一、設(shè)計條件

1.1工程概況

某廠裝配車間為一雙跨鋼筋混凝土廠房，跨度為24米，長度為90.48

米，柱頂標高為13.5米，軌頂標高為9.8米，廠房設(shè)有天窗，采用兩臺

2Ut和一臺30/5t的A4工作制吊車。屋面防水層采用一氈三油，維護墻采

用240mm厚的轉(zhuǎn)砌體，鋼門窗，混凝土地面，室內(nèi)外高差為150mm,

建筑剖面圖詳見圖1.

1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計資料

自然條件：基本風(fēng)壓值為o.35KN/m2,基本雪壓值為0.45KN/m2

地質(zhì)條件：廠區(qū)自然地坪以下為0.8m厚填土，填土一下為3.5m厚中層

中密粗砂十(地基承載力特征值為250|<N/m2)，再下層為

粗砂土(地基承載力特征值為350|(N/m2)，地下水位在地

面下2.5米，無腐蝕性。

13吊車使用情況

車間設(shè)有兩臺20t和一臺30/5t的A4工作制吊車，軌頂標高為9.8米，吊

車的主要參數(shù)如下表：

起重吊車寬輪距吊車總小車重最大輪壓最小輪壓

度重

Q(KN)KQn)g?N)PZ(KN)Pm<KN)

B(m)G(KN)

300/506.154.836511728065

1.4廠房標準構(gòu)件選用情況

1.4.1屋面板

采用1.5X6m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板，板自重標準值為1.4kN/m2o

1.4.2天溝板

天溝板自重標準值為12.1KN/塊，積水荷載以0.6KN/m計

天窗架

門窗鋼筋混凝土天窗架，每根天窗架支柱傳到屋架的自重荷載標準

值為27.2

1.4.3屋架

采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土折線型屋架，自重標準值為106KN/根。

1.4.4屋架支撐

屋架支撐的自重標準值為0.05kN/m2

1.4.5吊車梁

吊車梁為先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土吊車梁，吊車梁的高度為

1200mm,自重標準值為44.2kN/根。軌道及零件重標準值為lkN/m,

軌道及墊層高度為200mm。

1.4.6基礎(chǔ)梁

基礎(chǔ)梁尺寸；基礎(chǔ)梁為梯形截面，上頂面寬300mm,下底面寬

200mm,高度450.每根重16.7KN。

1.5材料選用

1.5.1柱

混凝土：采用40

鋼筋：縱向受力鋼筋采用HRB400,箍筋采用HRB335.

1.5.2基礎(chǔ)

混凝土：采用C40

鋼筋：采用HRB335級鋼。

1.5.3屋面做法

20厚1：3水泥砂漿找平層（重力密度為20KN/m3）

冷底子油兩道隔氣層0.05KN/m2

100厚泡沫混凝土隔熱層（抗壓強度4MPa,重力密度5KN/n?）

15厚1:3水泥砂漿找平層（重力密度20KN/m3）

1.6屋面或則在標準值的取值

q=OAkN/in2

1.7相關(guān)建筑材料的基本數(shù)據(jù)

鋼筋混凝土容重25kN/m3

水泥砂漿容重20kNI而

石灰水泥混合砂漿容重19kN/田

240厚雙面粉刷機制磚墻重19kN/府

鋼門窗自重640kNI病

防水層自重（）-35KN/m2

找平層自重0.40AN/〃J

圖1.1建筑剖面圖

二、計算簡圖的確定

2.1計算上柱高及柱全高

根據(jù)任務(wù)書的建筑剖面圖：

上柱高乩尸柱頂標高-軌頂標高+軌道構(gòu)造高度+吊車梁高

=13.5-9.8+1.2+.02=5.1m

標高二吊車梁頂標高.吊車梁高=13.5-0.2-1.2=12.1m

全柱高H二柱頂標高一基頂標高=13.5-(-0.5)=14.0m

下柱高H,=H-H?=14.0-5.1=8.9m

入二Hzz/H=5.1/14=0.364

2.2初步確定柱截面尺寸

根據(jù)柱的高度、吊車起重量及工作級別等條件，可確定柱的截面尺寸，見

表2.1。

三、荷載計算

3.1恒載

3.1.1屋蓋結(jié)構(gòu)自重

二氈三油防水層035KN/m2

100厚泡沫混凝土隔熱層0?5KN/m2

20m厚1：3水泥砂漿找平層OAkN/m2

冷底子油兩道隔氣層005KN/m2

預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板（包括灌縫）\AkNInr

15厚1:3水泥砂漿找平層03KN/m2

屋蓋支撐0.05kN/m2

305KN/m2

Gi=1.2*(3.05*6*24/2+106/2)=327.12Kn

3.1.2柱自重

A、C柱

上柱G4A=G4c=1.2X5X5.1=30.60kN

下柱G5A=G5c=1.2X4.95X8.9=52.87kN

B柱

上柱G4B=1.2X7.5*5.1=27.36KN

下柱G5B=1.2X6.25X8.9=52.87kN

3.1.3吊車梁及軌道自重

G3=1.2*(45.5+l*6)=61.8KN

各項恒荷載作用位置如圖3.1所示。

圖3.1荷載作用位置圖(單位:kN)

