单层工业厂房钢筋混凝土排架结构设计计算

单层工业厂房钢筋混凝土排架结构设计计算书本工程为一工业厂房，根据工艺要求，该车间为单跨，跨度为18m，柱距6m，长60m，跨内设有10吨中级工作制吊车（A4）一台，轨顶标高须不低于8.7m，不设天窗，采用纵墙开窗方案。基本风压0.62/mKN，地面粗糙度B类，基本雪压0.62/mKN。经勘测报告提供资料，该地区工程地质条件良好，地面下1.5m左右为中密粗砂层，层厚6m，地基承载力特征值2002/mKN，常年地下水位-5m以下。抗震设防烈度为6度，不进行抗震计算，按构造设防。图1以下为结构设计计算书1、经设计确定以下做法和相应荷载的标准值：（1）屋面做法：①、二毡三油防水层上铺小豆石。②、20mm厚水泥砂浆找平。③、80mm厚加气混凝土保温层（0.652/mKN）。④、预制大型屋面板。算得包括屋盖支撑（按0.072/mKN计）在内的屋面恒载为2.742/mKN（2）采用24m跨折线形预应力混凝土屋架，每榀重力荷载为65.5KN。（3）采用专业标准（ZQ1—62）规定的10t吊车的基本参数和有关尺寸。（4）采用6m跨等截面预应力混凝土吊车梁（截面高度为1200mm），每根吊车梁的重力荷载为41.3KN；吊车轨道连接重力荷载0.81mKN/。（5）围护墙采用240mm厚双面清水自承重墙，钢窗（按0.452/mKN计），围护墙直接支承于基础梁；基础梁截面高度450mm。（6）取室内外高差150mm；于是，基础顶面标高为-0.700mm（450+150+100）。2、选择柱截面尺寸，确定其有关参数边柱可采用上柱mmmmhbuu400400，下柱mmmmmmmmhbilil800400150100。根据《厂房建筑统一化基本规则》（TJ6—74）和（ZQ1—62）对10t桥式吊车有关尺寸的规定，以及选定吊车梁端部截面高度和支承吊车梁牛腿外形尺寸的要求，确定边柱沿高度和牛腿部位的尺寸如图2.边柱有关参数如表1。图2边柱参数（H=12.1m，uH=3.6m，lH=8.5m）表1参数边柱(A、C))(2mmAu5106.1)(4mmIu91013.2)(2mmAl510775.1)(4mmIl91038.14HHu/3.0298.0luIIn/0.148),(1/1caiiii0.5自重重力荷载（kN）（包括牛腿）上柱：kNPPCA4.1422下柱：kNPPCA75.41333、荷载计算（均为标准值）（621C—627C—XX）（1）屋面恒载kNPPCA69.2422/5.65)77.012(674.211mkNePMMACA13.1205.069.2421111mkNePMMACA54.482.069.2422122（2）屋面活载（取0.52/mkN，作用于一跨）kNPA31.38)77.012(65.01mkNePMAA92.105.031.38111mkNePMAA67.72.031.38212（3）柱自重重力荷载kNPPCA4.146.34.04.02522mkNePMMACA88.22.04.142222kNPPCA75.414.1415.5633（4）吊车梁及轨道连接重力荷载（吊车梁DL—7S）kNPPCA16.46681.03.4144kNePMMACA16.1635.016.464444（5）吊车荷载表2吊车宽轮距maxPminP起重小车重5550440011.5t（112.7kN）2.5t(24.5kN)18t(176.4kN)3.9t(38.22kN)kND13.143)27.01(7.112maxkND12.31)27.01(5.24minmaxD在边柱：kNDPA13.143max4mkNePMAA1.5035.013.143444minD在边柱：kNDPA12.31min4mkNePMAA89.1035.012.31444吊车每个轮子的横向水平制动力kNT37.5)22.384.176(41.0所以，当10t吊车作用时，kNT82.627.137.5max（6）风荷载图3①求z均为00.1z②求s和各部分ikq)6,5,4,3,2,1(ii各值见图3szszszkikDDq6.36.060表3q1q2q3q4q5q6qz1.041.071.111.111.071.04s0.80.80.60.50.50.5)/(mkNqik3.03.082.42.01.931.87作用长度（m）1.181.471.471.18方向→→←→→→③求1q、2q和wF的设计值00.1zmkNqqkQ/2.434.111mkNqqkQ/62.287.14.162kNqqqqFkkkkQw45.7)]0.24.2(47.1)93.108.3(18.1[4.1)](47.1)(18.1[4352荷载汇总表（所列均为标准值）表4荷载类型简图A(C)柱N（kN）M(mkN)恒载75.4156.604.1469.24234221AAAAAPPPPP26.3513.12421AAAMMM屋面活载31.381AP67.792.121AAMM吊车竖向荷载13.55:A84.148A4min4maxAAPDPD在：在3.191.5244AAMM吊车横向水平荷载kNT52.8max风荷载mkNqmkNqkNFW/62.2,/2.454.721A柱内力汇总表表5荷载类型序号简图kNVkNNmkNM:::Ⅰ—ⅠⅡ—ⅡⅢ—Ⅲ)(mkNM)(kNN)(mkNM)(kNN)(mkNM)(kNN)(kNV恒载16.63257.09-28.63303.2519.33455.21屋面活载21.7938.31-5.8838.313.638.311.03吊车竖向荷载maxD在A柱3a-9043.1148.8420.1148.84-2.5minD在A柱3b-3.35015.9555.137.3955.13-0.93吊车横向水平荷载413.28013.28050.103.69风荷载向右吹5a63.27063.270226.85011.34向左吹5b-63.270-63.270-226.850-11.34（7）内力汇总表如表54、排架内力计算见表55、排架内力组合以A柱内力组合为例，列表进行内力组合，见表6。