單層鋼筋混凝土柱廠房設(shè)計(jì)方案

年5月29日單層鋼筋混凝土柱廠房設(shè)計(jì)方案文檔僅供參考單層鋼筋混凝土柱廠房課程設(shè)計(jì)目錄一、設(shè)計(jì)資料…………………………..(2)二、結(jié)構(gòu)方案選擇…………………..(2)三、結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件選型………………………..(3)四、計(jì)算單元及計(jì)算簡(jiǎn)圖………………………..(6)(1)標(biāo)高………………….……………………..(6)(2)初定柱的截面尺寸…………………..(6)(3)定位軸線…………………..……………..(6)(4)計(jì)算單元及計(jì)算簡(jiǎn)圖……………….……………..(6)五、荷載計(jì)算…………………………..(7)(1)屋蓋荷載…………………..(7)(2)柱和吊車梁等自重…………………..(7)(3)吊車荷載………………………..……..(8)(4)風(fēng)荷載………..…………..(9)(5)內(nèi)力分析………………………….……..(9)(6)內(nèi)力組合…………………….…………….…………..(17)六、排架柱截面設(shè)計(jì)……………………………..(17)(1)選取控制截面最不利內(nèi)力..…………………..(17)(2)A柱配筋計(jì)算….…….………………….…………..(18)(3)B柱配筋計(jì)算….……………………..(20)七、排架柱的裂縫寬度驗(yàn)算…………………..(23)(1)A柱裂縫寬度驗(yàn)算………………...(23)(2)B柱裂縫寬度驗(yàn)算…………………..(24)八、牛腿設(shè)計(jì)………………….……..(24)九、排架柱的吊裝驗(yàn)算………………….……..(26)十、錐形杯口基礎(chǔ)設(shè)計(jì)……………………..…..……………..(30)(1)荷載計(jì)算…………..……………….…..……………..(31)(2)基礎(chǔ)地面尺寸確定…………….….………….…..……………..(32)(3)地基承載力驗(yàn)算……………..…..…………….…..……………..(33)(4)基礎(chǔ)受沖切承載力驗(yàn)算……………..…..…………….…..…..(34)(5)基礎(chǔ)底板配筋計(jì)算…………..…..…………….…..……………..(35)參考文獻(xiàn)………………….……………..(38)一、設(shè)計(jì)資料1、該車間雙跨等高廠房,無天窗,長(zhǎng)66m,柱距6m,跨度均為L(zhǎng)=18m,無伸縮縫,廠房?jī)啥嗽O(shè)有山墻。車間剖面如圖1所示:圖1車間剖面圖根據(jù)工藝要求車間每跨設(shè)有軟鉤橋式起重機(jī)一臺(tái),A5工作級(jí)別。吊車起重量100KN,軌頂標(biāo)高8.400m。建設(shè)地點(diǎn):某市郊區(qū)(基本風(fēng)壓0.45kN/m2,基本雪壓0.50kN/m2,無抗震設(shè)防要求)。4、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件:根據(jù)勘察報(bào)告,場(chǎng)地地形平整,自地表向下為:①雜填土,厚度0.70m;②粘土,紅黃褐色,厚度2.50m,容許承載力140kpa;③粉質(zhì)粘土,厚度2.50m,容許承載力210kPa;④卵石層,較厚。未發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)現(xiàn)象。地下水位較低,無腐蝕性。5、建筑構(gòu)造(1)屋面(不上人):卷材防水,其作法如下:三氈四油防水層上鋪小石子,20厚1:3水泥砂漿找平層,100厚泡沫混凝土保溫層;一氈二油隔氣層,20厚1:3水泥砂漿找平層,預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板。(2)墻體:240厚清水磚墻,鋼門窗,門窗洞口寬4m,女兒墻高度300～500mm。(3)地面:室內(nèi)地坪為混凝土地面,室內(nèi)外高差150mm。選用材料:柱混凝土可選C30,縱筋HRB400,箍筋HPB300。柱下獨(dú)立基礎(chǔ)混凝土選C25,縱筋HRB335;基礎(chǔ)墊層混凝土等級(jí)采用C15。二、結(jié)構(gòu)方案選擇選用傳統(tǒng)鋼筋混凝土單廠結(jié)構(gòu)”板—架—柱”體系,由以下四種結(jié)構(gòu)組成:(1)由屋面板、屋架組成的屋蓋結(jié)構(gòu);(2)由屋架、柱和基礎(chǔ)組成的排架結(jié)構(gòu),為主要承重結(jié)構(gòu);(3)由屋蓋支承、柱間支承組成的支撐結(jié)構(gòu);(4)由縱墻、山墻組成的維護(hù)結(jié)構(gòu);采用單獨(dú)柱下現(xiàn)澆鋼筋混凝土杯口基礎(chǔ),基礎(chǔ)梁承托圍護(hù)墻,山墻為非承重墻,設(shè)抗風(fēng)柱。