8.4m下柱=1×8.75=8.75m垂直排架方向上柱1.25Hu=1.25×4.2=5.25m下柱=0.8×8.75=7.24m（3）上柱配筋计算（矩形截面）e0==560mm=13.3mm＜20mm（取ea=20mm）ei=e0+ea=560+20=580mm因=21＞15，故应考虑结构侧移和构件挠曲引起二阶弯矩对轴向压力偏心距的影响。ζ1==>1，取ζ１＝１ζ2===0.94η=1+ζ1ζ2=1.189ηei=1.189×560=665.84mm0.3h0=0.3×365=109.5mm>0.3，故属于大偏心受压=41.57mm<且<取=70mm，并对受压钢筋合力点取矩=519.62mmAs=As′===840.05mm2选用418，69 XXX厂房结构设计ρ侧===0.64%>0.2%ρ全部===1.27%>0.6%，所以满足最小配筋率要求。柱平面外受压承载力验算：最不利内力N=233.91kN，查表得稳定系数=0.933所以满足弯矩作用平面外的承载力要求。（4）下柱配筋计算（I形截面）e0==950mm=33.3mm>20mm，取ea=33.3mmei=e0+ea=950+33.3=983.3mm查I型柱截面力学特征表，得i=360.9mm==9.05<15，故应考虑结构侧移和构件挠曲引起二阶弯矩对轴向压力偏心距的影响。ζ1==>1，取ζ１=１因==9.05<15，故取ζ2=1η=1+ζ1ζ2=1.06ηei=1.06×983.3=1042.3mm0.3h0=0.3×965=291mm>0.3，故属于大偏心受压=68.1mm<=70mm取x=，并对受压钢筋合力取矩：=576.98mmAs=As′==558.3mm269 XXX厂房结构设计选用418，ρ侧===0.51%>0.2%ρ全部===1.02%>0.6%，所以满足最小配筋率要求。柱平面外受压承载力验算：最大不利内力为N=680.54kN，查表得稳定系数=0.807所以满足弯矩作用平面外的承载力要求。根据构造要求，需在柱转角及腹板处加配相应的构造钢筋，A柱的配筋图如图8-1所示。(a)上柱（b）下柱图8-1A柱截面配筋图（5）柱箍筋配置>4，属薄腹梁>Vmax=39.22kN截面满足要求。>3，取=3>N=267.97kN69 XXX厂房结构设计>仅需按构造配置箍筋采用8@200％>％所以满足最小配筋率的要求。8.1.2抗风柱纵向受力钢筋计算根据柱顶与屋架的连接，取柱顶标高14.9m，变截面处标高12.7m，基顶标高－0.45m，所以有：，15.35m。表8-2抗风柱截面惯性矩和柱高各柱参数柱别截面尺寸/mm自重/kN面积/mm2惯性矩/mm4上柱400×3508.81.4×1051.87×109下柱400×70056.1712.8×1053.73×109图8-2抗风柱计算简图及弯矩图查表得：，，，69 XXX厂房结构设计上柱配筋选用316，％>0.2％，满足要求。下柱配筋选用316，，％>0.2％（a）上柱（b）下柱图8-3抗风柱配筋图69 XXX厂房结构设计8.2裂缝宽度验算由《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）可知，排架柱的裂缝控制等级为三级，按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响，计算的最大裂缝宽度ωmax≤0.3mm。8.2.1A柱裂缝宽度验算（1）上柱：选取最不利内力：M=-55.83，N=178.34kN则原始偏心距又，故需验算裂缝宽度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为：按照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：69 XXX厂房结构设计满足要求。（2）下柱：选取最不利内力组：M=319.66，N=267.97kN则原始偏心距又，故需验算裂缝宽度且有又因<18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为：按照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。故A柱上下柱裂缝宽度均满足要求。69 XXX厂房结构设计8.3牛腿设计8.3.1A柱牛腿设计根据吊车支承的位置，截面的尺寸及构造要求，确定A柱牛腿的尺寸如图8-4所示。（1）牛腿截面高度验算β=0.65，=1.75，牛腿顶面无水平荷载，故。a=750-1000+20=-230<0取a=0所以截面高度满足要求。（2）正截面承载力计算和配筋构造图8-4牛腿外形尺寸=60.24+618.49=678.73kN，（a=0，）所以纵向受力钢筋按构造配置，选用414，=615（3）斜截面承载力的计算——水平箍筋和弯起钢筋确定。因，故牛腿可不设弯起钢筋。水平钢筋选用8＠100，且应满足牛腿上部范围内有4根箍筋，其总水平截面面积为：满足要求。牛腿配筋如图8-5所示：69 XXX厂房结构设计图8-5牛腿配筋（4）局部承受前度验算。