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1、目 录1 设计资料- 1 -2 柱截面尺寸确定- 1 -2.1 确定柱高度- 1 -2.2 确定柱截面尺寸- 1 -2.3 确定柱截面惯性距- 1 -3 荷载计算- 4 -3.1 恒荷载- 4 -3.1.1 屋盖恒载- 4 -3.1.2 吊车梁及轨道重力荷载设计值- 4 -3.1.3 柱自重重力荷载设计值- 4 -3.2 屋面活荷载- 5 -3.3 风荷载- 5 -3.4 吊车荷载- 7 -3.4.1 吊车竖向荷载- 7 -3.4.2 吊车横向水平荷载- 8 -4 内力分析- 8 -4.1 恒载作用下排架内力分析- 8 -4.2 屋面活荷载作用下排架内力分析- 10 -4.2.1 A B跨作用
2、屋面活荷载- 10 -4.2.2 B C跨作用屋面活荷载- 12 -4.3 风荷载作用下排架内力分析- 13 -4.3.1 左吹风时- 13 -4.3.2 右吹风时- 14 -4.4 吊车荷载作用下排架内力分析- 15 -4.4.1 作用于A柱- 15 -4.4.2 作用于B柱左- 16 -4.4.3 作用于B柱右- 18 -4.4.4 作用于C柱- 19 -4.4.5 作用于AB跨柱- 20 -4.4.6 作用于BC跨柱- 22 -5 内力组合- 23 -6 柱截面设计- 26 -6.1 上柱配筋计算- 26 -6.2 下柱配筋计算- 27 -6.3 柱的裂缝宽度验算- 29 -6.4 柱箍
3、筋配置- 30 -6.5 牛腿设计- 30 -6.5.1 牛腿截面高度验算- 30 -6.5.2 牛腿配筋计算- 31 -6.6 柱的吊装验算- 31 - 混凝土及砌体结构课程设计单层厂房结构设计计算书1.设计资料本设计方案为左跨吊车C2，右跨吊车C1，牛腿顶标高9.6，跨度27，柱距6。2.柱截面尺寸确定2.1 确定柱高度估计基础埋深2.2，基础高1.5，室外地坪标高-0.15。A,C柱顶标高 9.6+0.2+2.099+0.15=12.05中柱总高 H =12.05+0.7=12.75下柱高 =9.6+0.7=10.3上柱高 =12.75-10.3=2.45 2.2 确定柱截面尺寸根据柱的
4、高度、吊车起重量及工作级别等条件，由混凝土设计规范，6m柱距单层厂房矩形、工字形截面柱截面尺寸限值并参考厂房柱截面形式和尺寸参考表确定柱截面尺寸，见表12.3 确定柱截面惯性距排架平面内惯性矩A柱、C柱 上柱：下柱： B柱 上柱：下柱： 表1 柱截面计算参数 计算参数柱号截面尺寸/面积/惯性矩/自重/（）A、C上柱矩下柱B上柱矩下柱本案仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图1所示。 图1 计算单元和计算简图3.荷载计算3.1 恒荷载3.1.1 屋盖恒载防水层 20mm厚水泥砂浆找平层 100mm厚珍珠岩制品保温层 隔气层 30mm厚细石混凝土面层 预应力大型屋面板 天沟板 天 窗 屋架自
5、重 则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为：3.1.2 吊车梁及轨道重力荷载设计值 3.1.3 柱自重重力荷载设计值A柱、C柱 上柱 下柱 B柱 上柱 下柱 各项恒载作用位置如图2所示 图2 恒荷载作用位置图（单位：）3.2 屋面活荷载屋面活荷载标准值为，雪荷载标准值为，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：的作用位置与作用位置相同，如图2所示。3.3 风荷载风荷载标准值可按式计算，其中 ，根据厂房各部分标高及B类地面粗糙度由查表确定如下：柱顶（标高12.05） 檐口（标高13.25） 屋顶（标高14.75） 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
6、： 当时， 取当时， 取图3 风荷载体型系数及排架计算简图则作用于排架计算简图（图3b）上的风荷载设计值为： 3.4 吊车荷载已知200/50吊车参数：；160/32吊车参数：；根据B及K，可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标值。如图4所示。3.4.1 吊车竖向荷载A柱 C柱 图4 吊车荷载作用下支座反力影响线A柱与C柱的吊车荷载作用下的支座反力影响线图形相同3.4.2 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作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值 4.内力分析该厂房为两跨等高排架，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结果如表2。表2 柱剪力分配系数