三、結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件選型1)廠房柱網(wǎng)平面布置如圖2:圖2廠房柱網(wǎng)布置圖另外,根據(jù)<混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范>(GB50010-)9.1規(guī)定,裝配式鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距為100m(室內(nèi)或土中)或70m(露天)。而本題廠房總長(zhǎng)66m,因此無需驗(yàn)算廠房的伸縮縫。2)主要構(gòu)件選型:1、屋面恒載:三氈四油防水層上鋪小石子0.4kN/m220mm厚1:3水泥砂漿找平層0.02×20=0.4kN/m2100mm厚泡沫混凝土保溫層0.1×5=0.5kN/m2一氈二油隔氣層0.05kN/m220mm厚1:3水泥砂漿找平層0.02×20=0.4kN/m2合計(jì)1.75kN/m2活載:屋面不上人0.5kN/m2雪壓0.5kN/m2可變荷載效應(yīng)控制組合:由永久荷載效應(yīng)控制組合:選用由永久荷載效應(yīng)控制組合值作為選用依據(jù)值。選用標(biāo)準(zhǔn)圖集04G410-1~2中的1.5m×6.0m一般預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板Y-WB-3Ⅲ(中間跨),Y-WB-3Ⅲs(端跨),其允許外加均布荷載基本組合設(shè)計(jì)值為,滿足要求。板自重標(biāo)準(zhǔn)值1.4kN/m2,灌縫重標(biāo)準(zhǔn)值為0.10kN/m2?？傊亓繕?biāo)準(zhǔn)值1.50kN/m2。2、嵌板及檐口板選用標(biāo)準(zhǔn)圖集04G410-1中的1.5m×6.0m一般預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板Y-KWB-2Ⅱ(中間跨),Y-KWB-2Ⅱs(端跨),其允許外加均布荷載基本組合設(shè)計(jì)值為,滿足要求。板自重標(biāo)準(zhǔn)值1.70kN/m2,灌縫重標(biāo)準(zhǔn)值為0.10kN/m2?？傊亓繕?biāo)準(zhǔn)值1.80kN/m2。板寬900mm。3、天溝板屋面采用有組織排水,選用標(biāo)準(zhǔn)圖集04G410-1~2中的天溝板(TGB58),中間跨:TGB58(無落水洞),TGB58a、TGB58b(有落水洞口),邊跨:TGB58sa、TGB58sb。允許外加均布荷載基本組合值[q]=3kN/m>q=2.85kN/m。板自重標(biāo)準(zhǔn)值2.01kN/m。天溝板寬580mm。天溝板外荷載為:屋面做法荷載:1.85kN/m2積水荷載(按210mm高計(jì)):2.1kN/m2活荷載:0.5kN/m2外加均布荷載基本組合值:q=1.4x(1.85+2.1)x(580-190)+1.3x0.7x0.5x(580-190)=2.33kN/m<[q]=3kN/m,滿足條件。4、鋼筋混凝土屋架及支撐屋架跨度為18m。該廠房不設(shè)天窗(類別號(hào)為a),檐口形狀為兩端內(nèi)天溝(代號(hào)為C)。有懸掛吊車時(shí)屋面增設(shè)支承。荷載計(jì)算:外加荷載:1.75kN/m2屋面板加灌縫重:1.40+0.1=1.5kN/m2屋面支撐及吊管自重:0.15kN/m2恒載標(biāo)準(zhǔn)值合計(jì):3.4kN/m2活載標(biāo)準(zhǔn)值:0.5kN/m2可變荷載效應(yīng)控制組合:由永久荷載效應(yīng)控制組合:選用標(biāo)準(zhǔn)圖集04G415-1中:YWJ18-2Aa,允許外加荷載5.5kN/m2>5.2kN/m2,滿足要求;自重標(biāo)準(zhǔn)值65.5kN/榀,端部高度為1650mm,中央高度為2650mm。屋面梁選用標(biāo)準(zhǔn)圖集G353-4~6中:SL12-2C,屋面梁自重51.33.4kN/根。5、吊車梁,采用鋼筋混凝土吊車梁。選用標(biāo)準(zhǔn)圖集G323-1~2,根據(jù)吊車起重量100KN、大連重工起重集團(tuán)有限公司DQQD型、中級(jí)工作制A5、車間每跨設(shè)有軟鉤橋式起重機(jī)一臺(tái),查A4、A5(中級(jí)工作制吊車梁選用表),邊跨選用編號(hào)DL-7B,允許內(nèi)力Mmax=301.1KN.m,梁重28.2KN/根;中跨選用DL-7Z,允許內(nèi)力Mmax=421.6KN.m,Va=285.2KN,Vz=142.8KN,梁重27.5KN/根。