毕业设计(论文) 单层双跨工业厂房结构设计

混凝土单层工业厂房

结构设计 学生姓名： XXXXXX 学 号： XXXXXXXXXXX 班 级： XXXXXX 专 业： 土木工程 指导教师： XXXXXX

概 述

单层厂房指层数仅为一层的工业厂房，适用于生产工艺流程以水平运输为主，有大型起重运输设备及较大动荷载的厂房，如机械制造工业、冶金工业和其他工业等。单层厂房的骨架结构，由支撑各种竖向的与水平的荷载作用的构件所组成。厂房依靠各种结构构件合理连接为一整体，组成一个完整的结构空间以保证厂房的坚固、耐久。我国广泛采用钢筋混凝土排架结构和钢架结构，通常由横向排架、纵向联系构件、支撑系统构件和围护结构等几部分组成。

单层砖柱厂房具有选价低廉、构造简单、施工方便等优点，在中小型工业厂肩中得到广泛应用，但单层厂房的端墙(山墙)受风面积较大，内部空间要求、厂房屋顶面积、荷载等均较大，构造复杂，如何进行有效的荷载效应组合、选取最不利内力组合，作为柱及基础的设计依据，将是本文要重点解决的问题。

关键词：内力组合；偏心受压；钢筋；混凝土

目录

前言 1

1.设计条件与资料 ……………………………………………………………1

2

1.1建筑物基本条件 2

1.2设计资料 2 1.3设计要求 3 2.确定柱的截面尺寸 3 3.荷载计算 4 4.排架的内力分析 7 5.排架的内力组合 16 6.柱的截面设计 16 7.柱的吊装验算 20 8.基础的设计 22 9.绘制施工图 28 参考文献 32 致谢 33

北华航天工业学院课程设计 单层工业厂房

前言

单层厂房的结构特点大致可分为砌体结构、混凝土结构和钢结构。一般情况下，无吊车或吊车吨位不超过5t，其跨度在15m以内，柱顶标高在8m以下，无特殊工艺要求的小型厂房，可采用由砖柱、钢筋混凝土屋架或木屋架或轻钢屋架组成的砌体结构；当吊车吨位在250t以上或跨度大于36m的大型厂房，或有特殊工艺要求的厂房（如设有10t以上锻锤的车间以及高温车间的特殊部位等），一般采用钢屋架、钢筋混凝土柱或者是全钢结构，其他大部分厂房均可采用混凝土结构。

单层厂房结构一般由屋盖结构、排架结构、支撑系统、吊车梁、围护结构和基础等组成。它比较容易组织生产工艺流程和车间内部运输，地面上能够放置较重的机器设备和产品，所以其在工业建筑设计中得到广泛的应用。

近年来，单层厂房的设计越来越重视设备节能,充分利用自然通风,利用自然采光,发展节能省地型工业厂房；运用生态学中的共生与再生原则，结合自然，保护环境，防止污染，发展具有良好生态循环系统的现代工业厂房；利用高科技材料，发展更具灵活性、通用性和多样化的工业厂房。

由于水平所限，时间仓促，文中一定存在缺点和不足，甚至错误，恳请老师批评指正。

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1.设计条件与资料

1.1建筑物基本条件

某金工车间为两跨等高厂房，跨度均为24m，柱距均为6m，车间总长度66m。每跨设有20/5t吊车各两台，吊车工作级别为中制，轨顶标高为9.6m，基础顶面标高为-0.8m，厂房无天窗，建筑剖面简图如图1所示。

图1 厂房剖面示意图

1.2设计资料

（1）荷载: 屋面均布活荷载标准值为0.7KN/m2。 （2）材料:

①柱: 混凝土C30;纵筋HRB335级; 箍筋采用HPB235级。 ②基础: 混凝土C30;钢筋HPB235级。

③型钢及预埋件铁板用HRB335、HPB235级钢筋。 （3）建筑构造

①屋面: 卷材防水屋面,其做法如下:

两毡三油防水层上铺小石子: 0.35 KN/m2。

20mm厚水泥砂浆找平层: 20×0.02=0.4 KN/m2。

100mm厚水泥珍珠岩制品保温层: 5×0.1=0.5 KN/m2。 一毡两油隔气层: 0.05 KN/m2。

20mm厚水泥砂浆找平层: 20×0.02=0.4 KN/m2。

预应力混凝土大型屋面板(包括灌缝)荷载标准值1.4KN/m2。

②屋盖钢支撑荷载标准值为0.05 KN/m2,屋架自重标准值106KN/榀,坡度:1:6。

③墙体用240mm厚双面清水维护砖墙;钢窗宽度3.6m,纵墙上窗洞高2400mm。 ④地面:室内素混凝土地面,室内外高差150mm。 （4）吊车: Q20/5t桥式吊车,软钩,中级工作制。

