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混凝土与砌体结构设计方案

51
2020年4月19日
文档仅供参考

混凝土与砌体结构课程设计

学生姓名:郝 鹏
学 号: 4023105
指导教师:张兆强
所在学院:工程学院
专 业:土木工程

中国·大庆
10月

目 录

1.设计资料 1
2.计算简图的确定 1
2.1上柱及柱全高 1
2.2柱的截面尺寸 1
2.3 柱网布置 2
2.4 计算参数 3
3.荷载计算 4
3.1 恒载 4
3.2 恒载 6
4.排架内力分析 9
4.1 恒载作用下的排架内力分析 9
4.2 屋面活荷载作用下排架内力分析 12
4.3 风荷载作用下排架内力分析 15
4.4吊车作用下排架内力分析 17
5内力组合 24
6 横向平面排架抗震计算 28
6.1横向平面排架水平地震作用力 28
6.2横向水平地震作用效应 30
6.3参与横向水平地震作用效应组合的荷载作用效应 32
6.4横向水平地震作用效应的内力组合 35
7柱的设计 38
7.1柱纵向受力钢筋计算 38
7.2柱的裂缝宽度验算 41
7.3柱箍筋配置 42
7.4柱牛腿设计 42
7.5柱的吊装验算 43
8基础设计 44
8.1作用于基础顶面上的荷载计算 44
8.2基础埋置深度及基础尺寸 45
8.3基础高度验算 46
8.4基础底板配筋计算 48

1.设计资料
本设计对应任务书第124号方案,左、右跨吊车为C4,起重量50。轨顶标高9.9,跨度27,选择吊车桥跨均为25.5。吊车梁均选用YDL-4型号,梁高1.5,梁重60.3。
2.计算简图的确定
2.1上柱及柱全高
由于为双跨等高厂房,因此边柱A、C,中柱B的标高均一致。
柱顶标高
上柱高
估计基础埋深2,基础高1.4,因室外地坪标高为-0.15,因此基顶标标高-0.75。
全柱高
下柱高
因此边柱A,C及中柱B顶面标高为11.6,上柱高4.6,下柱高7.75,全柱高12.35。
2.2柱的截面尺寸
根据教材表2.8,由轨顶标高和吊车起重量初步选定柱的截面尺寸如下
边柱A、 C:上柱采用矩形截面
下柱采用工形截面
中柱B:上柱采用矩形截面
下柱采用工形截面

边柱A、C 中柱B
图1 柱的截面尺寸
根据教材表2.4.2关于下柱截面和高度的限值,验算初步确定的截面尺寸。对于边柱A、下柱截面宽度
(满足)
对于边柱A、C下柱截面高度有吊车时
(满足)
无吊车时
(满足)
显然中柱B及边柱C亦满足要求。
2.3 柱网布置
横向定位轴线均经过柱截面几何中心线。对于纵向定位轴线,有吊车桥架外边缘至上柱内边缘的净空宽度确定,要求。
边柱A、C:
中柱B:
因此边柱A、C的定位轴线为柱外边缘向内,中柱B的定位轴线为B柱的几何中心线,如图2所示。

图2 柱网布置图及计算单元
2.4 计算参数
对边柱A
上柱自重
下柱自重
排架平面内惯性矩
上柱:
下柱:

其余计算参数见表1。
表1 柱截面计算参数
计算参数
截面尺寸()
面积
()
惯性矩()
自重
()
柱号
A、C
上柱
矩

下柱

B
上柱
矩

8.75
下柱

12.9
取一品排架进行计算,计算单元如图2所示,计算间图如图3。

图3 排架计算简图
3.荷载计算
3.1 恒载
3.1.1 作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值
防水层
25厚水泥砂浆找平层
100厚珍珠岩制品保温层
隔气层
25厚水泥砂浆找平层
预应力大型屋面板

天沟板
天窗架重
屋架自重
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标准值

3.1.3 柱自重重力荷载标准值
A、C柱
上柱:
下柱:

B柱
上柱:
下柱:

3.2 活荷载
3.2.1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
作用位置与作用位置相同。
3.2.1风荷载
基本风压,对于城市郊区风压高度变化系数按B类地区考虑高度的取值,对,按柱顶标高考虑,查得;对按天窗檐口标高考虑,查得,风荷载体形系数 的分布如图4所示。

