车间工业厂房结构设计已知条件厂房跨度21m ，柱距6m ，车间总长96m ，无天窗。

设有两台20/5t 双钩吊车（A4中级工作制），柱顶标高13.2m ，牛腿面标高7.8m ，采用钢屋盖，预制砼柱、砼吊车梁、柱下独立基础。

室外地坪标高，000.0±基础顶面离室外地坪为0.5m 。

纵向维护墙为370mm 厚烧结粘土空心砖（重m KN 2/8）支承在基础梁上的自承重空心砖砌体墙，圈梁设在柱顶处。

地基承载力特征值m /2802KN F ak =。

取轨道顶面至吊车梁顶面的距离为m h a 2.0=。

当地基本风压值m KN W 2o /35.0=m KN 2/25.0=，基本雪压值，土壤冻结深度=-0.5m,一.构件选型跨度取为L=21m （L k =21-1.5=19..5 m ），轨顶标高为（7.8+1.2+0.2）= 9.2m ，吊车为中级工作制，双钩桥式起重机的工业厂房，吊车重量为20t ，牛腿面标高为7.8m 。

1.屋面板选用标准图集中的预应力混凝土大型屋面板，板重（包括灌缝在内）标准值为1.4 kN/m 22.屋架选用标准图集中的预应力混凝土折线屋架，屋架自重标准值为95kN/榀。

（未包括挑出牛腿部分，挑牛腿部分根据标准图集另外计算自重）。

3.天沟板选用JGB77-1天沟板，板重标准值为2.02kN/m 2。

4. 吊车梁采用标准图集中的先张法预应力混凝土吊车梁YXDL6-YXDL8，吊车梁高1.2m ，自重标准值为41.8kN/根。

5. 吊车轨道联结轨道及零件中为1.5 kN/m 2轨道及垫层构造高度为200mm. 按A4级工作级别，Q=20/5t ，L k =19.5m,根据吊车规格参数计算最大、最小轮压标准值：KN P 205max =KN P 35min =，， 最大轮压设计值：P d =1.05×1.4×1.15×=max P 1.05×1.4×1.15×205=346.55KN 小车自重标准值：75KN,k 2=G 与吊车额定起重量相对应的重力标准值:KN G k 2003=6.预制钢筋混凝土柱柱顶标高=13.2m ，从基础顶面算起的柱高H=13.2+0.5=13.7m 上部柱高,4.58.72.13m H u =-=下部柱高m 3.84.57.13l =-=H排架柱截面尺寸确定、基础埋深确定 据表12-2选择柱截面型式和尺寸： 1.排架柱截面尺寸确定材料选用：C30混凝土，f c =14.3 N/mm 2 ,f tk =2.01 N/mm 2 ,f t =1.43 N/mm 2；钢筋：纵向受力筋为HRB400，f y =360 N/mm 2 ,Es=2.0×105 N/mm 2；箍筋为HPB300，f y =270 上部柱采用矩形截面：；mm mm 400400h b ⨯=⨯ 下部柱采用矩形截面：；mm mm 900400h b ⨯=⨯7.柱下独立基础采用锥形杯口基础：C20混凝土，f c =9.6N/mm 2,f tk =1.54N.mm 2,f t =1.1N/mm 2；钢筋：HRB400，f y =360 N.mm 2 ,Es=2.0×105 N.mm 2二、计算单元及计算简图1.定位轴线:B 1+B 2+B 3=2.60+80+400<750,可以。

故取封闭的定位轴线都分别与左右外纵墙内皮重合。

2.计算单元计算单元宽度：为纵向相邻柱间距中心线间距，即B=6.0m3.计算简图上柱：49mm 1013.2⨯=u I 下柱：，4101043.2mm I l ⨯=088.0==luI I n ，.394.0==H H u λ三、荷载设计 ：1.屋盖恒荷载（用标准值）预应力混凝土大型屋面板：1.2×1.4=1.68 （kN/m 2）；20mm 厚水泥砂浆找平层：1.2×20×0.02=0.48（kN/m 2）；一毡二油隔气层：1.2×0.05=0.06（kN/m 2）；100mm 厚水泥珍珠岩制品保护层：1.2×4×0.1=0.48（kN/m 2）；20mm 厚水泥砂浆找平层：1.2×20×0.02=0.48（kN/m 2）； 三毡四油防水层1.2×0.35=0.42（kN/m 2）， 所以屋面恒荷载3.6g =∑ kN/m2屋架自重：1.2×95=114 （kN ） 天沟板自重：1.2×2.02=2.424（kN/m 2）作用横向平面排架一端柱顶的屋盖结构自重设计值为：F1=0.5×(跨度×柱距)×(屋面荷载+支撑荷载)+0.5×屋架重+柱距×天沟自重 = 0.5×(21×6)×(3.6+0.05)+0.5×114+6×2.424+=301.49（kN ） 偏心距：e 1= 50（mm ）2.柱自重上柱自重设计值：F2=1.2×25×1.6×10-1×5.4 =25.92（kN ）， 偏心距：e 2=（h l -h u ）/2=（900-400）/2=250（mm ）下柱自重设计值：F3=1.2×25×8.3×3.6×10-1=89.64（kN ），偏心距：e 3=03.吊车梁及轨道等自重设计值F4=1.2×（41.8+1.5×6）=60.96（kN ）偏心距：e 4= (L- L k )/2-h l /2=（21000-19500）/2-900/2= 300（mm ）4.屋面活荷载屋面活荷载的标准值是0.5KN/m 2，作用于柱顶的屋面活荷载设计值： F6=1.4×0.5×6×21/2= 44.1 KN e 6= 50（mm ）5.吊车竖向荷采用两台中级工作制吊车，起重量分别为Q=20t ，20t ，吊车跨度19.5m 。