吊车梁:先张法预应力混凝土吊车梁,梁高1.2m, 自重44.2kN个。 吊车轨道联结:轨道及连接件自重1 KN/m2。

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p 最小轮压p吊车荷载:最大轮压

kmaxkmin=215KN。 =45KN。

小车总重g=75KN。 大车宽B=5550mm。 轮距K=4400mm。 （5）工程地质及水文条件

该场地地面粗糙度为B类，地形平整,无滑坡,无液化土层等不良地质现象。 ①地层自上而下为

填土层: 厚度约为0.5m。

砂质粘土: 厚度约为2.0m,[f]=200 KN/m2。 卵石: 中密,厚度约为5～7m, [f]=600 KN/m2。 基岩: 表层中度风化。

②地下水位在地面7m以下,设计时不考虑地下水的影响，也不考虑抗震设防。 （6）气象资料:基本风压为0.35 KN/m2,基本雪压为0.2 KN/m2。

1.3设计要求

（1）确定柱截面尺寸； （2）荷载计算； （3）分析排架内力； （4）柱、牛腿配筋计算；

（5）编制荷载、内力计算说明书；

（6）根据计算结果绘制排架柱结构施工图； （7）柱下基础的设计及其配筋； （8）绘制柱下基础施工图；

2.确定柱的截面尺寸

Q=（15～20）t,中级工作制，Hk =9.6+0.8=10.5m。 上柱:矩形:500mm×500mm 面积:Au2.5105mm2 惯性矩:Iu150050035.2109mm4 12H10.50.950.83m，取h900mm 下柱高：h0.95K1212H9.30.950.44m,取b500mm 宽：b10.952020 下柱:工字型bfhhfb500900150150

Al150900

(175150)17542.487105mm2

22111550225104Il500900335055032350252.4810mm

1212232 柱截面尺寸见图2。 排架计算简图见图3。

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下柱上柱图2 柱截面尺寸

图排架计算简图注：下柱的高度取牛腿顶至基础顶面处8.4

3.荷载计算

⑴恒载

①屋盖自重:

两毡三油防水层上铺小石子: 0.35 （KN/m2） 20mm厚水泥砂浆找平层: 20×0.02=0.4 （KN/m2） 100mm厚水泥珍珠岩制品保温层: 5×0.1=0.5 （KN/m2）

一毡两油隔气层: 0.05 （KN/m2） 20mm厚水泥砂浆找平层: 20×0.02=0.4 （KN/m2）

预应力大型屋面板 1.4 （KN/m2） 合计 3.1 （KN/m2） 屋架自重: 106 （KN/榀） 则作用于屋顶的屋盖结构自重为

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1106 GA1GB1GC11.23.1246331.44KN

22 ②柱自重：上柱：GA2GB2GC21.2253.90.2529.25KN 下柱：GA3GB3GC31.2259.30.2467KN 上式中的系数1.05为考虑柱牛腿处及柱根部矩形部分的重量。 ③吊车梁、轨道及轨道联结件自重:

GA4GB4GC41.244.21660.24KN 各柱恒载的作用位置见图4。 ⑵屋面活荷载

屋面均布活荷载标准值为0.7KN/m2。

雪荷载 SrrS01.40.20.28KN/m20.5KN/m2 屋面均布活荷载与雪荷载不同时考虑.故屋面荷载为

1 QAQBQC1.40.724670.56KN

2 其作用位置与屋盖自重的位置同。 ⑶吊车荷载

每跨设20t的吊车各2台,中级工作制,吊车的主要参数如下: 轮距:K=4.44m;大车宽:B=5.55m；小车重:g=75KN； 最大轮压: pkmax=215KN；最小轮压: pkmin=45KN 图5是在2台10t吊车作用下,吊车梁的支座反力影响线。

图4 柱恒载的作用位置

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图5 吊车梁的支座反力影响线

①吊车的竖向荷载

DmaxQPimaxKyi

=0.91.4215(0.26710.8080.075)582.4KN DminQPimaxKyi =0.91.445(0.26710.8080.075)121.9KN

Dmax,Dmin的作用位置同吊车梁轨道及轨道联结件自重的作用点。 ②吊车的横向水平荷载

由于额定起重量在16~50t之间,取=10%,则

11 TK(Qg)0.1(20075)6.88KN

44 TmaxQTiKyI0.91.46.88(10.2670.8080.075)18.6KN 其作用位置在吊车梁的顶面处。 ⑷风荷载

基本风压:0= 0.35KN/m2,市郊地面粗糙度按B类考虑,查得风压高度变化系数:

柱顶标高12.3m处：z1.06 檐口标高15.2m处：z1.14

查得风荷载体型系数s,如图6所示,则作用于排架上的风荷载设计值为:

左风

图6 风载体型系数

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q1QZSZ0B1.41.00.81.060.3563.23KN/m()

q2QZSZ0B1.41.00.41.060.3561.25KN/m()

其中B为排架的计算宽度.风荷载作用的示意图及排架计算简图见图7(a)、(b)。

作用在柱顶处的风荷载集中力:FWQZZ0Bsihi

1.41.01.140.356[(0.80.4)2.9(0.60.50.40.4)2.2]10.9KN

左风檐口标高15.2m柱顶标高12.3m（）)图7 （a）风载作用下的示意图；（b）风载作用下的计算简图

4.排架的内力分析

⑴剪力分配系数的确定

因边柱和中柱的截面相同,则

Hu3.9IU5.21090.3 n0.2110H13.2Il2.4810 因各柱的抗侧移刚度相同,则各柱的剪力分配系数相同

1ui1ABC

13ui ⑵恒载作用下排架的内力

恒载作用下排架的计算简图见图8。

MMC1GA10.1331.440.133.14(KNm) A1

MA2MC2(GA1GA2)0.2GA40.3(331.4429.25)0.260.240.354KNm n=0.21,λ=0.3查单阶柱柱顶反力系数表得,各柱不动铰支承的支反力为 A列柱:

M33.14R1C1A11.834.6KN()

H13.2M54R2C3A21.255.1KN()

H13.27

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RAR1R24.65.19.7KN()

图8 恒载作用下排架的计算简图

C列柱:柱顶不动铰支反力同A柱,方向相反 RC9.7() B列柱:

RB0 则排架柱柱顶不动铰支座的总反力为

RRARBRC0 最终分配到各柱柱顶的剪力分别为：VB0

VARA09.7KN() VCRC09.7KN()

(a)M图（KN m),柱底V/(KN)(b) N图(KN)图9 恒载作用下排架内力图 恒载作用下排架弯矩图、轴力图,如图9所示。 ③屋面活荷载作用下排架的内力

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屋面活荷载作用于AB跨时的计算简图(作用于BC跨时与其对称),见图10。

MA1QA0.170.560.17.06KNm MA2QA0.270.560.214.1KNm MB1QB0.170.560.1510.6KNm

图10 屋面活载作用于AB跨排架的计算简图

n=0.21,λ=0.3查单阶柱柱顶反力系数表得,各柱不动铰支承的支反力为 A列柱:

M7.06R1C1A11.830.98KN()

H13.2

M14.1R2C3A21.251.34KN()

H13.2 RAR1R22.32KN() B柱列:

MB110.61.831.47KN() H13.2 RBR11.47KN()

R1C1

排架柱顶不动铰支座总反力为

RRARB2.321.473.79KN()反方向作用于柱顶 最终分配到各柱柱顶剪力分别为

11 VA2.323.791.06KN() VB1.473.790.2KN()

331 VC03.791.26KN() Vi0

3 屋面活荷载作用于AB跨时排架的弯矩、轴力图见图11。 ⑷其他荷载作用下排架的内力

同理可得其他荷载作用下排架的内力,计算结果列于表1。

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(a) M图(kN m),柱底V(kN)(b) N图(kN)图11 屋面活载作用于AB跨排架的内力图

其余荷载作用下的计算简图及排架的弯矩、轴力图见图12~21。

表1荷载作用下排架的内力分析结果

各柱柱顶不动铰支总反分配到各柱顶最后柱上力矩承力反力/KN 力/KN 剪力/KN 荷载 /(KN·m) VC RA RB RC R VA VB 吊车竖向荷载作用于AB跨Dmax作MA2=174.7(↘) 16.5 8.7 MB2=91.4(↙(←) （→）用于A列柱 (BC跨与其对称) ) MA2=36.6(↘吊车竖向荷载作用于AB跨Dmin作) 3.5 41.4 MB2=436.8((←) （→） 用于A列柱 (BC跨与其对称) ↙) 0 12.7 1.9 5.6 14.6 （→（→(←) (←) ） ） 28.7 37.9 16.1 12.6 （→（→） (←) (←) ） 8 23.8 4 4 （→(←) (←) (←) ） 0 吊车水平荷Tmax作用于AB跨向右(向左时与其对称) 风荷载作用下左来风(右来风时与其对称) Tmax=18.6KN(吊车梁取1.2m) Fw=10.9KN 11.9 11.9 (←) (←) 0 15 q1=2.3KN/m (←) q2=1.25KN/m 0 5.8 10.6 4.5 31.7 4.4 (←（→（→(←) (←) ) ） ） 注:RRARBRC