取垫板寸400mm×400mm，则满足要求。8.4牛腿吊装验算采用翻身起吊，吊点设在牛腿根部，吊装时混凝土强度达到设计强度的100%后起吊。由附表2-15查知，柱插入杯口深度为，则柱吊装时总长为14.15m。（1）荷载计算柱吊装阶段的荷载为柱的自重，且应考虑动力系数u=1.5，即（2）内力计算在上述荷载作用下，上柱根部于吊点处（牛腿根部）的设计值分别为M1=×7.2×4.22=63.50kN·mM2kN·m69 XXX厂房结构设计，下柱最大弯矩图8-6A（C）柱吊装计算简图（3）受弯承载力验算上柱：>下柱：>所以均满足要求。（4）裂缝宽度验算69 XXX厂房结构设计上柱：下柱：所以裂缝宽度满足要求。69 XXX厂房结构设计9基础设计《建筑地基基础设计规范》（50007-2011）规定，对于柱距地单层多跨厂房，基地承载力特征值160kN/m2<(180kN/m2)<200kN/m2，吊车起重量200~300kN，厂房跨度L≤30m，设计等级为丙级时，可不做地基变形验算，本建筑满足上述要求，故不需要做地基变形验算。《建筑抗震设计规范》规定，地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的一般单层厂房可不进行天然地基及基础的抗争承载验算。该单层厂房地基满足上述要求，所以可仅从无地震作用时的内力组合表中确定三组内力作为基础设计的依据，见表9-1，表中Mk，Nk，Vk分别为与这三组内力相对应的弯矩、轴力、剪力标准值。基础混凝土强度等级采用，下设100mm厚强度等级为的素混凝土垫层。表9-1　A柱基础设计的不利组合组别荷载效应基本组合荷载效应标准组合M/(kN·m)N/kNV/kNMk/(kN·m)Nk/kNVk/kN1379.66267.9759.22253.38426.6526.902-243.47377.72-13.64-224.58286.48-18.133319.66680.5429.84281.07269.9327.039.1基础尺寸及埋置深度图9-1基础尺寸示意图（1）按构造要求，初步确定基础尺寸如图9-1所示。柱插入深度为90069 XXX厂房结构设计mm，基础埋置深度为d=1.20+0.45=1.65m，ew=0.5+0.12=0.62m。（2）按轴心受压基础初估底面面积根据《建筑地基基础设计规范》可查得，，取土与基础平均自重，则经深度修正后的地基承载力特征值为由=的一组荷载，按轴心受压估算基础底面尺寸，取==4.62m2适当放大30%，取A=1.3=1.3×4.6=5.98m2底面选型为矩形2.4×3.4=8.16m2则基础底面的弹性抵抗矩为：。（3）地基承载力验算基础自重和土重为：由表9-1可知，选取以下三组不利内力组合进行基础底面面积计算。表9-2基础底面压力标准值计算不利内力组合第一组253.38426.6526.90第二组-224.58286.48-18.13第三组281.07269.9327.03先按第一组不利内力计算，基础底面相应于荷载效应标准组合时的竖向力和力矩为：基础底面边缘的压力为：地基承载力计算，即：69 XXX厂房结构设计满足要求。取第二组不利内力计算，基础底面相应于荷载效应标准组合时的竖向力和力矩为：基础底面边缘的压力为：地基承载力计算，即：满足要求。取第三组不利内力计算，基础底面相应于荷载效应标准组合时的竖向力和力矩为：基础底面边缘的压力为：地基承载力计算，即：满足要求。69 XXX厂房结构设计9.2基础高度验算基础受冲切承载力计算时采用荷载效应的基本组合，并采用基地净反力，由表9-1选取下列三组不利内力。表9-3基础底面净反力设计值计算不利内力组合第一组379.66267.9739.22第二组-243.47377.22-13.64第三组319.66680.5429.84先按第一组不利内力计算，扣除基础自重及土重后相应于恒载效应基本组合时的地基净反力为：按第二组不利内力计算，地基净反力为：按第三组不利内力计算，地基净反力为：基础的杯壁厚度查表得t≥300mm，取t=300mm，杯壁高度，且取。基础各细部尺寸如图9-4所示：基础底板配筋计算截面图如图9-2所示：对变阶出进行受冲切承载力验算，冲切破坏锥面如图9-3所示：69 XXX厂房结构设计图9-2基础底板配筋计算截面图69 XXX厂房结构设计图9-3变阶处冲切破坏截面图取保护层厚度为35mm，则基础变阶处截面的有效高度为：所以受冲切承载力满足要求。9.3基础底板配筋（1）柱边及变阶处基地净反力计算由表中三组不利内力设计值所产生基底净反力见表，如图所示。其中为基础或变阶处所产生的基底净反力。经分析可知，第一组基底净反力不起控制作用，基础底板配筋可按第二组和第三组基底净反力进行计算。表9-4基底净反力（）基底净反力第一组第二组第三组169.94241.67302.04柱边处152.25205.78240.52变阶处156.56214.75255.90117.78133.99117.49（2）柱边及变阶处弯矩计算柱边处截面弯矩的计算，先按第二组内力计算69 XXX厂房结构设计长边方向短边方向再按第三组内力计算长边方向短边方向变阶处截面的弯矩计算，先按第二组内力计算再按第三组内力计算69 XXX厂房结构设计（3）配筋计算基础底底板受力钢筋采用HRB335，，则基础底板沿长边方向的受力钢筋截面面积为：柱边处：变阶处：所以选用（）基础底板沿短边方向的受力钢筋截面面积为：柱边处：变阶处：所以选用（）。