一、 設計題目
杭州市郊區×××廠裝配車間。
二、 設計資料
1. 該車間抗震設防烈度為6度。
2. 該車間為單跨車間：跨度21m，柱距6m，總長156m；中間設一道伸縮縫，柱頂標高12.00m，軌頂標高9.60m。考慮基礎頂面為-0.5m。
3. 車間跨內設有2臺150/50kn中級工作制吊車，其引數見下表。
表2.11 吊車引數（大連起重機廠）
4. 根據工程地質勘探報告，可選編號③的層土為持力層（粉質粘土），其深度距地表面1m左右，厚度約在5~8m，承載力修正後的特徵值fa=140kn/m2，常年平均地下水穩定在地面下3m處。
5. 屋面：三氈四油防水層上鋪小石子（自重標準值：0.4kn/m2）；
20mm厚水泥混合砂漿找平層（自重標準值：20kn/m2）；
100mm厚水泥珍珠岩製品保溫層（自重標準值：4kn/m2）；
預應力混凝土大型屋面板。
另：屋面均布荷載標準值為0.5 kn/m2。
6. 牆體：240mm厚清水牆（自重標準值：5.19 kn/m2），每柱距內均有鋼窗（或門）（自重標準值：0.45 kn/m2），鋼窗寬2.4m。
7. 標準構件選用：
（1）預應力混凝土大型屋面板採用g410（一）標準圖集，其板重（包括灌縫）標準值為1.35kn/m2。
（2）屋架採用cg423標準圖集中的預應力混凝土折線形屋架（適用於卷材防水屋面），自重標準值為74kn。屋面支撐的自重標準值為0.05 kn/m2，天溝及雨水的自重標準值為20 kn/m2。
（3）吊車梁採用g425標準圖集中的預應力混凝土吊車梁，樑高1000mm，自重標準值34.8kn，軌道及零件自重標準值0.82kn/m，軌道構造高度200mm。
8. 材料：柱採用c20混凝土，受力主筋用hrb400級鋼筋，箍筋用hpb235級鋼筋；基礎採用c15混凝土；鋼筋用hpb235級鋼筋。
9. 設計依據：現行的《荷載規範》、《混凝土結構設計規範》等。
10.風荷載：基本風壓值ω0=0.5 kn/m2，地面粗糙度為c類，查表10m與15m高度處μz均為0.74 kn/m2。風載體型係數注於下圖中：
三、 柱截面選定和排架計算簡圖
1. 柱截面尺寸的確定
（1） 根據建築剖面，考慮基礎頂面為-0.5m，並參考附表6、附表7，確定各柱截面尺寸為：
a軸：上柱（矩形）：；
下柱（工字形）：；
b軸：上柱（矩形）：；
下柱（工字形）：；
（2） 各柱的截面慣性矩為：
a軸柱：上柱，下柱；
b軸柱：上柱，下柱。
2. 計算簡圖
排架計算簡圖
四、 荷載計算
以下荷載計算均為標準值。
1. 永久荷載（恆載）
（1） a/b軸柱承受的恆載：
1 由屋蓋傳下的：
三氈四油小石子防水
20mm厚水泥混合砂漿找平
100mm厚水泥珍珠岩製品保溫
屋面板自重（包括灌縫
屋蓋支撐系統自重
屋架自重
屋簷天溝及雨水
如右圖所示，對上柱中心線的偏心距：
② 吊車梁及軌道重：
如下圖所示，對下柱中心線的偏心距：
a軸柱承受的荷載簡圖
③ 柱自重：包括上柱重與下柱重。
上柱重：
對下柱中心線的偏心距
下柱重 (具體計算略)
（2） 恆載作用下的計算簡圖如下圖所示
恆載計算簡圖
2. 屋面活載
屋面均布活載標準值為0.5 kn/m2，並通過屋架支點傳給柱：
a軸柱頂：
活載作用下的計算簡圖如下圖所示。
屋面活載計算簡圖
3. 吊車荷載
（1） 吊車豎向荷載：
二台150/50kn吊車，位置如右圖所示。
計算簡圖如下圖所示。
當在a柱有：
當在b柱，吊車豎向荷載與在a柱時對稱。
吊車豎向荷載計算簡圖
（2） 吊車水平荷載
每個輪子
計算簡圖如下圖所示。
吊車水平荷載計算簡圖
4. 風荷載
基本風壓ω0=0.5 kn/m2，風載體型係數如設計資料圖中所示。
