单层工业厂房结构设计(毕业论文)

北京城市学院毕业设计（论文）

单层双跨工业厂房结构设计

学生姓名： 学 号： 08120206106 班 级： 08土木升 专 业： 土木工程 学 部： 城市建设学部 指导教师：

2010年5月

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单层双跨工业厂房结构设计

Single pair of inter-industrial building design

学生： 班级： 08土木升 学号： 08120206104 学部： 城市建设学部 专业： 土木工程 指导教师： 职称： 副教授 工作单位： 湖南先导建筑工程有限公司

毕业设计（论文）完成时间： 自 2009 年 11 月 至 2010 年 5 月

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【摘 要】

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

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【Abstract】

Single plant means the layer is only a layer of industrial plant, applied to the production process to the level of transport-based, large material handling equipment and large dynamic load plants, such as machinery manufacturing industry, metallurgical industry and other industries . Single plant of the skeleton structure, the support of various vertical and

horizontal loads consisting of components. Plants rely on a variety of structural components

as a whole a reasonable connection to form a complete structure of space to ensure the plant's strong, durable. China's extensive use of reinforced concrete and steel structure, bent structure, usually bent from the horizontal, vertical linkages component, support systems and building envelope components such as a few parts.

Single brick column with the selected plants are cheap, simple structure, convenient for construction, the shoulder in the small and medium industrial plants has been widely used, but the single plant of the side wall (gable) larger by the wind, internal space requirements, plant roof area, load large and complex structures, how to effectively load effect combination, select the most unfavorable combination of internal forces, as the pillar and foundation of the design basis, will be the focus of this paper to solve the problem.

Keywords：Combination of internal forces; Concrete; Eccentric compression;

Reinforced

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目录

前言 1 1.设计条件与资料 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 33 致谢 34

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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。

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(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE （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。 吊车荷载:最大轮压p=215KN。

kmax 最小轮压

pkmin=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 下柱高：h0.95K0.950.83m，取h900mm

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

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111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。

2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）

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(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE 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

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: p=215KN；最小轮压: p=45KN

kmaxkmin 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a5

(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE 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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(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE 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()

H13.2a7

(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE R2C3MA2541.255.1KN() H13.2RA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

V0 最终分配到各柱柱顶的剪力分别为：B

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

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(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE 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

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:

M10.6R1C1B11.831.47KN()

H13.2 RBR11.47KN() 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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(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE (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

荷载 柱上力矩/(KN·m) 各柱柱顶不动铰支承力反力/KN 总反力/KN 分配到各柱顶最后剪力/KN RA 吊车竖向荷载作用于AB跨Dmax作用于A列柱(BC跨与其对称) 吊车竖向荷载作用于AB跨Dmin作用于A列柱(BC跨与其对称) 吊车水平荷Tmax作用于AB跨向右(向左时与其对称) RB 8.7 （→） RC 0 R VA 14.6 (←) VB VC MA2=174.7(↘) MB2=91.4(↙) MA2=36.6(↘) MB2=436.8(↙) 16.5 (←) 5.6 (←) 12.7 1.9 （→） （→） 3.5 (←) 41.4 （→） 0 37.9 （→） 16.1 (←) 28.7 （→） 12.6 (←) Tmax=18.6KN(吊车梁取1.2m) 11.9 (←) 11.9 (←) 0 23.8 (←) 4 (←) 4 (←) 8 （→） 风荷载作用下左来风(右来风时与其对称) Fw=10.9KN q1=2.3KN/m q2=1.25KN/m 15 (←) 0 5.8 (←) 31.7 (←) 4.4 (←) 10.6 4.5 （→） （→） 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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(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE 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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(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE 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）10.810.86.76.731.2142.5142.5105.64.04.08.0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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(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE 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及相应的Nmin及相应的M、-M及相应的N、V N及相应的M、V 截面 内力 M Ⅰ-Ⅰ N M Ⅱ-Ⅱ N M N V N、V 组合项 数值 组合项 ①①+0.9[②88 +0.9[③++0.8(⑤+⑥+⑦+⑨+⑧)+ ⑨306.7 ⑩] +] ①110 ①+0.9[②+0.9[③+0.8(⑤++0.8(④+⑧)+ ⑨⑦)+⑨+840.2 +] ⑩] ①501.5 ①+0.9[②++0.9[③+487.9 ⑤+ ⑥⑦+⑨++] 28.6 ⑩] maxmax组合项 -28.5 ①+0.9[②+0.8(⑤+424.2 ⑥+⑧)+ ⑨+] -35.9 ①+0.9[②+0.8(④+⑦)+ ⑨+572.2 ⑩] -147 ①+0.9[②661.1 +④+⑥] -11.5 +数值 V 数值 组合项 数值 ①-28.5 88 +0.9[③424.2 +⑦+⑨+306.7 ⑩] ①+0.9[⑦903.7 +⑨+⑩] ①+0.9[③+⑦+⑨+-10.1 ⑩] 8.86 1076 90.3 29.6 420.9 501.5 487.9 28.6 Ⅲ-Ⅲ 表5 B柱的内力组合 截面 内力 M N Ⅱ-Ⅱ M N M Ⅲ-Ⅲ N V +Mmax及相应的N、V 组合项 数值 组合项 ①+0.9[③152.8 ①+0.9[②++⑤+⑥+⑦+⑨726.4 ⑩] +] ①+0.9[③284.4 ①+0.9[②++⑦+⑨+⑤+⑥1340 ⑩] +] ①+0.9[③294.6 ①+0.9[②+0.8(④++0.8(⑤+1390 ⑦)+⑥+⑧)+ ⑥-5.8 ⑩] +] -Mmax及相应的N、V 数值 Nmax及相应的M、V Nmin及相应的Ⅰ-Ⅰ 组合项 -152.8 ①+0.9[②+③+⑤+⑥+726.4 ⑩] -284.4 ①+0.9[②+③+⑦+⑨+1340 ⑩] -294.6 1390 5.8 ①+0.9[②+③+0.8(④+⑦)+⑥+⑩] M、V 数值 组合项 数值 ①143.9 143.9 +0.9[⑤790 +⑥+⑩] 662.9 275.6 1404 287.4 1453 -5.6 ①+⑩ ①+⑩ 41.3 752.3 140 819.3 10.6 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

