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1、鋼筋混凝土單層工業廠房設計1. 結構構件選型及柱截面尺寸確定 因該廠房跨度之間，且柱頂標高大于，故采用鋼筋混凝土排架結構。為了保證屋蓋的整體性和剛度，屋蓋采用無檁體系。廠房各主要構件選型見表11：表11廠房各主要構件選型構件名稱標準圖集選用型號重力荷載標準屋面板預應力混凝土大型屋面板2屋架預應力混凝土屋架YWJ27-1吊車梁鋼筋混凝土吊車梁DL-7 3.95(4.80)t/根軌道連接吊車軌道連接詳圖由設計資料可知，吊車軌頂標高為。對起重量為、工作級別為的吊車，當廠房的跨度為，吊車的跨度為，軌頂以上高度為，吊車梁高，暫取軌道頂面至吊車梁頂面的距離為，則牛腿頂面標高為由于模數要求，牛腿頂面標高為，2、實際軌頂標高為考慮吊車行駛所需空隙尺寸，柱頂標高為故柱頂（或屋架下沿底面）標高取取室內地面至基礎頂面的距離為，則計算簡圖中柱的總高度、下柱高度和上柱高度分別為 根據柱高、吊車的=起重量及工作級別等條件，確定柱截面的尺寸為、軸 上柱 下柱 軸 上柱 下柱 定位軸線除端樁外，均通過柱截面幾何中心。對、工作級別為的吊車，軌道中心至吊車端部的距離，吊車橋架外邊緣至上柱內邊凈寬一般取。對中柱，取縱向定位軸線為柱的幾何中心，則，故 對邊柱，取封閉式定位軸線，即縱向定位軸線與縱墻內皮重合，即，故 亦符合要求。由于該廠房工藝無特殊要求，且結構及荷載分布均勻，故可取一榀橫向排架作為基本的計算單元，單元的寬度為兩3、相鄰柱間中心線之間的距離，即，如圖4（a），計算簡圖如圖（b）。圖7計算單元和計算簡圖由柱的截面尺寸可求得截面幾何特征及自重標準值，如表12。表12柱的截面幾何特征及自重標準值計算參數柱號 截面尺寸面積慣性矩自重上柱下柱上柱下柱屋蓋自重標準值為簡化計算，天溝板及相應構造層的自重，取一般屋面自重相同。三氈四油防水層: 水泥砂漿找平層: 厚水泥珍珠巖制品保溫層: 一氈兩油隔氣層: 水泥砂漿找平層: 預應力大型屋面板 屋蓋鋼支撐自重: 屋架重力荷載為，則作用于柱頂的屋蓋結構自重標準值為 吊車梁及軌道自重標準值 柱自重標準值 、軸 上柱 下柱 軸 上柱 下柱 各項永久荷載作用位置如圖5。圖8永久荷載作4、用位置 由荷載規范查得，屋面活荷載標準值為，屋面雪荷載標準值為，由于后者小于前者，故僅按屋面活荷載計算。作用于柱頂的屋面活荷載標準值為的作用位置與作用位置相同，如圖5。對起重量為的吊車，查附表并將吊車的起重量、最大輪壓和最小輪壓進行單位換算，可得根據B及K，可算得吊車梁支座反力影響線中各輪壓對應點的豎向坐標值，如圖6，據此可以求得吊車作用于柱上的吊車荷載。（1） 吊車豎向荷載吊車豎向荷載的標準值為圖9吊車荷載作用下支座反力影響線 （2）吊車橫向水平荷載作用于每一個輪子上的吊車橫向水平制動為同時作用于吊車兩端每個排架柱上的吊車橫向水平荷載標準值為風荷載標準值按式（3-12），基本風壓，按B類地面5、粗糙度，根據廠房各部分標高，由附表3-1可查得風壓高度變化系數為風荷載體型系數如圖7，則由式（3-12）求得排架迎風面及背風面的風荷載標準值分別為則作用于排架計算簡圖上的風荷載標準值為圖10風荷載體型系數及排架計算簡圖3. 