在各种荷载作用之下,A柱和B柱的内力图及控制截面内力汇总于表2和表3。

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MA1=174.7MB2图12 吊车竖向荷载作用于AB跨，D 作用于A列柱排架的计算简图max（单位：kN m)（BC跨与其对称）

117.856.949.580.67.4582.4121.932.714.637.512.7(a) M图(kN m),柱底V(kN)25.11.9(b) N图(kN)maxD 作用于A列柱排架内力图图13 吊车竖向荷载作用于AB跨，

MA2=36.6MB2=436.8图14 吊车竖向荷载作用于AB跨，D 作用于A列柱排架的计算简图min（单位：kN m)（BC跨与其对称）

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62.8111.9258.249.126.2121.9582.4175.98.7166.316.128.712.6(a) M图(kN m),柱底V(kN)(b) N图(kN)图15 吊车竖向荷载作用于AB跨，D 作用于A列柱排架的内力图min（单位：kN m)（BC跨与其对称）吊车梁顶面TmaxTmax=18.6kN图16 吊车水平荷载T 作用于ABmax跨向右时柱排架的计算简图（向左时与其对称）10.810.86.76.731.2142.5142.5105..04.08.0图17 吊车水平荷载T 作用于AB跨向右时柱排架的M图max（向左时与其对称）（单位：kN m)柱底V（kN）

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10.831.26.76.710.8105.68.0142.54.0142.54.0柱底V（kN）图19 吊车水平荷载T 作用于BC跨向右时柱排架的M图max

Fw=10.9KN图20 左来风时排架的计算简图（右来风时与其对称）q2=1.25KN/mq1=3.23KN/m

7.441.314.4223.34.4139.910.6168.34.5图21 左来风时排架的M图（kN m）柱底V（kN）（右来风时与其对称）

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5.排架的内力组合

在各种荷载作用下,对边柱和中柱进行最不利内力组合.其中未考虑厂房的整体空间的作用.A柱加B 柱的内力组合结果见表4和表5。

表4 A柱的内力组合 +Mmax及相应-Mmax及相应的Nmax及相应的Nmin及相应截内的M、V 的N、V N、V M、V 面 力 数数组合组合项 组合项 组合项 数值 数值 值 值 项 -28①-28.M 88 ①①88 ①.5 +0.9[②5 +0.9[②+0.9[Ⅰ-+0.9[+0.8(⑤+0.8(⑤+③+⑦Ⅰ ③+⑦+306+⑥+424424.306.⑥+⑧)+ +⑨+N ⑨+⑩] .7 .2 ⑧)+ ⑨2 7 ⑨+] ⑩] +] ①-35M 110 90.3 29.6 +0.9[①.9 ①①③+0.9[②+0.9[②Ⅱ-+0.9[+0.8(+0.8(⑤++0.8(④Ⅱ 840572903.⑦+⑨420.⑧)+ ⑨+⑦)+ N ④++⑩] .2 .2 7 9 ⑦)+⑨+] ⑨+⑩] +⑩] 501-14501.M 8.86 ①.5 7 5 ①①①+0.9[Ⅲ-+0.9[487+0.9[②+661+0.9[②487.N 1076 ③+⑦Ⅲ ③+⑦+.9 ⑤+ ⑥.1 +④+⑥9 +⑨+⑨+⑩] 28.+] -11+] -10.⑩] 28.6 V 6 .5 1 表5 B柱的内力组合 Nmax及相应的+Mmax及相应-Mmax及相应的Nmin及相应内的M、V 的N、V N、V M、V 截面 力 数组合组合项 组合项 数值 组合项 数值 数值 值 项 152-152143.143.①①①①M .8 +0.9[②+.8 +0.9[②+9 +0.9[9 Ⅰ-+0.9[Ⅰ ③+⑤+726⑦+⑨⑤+⑥662.726.③+⑤+⑥N 790 ⑥+⑩] .4 +] +⑩] +⑩] 4 9 284-284275.①①①M 41.3 .4 +0.9[②+.4 +0.9[②+6 Ⅱ-+0.9[①+⑩ Ⅱ ③+⑦+134⑤+⑥③+⑦+⑨752.N 1340 1404 ⑨+⑩] 0 +] +⑩] 3 16

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①294-294287.①140 +0.9[.6 ①.6 4 +0.9[②+③139+0.9[②819.Ⅲ-N ③1390 1453 +0.8(①+⑩ 3 0 +0.8(⑤+Ⅲ +0.8(④+④+⑧)+ ⑥⑦)+⑥+-5.+] 5.8 V ⑦)+⑥-5.6 10.6 ⑩] 8 +⑩] 注: 1）组合Nmax及Nmin中,±M的绝对值相等.因柱为对称配筋,所以表中的M只取了正值.