图4 风荷载体形系数
排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为

则作用于排架计算简图上的风荷载设计值为: ,则

3.2.2吊车荷载
左、右跨吊车均为C4,由任务书中表2得到吊车参数为最大轮压、小车重、吊车总重、车宽、车轮距,根据B、BQ及反力影响线可算得与各轮对应的反力影响线的竖坐标如图5所示。
图5 的计算简图
吊车竖向荷载:,因为
因此。,。
每个轮子作用在轨道上的横向水平制动力按下式计算,即

作用在排架柱上的吊车水平荷载标准值按下式计算,即

的作用点到排架柱顶的垂直距离。综上所述得排架的内力图,如图6所示。
4.排架内力分析
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按式计算,结果见表2。
表2 柱的截面尺寸及相应的计算参数
柱别

A、C柱

B柱

4.1 恒载作用下的排架内力分析
恒荷载作用下排架的计算简图如图8所示。图中的重力荷载及力矩是根据图8确定的,即

图7 恒荷载作用下排架计算简图
, ,
对于A、C柱:,则,
等高双跨单层厂房课程设计

图6 作用于排架上的荷载
- 10 -

,
由于B柱恒荷载对称,因此。柱截面的轴力为该截面以上重力荷载之和,恒荷载作用下排架结构的弯矩图、轴力图和内力正负号规定简图8a、b、c。

(a)

(b) (c)
图8a、b、c恒荷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
4.2.1 AB跨作用屋面活荷载
排架计算简图如图9a所示,其中,它在柱顶及变阶处引起的力矩为
;;-7.09
。
对于A柱,

对于B柱,,则, 则,则排架不动铰支座的反力-1.18。将反向作用于排架柱顶,用计算相应的柱顶剪力,并与柱顶不动铰支座叠加,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,柱底剪力及柱底剪力图,如图9b、c所示。

图9a AB跨在活荷载作用下排架计算简图

(b) (c)
图9b、c 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
由于结构对称且BC跨与AB跨作用荷载相同,故只需将图9中个内力图的位置及方向调整一下即可,如图10所示。

图10a BC跨作用屋面活荷载时排架计算简图

图10b、c 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11a所示,其中,,。
对于A、C柱,,则由表2.52得

各柱顶剪力分别为:

(a) (b)
图11a、b 左吹风时排架计算简图及内力图
4.3.2 右吹风时
计算简图如图12a所示,将图12b所示A、C柱内力图对换且改变内力符号可得图12b
(a) (b)
图11a 、b 右吹风时排架计算简图及内力图
4.4吊车作用下排架内力分析
4.4.1Dmax作用于A柱
计算简图如图13a所示,其中吊车竖向荷载,在牛腿顶面引起的矩为

对于A柱 ,
对于B柱,

排架各柱剪力分别为:

则排架内力图如图 13 b、c 所示。
图13a Dmax作用于A柱时排架计算简图

(b) (c)
图13b、c Dmax作用在A柱时排架内力图
4.4.2 Dmax作用于B柱左
计算简图如图14a所示,其中吊车竖向荷载,在牛腿顶面引起的弯矩为

图14a Dmax作用于B柱左时排架计算简图
柱顶不动铰支座反力,及总反力R分别为:

排架各柱顶剪力分别为:

则排架各柱内力图如图14b、c所示。
(b) (c)
图14b、c Dmax作用在B柱左时排架内力图
4.4.3 Dmax作用于B柱右
根据结构对称性及吊车吨位相等的条件,内力计算与”作用于B柱左”的情况相同,只需将A、C柱内力对换并改变全部弯矩及剪力符号,如图15所示。

图15a Dmax作用于B柱右时排架计算简图
则排架各柱内力图如图15b、c所示。

(b) (c)
图15b、c Dmax作用于B柱右时排架内力图
4.4.4 Dmax作用于C柱
同理将”作用于A柱”的情况的A、C柱内力对换,并注意改变符号,可求得各柱的内力,如图1 6a所示。

图16a Dmax作用于C柱时排架计算简图
则排架各柱内力图如图16b、c所示。
(b) (c)
图16b、c Dmax作用于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17a所示。对于A柱,,,由表2.5.3得,,则