電動(dòng)單鉤橋式吊車數(shù)據(jù)表表1吊車起重量Q跨度LK起升高度中級(jí)工作制A5吊車總重PmaxPmin小車重g吊車總重吊車最大寬度B打車輪距K大車底面至軌道頂面的距離FB1軌道頂面至吊車頂面的距離軌道中心至吊車外緣的距離KNmmKNKNKNKNmmmmmmmmmm10016.5121172639.0186515040502261677.0230.3吊車梁截面及尺寸如圖2所示:圖2吊車梁截面及尺寸6、吊車梁走道板選用標(biāo)準(zhǔn)圖集04G337,取邊跨上柱截面:400x400;中間跨上柱截面:矩形400x600。對(duì)中跨:,取600mm,選用DB60-3。對(duì)邊跨:,取400mm,選用DB40-3S。7、吊車軌道聯(lián)結(jié)及車擋軌道連接:最大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值為Pdk=117KN。最大輪壓設(shè)計(jì)值≤330KN。則選用標(biāo)準(zhǔn)圖集04G325中,吊車梁上螺栓孔距為200mm,軌道聯(lián)結(jié)型號(hào)DGL-6,軌道面至梁頂面距離164mm~184mm;車擋型號(hào)CD-2,自重89.08+1.95=910.3N,為便于計(jì)算取其計(jì)算值為0.9KN,且吊車梁端應(yīng)根據(jù)CD-2安裝要求預(yù)留螺栓。8、基礎(chǔ)梁墻高約。基礎(chǔ)梁承托圍護(hù)墻,突出于柱外的墻厚240mm,墻有窗洞。選用標(biāo)準(zhǔn)圖集04G320中,JL-3(中跨),重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值16.1kN/根;JL-17(邊跨),重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值13.1kN/根。;山墻有門,選用JL-4,重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值16.7kN/根。四、計(jì)算單元及計(jì)算簡(jiǎn)圖(1)標(biāo)高1)軌頂標(biāo)高8.400m2)查DGL-6,軌道頂面至吊車梁頂面的距離ha=0.19,故牛腿頂面標(biāo)高=軌頂標(biāo)高-ha-hb=8.4-0.19-1.2=7.01m,牛腿頂面標(biāo)高取為7.0m。3)柱頂標(biāo)高吊車軌頂至吊車頂部高度為2.475m;屋架下弦至吊車頂部所需空隙高度為220mm;屋架下弦至柱頂高度為75mm。柱頂標(biāo)高=8.4+2.475+0.22+0.075=11.02m,柱頂標(biāo)高取為11.0m。4)取基礎(chǔ)頂面至室內(nèi)外地坪高差為0.8m,則從基礎(chǔ)頂面算起的:全柱高H=11.0+0.8=11.8m上柱高Hu=11.0-7.0=4.0m下柱高Hl=11.8-4=7.8m(2)初定柱的截面尺寸當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓繛?00KN和軌頂標(biāo)高為8.400m時(shí),則實(shí)腹柱截面高度h≥Hk/14=657mm;截面寬度b≥max{Hl/14,400}=400mm。對(duì)邊柱A(C)柱:上柱:矩形截面400mmx400mm,截面積Al=0.16m2,自重4KN/m,Iu=2.13x10-3m4。吊車橋架外邊緣與上柱內(nèi)邊緣之間的空隙=750-400-230=120mm>80mm,滿足要求。下柱:I形截面400mmx900mmx120mmx150mm,Al=0.193m2,自重4.825KN/m,Il=19.95x10-3m4。對(duì)中柱B柱:上柱:矩形截面400x600,Al=0.24m2,自重6KN/m,Iu=7.2x10-3m4。吊車橋架外邊緣與上柱內(nèi)邊緣之間的空隙=750-300-230=220mm>80mm,滿足要求。下柱:I形截面400mmx1100mmx120mmx150mm,Al=0.217m2,自重5.425KN/m,Il=32.6x10-3m4圖3柱截面尺寸(3)定位軸線B1:由廠房設(shè)計(jì)任務(wù)書上所給附表查得,軌道中心線至吊車端部的距離B1=230mm。B2:吊車橋架至上柱內(nèi)邊緣的距離,當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓坎淮笥?00KN時(shí),一般B2≥80mm,取B2=80mm。B3:邊柱的上柱截面高度或中柱邊緣至其縱向定位軸線的距離,取B3=400mm。