7、柱别A、C柱B柱4.1 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5a所示。图中的重力荷载及力矩M是根据图2确定的，即A柱、C柱 ; ; B柱 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可根据教材表2.5.2所列的相应公式计算。对于A柱、C柱，则A柱 、C柱 ， 本例中。求得后，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5b，c。图5d为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定。图5 恒载作用下排架内力图4.2 屋面活荷载作用下排架内力分析4
8、.2.1 AB跨作用屋面活荷载排架计算简图如图6a所示。其中，它在柱顶及变阶处引起的力矩为对于A柱，则对于B柱，则 则排架柱顶不动铰支座总反力为：将反向作用于排架柱顶，用式计算相应的柱顶剪力，并与柱顶不动铰支座反力叠加，可得屋面活荷载作用于AB跨时的柱顶剪力，即 排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力图如图6b，c所示。 图6 AB跨作用屋面活荷载时排架内力图4.2.2 BC跨作用屋面活荷载由于结构对称AB、BC跨相同，将图位置和方向调整一下即可。图7 BC跨作用屋面活荷载时排架内力图4.3 风荷载作用下排架内力分析4.3.1 左吹风时计算简图如图8a所示。对于A、C柱，由表2.5.2得:A柱 各
9、柱顶剪力分别为： 排架内力图如图8b所示。 （a） 图8 左吹风时排架内力图4.3.2 右吹风时将A、C柱内力符号对换，且内力符号改变即可。排架内力图如图9b所示。（a） 图9 右吹风时排架内力图4.4 吊车荷载作用下排架内力分析4.4.1 作用于A柱计算简图如图10a所示。其中吊车竖向荷载，在牛腿顶面处引起的力矩为：对于A柱， ，则对于B柱，由表2.5.2得： 排架各柱顶剪力分别为: 排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图10b、c所示。图10 作用在A柱时排架内力图4.4.2 作用于B柱左计算简图如图11a所示， 计算如下：柱顶不动铰支座反力，及总反力R分别为：各柱顶剪力分别为：排架各柱
10、的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图11b、c所示。 图11 作用在B柱左时排架内力图4.4.3 作用于B柱右计算简图如图12a所示， 计算如下：柱顶不动铰支座反力及总反力R分别为：各柱顶剪力分别为：排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图12a、b、c所示。图12 作用在B柱右时排架内力图4.4.4 作用于C柱计算简图如图13a所示， 计算如下：柱顶不动铰支座反力及总反力R分别为：各柱顶剪力分别为：排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图13b、c所示。图13 作用在C柱时排架内力图4.4.5 作用于AB跨柱当AB跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图14a所示。对于A柱，；对于B柱，则A柱
11、 B柱 排架柱顶总反力R为：各柱顶剪力为：排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图14b所示。 图14 作用于AB跨时排架内力图4.4.6 作用于BC跨柱当BC跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图15a所示。对于B柱，；对于C柱， ，则B柱 C柱 排架柱顶总反力R为：各柱顶剪力为：排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图15b所示。图15 作用于BC跨时排架内力图5.内力组合控制截面分别取上柱底部截面I-I，牛腿顶截面II-II和下柱底截面III-III，按公式求得最不利的内力值，见表3，4。在每种荷载效应组合中，对矩形和工字型截面柱均应考虑以下四种不利内力组合：（1）+及相应的N，V；（2）-及相应的N，V；（3）及相应的M，V；（4）及相应的M，V；对柱进行裂缝宽度验算时，内力采用标准值，同时只需对的柱进行验算。- 30 - 表3 A柱内力设计值汇总表