高度變化係數（地面粗糙度為c類）的計算：由柱頂離地面（即室外地坪）的高度為
查表可得
屋面平均高度為
查表可得
（1） 左風：
柱頂集中力：
均布荷載：
（2） 右風：
由於結構對稱，所以在右風作用下的風荷載與左風作用時左右對稱。
風荷載作用計算簡圖如下圖所示。
風荷載計算簡圖
五、 內力分析（剪力分配法計算）
1. 剪力分配係數η
2. 恆載作用下的內力
（1） 恆載作用計算簡圖如下圖所示。，。
（2） 各柱鉸支座反力：
a柱鉸支座反力
b柱鉸支座反力
（3） 各柱頂剪力的計算
（4） 圖見下圖。
（5） 圖見下圖。
（6） 剪力圖略。
3. 屋面活載作用下的內力：
（1） 計算簡圖如下圖所示。，。
（2） 各柱鉸支座反力：
a柱鉸支座反力
b柱鉸支座反力
（3） 各柱頂剪力：
（4） 圖見下圖。
（5） 圖、圖略。
4. 吊車豎向荷載作用下的內力
（1） 當作用在a軸柱時
1 計算簡圖如下圖所示。，。
2 各柱頂剪力的計算：
3 圖見下圖。
4 圖、圖略。
（2） 當作用在b軸柱時，由於結構左右對稱，其內力圖與作用在a軸柱時左右對稱。
5. 吊車水平荷載作用下的內力
1 計算簡圖如下圖所示。，。
2 各柱頂剪力：
3 圖見下圖。
4 圖、圖略。
6. 風荷載作用下的內力
（1） 左風載作用下的內力
1 計算簡圖如下圖所示。，，。
2 各柱頂剪力：
3 圖見下圖。
4 圖、圖略。
（2） 右風載作用下，由於結構左右對稱，其內力圖與左風載作用時對稱。
六、 內力組合
因該結構為對稱結構，故只對a軸柱進行計算分析。
七、 柱設計（a軸柱）
1. 設計資料
截面尺寸：上柱，矩形，，
下柱，工字型，，；，
材料等級：混凝土c20，
鋼筋hrb400級
鋼筋hpb235級
計算長度：查附表4。
排架方向：上柱，
下柱，（當不考慮吊車荷載時：）
垂直排架方向：上柱：
下柱：2. 配筋計算
（1） 上柱（i-i截面）：從內力組合表中可知，各組內力均為大偏壓(,）。由n與m的相關性可以確定為該截面所需配筋最多的內力，即控制內力。
取，，取；
為此，應該計算的值：
該截面此刻為大偏壓取；
選配2c18（）。
（2） 下柱（ⅱ-ⅱ截面和ⅲ-ⅲ截面）：從內力組合表中可知，各組內力均屬大偏壓（）。其m與n的數值如下：
(a)(bc)(d)
(ef) (gh)
由n與m的相關性可知，（f）組內力配筋必大於(a), (b), (c), (e), (g)組；而(h)組必大於(d)組，故選取(f)組和(h)組計算配筋。
①(f)組內力配筋計算（大偏心）：
，屬第一類t形截面。
，取；為此，應該計算的值：
該截面此刻為大偏壓取；
， ②（h）組內力配筋計算（大偏心）：
，屬第一類t形截面。
，取；為此，應該計算和的值：
由前可知
由以上計算，下柱配筋按配筋。驗算，滿足。
選配2c22（）。
3. 牛腿設計
預先假定牛腿高度如圖6.1所示。
圖6.1 裂縫控制驗算圖
按下列裂縫控制公式進行驗算：
式中，，
上述公式中，
右邊>左邊（）
滿足要求。
由於豎向吊車荷載的作用點至下柱邊緣的距離（見圖3.2），因而只需按構造配筋即可。
4. 柱子吊裝階段驗算
只考慮平臥單點起吊的驗算情況。
（1） 荷載：（上柱、牛腿和下柱的自重）。
上柱：牛腿：下柱（柱插入基礎0.8m）
因其由永久荷載效應控制，考慮荷載分項係數1.35，動力係數1.5，結構重要性係數0.9。
（2） 內力
（3） c點截面驗算：（）
①承載力：設混凝土達到設計強度時起吊，平臥工字型截面可以視為的矩形截面。
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