吊车具体参数见表：如图所示： 查表可得β=0.9（1）吊车竖向荷载设计值D ma x 和D min 。

KN P D yi Q 35.555)075.0267.0808.01(2054.19.0max max =+++⨯⨯⨯=∑=βγ KN P P D D kk 82.942053535.555max,min,max min =⨯=⋅= 故e 5= 750-450=300（mm ）（2）吊车横向水平荷载设计值T max 每个轮子水平刹车力： 20t 吊车：;875.6)20075(1.041)(4132k KN G G T =+⨯⨯=+=α 产生T max 时吊车的作用位置与竖向荷计算中情况相同，则有KN P T D T k 62.18205875.635.555max maxmax =⨯==6.风荷载(1)作用在柱顶处的集中风荷载设计值W这时风荷载高度变化系数μz 按檐口离室外地坪高度13.2+2.02=15.22m 来计算。

查表得离地面10m 时，μz=1.0;离地面20m 时，μz=1.25，用插入法，知145.115-22.1515201.14-1.251.14z =⨯-+=）（μ由图知h1=2.02m ；h2=1.77m.[]B W h h W z 021k )6.05.0()5.08.0(μ•-++=[]6145.135.077.1)6.05.0(02.2)5.08.0(⨯⨯⨯⨯-+⨯+==5.89KNKN W W k Q 25.889.54.1=⨯==μ(2)沿排架高度作用的均布风荷载设计值q 1;q 2这时风压高度变化系数μz 按柱顶离室外地坪的高度13.2m 来计算。

09.1)102.13(10-15 1.0-1.141z =-⨯+=μm KN B W q z s Q /56.2635.009.18.04.101=⨯⨯⨯⨯==μμγ m KN B W q z s Q /6.1635.009.15.04.102=⨯⨯⨯⨯==μμγ四、内力分析：1.在屋盖集中荷载F1作用下的内力计算由于结构对称，荷载对称，故结构可取半边计算，上端为不动铰支座。

柱顶不动支点处反力 11C H M R = m KN F M •=⨯=⨯=075.155.0049.301e 011 按088.0==luI I n ，.394.0==H H u λ查表得柱顶弯矩作用下的系数C 1= 2.4 按公式计算：40.2)1088.01(394.01)088.011(394.015.1)11(1)11(15.132321=-+--⨯=-+--⨯=n n C λλ 计算结果与查表所得的接近相等，取C 1= 2.4。

KN C H M R 64.24.27.13075.1511=⨯==(2)屋盖集中活荷载F6作用下的内力分析：m KN F M •=⨯=⨯=21.25.001.44e 666，KN C H M R 387.04.27.1321.216=⨯==2.由柱自重和吊车梁及轨道连接等自重作用下的内力分析：m 81.113.096.6025.092.25e 4422•=⨯+⨯-=+-=KN e F F M KN F F F N K 52.17696.6064.8992.25432=++=++=3.吊车竖向荷荷载作用下的排架内力分析（1）Dmax 作用于A 柱，Dmin 作用在B 柱时，A 柱内力分析 Mmax= Dmax e5=555.35kN ×0.3m=166.61 kN.m （→弯）Mmin= Dmin e5=94.82kN ×0.3m=28.45kN.m （←弯） 计算简图如图13所示： A 柱顶的不动支点反力，查表得C 3=0.76，按计算式：776.0)1088.01(394.01394.015.1)11(115.132323=-+-⨯=-+-⨯=n C λλ，取C 3=0.76A 柱顶不动支点反力：KN H M C R A 24.97.1361.16676.03max =⨯=⋅=（←） B 柱顶不动支点反力：KN H M C R B 58.17.1345.2876.0min 3=⨯=⋅=（→）A 柱与B 柱相同，剪力分配系数A η= B η=0.5，则A 柱与B 柱柱顶水平剪力为： A 柱：KN R R R V B A A A A 41.5)58.124.9(5.024.9)(=+-+=+-=η（←） B 柱：KN R R R V B A B B B 41.5-)58.124.9(5.058.1-)(=+-+=+-=η（→） (2)D max 作用于A 柱，D min 作用在B 柱时的内力分析此时，A 柱顶剪力与D max 作用于A 柱时的相同，即V A =5.14KN （←）， (3)吊车水平荷T max 作用下的排架内力分析Tmax 至牛腿顶面的距离为9.2-7.8=1.4m ，Tmax 至柱底的距离为9.2+0.5=9.7m 因为两柱相同受力也相同，故A,B 的柱顶剪力为V A =V A =0，柱A 的内力如图4.风荷载作用下A 柱的内力分析：①风从左向右吹时首先求在q1q2作用下的柱顶不动铰支座反力系数C 11，查附表得C 11=0.286，按计算式：287.0)1088.01(394.0181-088.01394.013)11(18)1-1(13343411=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=）（n n C λλ，取C 11=0.287 A 柱柱顶水平剪力可按下式计算：[][])(24.2)6.156.2(7.13287.025.85.0)(5.02111→=+-⨯⨯+⨯=-+⨯=KN q q H C W V A [][])(01.6)6.156.2(7.13287.025.85.0)(5.02111→=+-⨯⨯-⨯=--⨯=KN q q H C W V B风左吹和右吹时，A 柱内力图分别示于图五、内力组合表及其说明排架柱内力表：1.评判2-2截面的内力组合时，对+Mmax=202.56kN.m 及相应N=890.95KN ，e0=0.25m 稍小于0.3h0=0.3*0.86=0.258,但考虑到P-δ二阶效应后弯矩会增大，故估计是大偏压，因此取他为最不利内力组合，对3-3截面，Nmin=478.01KN 及相应M=+303.84kN.m,e0=1.107m 偏心距很大，故也取为最不利内力组合。