2）表中0.8为参与组合的吊车竖向荷载为4台时的荷载折减系数。

根据《荷载规范》,荷载效应的基本组合有两种.一种由可变荷载效应控制的组合;一种由永久荷载效应控制的组合.单层厂房中排架的内力通常由第一种组合控制。

6.柱的截面设计

⑴选取控制截面的最不利内力

大偏心受压和小偏心受压界限破坏时的轴压Nb力为: A、B柱:

上柱:Nb1fcbbh0114.35000.554601809KN

 下柱:Nb1fc[bbh0(bfb)hf]

1.014.3[1500.55860(500150)] 1765.3KN(取s=40mm)

M 经比较,A、B柱的所有NA柱:

II: B柱:

M88KNmN306.7KN

IIIIII:M501.5KNmN487.9KN

⑵纵向受力钢筋的计算(表6) ⑶箍筋的配置

因柱底的剪力很小

Vmax=28.6KN(A柱) 若取剪跨比=3

II:M143.9KNmN662.9KNIIIIII:M294.6KNmN1390KN

1.751.75ftbh01.4315086080.7KN

131 则远远大于柱底的剪力值(还未考虑轴向压力对斜截面受剪的有利影响),所以排架柱的箍筋按构造配置为10@200,柱箍筋加密区取为10@100,加密区范围(此处按抗震要求配置)，柱配筋施工图见图28和图29。

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⑷排架柱平面外轴心受压承载力验算 取配筋中的较小值验算。 AB柱:

l01.25Hu1.253.99.75hb0.5 ，查表得0.983

Nu0.9(fcAfcAs)0.90.983(14.350050030021520)3969.69（kN）

（所有的轴力） N

l00.8Hu0.89.2103I2.481010下柱：i315.8，23.3，查表得1。5A2.48710ii315.8 Nu0.9(fcAfcAs)0.91(14.32.48710530021520)

4021.6（KN）N（所有的轴力）

所以A、B柱平面外受压承载力满足要求。 A、B柱截面配筋图，见图29和图30。 ⑸牛腿的设计

A柱:根据牛腿的构造要求,初步确定牛腿的尺寸,如图22所示。

表6 A、B柱纵向受力钢筋的计算表 A柱 B柱 柱截面 项目 Ⅰ-Ⅰ Ⅲ-Ⅲ Ⅰ-Ⅰ Ⅲ-Ⅲ M/(KN·m) 88 501.5 143.9 294.6 N/KN 306.7 487.9 662.9 1390 eM0N/(mm) 287 1028 217 212 eha(取30及20中较大20 30 20 30 值)(mm) eie0ea(mm) 307 1058 237 242 l02.0Hu( 上柱) l0H7.8 9.2 7.8 9.2 01.l(下柱) l015.6>5 10.2>5 15.6>5 10.2>5 h >15 <15 >15 <15 0.5fcA5.83>1.0 3.>1.0 2.7>1.0 1.28>1.0 1N1.0 取1.0 取1.0 取1.0 取1.0 1.150.01l02h1.0 0.99 1.05 0.99 1.05 112l01400e12ihh2.5 1.23 2.7 1.35 0 eehi2as(mm) 977.5 1711.3 850 736.7 18

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N1fcbf(mm) 42.8<2as取80 68.2<2as 2as >hf AsAs(mm2) 1357 3) 4φ22 (1520) 0.61 1.22 1768 3) 5φ22 (1900) 0.76 1.53 0 2) 4φ22 (1520) 0.61 1.22 286.4(mm).

实配钢筋/(mm×mm) 侧0.2配筋率/% 全部0.6 N 注:1) 1fcbf190.9(mm)hf,则N1fc(bfb)hf1fcb 2)AsASN(eihN)22fcb