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(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE 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)

经比较,A、B柱的所有NA柱:

II:

M88KNmN306.7KNIIIIII:

M501.5KNmN487.9KN

B柱:

II: 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)

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

若取剪跨比=3

1.751.75 ftbh0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。 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。A2.487105ii315.8

A)0.91(14.32.48710530021520)N0.9(fAfuccs （KN）N（所有的轴力） 4021.6

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。

a17

(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE 表6 A、B柱纵向受力钢筋的计算表 柱截面 项目 M/(KN·m) N/KN A柱 Ⅰ-Ⅰ 88 306.7 287 20 307 7.8 15.6>5 >15 5.83>1.0 取1.0 0.99 Ⅲ-Ⅲ 501.5 487.9 1028 30 1058 9.2 10.2>5 <15 3.64>1.0 取1.0 1.05 Ⅰ-Ⅰ 143.9 662.9 217 20 237 7.8 15.6>5 >15 2.7>1.0 取1.0 0.99 B柱 Ⅲ-Ⅲ 294.6 1390 212 30 242 9.2 10.2>5 <15 1.28>1.0 取1.0 1.05 e0M/(mm) Nea(取h及20中较大值)(mm) 30eie0ea(mm) l01.0Hl(下柱) l02.0Hu( 上柱) l0 h0.5fcA11.0 Nl21.150.0101.0 hl01eih121400h01 22.5 1.23 2.7 1.35 eeihas(mm) 2977.5 1711.3 68.2<2as 2as >hf N1fcbf(mm) 42.8<2as取80 1357 3) 4φ22 (1520) 92.7 AsAs(mm2) 实配钢筋/(mm×mm) 2262 3) 4φ28 (2463) 0.99 1.97 0 2) 4φ22 (1520) 0.61 1.22 侧0.2配筋率/% 0.61 1.22 全部0.6 注:1) N1fcbf190.9(mm)hf,则hN)22fcb

fy(h0as)N1fc(bfb)hf1fcb286.4(mm).

N(ei 2)AsAS 3)AsASN(eihas)2 fy(h0as)a18

(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE 4)矩形截面: 侧AsAsAs%,全部% bhbh 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

①牛腿截面尺寸的验算

FGA4Dmax60.24582.4642.64KN VDG60.2582.4FVKA4max466.2KN1.21.41.21.4 FTmax18.6KN

hT18.6FhKmax13.3KN1.41.4

Ffbh13.32.0150086010.5hKtK0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。

a19

(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE 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aFh642.6422810318.6103AS1.21.21070.4(mm2)0.85fyh0fy0.85300760300

选取420(As1256mm)

fA1256min0.45t0.2%S0.314%0.6%fybh5008002

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。

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。

a20

(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE 表7 A柱裂缝宽度的验算 项目 I-I（上柱） 截面 MK/(KNm) 67.7 NK/KN 235.9 Me0K/(mm)287 NK l015.6>14 h l1s1(0)2e1.1 40000hh0 Ⅲ-Ⅲ（下柱） 385.8 375.3 1028 10.2<14 1.0 1438 0.41 726 194 0.148 0.64 0.23mm<0.3mm eSe0yS(mm) (bb)hfffbh0 2h0Z0.870.12(1f)h0(mm)e 535 0 360 75.5 0.01 -0.63<0.2取0.2 0.036mm<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。

2）已知，ftk2.01N/mm2,Es2.0105N/mm2,C30mm,cr2.1。

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/m0.8q3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。