3.2屋面活荷載標準值

屋面活荷載標準值為0.5KN/m2,雪荷載標準值為().45KN/m2,后者小

于前者，故僅按前者計算。作用于柱頂?shù)奈菝婊詈奢d設(shè)計值為

Qi=1.4*0.5*6*24/2=50.40KN

。的作用位置與作用位置相同，如圖3.1所示。

3.3風(fēng)荷載

某地區(qū)的基本風(fēng)壓叱,=0.35AN/〃J,對名,%按柱頂標高13.5m考慮,查規(guī)

范得〃,=1.098,對五“.按天窗檐口標高14.8m考慮，查規(guī)范得〃_=1.1340屋頂

標高15.80m考慮，查規(guī)范得〃二=1.158。天窗標高20.12m考慮，查規(guī)范得

p.=1.252o風(fēng)載體型系數(shù)〃$的分布如圖下

圖3.2風(fēng)荷載體型系數(shù)及排架計算簡圖

則作用于排架計算簡圖(圖3.2)上的風(fēng)荷載設(shè)計值為：

q、k=%從^=1.4x0.8x1.098x0.35x6=2.58kN/)

q2k=幾區(qū)也w0B=1.4x0.4x1.098x().35x6=1.29AN/〃?(今)

.=+〃s2)/力+(43+M、4)4九班”a

=1.4x[(0.8+0.4)x1.134x(14.8-13.5)m+(-0.2+0.4)xl,158x(15.8-14.8)m

+(0.6+0.5+0.6+0.2)x1.252x(20.12-15.l8)m]xI.Ox0.35KN/m2x6.0m

=25.58KN

3.4吊車荷載

根據(jù)B與K及支座反力影響線，可求得

圖3.3吊車荷載作用下支座反力影響線

3.4.1吊車豎向荷載

由公式求得吊車豎向荷載設(shè)計值為:

Dma、,k=r(?^nax(>l+必+%+%)

=1.4X280X(1+0.267+0.8+0.067)=836.5KN

Diiniiini=—niiktx=65/280x836.5=194.2/C.V

「max

3.4.2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力為：

T=-a(Q+g)=-x0Ax(300kN+117kN)=10.43城

44

作用于排架柱上的吊車橫向水平荷載設(shè)計值為：

工…="過，=1.4x10.43x2.134=31.2/GV

其作用點到柱頂?shù)木嚯x

y=Hu-hc=5.1-1.2=3.9〃?,)，/Hit=3.9/5.1=0.765

四、內(nèi)力計算

4.1恒載作用下排架內(nèi)力分析

該廠房為兩跨等高排架，可用剪力分配法進行排架內(nèi)力分析。

其中柱的剪.力分配系數(shù)/計算，見表4.10

表4,1柱剪力分配系數(shù)

C=3/[1-23(V/7-D]

柱別O

"H」HS=H3/GM

A/3

A.Cn=0.109,2=0.364Co=2.48,5=2.06x10-"——

Erj=0.286

柱

LJ3

n=0.281,2=0.364G=2.815,3=1.38x1。-”——

B柱E〃=0.428

在G1作用下：

G.=G,=327.\2KNG9=G.+G..=92.40KN

G3=G-A=52.81KNG.,=2a=654.24腑

G5=G、B+2G3=169.50仙G3=%=66.75KN

對A、C柱，已知〃=0.109,4=0.295由規(guī)范公式:

1-22(1--)1-0.3642(1——!_)