排架內力分析排架內力分析有關系數柱剪力分配系數柱頂位移系數和柱的剪力分配系數結果如表13表13柱的剪力分配系數柱號，柱柱由上表知。單階變截面柱柱頂反力系數不同荷載作用下單階變截面柱的柱頂反力系數計算結果如表14：表14單階變截面柱的柱頂反力系數簡圖柱頂反力系數，柱柱0321-永久荷載作用下排架的計算簡圖如圖8，途中重力荷載及力矩根據圖確定，即，各柱按柱頂為不動鉸支座計算內力6、，柱頂不動鉸支座反力為恒載作用下排架機構的彎矩圖，軸力圖和柱底剪力圖分別見圖8。圖11恒載作用下排架內力圖3.2. AB跨作用屋面活荷載排架計算簡圖如圖9。屋架傳至柱頂的集中荷載，它在柱頂及變階處引起的力矩分別為柱頂不動鉸支座反力則排架柱頂不動鉸支座總反力為屋面活荷載作用于跨時的柱頂剪力為排架各柱的彎矩圖，軸力圖和柱底剪力值如圖9。圖12跨作用屋面活荷載時排架內力圖 B跨作用屋面活荷載由于結構對稱，且與跨作用荷載相同，故排架各柱的彎矩圖，軸力圖和柱底剪力值如圖圖13跨作用屋面活荷載時排架內力圖 作用于柱計算簡圖如圖。其中吊車豎向荷載、在牛腿柱頂面處引起的力矩分別為柱頂不動鉸支座反力分別為排架柱7、頂剪力分別為排架各柱的彎矩圖，軸力圖和柱底剪力值如下圖4.圖14作用于柱時排架內力圖 作用于柱左計算簡圖如圖。其中吊車豎向荷載、在牛腿柱頂面處引起的力矩分別為柱頂不動鉸支座反力分別為排架柱頂剪力分別為排架各柱的彎矩圖，軸力圖和柱底剪力值如圖圖15作用于柱左時排架內力圖3.3.3作用于柱右計算同“作用于柱左”圖16作用于柱右時排架內力圖 作用于柱計算同“作用于柱”。圖17作用于柱時排架內力圖作用于跨柱排架計算簡圖如圖，柱頂不動鉸支座反力分別為排架柱頂剪力分別為圖18作用于跨柱排架內力圖作用于跨柱同作用于跨柱圖19作用于跨柱排架內力圖左吹風時柱頂不動鉸支座反力分別為排架柱頂剪力分別為排架內力如圖圖8、20左吹風時排架內力圖右吹風時同左吹風，排架內力如圖圖21右吹風時排架內力圖4. 內力組合4.1 、柱內力組合以柱為例。控制截面取上柱底部截面I-I、牛腿柱截面II-II和下柱底截面III-III，如圖19。表15為各種荷載作用下柱各控制截面的內力標準值匯總表。在每種荷載效應組合中，對矩形和I形截面柱均應考慮以下四種組合，即表16表18為柱荷載效應的基本組合。圖22柱的控制截面各種荷載單獨作用下A柱各控制界面內力標準值匯總表控制界面及正向內力荷載類型永久荷載效應屋面可變荷載效應吊車豎向荷載效應吊車豎向荷載效應風荷載效應作用在AB跨作用在BC跨作用在A柱作用在B柱左作用在B柱右作用在C柱作用在A9、B跨作用在BC跨左風右風變彎矩圖及柱底截面內力序號 0000000000000000-10000000表16柱荷載效應組合表（一）截面內力組合 基本組合；標準組合 Mmax及相應的N,V-Mmax及相應的N,VNmax及相應的M,VNmin及相應的M,VM(+(+NM(+(+1.0NM(+(+(+)NVM(+(+(+)NV表16柱荷載效應組合表（二）截面內力組合 基本組合；標準組合Mmax及相應的N,V-Mmax及相應的N,VNmax及相應的M,VNmin及相應的M,VM(+（+(+(+(+(+NM(+(+(+(+(+NM(+(+(+(+)N380.56VM(+(+(+(+)NV表16柱荷載效10、應組合表（三）截面內力組合 準永久組合Mmax及相應的N,V-Mmax及相應的N,VNmax及相應的M,VNmin及相應的M,VM(+)+(+)(+)NM(+(+)(+)NM(+(+)(+)N4.2 柱內力組合以柱為例?？