e=B1+B2+B3=710mm<750mm,滿足要求。計(jì)算中取e=750mm。故取封閉的定位軸線A、B都分別與左右外縱墻內(nèi)皮重合。(4)計(jì)算單元及排架的計(jì)算簡(jiǎn)圖由于該車間沒有特殊要求,結(jié)構(gòu)布置均勻,除吊車荷載外,荷載在縱向的分布是均勻的,故可取一榀橫向排架為計(jì)算單元,計(jì)算單元的寬度為縱向相鄰柱間距中心線之間的距離,即B=6.0m,如圖2(a)所示。排架的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2(b)所示。圖4(a)圖4(b)五、荷載計(jì)算(1)屋蓋荷載1)取屋蓋恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3.4KN/m2,屋架自重標(biāo)準(zhǔn)值65.5kN/榀,故屋蓋傳給排架柱的集中恒荷載設(shè)計(jì)值G1=1.2x3.4x6x9+66.5/2=253.57KN作用于上部柱中心線外側(cè)e0=50mm。2)屋面活荷載由<荷載規(guī)范>規(guī)定,屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.5KN/m2,與雪荷載相等,故僅取其一項(xiàng)計(jì)算。則由屋蓋傳給排架柱的集中活荷載設(shè)計(jì)值為:Q1=1.4x0.5x6x9=37.8KN作用于上部柱中心線外側(cè)e0=50mm處。(2)柱和吊車梁等自重吊車梁及軌道:邊跨:G3=1.2x(28.2+6x0.8)=39.6KN中跨:G3=1.2x(27.5+6x0.8)=38.76KN邊柱A(C)柱:上柱:G4A=G4C=1.2x4x4=19.2KN下柱:G5A=1.2x4.825x7.8=45.16KN中柱B柱:上柱:G4B=G4C=1.2x4x6=28.8KN下柱:G5B=1.2x5.425x7.8=50.78KN各永久荷載作用位置如圖5所示:A柱B柱C柱圖5各永久荷載作用位置(3)吊車荷載由表一可查得,Pmax,k=117KN,Pmin,k=26KN,G2k=39KN,B=5150mm,K=4050mm。圖6吊車梁支座反力影響線由于每跨只有一臺(tái)吊車,則:(4)風(fēng)荷載基本風(fēng)壓;;按B類地面粗糙度,根據(jù)各部分標(biāo)高,可由教材表10-4查得風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz為:柱頂(標(biāo)高11.1m):μz=1.033檐口(標(biāo)高12.75m):μz=1.077屋頂(標(biāo)高13.75m):μz=1.105風(fēng)荷載體型系數(shù)μs及排架計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖4:圖7風(fēng)荷載體型系數(shù)及排架計(jì)算簡(jiǎn)圖則作用于排架上的迎風(fēng)面和背風(fēng)面的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值分別為:屋蓋受到的風(fēng)荷載對(duì)排架的作用,考慮成集中荷載作用在柱端,其設(shè)計(jì)值為:(5)內(nèi)力分析等高排架可用剪力分配法進(jìn)行排架內(nèi)力分析。5.1、柱剪力分配系數(shù)柱剪力分配系數(shù)表2柱號(hào)邊柱A、Cn=0.107;λ=0.338C0=2.269;δ=1.225x10-30.256中柱Bn=0.221;λ=0.338C0=2.641;δ=0.644x10-30.4882.單階變截面柱柱頂反力系數(shù)單階變截面柱柱頂反力系數(shù)表3簡(jiǎn)圖柱頂反力系數(shù)邊柱A、C中柱B2.2161.8521.0051.1700.6770.9570.333——其中a=(4-1.2)/4=0.7。5.2、永久荷載作用下排架內(nèi)力分析內(nèi)力正負(fù)號(hào)規(guī)定:排架柱的彎矩圖畫在受拉側(cè),剪力以順時(shí)針方向?yàn)檎?軸力以受壓為正。結(jié)合圖3可得如下:彎矩方向見圖5。由于排架為正對(duì)稱結(jié)構(gòu)并作用對(duì)稱荷載,排架結(jié)構(gòu)無側(cè)移,故各柱可按柱頂為不動(dòng)鉸支座計(jì)算內(nèi)力。結(jié)合表三可得:RC=-7.18KN(←)此時(shí)排架各柱內(nèi)力圖見圖8:圖8恒載作用下排架內(nèi)力圖5.3、屋面可變荷載作用下排架內(nèi)力分析當(dāng)AB跨作用屋面活荷載時(shí)的內(nèi)力圖與BC跨作用屋面活荷載的內(nèi)力圖呈鏡像對(duì)稱,因此只需討論AB跨作用屋面活荷載時(shí)的內(nèi)力圖即可。