fy(h0as) 3)AsASN(eihas)2 fy(h0as)AsAsAs%,全部% bhbh 4)矩形截面: 侧 5)Ⅰ形截面: 侧

AsAsAs%,全部%

bh2(bfb)hfbh2(bfb)hf吊车梁垫板22 A柱牛腿的配筋图19

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①牛腿截面尺寸的验算

FVGA4Dmax60.24582.42.KN

DG60.2582.4FVKA4max466.2KN1.21.41.21.4

FhTmax18.6KN

T18.6FhKmax13.3KN1.41.4

FhKftKbh013.32.0150086010.50.6510.5978.78KN（a=0)aF466.20.5VK0.5h0

FhKFVK10.5FVKftKbh00.5ah0

牛腿的截面尺寸满足要求。 ②牛腿顶面局部受压验算 取吊车梁的垫板尺寸为500mm×250mm,则

FVK466.21033.73N/mm20.75fc0.7514.310.7(N/mm2)500250 A

牛腿顶面的局压满足要求。 ③牛腿纵向受拉钢筋的计算

因为a0.3h0,取a0.3h0=0.3×760=228mm

FVaFh2.22810318.6103AS1.21.21070.4(mm2)0.85fyh0fy0.85300760300mm) 选取420(As1256fA1256min0.45t0.2%S0.314%0.6%fybh500800 ④牛腿的箍筋

2 牛腿的水平箍筋选用10@100,牛腿h0的范围有,箍筋的总截面面积为

3A5478.51570mm2S628(mm2)2

故箍筋的设置满足构造要求。

a 牛腿的=0<0.3,可不设弯起钢筋.牛腿的配筋如图23所示。

h0 同理,可设计出B柱牛腿的尺寸及配筋如图23所示。

2

20

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4204 203 1810@1004肢 10@1004肢 （a）A柱牛腿的配筋图（b）B柱牛腿的配筋图图23 A、B柱牛腿的配筋图

⑹使用阶段柱的裂缝宽度的验算

由《混凝土规范》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Wmax0.3mm。

e只有A柱的I-I,Ⅲ-Ⅲ截面处00.55,需进行裂缝宽度的验算,见表7。

h0

7.柱的吊装验算

A、B柱的截面尺寸相同,B柱的荷载在牛腿处稍大些,因此只需对B柱进行吊装时的验算。

⑴柱吊装时的承载力验算

混凝土达到设计强度的100%时方可吊装。

表7 A柱裂缝宽度的验算 项目 I-I（上柱） Ⅲ-Ⅲ（下柱） 截面 MK/(KNm) 67.7 385.8 NK/KN 235.9 375.3 Me0K/(mm)287 1028 NK l015.6>14 10.2<14 h l1s1(0)2e1.1 1.0 40000hh0 eSe0yS(mm)535 1438 (bb)hf0 0.41 ffbh0 21

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2h0Z0.870.12(1f)h0(mm)e 360 75.5 0.01 -0.63<0.2取0.2 0.036mm<0.3mm 726 194 0.148 0. 0.23mm<0.3mm SKNK(ez)(N/mm2)ASZ ASte0.56bh(bfb)hf f1.10.65tKteSK SKWmaxcrdeq1.9C0.08(mm)ESte 注： 1）内力的标准值近似值取设计值除1.3的系数。

2522）已知，f2.01N/mm,E2.010N/mm,C30mm,cr2.1。tks

根据构造要求,取柱入基础的深度h10.9h0.9900800mm,所以柱吊装验算时的计算简图如图24所示。

q11.51.20.50.52511.25KN/m

(1.90.80.30.5)0.525q221.4KN/m0.8

q31.51.20.2487251.112.3KN/m

考虑到牛腿根部及柱底部为矩形截面,下柱自重乘1.1的系数,1.5为动力系数。

112M1q1l111.253.9285.（6KN）22

1l13.92M2q2l2q1l11l221.40.8211.253.90.8127.5(KNm)2222

q3q2q19200l3800l2M2M13900l13470M3图24 柱吊装时的计算简图及弯矩图M3不是跨中弯矩，是最大正弯矩

由MB0得

22

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112q3l3M212.39.22127.5RA2242.7(KN)l39.2

Mmax的最大位置：

R42.7A3.47(m)q12.33

11M3RAxq3x242.73.4712.33.47274.1(KN)22

2上柱：ASAS2463mm（428）

MufyAS(h0aS)3002463（46040）310.3(KNm)0M10.985.677(KNm) 式中:0—结构重要性系数,取为0.9

2下柱：ASAS1520mm（422）

MufyAS(h0aS)3001520(86040)374(KNm)0M20.9127.5114.8(KNm)0M30.974.166.7(KNm)

所以柱吊装的承载力满足要求。

8.基础的设计

混凝土采用C30;fC14.3N/mm2, ft1.43N/mm2,垫层采用C10素混凝土,厚100.A柱基础的标高见图25。 A柱:

由基础梁传至基础顶面的荷载计算:

基础梁b×h=250mm×500mm,围护墙为240mm厚清水砖墙

-0.150

图25 A柱基础的标高

23

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墙上开有上下两层钢窗,上窗:宽×高为3.6m×2.4m；下窗：宽×高为3.6m×4.8m； 钢窗重取为0.45KN/m2;清水砖墙为18×0.24=4.32KN/m2 墙重:[(15.2+0.15)×6-（4.8+2.4）×3.6]×4.32=285.9KN 钢窗重:（4.8+2.4）×4.2×0.45=13.6KN 基础梁自重:0.25×0.5×6×25=18.8KN 合计

NWK316.4KN

NW1.2316.4379.7KN A柱基础顶面最不利内力(设计值):

M501.52KNmM147KNmM8.86KNmN487.9KNN661.1KNN1.76KNV28.56KNV11.5KNV10.1KN 

B柱基础顶面最不利内力(设计值):

KNmM287.42KNmM139.9KNmM294.62N1390KNN1456.4KNN819.3KNV-5.76KNV-5.58KNV10.6KN 

基础的受力图见图26。 ⑴地基承载力的验算 ①A柱基础底面积的确定

由杯口基础的构造要求可初步确定基础的尺寸及埋置深度d,见图27。

d=1.1+0.8=1.9m

1076316.4NKNWKA1.37.1(m2)famd200201.9

(式中1.3为系数1.2与1.4的平均值)

NNWewM-0.800VGNdMdA图26 基础的内力图（图中的方向为正）图27 A柱基础尺寸h=1100b

将基础底面积扩大1.4倍,1.4A=1.4×7.1=9.9m2 初步确定基础的底面尺寸bl4.22.18.82m2

24

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11Wlb22.14.226.174(m3)66

②B柱基础底面积的确定

由杯口基础的构造要求可初步确定基础的尺寸及埋置深度d,见图27。

d=1.1+0.8=1.9m

1453.4316.4NKNWKA1.38.85m2famd200201.9

 (式中1.3为系数1.2与1.4的平均值)

将基础底面积扩大1.4倍,1.4A=1.4×8.85=12.4m2

寸bl4.52.712.15m2 初步确定基础的底面尺11Wlb22.74.529.1m366

③地基承载力的验算

MdKNdKMdKNdKpp Kmax;Kmin

AWAW 基础自重和基础上土重的标准值为

GmdA201.94.52.7461.（7kN） K

2 1.2fa1.2200240(KN/m)

A柱和B柱基础底面压力标准值分别见表8和表9。

表8 A柱基础底面压力标准值 内力 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 项目 MK/(KNm) 385.8 -113.1 6.8 NK/KN 375.3 508.5 827.7 VK/KN 22 -8.8 -7.8 NdKNKGKNWK(KN) 1026.9 1160.1 1479.3 MdKMKNWKewVKh(KNm) 228.1 -304.7 -183.7 pKmax(KN/m2) 153.4 180.9 197.5 138 167.8 pKmin(KN/m2) 79.5 82.2 ppKminpKKmax(KN/m2) 116.5 131.6 2 注:1)表中的内力标准值为设计值除1.3的系数。 2)表中h为基础高度1.1m。

表9 B柱基础底面压力标准值 内力 Ⅰ Ⅱ 项目 Ⅲ 25

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MK/(KNm) 226 1069 -4.43 1847 39 156 148 221 1120 -4.3 18 34.3 160 152 108 630 8.2 1408 -65 123 109 NK/KN VK/KN NdKNKGKNWK(KN) MdKMKNWKewVKh(KNm) pKmax(KN/m2) pKmin(KN/m2) pKpKmaxpKmin(KN/m2) 152 156 116 2 注:1)表中的内力标准值为设计值除1.3的系数。 2)表中h为基础高度1.1m。

pKmin1.2fa 从表8和表9可看出pKfa

pKmin0 基础底面积满足地基承载力的要求。 ⑵基础的受冲切承载力验算

扣除基础自重及其上土重后,基础地面内力设计值在基础底面产生的净反力计算见表9。

因柱与基础交接处杯壁厚300mm小于杯壁高度400mm,说明上阶底落在冲切破坏锥体以内,故仅需对变阶处进行冲切验算。

.表9 基础底面净反力设计值 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 项目 A柱 B柱 A柱 B柱 A柱 B柱 内力 867.17710401455NdNNW(KN) 1836 1199 6 0 .8 .7 MdMNWewVh(KNm) 306.116-378 1232 -538613 2 5 .2 Md179.252.N148 274 286 166 pjmaxd(KN/m2) 2 2 AWpjminMdNd(KN/m2) AW48.8 18 56.8 15.7 77.9 31