刂平孛嫒∩现撞拷孛鍵-I、牛腿柱截面II-II和下柱底截面III-III，如圖20。表19為各種荷載作用下柱各控制截面的內力標準值匯總表。在每種荷載效應組合中，對矩形和I形截面柱均應考慮以下四種組合，即表20表22為柱荷載效應的基本組合。圖23柱的控制截面各種荷載單獨作用下B柱各控制界面內力標準值匯總表控制界面及正向內力荷載類型永久荷載效應屋面可變荷載效應吊車豎向荷載效應吊11、車豎向荷載效應風荷載效應作用在AB跨作用在BC跨作用在A柱作用在B柱左作用在B柱右作用在C柱作用在AB跨作用在BC跨左風右風變彎矩圖及柱底截面內力序號03600000000036360000000000表16柱荷載效應組合表（一）截面內力組合 基本組合；標準組合 Mmax及相應的N,V-Mmax及相應的N,VNmax及相應的M,VNmin及相應的M,VM+(+NM(+NM(+(+(+NVM(+(+(+NV表16柱荷載效應組合表（二）截面內力組合 基本組合；標準組合Mmax及相應的N,V-Mmax及相應的N,VNmax及相應的M,VNmin及相應的M,VM(+(+(+(+NM(+(+(+(+NM12、(+(+(+(+NVM(+(+(+(+NV表16柱荷載效應組合表（三）截面內力組合 準永久組合Mmax及相應的N,V-Mmax及相應的N,VNmax及相應的M,VNmin及相應的M,VM(+)(+)(+)(+)NM(+)(+)(+(+)NM(+(+(+(+)N5.1 A、C柱截面設計以柱為例?；炷翉姸鹊燃墳椋?；縱向鋼筋采用級，。上下柱都采用對稱配筋。 選取控制截面最不利內力對上柱，截面有效高度取，則大偏心受壓和小偏心受壓界限破壞時對應的軸向壓力為經判斷，8組內力均為大偏心受壓，根據“彎矩相差不多時，軸力越小越不利；軸力相差不多時，彎矩越大越不利”的原則，可確定商住的最不利內力為對下柱，截面有13、效高度取，則大偏心受壓和小偏心受壓界限破壞時對應的軸向壓力為經判斷，16組不利內力中有12組大偏心受壓，4組小偏心受壓且均滿足，故小偏心受壓均為構造配筋。采用與上柱截面相同的分析方法，可確定下柱的最不利內力為上柱配筋計算 上柱取其中一組不利內力進行配筋計算，其他組列表計算，即取計算。吊車廠房排架方向上柱的計算長度為由于，取附加偏心距，則 取故取進行計算。選，則，滿足要求。垂直于排架方向上柱的計算長度滿足彎矩作用平面外的承載力要求。下柱配筋計算下柱取其中一組不利內力進行配筋計算，即取計算。吊車廠房排架方向上柱的計算長度為截面計算尺寸由于，則 ，取先假定中和軸位于翼緣內且為大偏心受壓構件，受壓區在14、受壓翼緣內，則按計算計算方法與上述相同，計算過程從略，計算結果為選，則，滿足要求。驗算垂直于彎矩作用平面的受壓承載力截面慣性矩 截面面積 滿足彎矩作用平面外的承載力要求。 ，柱的裂縫寬度驗算對的柱應進行裂縫寬度驗算，上柱和下柱的偏心距最大值分別為：故不需要進行裂縫寬度驗算。柱箍筋配置非地震區的單層廠房柱，其箍筋數量一般由構造要求控制。根據構造要求，上下柱箍筋均選用A。 牛腿柱設計根據吊車梁支撐位置、截面尺寸及構造要求，初步擬定牛腿尺寸如圖。