在柱頂附加不動(dòng)鉸支座:撤銷附加的不動(dòng)鉸支座,在排架柱頂施加集中力-(RA+RB),并與柱頂附加不動(dòng)鉸支座時(shí)反力疊加,可得屋面活荷載作用于AB跨時(shí)的各柱頂剪力,即:此時(shí)排架各柱內(nèi)力圖見圖9:圖9AB跨作用屋面活荷載時(shí)排架內(nèi)力圖根據(jù)鏡像對(duì)稱規(guī)律可得當(dāng)BC跨作用屋面活荷載的排架各柱內(nèi)力圖,如圖10:圖10BC跨作用屋面活荷載時(shí)排架內(nèi)力圖5.4、吊車荷載用用下排架內(nèi)力分析(不考慮廠房整體空間作用)①作用于A柱計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖8。則吊車豎向荷載、在牛腿頂面出引起的力矩分別為:在柱頂附加不動(dòng)鉸支座:撤銷附加的不動(dòng)鉸支座,在排架柱頂施加集中力-(RA+RB),并與柱頂附加不動(dòng)鉸支座時(shí)反力疊加,可得作用于A柱時(shí)的各柱頂剪力,即:此時(shí)排架各柱內(nèi)力圖見圖11:圖11作用于A柱時(shí)排架內(nèi)力圖②作用在B柱左計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖12。則吊車豎向荷載、在牛腿頂面出引起的力矩分別為:在柱頂附加不動(dòng)鉸支座:撤銷附加的不動(dòng)鉸支座,在排架柱頂施加集中力-(RA+RB),并與柱頂附加不動(dòng)鉸支座時(shí)反力疊加,可得作用于B柱左時(shí)的各柱頂剪力,即:此時(shí)排架各柱內(nèi)力圖見圖12:圖12作用于B柱左時(shí)排架內(nèi)力圖③作用在B柱右根據(jù)鏡像對(duì)稱規(guī)律可得當(dāng)作用在B柱右時(shí)排架內(nèi)力圖,見圖13:圖13作用于B柱右時(shí)排架內(nèi)力圖④作用在C柱同理,根據(jù)鏡像對(duì)稱規(guī)律,將”作用于A柱”情況的A、C柱內(nèi)力互換,可求得各柱的內(nèi)力,如圖14:圖14作用于C柱時(shí)排架內(nèi)力圖⑤作用在AB跨當(dāng)方向相反時(shí),彎矩和剪力只改變符號(hào),數(shù)值不變。結(jié)合表2可得:此時(shí)排架各柱內(nèi)力圖見圖15:圖15作用在AB跨時(shí)排架內(nèi)力圖⑥作用在BC跨圖16作用在BC跨時(shí)排架內(nèi)力圖5.5、風(fēng)荷載作用下排架內(nèi)力分析(1)左風(fēng)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖17所示。結(jié)合表2可得:此時(shí)排架各柱內(nèi)力圖如圖17所示:圖17左吹風(fēng)時(shí)排架內(nèi)力圖(2)右風(fēng)風(fēng)荷載為右吹風(fēng)時(shí),排架各柱內(nèi)力圖如圖18所示:圖18右吹風(fēng)時(shí)排架內(nèi)力圖(6)內(nèi)力組合A、B柱的內(nèi)力組合如附表3、表4所示。六、排架柱截面設(shè)計(jì)采用就地預(yù)制柱,混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30,,縱向受力鋼筋為HRB400級(jí)鋼筋,,箍筋選用HPB300級(jí)鋼筋,。。上下柱均采用對(duì)稱配筋。(1)選取控制截面最不利內(nèi)力大偏心受壓和小偏心受壓界限破壞時(shí)對(duì)應(yīng)的軸力為:A柱:上柱:下柱:B柱:上柱:下柱:當(dāng),按大偏心受壓計(jì)算。對(duì)大偏心受壓對(duì)稱配筋的柱,根據(jù)”彎矩相差不多時(shí),軸力越小越不利;軸力相差不多時(shí),彎矩越大越不利”的原則,可確定各柱的最不利內(nèi)力設(shè)計(jì)值:A柱:Ⅰ-ⅠⅢ-ⅢB柱:Ⅰ-ⅠⅢ-Ⅲ(a)(b)(2)A柱配筋計(jì)算1)上柱配筋計(jì)算考慮二階效應(yīng):附加偏心距:則:查教材表12-3知,考慮二階效應(yīng)后的彎矩設(shè)計(jì)值和偏心距為:,按大偏心受壓計(jì)算。選用3C16()。截面一側(cè)配筋率截面總配筋率,滿足要求對(duì)垂直于排架方向的截面承載力驗(yàn)算:由教材表12-3知,對(duì)垂直于排架方向的上柱計(jì)算長(zhǎng)度,查教材表5-1知:,承載力滿足要求。2)下柱配筋計(jì)算附加偏心距:則:查教材表12-3知,考慮二階效應(yīng)后的彎矩設(shè)計(jì)值和偏心距為:由于,近似取。選用4C16()。截面一側(cè)配筋率截面總配筋率,滿足要求。