对于B柱,,,

排架顶部总反力

图17a 作用于AB跨柱时排架计算简图
排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图17b所示。

图17b 作用于AB跨柱时排架弯矩及底部剪力图
4.4.6 Tmax作用于BC跨柱
由于结构对称及吊车吨位相等,故排架内力计算于”作用于AB跨”的情况相同,仅需将A柱与C柱的内力对换,如图18a、b。

图18a 作用于BC跨柱时排架计算简图
排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图18b所示。

图18B 作用于BC跨柱时排架弯矩图
5内力组合
以A柱内力组合为例。表3为各种荷载下A柱内力标准值汇总。
内力组合按由可变荷载控制作用和由永久荷载控制作用组合,求出最不利内力。表4为由可变荷载控制作用的内力组合表,组合公式为,表5为由永久荷载控制作用的内力组合表,组合公式为。
为确定基地尺寸,验算地基承载力的需要,特进行Ⅲ-Ⅲ截面的标准组合,组合公式为,结果见表4中带下划线的斜体部分。

混凝土与砌体结构课程设计

表3 A柱内力标准值汇总表
柱号及正向内力
荷载类别
恒载
屋面活荷载
吊车竖向荷载
吊车水平荷载
风荷载
作用在AB跨
作用在BC跨
Dmax作用在A柱
Dmax作用在B柱左
Dmax作用在B柱右
Dmax作用在C柱
Tma作用在AB跨
Tmax作用在BC跨
左风
右风
序号
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
⑪

Ⅰ-Ⅰ
M
32.59
3.09
-1.33
-102.95
-100.24
59.89
-0.87
±29.5
±15.55
31.4
-37.53
N
384.27
40.6
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Ⅱ-Ⅱ
M
-45.39
-7.04
-1.33
181.45
-14.14
59.89
-0.87
±29.5
±15.55
31.4
-37.53
N
449.37
40.6
0
948
287
0
0
0
0
0
0
Ⅲ-Ⅲ
M
-24.02
-5.58
-3.58
8.01
-157.75
220.69
-2.35
±239.22
±115.84
204.9
-161.05
N
505.56
40.6
0
948
287
0
0
0
0
0
0
V
3.22
0.23
-0.29
-22.38
18.53
-18.53
-0.19
±27.06
±9.38
32.15
-20.82

混凝土与砌体结构课程设计
- 26 -
表4 A柱由可变荷载控制作用的内力组合

截面
＋Mmax及相应的N,V
－Mmax及相应的N,V
Nmax及相应的±M,V
Nmin及相应的±M,V
Ⅰ-Ⅰ
M
1.2×①＋0.9×1.4×［②＋0.9×(⑥+⑨)+⑩］
166.98
1.2×①＋0.9×1.4×［③＋0.8×(⑤＋⑦)＋0.9×⑨＋⑪］
-132.2
1.2×①＋0.9×1.4×［②＋0.8×(⑤＋⑦)＋0.9×⑥＋⑪］
-38.3
1.2×①＋0.9×1.4×［0.8×(⑤＋⑦)＋0.9×⑨＋⑪］
-127.74
N
512.28
461.1
512.28
461.1
Ⅱ-Ⅱ
M
1.2×①＋0.9×1.4×［0.8×(④＋⑥)＋0.9×⑨＋⑩］
246
1.2×①＋0.9×1.4×［②＋③＋0.8×(⑤＋⑦＋0.9×⑨＋⑪］
-109.8
1.2×①＋0.9×1.4×［②＋0.8×(④＋⑥)＋0.9×⑨＋⑪］
150.28
1.2×①＋0.9×1.4×［0.8×(④＋⑥)＋0.9×⑨＋⑩］
246
N
1494.8
828.5
1494.8
1494.8
Ⅲ-Ⅲ
M
Mk
1.2×①＋0.9×1.4×［0.8×(④＋⑥)＋0.9×⑧＋⑪］
270
189.4
1.2×①＋0.9×1.4×［②＋③＋0.8×(⑤＋⑦)＋0.9×⑧＋⑪］
-675.9
-438.2
1.2×①＋0.9×1.4×［②＋0.8×(⑤＋⑦)＋0.9×⑧)＋⑪］
-674.1
-483
1.2×①＋0.9×1.4×［③＋0.8×(⑤＋⑦)＋0.9×⑧＋⑪］
-668.9
-481.2
N
Nk
1562.3
1188.1
947.1
748.7
947.1
748.7
896
712.2
V
Vk
-32.93
-23.06
26.77
19.58
27.09
19.81
26.44
19.35

