混凝土结构课程设计计算书一、设计资料（一）、设计题目有一金工车间，不考虑抗震设防，采用装配式混凝土柱的等高排架结构，不设天窗，车间长度60米，柱距6米，跨数、跨度见表1，吊车为每跨两台中级工作制软钩吊车，起重量见表1.表1：（二）已知资料1采用卷材防水屋面，屋面恒荷载（包括卷材、20mm厚找平层、大型屋面板、屋架及屋面梁）为1.4KN/m²（水平投影面积）。
2 屋面活荷载0.7KN/m²,屋面没有积灰荷载。
3雪荷载标准值0.4KN/m²,风荷载标准值0.35KN/m²,屋面坡度角α=11。
21′。
4已考虑深度和宽度修正后的地基承载力特征值180KN/m²5在柱距6米范围内，基础梁、围护墙、窗、圈梁、等传至基础顶面的竖向集中力标准值为300～350KN（吊车轨顶标高，低的取小値，高的取大値）此竖向集中力与柱外侧边的水平距离为0.12米。
6室内地坪标高±0.00米，室外地坪标高-0.300米。
7柱顶至檐口顶的竖向高度h1=2.1m,檐口至屋脊的竖向距离h2=1.2m.8混凝土强度等级，排架柱用C30，柱下扩展基础用C20。
9排架柱主筋及柱下扩展基础内钢筋用HRB335级钢筋，柱箍筋用HPB235级钢筋。
10吊车有关技术参数可查阅专业标准《起重机基本参数和尺寸系列》（ＺＱ１—６２－ZQ8-62）或直接参照吊车制造厂的产品规格得到。
二、设计内容（一）单层厂房结构计算书1、单层厂房平面、剖面结构布置及主要结构构件选型。
2、计算各种荷载作用下的排架内力（计算简图、荷载计算及各种荷载作用下的排架内力分析）。
3 排架边柱内力组合4、排架柱设计（截面设计、配筋构造、吊装验算、牛腿设计）。
5、排架柱下扩展基础的设计（基础底面尺寸的确定、基础高度的验算、基础底面配筋验算）。
（二）、单层厂房结构设计施工图用铅笔绘制一号图一张1±0.000结构平面布置图，1:2002装配式边柱施工图，1:2003边柱下一个扩展基础的平面与剖面，1：25～1：404施工说明三、吊车的选用根据课程设计的要求和吊车的起重量表1，基础布置的方便，选用Ａ级别吊车四台。
每跨两台。
四、单层厂房平面布置和剖面结构布置厂房布置为双跨，跨度分别为18米，长度60米，排架间距为6米排架柱。
图1：基础布置简图：图2：横向结构剖面布置简图：五、计算简图及主要结构构件选型1、计算简图本装配车间工艺无特殊要求，荷载分布均匀。
故选具有代表性的排架进行结构设计,不考虑山墙的空间作用，排架的负荷范围如图-1所示。
结构计算简图如图-2所示。
下面来确定结构计算简图中的几何尺寸。
图-3 排架的负荷计算范围图-4 结构计算简图2、柱截面几何参数的确定(1)、基础的埋置深度及基础高度：基础底面至室内地面为 2.0m，初步估计基础的高度为 1.0m，则车间基础顶面标高为-1m。
(2)、牛腿顶面标高确定：轨顶标高为7.8m，吊车梁高0.9m，轨道及垫层高度为0.2m。
可得牛腿顶标高7.8-1.1=6.7m。
(3)、上柱标高的确定：轨顶至屋架下弦高度为2.5m，即上柱顶的标高为2.5+7.8=10.3m。
(4)、计算简图中上柱和下柱的高度尺寸：上柱高：HU =2.5+1.1=3.6m，估算柱的总高度：.HL=10.3+1=11.3m，边柱插入基础深度按800mm，中柱插入深度按1000mm,边柱和中柱柱底的的高度是一样的，因此柱预制长度为12.1m。
(5)、柱截面确定：上、下柱均选矩形截面。
轨顶至基础顶面高度为Hk =8.8m,牛腿顶面至基础顶面高度LH=7.7m.对于本设计边柱，即A，C轴柱应符合下列要求：上柱截面尺寸≥400mm×400mm下柱截面高度h≥Hk /11=800mm,柱得截面宽度b≥HL/20=385mm并大于400mm。
故：上柱取500*500mm下柱取500*800对于本设计中柱，即B轴柱：由于由于屋面竖向荷载产生的两跨偏心弯矩相互抵消，由屋面传递的偏心距为零，而屋架与柱铰接，只向柱传递轴向力，轴向力比边柱增大。
对于吊车荷载来说，作用在下柱上竖向荷载在计算排架两跨吊车荷载组合都达到最大时最大，因此产生的最大轴向力比边柱增大。
作用在吊车上柱的吊车横向力在计算排架左右两跨吊车荷载组合作用下都达到最大且运动方向相同时最大。
故：上柱取500*600mm下柱取500*1200mm(6)、截面几何特征和柱的自重计算截面几何特征包括：截面面积A，排架方向惯性矩IX和回转半径i，柱的自重用G表示。