對(duì)垂直于排架方向的截面承載力驗(yàn)算:由教材表12-3知,對(duì)垂直于排架方向的上柱計(jì)算長(zhǎng)度,查教材表5-1知:,承載力滿足要求。(3)B柱配筋計(jì)算1)上柱配筋計(jì)算附加偏心距:則:查教材表12-3知,,按大偏心受壓計(jì)算。由采用對(duì)稱配筋,則:選用3C18()。截面一側(cè)配筋率截面總配筋率,滿足要求對(duì)垂直于排架方向的截面承載力驗(yàn)算:由教材表12-3知,對(duì)垂直于排架方向的上柱計(jì)算長(zhǎng)度,查教材表5-1知:,承載力滿足要求。2)下柱配筋計(jì)算1、按(a)組內(nèi)力進(jìn)行截面計(jì)算。附加偏心距:則:查教材表12-3知,,即中和軸在腹板內(nèi)。則:,即為大偏心受壓構(gòu)件。2、按(b)組內(nèi)力進(jìn)行截面計(jì)算。附加偏心距:則:查教材表12-3知,由于,則中和軸在翼緣內(nèi),為大偏心受壓構(gòu)件。。選用4C18()。截面一側(cè)配筋率截面總配筋率,滿足要求對(duì)垂直于排架方向的截面承載力驗(yàn)算:由教材表12-3知,對(duì)垂直于排架方向的上柱計(jì)算長(zhǎng)度,查教材表5-1知:,承載力滿足要求。七、排架柱的裂縫寬度驗(yàn)算(1)A柱裂縫寬度驗(yàn)算上部柱控制截面Ⅰ-Ⅰ的準(zhǔn)永久組合內(nèi)力值:當(dāng)偏心受壓構(gòu)件時(shí),可不作驗(yàn)算裂縫寬度驗(yàn)算。下部柱控制截面Ⅲ-Ⅲ的準(zhǔn)永久組合內(nèi)力值:當(dāng)偏心受壓構(gòu)件時(shí),可不作驗(yàn)算裂縫寬度驗(yàn)算。(2)B柱裂縫寬度驗(yàn)算上部柱控制截面Ⅰ-Ⅰ的準(zhǔn)永久組合內(nèi)力值:當(dāng)偏心受壓構(gòu)件時(shí),可不作驗(yàn)算裂縫寬度驗(yàn)算。下部柱控制Ⅲ-Ⅲ的準(zhǔn)永久組合內(nèi)力值:當(dāng)偏心受壓構(gòu)件時(shí),可不作驗(yàn)算裂縫寬度驗(yàn)算。八、牛腿設(shè)計(jì)根據(jù)吊車梁支承位置,吊車梁尺寸及構(gòu)造要求,確定牛腿尺寸如圖所示。圖19A柱牛腿尺寸圖20B柱牛腿尺寸(1)A柱牛腿設(shè)計(jì)牛腿截面寬度為b=400mm,截面高度h=600mm,截面有效高度為h0=560mm。作用于牛腿頂面按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合的豎向力為:牛腿頂面沒有水平荷載,即(作用在上柱軌頂標(biāo)高處)。設(shè)裂縫控制系數(shù),取。則:故牛腿截面高度滿足要求。由于,故牛腿可按構(gòu)造要求配筋。根據(jù)構(gòu)造要求,,實(shí)際選用5C14()。其中2C14是彎起鋼筋。水平箍筋選用B14@100。(2)B柱牛腿設(shè)計(jì)牛腿截面寬度為b=400mm,截面高度h=800mm,截面有效高度為。作用于牛腿頂面按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合的豎向力為:故牛腿截面高度滿足要求。由于,故牛腿按計(jì)算配筋。取。,實(shí)際選用5C16()。其中2C16是彎起鋼筋。水平箍筋選用B8@100。(3)牛腿箍筋配置水平箍筋選用B8@100。在牛腿上部范圍內(nèi)箍筋的總截面面積為。故箍筋的設(shè)置滿足要求。(4)牛腿頂面局部受壓驗(yàn)算取吊車梁的墊板為,則故牛腿頂面的局部受壓滿足要求。九、柱的吊裝驗(yàn)算采用翻身起吊,吊點(diǎn)設(shè)在牛腿下部,混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后起吊。排架柱插入基礎(chǔ)杯口內(nèi)的高度,m。故柱的總長(zhǎng)為。起吊時(shí)的支點(diǎn)有兩個(gè):柱底和牛腿底,上柱和牛腿是懸臂的,計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示。圖21A柱吊裝計(jì)算簡(jiǎn)圖圖22B柱吊裝計(jì)算簡(jiǎn)圖A柱(1)荷載計(jì)算柱吊裝階段的荷載為柱自重重力荷載,且應(yīng)考慮動(dòng)力系數(shù),柱自重的重力荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.35,則:(2)彎矩計(jì)算在上述荷載作用下,柱各控制截面的彎矩為:由得:,得(3)截面受彎承載力及裂縫寬度驗(yàn)算上柱配筋為3C16(),施工階段構(gòu)件的結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取,其受彎承載力為:,滿足要求。裂縫寬度驗(yàn)算:由于只考慮柱自重恒荷載,則其準(zhǔn)永久值,取滿足要求。