注:表中带下划线的斜体数值为Ⅲ-Ⅲ的标准组合值,组合公式由<建筑结构荷载规范>为。
混凝土与砌体结构课程设计
- 27 -
表5 A柱由永久荷载控制作用的内力组合

截面
＋Mmax及相应的N,V
－Mmax及相应的N,V
Nmax及相应的±M,V
Nmin及相应的±M,V
Ⅰ-Ⅰ
M
1.35×①＋1.4×0.7×［②＋0.9×(⑥＋⑨)］
113.57
1.35×①＋1.4×0.7×［③＋0.8×(⑤＋⑦)＋0.9×⑨］
-50.3
1.35×①＋1.4×0.7×［②＋0.8×(⑤＋⑦)＋0.9×⑨)］
-45.96
1.35×①＋1.4×0.7×［0.8×(⑤＋⑦)0.9×⑨)］
-49
N
518.8
518.8
558.6
518.8
Ⅱ-Ⅱ
M
1.35×①＋1.4×0.7×［0.8×(④＋⑥)＋0.9×⑨］
141.7
1.35×①＋1.4×0.7×［②＋③＋0.8×(⑤＋⑦＋0.9×⑨］
-95
1.35×①＋1.4×0.7×［②＋0.8×(④＋⑥)＋0.9×＋⑨］
181.4
1.35×①＋1.4×0.7×［0.8×(④＋⑥)＋0.9×⑨)］
141.7
N
1349.9
871.4
1389.7
1349.9
Ⅲ-Ⅲ
M
1.35×①＋1.4×0.7×［0.8×(④＋⑥)＋0.9×⑧］
357.9
1.35×①＋1.4×0.7×［②＋③＋0.7×0.8×(⑤＋⑦)＋0.9×⑧］
-340.3
1.35×①＋1.4×0.7×［②＋0.7×0.8×(⑤＋⑦)＋0.9×⑧］
-336.8
1.35×①＋1.4×0.7×［③＋0.7×0.8×(⑤＋⑦)＋0.9×⑧］
-334.8
N
1425.7
879.8
840
879.8
V
-3.9
38.2
38.5
38

6 横向平面排架抗震计算
厂房为单层等高双跨厂房,在确定厂房自震周期和无吊车时厂房地震作用时可简化成单质点体系,如图19所示。

图19 横向平面排架抗震计算简图
6.1横向平面排架水平地震作用力
6.1.1集中于屋盖处的重力荷载代表值

重力荷载代表值为:

6.1.2集中于吊车梁顶面处的重力荷载代表值
AB、BC跨无掉重时吊车最大轮压

根据吊车梁支座反力影响线计算一台吊车重力荷载在柱上产生的最大反力

6.1.3横向排架基本周期
混凝土强度等级为(),单位水平力作用下各柱顶水平位移由表2得

此时排架横梁内力分析图如图19

图19 受单位水平力时排架横梁内力分析图

由此得
则
<抗震规范>规定,按平面铰接排架计算的横向自振周期时由钢筋混凝土屋架或钢架与钢筋混凝土柱组成排架有纵墙时取周期计算的80%,因此取周期折减系数。

6.1.4排架横向水平地震作用标准值
采用底部剪力法计算横向水平地震作用,厂房所在地的特征周期地震影响系数最大值,取结构阻尼比,则有,,。因为
,,因此

排架横向水平地震作用力

排架柱顶的地震作用为:
吊车梁顶面标高处的吊车桥架产生的横向水平地震作用为

得出各质点水平地震作用如图20所示。

图20 各质点水平地震作用
6.2横向水平地震作用效应
6.2.1柱顶水平地震作用效应

根据<建筑抗震设计规范>的规定,考虑空间工作及扭转的影响,而将排架柱的地震作用效应(弯矩,剪力)进行调整,各柱内力均乘以调整系数0.75。得柱顶水平地震单独作用时内力如图21所示。