表中所列组合方式栏意义如下：A：1.2×恒载效应标准值+0.9×1.4×（活+吊车+风）荷载效应标准值B：1.2×恒载效应标准值+0.9×1.4×（吊车+风）荷载效应标准值A柱内力组合表表6截面组合目的组合方式被组合内力项序号)(mkNM)(kNN)(kNVⅠ—ⅠNM相应,maxA1.2×（1）+0.9×1.4×【（2）+（3b）+(4)+(5a)】102.44356.78NM相应,maxB1.2×（1）+0.9×1.4×【（3a）+(4)+(5b)】-99.72308.51maxmax,MN相应A1.2×（1）+0.9×1.4×【（2）+（3b）+(4)+(5b)】-90.46356.78maxmin,MN相应B1.2×（1）+0.9×1.4×【（3b）+(4)+(5b)】-92.72308.51Ⅱ—ⅡNM相应,maxA1.2×（1）+0.9×1.4×【（2）+（3a）+(4)+(5a)】108.99599.71NM相应,maxA1.2×（1）+0.9×1.4×【（2）+（3b）+(4)+(5b)】-118.12481.63maxmax,MN相应A1.2×（1）+0.9×1.4×【（2）+（3a）+(4)+(5a)】108.99599.71maxmin,MN相应B1.2×（1）+0.9×1.4×【（3b）+(4)+(5b)】-110.71433.36Ⅲ—ⅢV,max、相应NMA1.2×（1）+0.9×1.4×【（2）+（3a）+(4)+(5a)】401.98649.8123.34V,max、相应NMB1.2×（1）+0.9×1.4×【（3b）+(4)+(5b)】-316.49483.46-13.86V,maxmax、相应MNA1.2×（1）+0.9×1.4×【（2）+（3a）+(4)+(5a)】401.98649.8123.34A1.2×（1）+0.9×1.4×【（2）+（3a）+(4)+(5b)】-295.94649.81-13.86V,maxmin、相应MNB1.2×（1）+0.9×1.4×【（3b）+(4)+(5a)】381.43483.4624.02B1.2×（1）+0.9×1.4×【（3b）+(4)+(5b)】-316.49483.46-13.866、柱的配筋计算（以A柱为例）材料：混凝土：C30，222/43.1,/01.2,/3.14mmNfmmNfmmNfttkc钢筋：HRB3352'/300mmNffyy箍筋：HPB235252/100.2,/210mmNEmmNfsy柱截面参数：上柱Ⅰ—Ⅰ截面：mmhmmaammAmmhmmb35545400,45106.1,400,4000'25下柱Ⅱ—Ⅱ、Ⅲ—Ⅲ截面：mmhmmbmmbff5.162,100,400''25''10775.1)(2,800mmhbbbhAmmhffmmhmmaa75545800,450'截面界限受压区高度550.0)0033.0100.2/(30018.0)/(151cusybfⅠ—Ⅰ截面kNbhfNbcb83.1116355400550.03.140Ⅱ—Ⅱ、Ⅲ—Ⅲ截面kNhbbfbhfNffcbcb93.1290]5.162)100400()755100550.0[(3.14)(''0各组轴力N均小于bN，故各控制截面都为大偏心受压情况所以Ⅰ—Ⅰ截面以kNNmkNM78.356,44.102计算配筋Ⅲ—Ⅲ截面以kNNmkNM81.649,98.401计算配筋。Ⅱ—Ⅱ截面配筋同Ⅲ—Ⅲ截面。A柱截面配筋计算见表7。A柱截面配筋计算表表7截面Ⅰ—ⅠⅢ—Ⅲ内力)(mkNM102.44401.98)(kNN356.78649.81)(/0mmNMe287.1618.6ae20800/30=26.67)(0mmeeeai307.1645.27)(;2100mmHlHlu720085000.1/5.01NAfcc1.01.00.1)/01.0(15.102hl0.971.021200)(/140011hlhei1.261.094)(//'mmbfNxbfNxfcc或62.490113.6''2fha)()()5.0(2x2'0''''mmahfaheNAAayiss时，当889.8)()()5.05.0(2x2'0''''mmahfxheNAAhxayissf时，、当1106.6))((2min一侧纵向钢筋mmAc320355一侧被选受拉钢筋及其面积)(2mm)942(2032mm)1137(2021822mmA柱上柱及下柱截面配筋见图4图47、牛腿设计计算（以A柱为例，见图5）kNPFAvk29.18913.14316.46PmaxD4A)(4）（吊车梁及轨道77.25513.1434.116.462.1vFkNTFhk82.6maxkNFh55.982.64.1牛腿截面及外形尺寸：b=400mm，h=600mm，3/4001hmmh，c=200mm45200200arctan，mmcahhs55545tan20045400tan1