下柱配筋為4C16(),,其受彎承載力為:,滿足要求。裂縫寬度驗(yàn)算:取滿足要求。B柱(1)荷載計(jì)算柱吊裝階段的荷載為柱自重重力荷載,且應(yīng)考慮動(dòng)力系數(shù),柱自重的重力荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.35,則:(2)彎矩計(jì)算在上述荷載作用下,柱各控制截面的彎矩為:由得:,得(3)承載力及裂縫寬度驗(yàn)算上柱配筋為3C18(),,其受彎承載力為:,滿足要求。裂縫寬度驗(yàn)算:由于只考慮柱自重恒荷載,則其準(zhǔn)永久值,取故滿足要求。下柱配筋為4C18(),,其受彎承載力為:,滿足要求。裂縫寬度驗(yàn)算:滿足要求。七、錐形杯口基礎(chǔ)設(shè)計(jì)<建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范>(GB50007-)規(guī)定,對(duì)6m柱距單層排架結(jié)構(gòu)多跨廠房,當(dāng)?shù)鼗休d力特征值為,廠房跨度,吊車額定起重量不超過,以及設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)時(shí),設(shè)計(jì)時(shí)可不做地基變形驗(yàn)算。此次設(shè)計(jì)符合上述條件,故不需進(jìn)行地基變形驗(yàn)算。下面以A柱為例進(jìn)行柱的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)?；A(chǔ)材料:混凝土強(qiáng)度等級(jí)取C25,;縱筋選用HRB335;基礎(chǔ)墊層混凝土等級(jí)采用C15。(1)荷載計(jì)算1)作用于基礎(chǔ)頂面上的荷載包括柱底(3-3)傳給基礎(chǔ)的M、N、V以及圍護(hù)墻自重重力荷載兩部分。按照<建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范>(GB50007-)的規(guī)定,基礎(chǔ)的地基承載力驗(yàn)算取用標(biāo)準(zhǔn)組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值。由于圍護(hù)墻自重重力荷載的大小方向和作用位置均不變,故基礎(chǔ)的最不利內(nèi)力主要取決于柱底(3-3截面)的不利內(nèi)力,應(yīng)取軸力最大的不利內(nèi)力組合以及正負(fù)彎矩為最大的不利組合。經(jīng)對(duì)表4中的柱底截面不利內(nèi)力進(jìn)行分析可知,基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)的不利內(nèi)力如表6和表7所示。3-3截面的不利內(nèi)力設(shè)計(jì)值表6組別M(kN.m)N(kN)V(kN)第1組197.6728.26-35.42第2組269.56357.53-43.66第3組-210.4466.38+24.51基礎(chǔ)底面設(shè)計(jì)時(shí)不利內(nèi)力表7組別荷載基本組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值荷載標(biāo)準(zhǔn)組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值M(kN.m)N(kN)V(kN)Mk(kN.m)Nk(kN)Vk(kN)第1組240.10728.2635.42178.64503.9028.36第2組321.95357.5343.66187.91297.9435.93第3組-239.81466.38-24.51-157.69358.41-15.67第1組荷載:設(shè)計(jì)值:標(biāo)準(zhǔn)值:第2組荷載:設(shè)計(jì)值:標(biāo)準(zhǔn)值:第3組荷載:設(shè)計(jì)值:標(biāo)準(zhǔn)值:2)基礎(chǔ)梁和圍護(hù)墻的自重重力荷載計(jì)算每個(gè)基礎(chǔ)承受的圍墻寬度為計(jì)算單元的寬度B=6.0m,墻高=柱頂標(biāo)高11.80+柱頂至檐口高度1.65+基礎(chǔ)頂面至室內(nèi)地坪的高度0.80-基礎(chǔ)梁高0.45=13.80m。240厚清水磚墻上有上下鋼門窗,窗寬4.0m,上下窗高分別為1.8m和4.8m,鋼窗自重0.45kN/m2,每根基礎(chǔ)梁自重標(biāo)準(zhǔn)值16.7kN,磚墻自重標(biāo)準(zhǔn)值19kN/m2。