图21 柱顶水平地震作用时排架弯矩图
6.2.2 作用于AB跨作用效应

则将AB跨吊车水平荷载作用下的排架内力图(图17b)乘以系数0.278得到排架在作用于AB跨的内力图。另根据<建筑抗震设计规范>的规定,在单层厂房中,吊车桥架是一个较大的移动质量,地震时它将引起厂房的强烈局部振动,从而使吊车桥架所在排架的地震作用效应突出地增大,造成局部严重破坏。为了避免以上这种震害的发生,特将上柱截面由吊车引起的地震作用效应予以放大。查表得A,C柱乘以增大系数2.0,B柱乘以增大系数3.0。得到各柱内力图如图22所示

图22 作用于AB跨时排架内力图

6.2.3 作用于BC跨作用效应

将BC跨吊车水平荷载作用于BC跨时排架内力(图18b)乘以系数0.278,同理再将A,C柱乘以增大系数2.0,B柱乘以增大系数3.0,得到作用于BC跨作用时内力图如图23所示。

图22 作用于BC跨时排架内力图
6.3参与横向水平地震作用效应组合的荷载作用效应
6.3.1结构自重荷载作用效应
同4.1,恒载作用下排架内力分析,得出的弯矩图如图8a所示,轴力图如图8b所示。
6.3.2 50%屋面雪荷载作用效应
屋面雪荷载与屋面活荷载内力比值为。屋面雪荷载作用于AB,BC跨时所产生的排架内力能够利用叠加原理计算,即由屋面活荷载分别作用于AB,BC跨时内力(如图9b、c,10b、c)乘以0.4,再进行相加,从而得到屋面雪荷载作用下的内力。结果如图23a、b所示。

图23a、b 50%屋面雪荷载作用时排架内力图
6.3.3 AB跨吊车重力荷载效应

由于,因此分别将作用于A柱的内力图4.4.1(图13b、c)和4.4.2作用于B柱左得到内力图(图14b、c)的值乘以0.9则可得作用在A柱及作用在B柱左时的内力图,如图24a、b,25 a、b所示。

(a) (b)
图24a、b 作用于A柱时内力图

(a) (b)
图25a、b 作用于B柱左时轴力图
6.3.4 BC跨吊车重力荷载效应

由于,同理分别将4.4.3作用于B柱右的内力图(图15b、c)和4.4.4作用于C柱得到内力图(图16b、c)的值乘以0.9则可得作用在B柱右及作用在C柱时的内力图,如图26a、b,27a、b所示。

(a) (b)
图26a、b 作用于B柱右时内力图

(a) (b)
图27a、b 作用于C柱时内力图
6.4横向水平地震作用效应的内力组合

混凝土与砌体结构课程设计

表6 横向水平地震作用下A柱内力标准值汇总表
柱号及正向内力
荷载类别
横向水平地震作用效应
组合荷载作用效应
柱顶水平地震作用
Fcr1作用在AB柱
Fcr2作用在BC柱
结构自重
0.5倍雪荷
作用于A柱
作用于B柱左
作用于B柱右
作用于C柱
序号
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨

Ⅰ-Ⅰ
M
74.98
41.14
24.01
32.59
1.12
-92.66
-90.22
53.91
-0.78
N
0
0
0
364.2
16.24
0
0
0
0
Ⅱ-Ⅱ
M
74.98
41.14
24.01
21.5
-3.55
163.31
-12.73
53.91
-0.78
N
0
0
0
449.37
16.24
853.2
258.3
0
0
Ⅲ-Ⅲ
M
201.3
270.46
64.47
43.3
-4.16
7.21
-141.98
144.74
-2.1
N
0
0
0
505.56
18.2
215.4
15.75
0
0
V
16.3
3.16
5.22
3.22
-0.068
-20.14
16.68
-11.72
-0.17