（a）A，C轴柱截面几何特征：上柱：A=500×500=250×103mm2G=25×0.5×0.5×3.6=22.5KN/mIX=（1/12）×500×5003=5208*106 mm4ix =（IX/A）1/2=（5208×106÷250×103）1/2=144.3mm下柱：A=500×800=400×103mm2IX=(1/12)×500×8003=2133×107mm4ix =（IX/A）1/2=230.9mmG=0.5×0.8×7.7×25=77KN（b）中柱B轴柱截面几何特征：上柱：A=500×600=300×103mm2G=25×0.30×3.6=27KNIX=1/12×500×6003=9000×106mm4ix =（IX/A）1/2=（9000×106÷300×103）1/2=173.2mm下柱: A=500×1200=600×103mm2G=25×0.5×1.2×7.7=115.5KNIX=(1/12)*500*12003=7200×107mm4ix =（Ix/A）1/2=（7200×107/600×103）1/2=346.4mm为便于后面使用，各柱的截面几何特征列于表-2。
B表-2 各柱的截面几何特征3、吊车梁的选型:吊车梁选用6m钢筋混凝土T型等截面吊车梁，梁高为900mm,上翼缘宽度500mm,腹板厚度160mm,在两端渐变成250mm厚。
4、抗风柱选型：屋架下弦以下取500×700，以上取500×350,在吊车梁标高处设置抗风横梁。
抗风柱与屋架上弦采用弹簧板连接。
纵向中轴线不设抗风柱，山墙和排架柱之间空隙用砖砌严。
5、设一组柱间支撑，在厂房中部设置，柱间支撑上部同时在厂房端开间设置。
六、荷载计算1、恒载，由于屋面荷载线匀布，根据简图，每跨承担的竖向力由应跨两边柱平均分担。
AB、BC跨屋盖自重、屋面梁自重、屋架自重之和为G=1.4*6*18=151.2kN故A、B、C柱顶竖向力为FAk1= FcK1=75.6KN FB K1=2×75.6=151.2KN2、活荷载计算：屋面匀布活荷载为0.7KN/m²、雪荷载0.4KN/ m2、积灰荷载为0，取屋面活荷载标准值为0.7KN/ m2 ，则排架所受的活荷载：AB跨、BC跨所受的活荷载为0.7×6×18=75.6KN、A、B、C柱顶所受竖向活荷载为F2AK=F2CK=37.8KN、F2BK=75.6KN3吊车荷载计算：图5：轨顶吊车反力影响线示意图对于A 、C 边跨柱参与组合的吊车数为两台，A 、C 柱是对称的，因此，只算A 柱。
对于A 柱竖向荷载F 3AK ：其组合的最大与最小标准值分别为D max.k 、D min.k ，横向力标准值T k 、横向力最大组合标准值Tmax.k 。
m 1=24.1t ，m 2=5.3t ，Q=15t ，P max.k =165KNP min.k =(G 1k +G 2k +G 3k )/2-165=(24.1+5.3+15)×10/2-165=57KND max.k =βP max.k ∑y i =0.9×165×(1+4.75/6+1.6/6+0.35/6)=314.3KND min.k = D max.k × k K P P.max .min =314.3×16557=108.6KNTk=αβ(m 2+Q)×10/4 =0.1×0.9(5.3+15) ×10/4=4.57KNT max.k =βT k ∑y i =0.9×4.57(1+4.75/6+1.6/6+0.35/6)=8.72KN 对于中柱B ，在排架计算范围内有五种吊车的竖向荷载F 3BK ： ① 柱只受一跨两吊车参与组合的最大竖向荷载D max.k =314.3KN ； ② 柱只受一跨两吊车参与组合的最小竖向荷载D min.k =108.6KN③ 柱受到两边分别为D m a x .k 、 D m i n .k 的吊车竖向荷载作用，大小为0.8/0.9(D m a x .k +D m i n .k )=0.8/0.9(108.6+314.3)=375.91K N ； ④ 柱受到两边均为D max.k 吊车竖向荷载作用,大小为2D max.k ×0.8/0.9=2×314.3×0.8/0.9=558.76KN ；⑤ 柱受到两边均为 D min.k 吊车竖向荷载作用,大小为2D min.k ×0.8/0.9=2×108.6×0.8/0.9=193.07KN 。
图6： 柱受外力作用详图4、风荷载计算图7：风荷载计算简图U z=1+1015114.1--(10.3＋０.３-10)=1.0１７q 1k =Uz ·Us ·W0·B=1.0１７×0.8×0.35×6=1.７１/KN/m(→) q 2k =U z ·U s ·W 0·B=1.0１７×0.5×0.35×6＝1.0７KN/m(→) q 1=r Q ·q 1k =1.７１×1.4=2.3９KN/m(→) q 2= r Q ·q 2k =1.0７×1.4=1.５KN/m(→)风向向右时，力的方向相反。
檐口高10.3+2.1=12.4m U z =1+08.1)103.04.12(1015114.1=-+--w k =[(0.8+0.5)×2.1+(0.5-0.6) ×1.2]×1.08×0.35×6 =5.92KN （→）5、梁和轨道荷载计算：边柱牛腿处：F 4AK =35+0.8*6=39.8KN 。