3

0.109=2.321

21

1+23(--1)1+0.364%-1)

n0.109

3

X1-0.3642

2-=0.934

1+0.364%

0.109

因此，在共同作用（即在G1作用下）柱頂不動錢支承的反力

+R2=C—+C1=827kN

HH

Rc=-8.27ZN

圖4.1恒載作用下排架內(nèi)力圖

4.2在屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析

4.2.1AB跨作用屋面活荷載

排架計算簡圖如圖2.1。所示，其中QL40.32KN,它在柱頂及變階處引引起

的力矩為：

九=50.4x0.05=2.52mr?/〃

/=50.4x0.25=12.6kN?m

=50.4x0.15=6.048%?m

對A柱，G=2.321,C3=0.934

口M,2.52x2.321+12.6x0.934

/?.=—G+—26^=-------------------------1.26%V

〃〃14

對B柱，C,=1.721

〃J?「6.048x1.721-M

K=-C,=-----------=0.743ZrA

8NH'14

則排架柱頂不動較支座總反力為：

R=RA+RB=1.26+0.743=2.003例

將R反向作用于排架柱頂，計算相應(yīng)的柱頂剪力，并與柱頂不動較支座反

力疊加，可得屋面活荷載作用于AB跨時的柱頂剪力，即

匕=R、-77/=1.26-0.286x2.003=0.687—

VB=RB-nsR=0.743-0.428x2.003=-0.114A；V

Vc=_%R=-0.286x2.003=-0.573%V

圖4.2AB跨作用屋面活荷載時排架內(nèi)力圖

4.2.2BC跨作用屋面活荷載

由于結(jié)構(gòu)對稱，且BC跨與AB跨作用的荷載相同，故只需將圖4.2中個內(nèi)力

圖的位置及方向調(diào)整一下即可，如圖4.3所示。

AA

圖4.3BC跨作用屋面活荷載時排架內(nèi)力圖

4.3吊車荷載作用下排架內(nèi)力分析

4.3.lDmax作用在A柱

A柱：限.=°皿/3=603.5x0.3=181.05ZN?加

B柱：%?=/?%=179.3x0.75=134.48AM〃z

對A柱C.=1.132R、=一%G=-⑻05KN”'i132=-15.89KN

3八H12.9/w

a1_J2

對B柱G=±x——=1.285

2l+/l3(--l)

n

cMR「134.45/CN.w…”八〃、

RB=—^G=----------------x1.285=13.4()KN(—?)

H129"

R=R\+品=-15.89KN+13.40KN=-249KN(—

排架各柱頂剪力分別為:

匕=R\F.R=-15.89KN+0.286X2.49KN=-15.18KN(一)

Vlf=R(L/R=13.40KN+0.429x2.49KN=14.47KN(一)

%=-rlcR=0.286x2.49KN=0.71KN(—?)

排架各柱的彎矩圖，軸力圖和柱底剪力值如圖4.4所示。

圖4.4。皿作用A柱時排架內(nèi)力圖

4.3.22皿作用在B柱左

M,、=Dinine3=179.26kNx0.3旭=53.78MN.m

MOR=IllDUAJe.=6O3.5OWxO.75zw=452.63ZN.加

柱頂不動較支座反力&,凡及總反力R分別為：

八MA-53.78KN刀z—八一、

R、=——=-----------------xl.l32=-4.72KN(<—)

H12.9m

%&C=X1.285=45.09KN(—?)

H'12.9"?

R=R、+RH=一4.72KN+45.09KN=40.37KN(—?)

各柱頂剪力分別為：

匕二R「%R=-4.72KN—0.286X40.37KN=-16.27KN(<一)

匕=hfR=45.09KN—0.429x40.37KN=27.77KN(—?)

匕.=F(.R=—0.286x40.37KN=—11.55KN(3)

排架各柱的彎矩圖，軸力圖及柱底剪力值如圖4.5所示

圖4.50g作用B柱左時排架內(nèi)力圖

4.3.3Dmax作用在B柱右

根據(jù)結(jié)構(gòu)對稱性及吊車噸位相等的條件，內(nèi)力計算與°皿作用于B柱左的情

況相同，只需將A,C柱內(nèi)力對換并改變?nèi)繌澗丶凹袅Ψ枺鐖D4.6所示。

圖4.60max作用B柱右時排架內(nèi)力圖

4.3.4作用于C柱

同理，將作用于力柱情況的4C柱內(nèi)力對換，并注意改變符號，可求得各

柱的內(nèi)力，如圖4.7所示。

?