此时h0=700-40=660mm

冲切破坏锥体最不利一侧斜截面上边长at和下边长ab分别为

A柱： at=500+2×375=1250mm

ab=1250+2×660=2570mm>2100mm,取ab=2100mm

26

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atab125021001675(mm)22

FpjmaxAl252.20.3152.1166.8(KN) l

0.7hpftamh00.71.01.4316756601106.6(KN) Fl0.7hpftamh0

am B柱： at=500+2×375=1250mm

ab=1250+2×660=2570mm<2700mm,取ab=2570mm

aab12502570amt1910mm22

FpjmaxAl1660.7652.57326kN l

kN 0.7hpftamh00.71.01.4319106601262

Fl0.7hpftamh0 基础的高度满足受冲切承载力要求。 ⑶A柱基础底板的配筋计算

取Ⅲ组的最不利基底净反力计算配筋,见图28。 沿基础长边方向,柱边Ⅰ-Ⅰ截面处的弯矩为

M1pfmaxpj1252.2186.82222.10.5313.4(KMm)(bh)(2lb)3.60.9cc242242

AS

变阶处截面处的弯矩为

1252.22052M3.61.6522.11.25197.4KNm242

6M197.410AS1582mm20.9h0fy0.9660210

212@250As1218mm。 基础长边按构造配筋为

沿基础短边方向,柱Ⅱ-Ⅱ截面处的弯矩为

M313.4101569(mm2)0.9h0fy0.910602106M1pfmaxpjmin1252.277.922(lb)(2bh)2.10.523.60.9142.6KNmcc242242

AS

1252.277.92M，2.11.2523.61.6544KNm242

6M4410AS352.7mm20.9h0fy0.9660210

210@250As659mm。 基础短边按构造配筋为

⑷B柱基础底板的配筋计算

取Ⅲ组的最不利基底净反力计算配筋,见图28。 沿基础长边方向,柱边Ⅰ-Ⅰ截面处的弯矩为

M142.610711.8mm20.9h0fy0.91060210627

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M1pfmaxpj11661122222.570.5423kNm(bh)(2lb)4.50.9cc242242

变阶处截面处的弯矩为

1166123.32M'4.5-1.6522.571.25313kNm242

6M31310AS2509(mm2)0.9h0fy0.9660210

212@200As2543mm。 基础长边配

沿基础短边方向,柱Ⅱ-Ⅱ截面处的弯矩为

1pfmaxpjmin2M(lb)(2bhc)c242 11663122.570.524.50.9174kNm2 24

6M17410AS869mm20.9h0fy0.91060210

1166312M'2.571.2524.51.6576kNm242

6M'7610AS'609mm20.9h0fy0.9660210

2基础短边按构造配筋为10@200As1413mm。

M423106AS2111mm20.9h0fy0.91060210

28

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9.绘制施工图

A、B柱配筋图见图29和图30。厂房基础平面布置见图31。A、B柱的基础配筋图见图32。

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35012.30050060035010@100110@20010@1000300800170017003001说明：1.混凝土的强度等级为2.柱的保护层厚度303.钢筋的锚固长度为上下钢筋的搭接长度为=7004.钢筋的搭接长度为355.预埋件另详4 224 228.4005002010@2001-15 2210@2008@4005 2227100210@2004 12252-2160050025±0.00310@10039005 228@4004 1210@1005 22A柱配筋图3-3图29 A柱的配筋图

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说明：1.混凝土的强度等级为2.柱的保护层厚度303.钢筋的锚固长度为上下钢筋的搭接长度为=7004.钢筋的搭接长度为355.预埋件另详6.牛腿弯起钢筋与集中荷载与牛腿连线的交点的1/3B柱配筋图图30 柱的配筋图

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图31 基础的平面布置图

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1.括号内的数字用于柱基础2.混凝土±303.混凝土保护层厚404.地面以下2.4米为中密粗沙层地基承载力为200*5.地基梁为250500梁顶标高为-0.15c100厚素混（10@150）凝土垫层（10@150）-1(-2)配筋图图32 、柱的基础配筋图

参考文献

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致 谢

论文的完成，离不开老师们的谆谆教导和悉心帮助，在此，我要对我的班主任王志敏老师和指导老师董晓丽老师说声谢谢，是老师们给了我无私的帮助和教导，是老师们付出了辛勤的汗水，我的论文才得以顺利完成，真的很感谢老师们。我还要谢谢长沙先导建设工程有限公司，给了我这么好的实践学习的机会，让我对建筑工程有了全新的认识，感谢总经理在实习生活中教给我那么多的工作技巧、经验和知识。 最后，再次对帮助过我的良师益友表示深深的感谢。

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