表7 横向水平地震作用下A柱内力组合表
混凝土与砌体结构课程设计
- 37 -

截面
＋Mmax及相应的N,V
-Mmax及相应的N,V
Nmax及相应的±M,V
Nmin及相应的±M,V
Ⅰ-Ⅰ
M
1.3(①+②+③)+1.2(④+⑤+⑧)
287.31
1.3(①+②+③)+1.2(④+⑤+⑦+⑨)
-250.92
1.3(①+②+③)+1.2(④+⑤+⑦+⑨)
-250.92
1.3(①+②+③)+1.2(④+⑤+⑦+⑨)
-250.92
N
456.53
456.53
456.53
456.53
Ⅱ-Ⅱ
M
1.3(①+②+③)+1.2(④+⑤+⑥+⑧)
462.62
1.3(①+②+③)+1.2(④+⑤+⑦+⑨)
-176.84
1.3(①+②+③)+1.2(④+⑤+⑦+⑨)
-176.84
1.3(①+②+③)+1.2(④+⑤+⑦+⑨)
-176.84
N
1582.57
868.69
868.69
868.69
Ⅲ-Ⅲ
M
1.3(①+②+③)+1.2(④+⑤+⑥+⑧)
926.41
1.3(①+②+③)+1.2(④+⑤+⑦+⑨)
-823.03
1.3(①+②+③)+1.2(④+⑤+⑦+⑨)
-823.03
1.3(①+②+③)+1.2(④+⑤+⑦+⑨)
-823.035
N
886.99
647.4
647.4
647.4
V
-2.37
55.67
55.67
55.67

7柱的设计
无地震作用和有地震作用时所得到的内力组合是纵向受力钢筋计算的依据,由<建筑抗震规范>得,地震作用效应(为结构抗力),推出,为便于比较将地震作用得到的内力组合剩以抗震调整系数(查表得)得到A柱内力组合值汇总表,如表8所示。
表8 A柱内力组合值汇总表 (单位 )
截面
无地震作用
有地震作用
M
N
V
M
N
V
Ⅰ-Ⅰ
166.98
518.8

347.06
456.53

-132.2
518.8
-250.92
456.53
-45.96
558.6
-250.92
456.53
-127.74
518.8
-250.92
456.53
Ⅱ-Ⅱ
246
1494.8
462.62
1582.57
-109.8
871.4
-176.84
868.69
181.4
1494.8
-176.84
868.69
246
1494.8
-176.84
868.69
Ⅲ-Ⅲ
357.97
1562.3
-32.93
926.41
886.99
-2.37
-675.9
947.1
38.2
-823.03
647.4
55.67
-674.1
947.1
38.5
-823.03
647.4
55.67
-668.9
896
38
-823.03
647.4
55.67
7.1柱纵向受力钢筋计算
混凝土强度等级采用,则,。纵向受力钢筋采用HRB335级,,相对界限受压区高度。上下柱采用对称配筋,保护层厚度取则上下柱截面有效高度分别为和。
7.1.1柱截面最不利内力的选取
上柱:
下柱:

由表8得
对于上柱:
对于下柱:
因此上下柱均属于大偏心受压。因此按照”弯矩相差不多时,轴力越小越不利,轴力相差不多时,弯矩越大越不利”的原则确定以下最不利内力。
上柱:,
下柱:,
7.1.2柱计算长度的确定
排架方向:上柱:
下柱:
垂直排架方向:上柱:
下柱:
7.1.3上柱配筋计算

,则取

,固应考虑偏心距增大系数
,取

,则取

每边选用428(),则
,符合要求。
垂直于排架方向,查表得

,满足弯矩作用平面外的承载力要求。
7.1.4下柱配筋计算
,,计算长度取
,, ,

,
由,且,固应考虑偏心距增大系数。
,取

,故为大偏心,先假设中和轴位于翼缘内。

且
即中和轴位于翼缘内,则
每边选用625(),则
,符合要求。
垂直于排架方向,计算长度,由表1数据得

,查表得

,满足弯矩作用平面外的承载力要求。
7.2柱的裂缝宽度验算
均大于0.550,<混凝土规范>规定均应进行裂缝宽度验算。其中上柱下柱,,构件的受力特征系数,混凝土保护层厚度取。裂缝宽度验算见表9
表9 柱的裂缝宽度验算表
柱截面
上柱
下柱