圖4.7作用c柱時排架內(nèi)力圖

4.3.5Tmax作用在AB跨柱

對A柱w=0.109,2=0.287a=(3.8-1.2)/3.8=0.632

對A柱。5=0.629,貝IJ

RA=-7；naxC5=-20.7X0.629=-13.02AN

對B柱。5=0.69,則

%=-%—=-20.7x0.69=-14.3^

排架柱頂總反力R為：

R=+=-13.02—14.3=-27.32AN

各柱頂剪力為：

VA=RA-f]AR=-13.02+0.286x27.32=—5.23ZN

VB=R1{-J1I{R=-14.3+0.428x2732=-2.55kN

Vc=-ricR=0.286x27.32=7.79^

Tmax作用在AB跨的M圖、N圖如圖4.8所示。

圖4.8Tmax作用于AB跨時排架內(nèi)力圖

4.3.6Tmax作用在BC跨

由于結(jié)構(gòu)對稱及吊車噸位相等，故排架內(nèi)力計算與（皿作用AB跨情況相同,

僅需將A柱與C柱的內(nèi)力對換，如圖4.9所示。

圖4.9Tmax作用于BC跨時排架內(nèi)力圖

4.4風(fēng)荷載作用下排架內(nèi)力分析

4.4.1左吹風(fēng)時

對A、C柱w=0.109,2=0.287

+公[1+0.2874(——-1)]

3〃=g*().109

=0.329

3

W1+萬仁一1)]8[1+O287(———1)]

0.109

RA=-=-3.94x12.9x0.329=-16.72KN

Rc=~C/2HC}]=-1.97x12.9x0.329=-S36KN

R=RA+RH+FW=-16.72-8.36-55.98=-81,06kN

各柱頂剪力分別為：

匕=RA-T1AR=-16.72+0.286x81.06=6.46^

Vc=Rc-rjcR=-8.36+0.286x81.06=14.82ZN

%=FBR=-0.428x81.06=-34.69左N

風(fēng)從左向右吹風(fēng)荷載作用下的M、N圖如圖

圖4.10左吹風(fēng)時排架內(nèi)力圖

4.4.2右吹風(fēng)時

計算簡圖如4.11a所示。將圖4.10b所示A,C柱內(nèi)力圖對換且改變內(nèi)

力符號后可得，如圖4.11b所示。

w

圖4.11右吹風(fēng)時排架內(nèi)力圖

五、最不利荷載組合

內(nèi)力組合按式(2519)?式(2.5.21)進行。除及相應(yīng)的M和N一項外，

其他三項均按式(2.5.19)和式(2.5.20)求得最不利內(nèi)力值；對于Ng及相應(yīng)的

M和N一項，n-n和ni-in截面均按(I.2SG*+I.4SQA)求得最不利內(nèi)力值，

而1-1截面則是按式(2.5.21)即(L35SG*+SQ/求得最不利內(nèi)力。

對柱進行裂縫寬度驗算時，內(nèi)力采用標準值。

表5.1人柱內(nèi)力設(shè)計值匯總表

柱吊車豎向荷我

及屋。活我吊車水平荷載風(fēng)荷我

號U

向

正D?,x

荷載類別限在DM在DaT-在ABL在

力

內(nèi)恒載在B柱左風(fēng)右風(fēng)

跨跨柱左跨BC跨

ABBC4柱B左在“’柱

序號①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩?

M

15.860.5262.242-57.49-61.643.74-2.66±9.11±29.652.99-70.26

I-I

N000

331.6840.32000000

M-49.17-12.12.74123.56-7.8243.74-2.6652.99-70.26

II-H±9.11±29.6

N000

391.9250.4603.5179.260000

M

25.91-4.89.29-14.13-153.33148.5-9.03±149.88±100.49246.45-354.39

N0（）0

443.1350.4603.5179.260000

V

8.270.80.72-15.18-16.2711.33-0.71±15.47+7.7944.57-40.2

注：M單位（kN.m）,N單位kN,丫單位kN。

表5.2人柱內(nèi)力組合表

截面+Mmax及相應(yīng)的N,V-Mmax及相應(yīng)的N,VNmax及相亙的M,vNmin及相應(yīng)的M,VMK.NK備注

①

M①+0.9[②+125.7+0.9[0.8(⑤-117.854.04①+0.9[③125.2491.33

①+09②+

I-I③+0.9(⑥++⑦)+0.9⑨+0.9(@+

頻

⑨胸]③+0.

N377.04+?]331.68377.04331.68276.4

①+0.9[②

M①+09③145.42-154.862.03①-138.53

+0.8?

+0.8(@+(D+0.9X+0.9[0.9(⑦

II-II⑦)+0.9⑨

@)+0.9@+④

N826.44566.35935.07+⑨)+0]391.92

⑩]+?]