故由墻體和基礎(chǔ)梁傳來的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值為基礎(chǔ)梁自重16.6kN圍護(hù)墻自重18×0.24×[6×13.80－(1.8+4.8)×4.0]=243.65kN鋼窗自重0.454(1.8+4.8)=11.88kN總計(jì)對(duì)基礎(chǔ)的偏心距。對(duì)基礎(chǔ)底面的偏心彎矩,。(2)基礎(chǔ)底面尺寸確定1)基礎(chǔ)高度和埋置深度確定由構(gòu)造要求知,基礎(chǔ)高度為,其中為柱插入杯口深度,又,取;為杯底厚度,由于需滿足,取;故基礎(chǔ)高度為:因基礎(chǔ)頂面標(biāo)高為0.800m,室內(nèi)外高差為150mm,則基礎(chǔ)埋置深度為2)基礎(chǔ)地面尺寸擬定基礎(chǔ)地面面積按地基承載力驗(yàn)算確定,并取用荷載標(biāo)準(zhǔn)組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值。由<建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范>(GB50007-)可查得,取基礎(chǔ)底面以上的土及基礎(chǔ)的平均重度為,則深度修正后的地基承載力特征值為:先按軸心受壓估算基礎(chǔ)底面尺寸,取:考慮到偏心等影響,將基礎(chǔ)底面估算尺寸擴(kuò)大30%左右,取。則基礎(chǔ)底面彈性抵抗矩。(3)地基承載力驗(yàn)算基礎(chǔ)自重和土重為(基礎(chǔ)及其上填土的平均自重取):如表6所示,按以上三組不利內(nèi)力進(jìn)行基礎(chǔ)底面積計(jì)算。第1組:偏心距,則基礎(chǔ)底面全截面受壓,則:,滿足,滿足第2組:偏心距,則基礎(chǔ)底面全截面受壓,則:,滿足,滿足第3組:偏心距,則基礎(chǔ)底面全截面受壓,則:,滿足。,滿足。(4)基礎(chǔ)受沖切承載力驗(yàn)算基礎(chǔ)受沖切承載力驗(yàn)算采用荷載基本組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值,并采用基底凈反力,即只考慮杯口頂面由排架柱傳到基礎(chǔ)頂面的內(nèi)力設(shè)計(jì)值。當(dāng)偏心荷載作用只在矩形基礎(chǔ)長(zhǎng)邊方向產(chǎn)生偏心且偏心距時(shí),基底凈反力最大和最小設(shè)計(jì)值按如下計(jì)算:則各種基底凈反力最大設(shè)計(jì)值為:,由于,即基礎(chǔ)底面在第2組不利內(nèi)力作用下有一部分出現(xiàn)拉應(yīng)力。則:,,受沖切承載力驗(yàn)算取。取杯壁厚度,則基礎(chǔ)頂面突出寬度為。杯壁高度取為。根據(jù)所確定的尺寸可知,變階處的沖切破壞錐面比較危險(xiǎn),故只需對(duì)變階處進(jìn)行沖切承載力驗(yàn)算?；A(chǔ)各細(xì)部尺寸及沖切破壞錐面如圖所示:圖23基礎(chǔ)受沖切承載力驗(yàn)算,由于變階處截面高度,,則沖切力:抗沖切力:受沖切承載力滿足要求。(5)基礎(chǔ)底板配筋計(jì)算1)柱邊及變階處基底凈反力計(jì)算基底凈反力如表8所示。其中pjⅠ為基礎(chǔ)柱邊或變階處的基底凈反力?；變舴戳皬澗乇?第1組第2組第3組116.1198.0989.04柱邊處85.2249.0559.36變階處95.5163.5869.2533.7409.89長(zhǎng)跨方向柱邊處190.01145.85142.89變階處109.2384.6082.59短跨方向柱邊處132.1281.1287.22變階處62.5238.3941.272)柱邊及變階處彎矩計(jì)算基礎(chǔ)的寬高比為:,即可認(rèn)為基底反力呈線性分布。第1組內(nèi)力:柱邊處:變階處:同理可算得第2組和第3組內(nèi)力作用下的地基凈反力和彎矩并整理后結(jié)果如表8所示。顯然第1組不利內(nèi)力起控制作用。柱邊處:變階處:沿基礎(chǔ)長(zhǎng)邊配筋選用B10@200;沿短邊方向考慮構(gòu)造要求配筋選用B10@200。參考文獻(xiàn)[1]GB50009-,建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[s].[2]GB50010-,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[s].[3]GB50007-,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[s].[4]程文瀼,李愛群.混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M]北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,:111~197.附表:A柱的內(nèi)力組合表