基础配筋图如图9-4所示：69 XXX厂房结构设计图9-4基础模板配筋图69 致谢参考文献[1]GB50009—2012.建筑结构荷载规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.[2]GB50010—2010.混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.[3]GB50011—2010.建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.[4]GB50223—2008.建筑抗震设防分类标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.[5]GB50007—2011.建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.[6]GB50025—2004.湿陷性黄土地区建筑规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.[7]JGJ3—2010,J186－2010.高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.[8]11G329—1.建筑物抗震构造详图[S].北京:中国建筑标准设计研究院出版,2011.[9]GB/T50105—2010.建筑结构制图标准[S].北京:中国计划出版社,2010.[10]龚思礼.建筑抗震设计手册（第二版）[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.[11]中国有色工程设计研究总院.混凝土结构构造手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.[12]梁兴文,王社良,李晓文.混凝土结构设计原理[M].北京:科学出版社,2003.[13]梁兴文,史庆轩.混凝土结构设计[M].北京:科学出版社,2004.[14]丰定国,王社良.抗震结构设计（第2版）[M].武汉:武汉工业大学出版社,2003.[15]霍达.高层建筑结构设计[M].北京:高等教育出版社,2004.[16]梁兴文,史庆轩.土木工程专业毕业设计指导[M].北京:科学出版社,2002.[17]GB/T50001—2010.房屋建筑制图统一标准[S].北京:中国计划出版社,2010.[18]GB/T50104—2010.建筑制图标准[S].北京:中国计划出版社,2010.[19]GB50045—2005.高层民用建筑防火规范[S].北京:中国计划出版社,2005.[20]JGJ67—89.办公建筑设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,1989.[21]同济大学,西安建筑科技大学,东南大学,重庆大学.房屋建筑学[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.[22]黄春华．当代工业建筑设计新趋势探讨[D]．天津：天津大学硕士研究院，2006．[23]杨峣．略谈单层厂房的发展趋势及其建议[J]．工业建筑.1989，（1）．69 致谢致谢首先，要感谢我要感谢我的导师XXX，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样，给我起到了指明灯的作用；他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪，让我很快就感受到了设计的快乐并融入其中。其次我要感谢同组同学对我的帮助和指点，没有他们的帮助和提供资料，没有他们的鼓励和加油，这次毕业设计就不会如此的顺利进行。此次毕业设计历时三个月，是我大学学习中遇到过的时段最长、涉及内容最广、工作量最大的一次设计。用老师的一句话概括就是这次毕业设计相当如是把以前的小课程设计综合在一起的过程，只要把握住每个小课设的精华、环环紧扣、增强逻辑，那么这次的任务也就不难了。我此次的任务是做一个工业厂房。虽说老师说的话让此次的毕业设计看起来不是那么的可怕，但是当我真的开始着手时，还的确是困难重重。此时此刻，看着完成的毕业设计，我的心情无法平静，从刚入大学校园到现在，有多少可敬的学长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢所有我的专业老师们，在我大学四年的学习和生活过程中，这些老师给予了我很多的教导和很大的帮助，从他们身上我学到了很多做人的道理，将使我受益终生。此致敬礼！致谢人：XXX69 附图抗风柱模板及其配筋图'