M474.21-537.113.19457.74

N877.65617.56986.28443.13

①+0.9[②

①+09③

V58.95+0.8(?+-53.39-5.39①+0.9[③64.7

+0.8X(⑥+(D+0.9X

⑦)+0.9⑧+0.9(@+

④)+0.9@+-380.5④

HI-IIIMK341.8112.51⑨胸]330.04

⑩]+?]6

NK679.6493.87757.24369.28

VK43.09-36.12-2.8747.2

表6.3B柱內(nèi)力設(shè)計值匯總表

屋也活載吊車）是向荷載吊車水平荷載風(fēng)荷載

〃

("小

柱

M“'max

作

作

作

及

號作Dz作

用

用

用

月

月

向

正作

荷教類別恒教作用在作用一左

用在在用右

在

在

力

內(nèi)

柱

柱用

跨BC在A在

BB在A8風(fēng)風(fēng)

跨柱左

跨

右BC

C柱跨

序號①②③@⑤⑥⑦⑧⑨⑩O

M0

+19.29

-7.867.8654.87105.34-105.34-54.87±19.29132.54-132.54

I-I

N

654.2450.450.400000000

M0

-7.867.86-79.58-347.29347.279.58±19.29±19.29132.54-132.54

II-H

N

774.7250.450.4179.26603.5603.5179.260000

M0

-8.468.4651.83-95.0495.04-51.83±184.46±184.46449.95-449.95

N

828.6650.450.4179.26603.5603.5179.260000

V0

-0.0730.07314.4427.72-27.72-14.44±18.15±18.1534.88-34.88

注：M單位（kNm）,N單位kN,V單位kN。

表5.4B柱內(nèi)力組合表

截面+Mmax及相應(yīng)的N,V-Mmax及相應(yīng)的N,VNmax及相應(yīng)的M,VNmin及相應(yīng)的M,VMK,NK備注

I-TM①+0.9[③①①①

-227.31171.29210.04

+0.9(@+227.31+0.9[②+0.7+0.9[0.9(

⑧)淘]

N+0.9(@+[②+⑤+⑩)+

③⑧]

⑥)+。)

+0.9

699.6699.6724.8654.24

(⑤+

⑨)+

⑩]

II-IIM①+0.9[③①①①

-423.290134.91

+0.9(@+?)423.29+0.9(@+0.8+0,9[0.9

N+0.9(⑤+X⑧+⑩]

1308.92(⑤+1740.32774.72

1308.92⑨?

)+]⑥)

M①+09③667.73①-667.73①0①554.27

+0.8X((§)++0.9[(2)+0.8+0.9(0.9

N

④)+0.9⑧+1437.61+0.8(⑤+1437.61X1794.26⑨+⑩)828.66

⑩】

V36.6⑦)+0.9-36.6(⑤+046.09

⑥)

MK⑧+?]

476.95-476.950395.97

II1-III,N

K1125.511125.511380.26690.55

VK26.14-26.14032.92

注；M單位（kN-m）,N單位kN,V單位kN

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時間：2021年X月X日書山有路勤為徑，學(xué)海無涯苦作舟頁碼：第23頁共46頁

六、柱截面設(shè)計

6.1A柱的截面設(shè)計

6.1.1柱在排架平面內(nèi)的配筋計算

表6.1柱在排架平面內(nèi)的計算參數(shù)

內(nèi)力組

%

面qhn

%1。

M125.24

1-1N331.68377.59360397.5917.64000.961.22

M474.21

3-3N877.65540.32860570.3219.19001.051.12

M-537.1

N617.56869.7860899.719.19001.051.07

注1.e0=M小,必=%+〃,〃=20、/?/30的較大者，考慮吊車荷載

2./。=2.0”.(上柱)，%=1?！?，不考慮吊車荷載時，h=15H。

1.7=n+——自評點對于單廠為有側(cè)移結(jié)構(gòu)

1400c/鼠h

表6.2柱在排架平面內(nèi)的配筋計算

截6A=As(mnr)

內(nèi)力組eX。偏心

面

情況計算實配

M125.243022

1-1397.591.22645.1581981070.1(1140)

N331.68

M474.214022

33N877.65570.321.121048.8139.4731320(1520)

7

M-537.15022

N617.56899.71.071372.71084731597.3(1900)

綜上所述：下柱截面選用5022(1900〃〃/)

6.1.2柱在排架平面外的承載力驗算

上柱，Nmax=331.68kN,考慮吊車荷載時，按規(guī)范有

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/o_=7600

J-Too-

由規(guī)范知0=0.78

N“=。(工A,+2fvAs)=0.78x(14.3x400x400+2x300x1140)=2318.16kN>=33168kN

下柱Nmax=877.65,當考慮吊車荷載時，按規(guī)范有

/=/,=19.538x103〃/

A=1.875xl()5〃〃〃2