其中牛腿柱截面寬，牛腿柱高，。圖24牛腿尺寸簡圖（1）牛腿截面高度驗算作用于牛腿頂面按荷載效應標準組合計算的豎向力為牛腿頂面無水平荷載，即；對支撐吊車梁的牛15、腿，；得故牛腿截面高度滿足要求。（2）牛腿配筋計算由于，按構造要求，實際選用。水平箍筋選用。 柱的吊裝驗算采用翻身起吊，吊點設在牛腿下部，混凝土達到設計強度后起吊。插入杯口深度為，取，則柱吊裝時的總長度為計算簡圖如圖。 圖柱吊裝計算簡圖（1） 荷載計算吊裝階段的荷載為柱自重重力荷載，且應考慮動力系數，即（2） 內力計算在上述荷載作用下，柱各控制截面彎矩為由，得令，得則下柱段最大彎矩為（3） 承載力和裂縫寬度驗算上柱配筋為（318），其受彎承載力按下式計算：裂縫寬度驗算如下： 滿足要求。下柱配筋為，其受彎承載力按下式計算：裂縫寬度驗算如下： 滿足要求。 B柱截面設計混凝土強度等級為，；縱向鋼筋采16、用級，。上下柱都采用對稱配筋。 選取控制截面最不利內力對上柱，截面有效高度取，則大偏心受壓和小偏心受壓界限破壞時對應的軸向壓力為根據“彎矩相差不多時，軸力越小越不利；軸力相差不多時，彎矩越大越不利”的原則，暫取2組最不利內力，即對下柱，截面有效高度取，則大偏心受壓和小偏心受壓界限破壞時對應的軸向壓力為采用與上柱截面相同的分析方法，可確定下柱的最不利內力為上柱配筋計算 上柱取其中一組不利內力進行配筋計算，其他組列表計算，即取計算。吊車廠房排架方向上柱的計算長度為由于，取附加偏心距，則 取所以為大偏心受壓構件。按計算所得面積為負數。選，則，滿足要求。垂直于排架方向上柱的計算長度滿足彎矩作用平面外的17、承載力要求。下柱配筋計算 下柱取其中一組不利內力進行配筋計算，其他組列表計算，即取計算。吊車廠房排架方向上柱的計算長度為截面計算尺寸由于，則 ，取先假定中和軸位于翼緣內受壓區進入腹板，則按計算方法同上，計算過程從略，結果為負值。選4，則，滿足要求。驗算垂直于彎矩作用平面的受壓承載力截面慣性矩 截面面積 滿足彎矩作用平面外的承載力要求。 柱的裂縫寬度驗算 對的柱應進行裂縫寬度驗算，上柱和下柱的偏心距最大值分別為：故不需要進行裂縫寬度驗算。 柱箍筋配置 非地震區的單層廠房柱，其箍筋數量一般由構造要求控制。根據構造要求，上下柱箍筋均選用。 牛腿柱設計根據吊車梁支撐位置、截面尺寸及構造要求，初步擬定牛18、腿尺寸如圖。其中牛腿柱截面寬，牛腿柱高，。圖26牛腿柱尺寸見圖（1）牛腿截面高度驗算作用于牛腿頂面按荷載效應標準組合計算的豎向力為牛腿頂面無水平荷載，即；對支撐吊車梁的牛腿，；得故牛腿截面高度滿足要求。（2）牛腿配筋計算由于， 則實際選用4。水平箍筋選用 柱的吊裝驗算采用翻身起吊，吊點設在牛腿下部，混凝土達到設計強度后起吊。插入杯口深度為，取，則柱吊裝時的總長度為計算簡圖如圖。 圖27柱吊裝計算簡圖（1） 荷載計算吊裝階段的荷載為柱自重重力荷載，且應考慮動力系數，即（2）內力計算在上述荷載作用下，柱各控制截面彎矩為由，得令，得則下柱段最大彎矩為（3）承載力和裂縫寬度驗算上柱配筋為（），其受彎承載力按下式計算：裂縫寬度驗算如下： 滿足要求。下柱配筋為（），其受彎承載力按下式計算：裂縫寬度驗算如下： 滿足要求。圖紙列表圖紙編號圖紙名稱1板圖配筋圖2主、次梁配筋圖3牛腿柱配筋圖