121M1q1l111.253.9285.（6KN）22

a21

(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE M21l13.92q2l2q1l11l221.40.8211.253.90.8127.5(KNm)2222

q3q2q1

9200l3800l2M2M13900l13470M3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

112q3l3M212.39.22127.5RA2242.7(KN)l9.23

Mmax的最大位置

R42.7A3.47(m)q312.3

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

2上柱：AA2463mm（428）SS

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：AA1520mm（422）SS

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:

a22

(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE 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

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

N316.4KN WKN1.2316.4379.7KN

W 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):

M294.62KNmM287.42KNmM139.9KNm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

a23

(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE 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

2

初步确定基础的底面尺寸bl4.22.18.82m

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8.85m2fa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

2 初步确定基础的底面尺寸bl4.52.712.15m

11Wlb22.74.529.1m366

③地基承载力的验算

MdKNdKMdKNdK pKmax;pKmin 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

A柱和B柱基础底面压力标准值分别见表8和表9。

1.2fa1.2200240(KN/m2)a24

(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE 表8 A柱基础底面压力标准值 内力 项目 Ⅰ 385.8 375.3 22 1026.9 228.1 153.4 79.5 116.5 Ⅱ -113.1 508.5 -8.8 1160.1 -304.7 180.9 82.2 131.6 Ⅲ 6.8 827.7 -7.8 1479.3 -183.7 197.5 138 167.8 NdKMK/(KNm) NK/KN VK/KN NKGKNWK(KN)MdKMKNWKewVKh(KNm) pKmax(KN/m2) pKmin(KN/m2) ppKminpKKmax(KN/m2) 2 2)表中h为基础高度1.1m。

注:1)表中的内力标准值为设计值除1.3的系数。

表9 B柱基础底面压力标准值 内力 项目 Ⅰ 226 1069 -4.43 1847 39 156 148 152 Ⅱ 221 1120 -4.3 1898 34.3 160 152 156 Ⅲ 108 630 8.2 1408 -65 123 109 116 MK/(KNm) 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) 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。

a25

(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE .表9 基础底面净反力设计值 项目 内力 Ⅰ Ⅱ Ⅲ A柱 867.6 306.2 148 B柱 1770 1165 274 A柱 1040.8 -378 179.2 B柱 1836 1232 286 A柱 1455.7 -538.2 252.2 B柱 1199 613 166 NdNNW(KN) MdMNWewVh(KNm) pjmaxpjminMdNd(KN/m2) AWMdNd(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

aab12502100amt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

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

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

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1582mm20.9h0fy0.9660210

M313.4101569(mm2)0.9h0fy0.910602106a26

(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE 基础长边按构造配筋为12@250As1218mm2。 沿基础短边方向,柱Ⅱ-Ⅱ截面处的弯矩为

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2242

AS

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

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

AS

M44106352.7mm20.9h0fy0.9660210

基础短边按构造配筋为10@250As659mm。2

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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2242

AS

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基础长边配12@200As2543mm。 沿基础短边方向,柱Ⅱ-Ⅱ截面处的弯矩为

1pfmaxpjminM(lbc)2(2bhc)242

M423102111mm20.9h0fy0.910602106

AS

M174106869mm20.9h0fy0.9106021011663122.570.524.50.9174kNm242



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

6M'7610609mm20.9h0fy0.9660210基础短边按构造配筋为10@200As1413mm

2。

a27

(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE ,ⅠⅠⅠⅠ,ⅠⅠⅠⅠ,ⅠⅠ,ⅠⅠ3600252.2186.8205（a）A柱,ⅠⅠⅠⅠ,ⅠⅠ77.9ⅠⅠ,ⅠⅠ4500,ⅠⅠ123.3166112（b）B柱图28 变阶处冲切破坏截面积最不利基底净反力31

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。

a28

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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

a29

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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

a30

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图31 基础的平面布置图1.混凝土±302.混凝土保护层厚403.地面以下2.4米为中密粗沙层地基承载力为200*4.地基梁为2505.500梁顶标高为-0.15

c100厚素混凝土垫层-1配筋图图32 柱的基础配筋图

a31

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1.混凝土±302.混凝土保护层厚403.地面以下2.4米为中密粗沙层地基承载力为200*4.地基梁为2505.500梁顶标高为-0.15c100厚素混凝土垫层-2配筋图图32 B柱的基础配筋图

a32

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参考文献

[1] 阎兴华、李玉顺.混凝土结构设计[M]北京：科学出版社，2008：35~183.

[2] 徐占发.建筑结构与构件[M]北京：人民交通出版社，2006：254~281；647~699.

[3] GB 50009-2001,建筑结构荷载规范[S]. [4] GB/T50001-2001,房屋建筑制图统一标准[S]. [5] GB/T50103-2001,总制图标准[S]. [6] GB/T50105-2001,建筑结构制图标准[S]. [7] GB/T50104-2001,建筑制图标准[S]. [8] GB50007-2002,建筑地基基础设计规范[S]. [9] 混凝土结构计算手册 (第三版)[S]. [10] GB50010-2002，混凝土结构设计规范[S].

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(GMP认证资料)-厂房与设施(管理标准和管理记录)解析URE

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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