内力标准值

211.03
-483

396.93
712.2

531.7>0.550
678.2>0.550

0.0117

0.0156

1.060

1.130
续表9

1104.2
1003.24

0
0.687

394.65
943.06

499.33
60.68

0.876
-0.28<0.2,取0.2

0.26<0.3满足
0.023<0.3满足
7.3柱箍筋配置
由于柱顶,柱底截面混凝土的抗剪承载力显然大于剪力,能够按构造要求配置,上下柱均选用8@200,加密区8@100。

7.4柱牛腿设计
7.4.1牛腿几何尺寸的确定及配筋计算
牛腿截面宽度与柱宽相等,为,取吊车梁外侧至牛腿外边缘的距离牛腿顶面的长度为,相应牛腿水平截面高为,牛腿外缘高度,倾角。
由于吊车垂直荷载作用于下柱截面内,即,故该牛腿可按构造要求配筋,纵向钢筋取
420(),箍筋取8@100。于是牛腿的几何尺寸及配筋图如图28所示。

图28 牛腿几何尺寸及配筋示意图
7.5柱的吊装验算
采用翻身起吊,掉点设在牛腿下部,混凝土达到设计强度后起吊,查表得柱插入杯口深度,取则柱吊装时总长度为
,计算简图如图29所示。

图29 柱吊装验算简图
柱吊装阶段的荷载为柱的自重荷载,取动力系数,则

在上述荷载作用下,柱各控制截面弯矩为

令得,则下柱最大弯矩

柱截面受弯承载力及裂缝宽度验算过程见表10。
表10 柱吊装阶段承载力及裂缝宽度验算
柱截面
上 柱
下 柱

133.94(99.21)
229.79(170.22)

202.36>0.9133.94
767.98>0.9229.79

168
760

0.435
-0.002<0.2取0.2

0.166<0.3(满足 要求)
0.03<0.3 (满足要求)
8基础设计
基础混凝土强度等级采用,下设厚的素混凝土垫层,地基承载力特征值。
8.1作用于基础顶面上的荷载计算
作用于基础顶面上的荷载包括柱底(Ⅲ-Ⅲ截面)传给基础的M,N,V,以及外墙自重重力荷载。前者可由表4中Ⅲ-Ⅲ截面选取,见表11,其中内力标准组合值用于地基承载力验算,基本组合值用于受承载力验算和底板配筋计算,内力的正负号规定见图30。
表11 基础设计的不利内力
组 别
荷载效应的基本组合
荷载效应的标准组合

第一组
357.97
1562.3
-32.93
354.83
1259.68
-21.5
第二组
-675.9
947.1
38.2
-466.1
631.4
25.5
第三组
-674.1
947.1
38.5
-465.4
631.4
25.6
第四组
-668.9
896
38
-461.3
597.3
25.3
由图30可见,每个基础承受的外墙总宽度为6.0,总高度为,墙体为240双面粉刷墙(),塑钢窗(),基础梁尺寸为()。每个基础承受的由墙体传来的重力荷载为
厚双面粉刷墙
塑钢窗
基础梁

图30 基础荷载示意图及尺寸图
距基础形心的偏心距,。
8.2基础埋置深度及基础尺寸
8.2.1确定基础高度
冻结深度为,因此基础埋深取(从室外地坪算起),室内外高差为,基础顶面标高为,柱的插入深度为,杯底厚度取,因此基础高,符合2.1的假设。
8.2.2 拟定基础底面尺寸

适当放大取1.2。
8.2.3计算基地压力及验算地基承载力

基底压力,结果见表12。按且,验算地基承载力,其中,验算结果见表12。可见基础底面尺寸满足要求。
表12 基础底面压力计算及地基承载力验算
类 别
第一组
第二组
第三组
第四组

354.8
1259.68
-21.5
-466.1
631.4
25.5
-465.4
631.4
25.6
-461.3
597.3
25.3

2172.57
1544.29
1544.29
1510.19

81.58
-638.28
-637.36
-633.91

157.95
143.79
162.64
51.84
162.57
51.91
159.9
49.84

150.87<190
157.95<228
107.24<190
162.64<228
107.24<190
162.57<228
104.87<190
159.9<228
8.3基础高度验算
这时应采用基地净反力设计值,和,结果见表12。
表12 基础底面净反力设计值计算表
类 别
第一组
第二组
第三组
第四组

357.97
1562.3
-32.93
-675.9
947.1
38.2
-674.1
947.1
38.5
-66