因该厂房跨度为15～36m，且柱顶标高大于8m，故采用钢筋混凝土排架结构。由于厂房屋面采用卷材防水做法，故选用屋面坡度较小而经济指标较好的预应力混凝土折线形屋架及预应力混凝土屋面板。表3-11 主要承重构件选型表由设计资料可知，起重机轨顶标高为9.6m。考虑建筑模数的要求，牛腿顶面标高取为8.40m。......
2025-09-30
柱截面设计-混凝土结构设计成果
【摘要】：对下柱，截面的有效高度取h0=mm=860mm，则大偏心受压和小偏心受压界限破坏时对应的轴压力为Nb=α1fc[bh0ξb+hf′]=1.0×14.3×[100×860×0.518××150]kN=1280.54kN当N≤Nb=1280.54kN时，为大偏心受压；由表3-15～表3-17可见，下柱Ⅱ—Ⅱ和Ⅲ—Ⅲ截面共有24组不利内力。由表3-5查得有起重机厂房排架方向上柱的计算长度为lc=l0=2×3.9m=7.8m；由表3-12可计算得出上柱截面的回转半径i=115.4mm。则M=ηsM2=kN·m=118.52kN·m故取x=2as′进行计算。
仍以A柱为例，混凝土强度等级为C30，fc=14.3N/mm2，ftk=2.01N/mm2；纵向钢筋采用HRB400级，fy=fy′=360N/mm2，ξb=0.518，上、下柱均采用对称配筋。
1.选取控制截面最不利内力
对上柱，截面的有效高度取h0=（400-40）mm=360mm，则大偏心受压和小偏心受压界限破坏时对应的轴向压力为Nb=α1fcbh0ξb=（1.0×14.3×400×360×0.518）kN=1066.67kN。
当N≤Nb=1066.67kN时，为大偏心受压；由表3-15～表3-17可见，上柱Ⅰ—Ⅰ截面共有12组不利内力，经判别，其中8组内力为大偏心受压；4组内力为小偏心受压，且均满足N≤N≤Nb=1066.67kN，故小偏心受压均为构造配筋。对8组大偏心受压内力，按照“轴力越小越不利；轴力相差不多时，弯矩越大越不利”的原则，可确定上柱的最不利内力为
表3-14 各种荷载单独作用下A柱各控制截面内力标准值汇总表
注：M单位为kN·m，N单位为kN，V单位为kN。
表3-15 A柱荷载效应组合表（一）
注：M单位为kN·m，N单位为kN，V单位为kN。
表3-16 A柱荷载效应组合表（二）
注：M单位为kN·m，N单位为kN，V单位为kN.
表3-17 A柱荷载效应组合表（三）
注：M单位为kN·m，N单位为kN，V单位为kN。
对下柱，截面的有效高度取h0=（900-40）mm=860mm，则大偏心受压和小偏心受压界限破坏时对应的轴压力为
Nb=α1fc[bh0ξb+（bf′-b）hf′]
=1.0×14.3×[100×860×0.518×（400-100）×150]kN=1280.54kN
当N≤Nb=1280.54kN时，为大偏心受压；由表3-15～表3-17可见，下柱Ⅱ—Ⅱ和Ⅲ—Ⅲ截面共有24组不利内力。经判别，其中8组内力为大偏心受压；16组内力为小偏心受压，且均满足N≤Nb=1280.54kN，故小偏心受压均为构造配筋。对8组大偏心受压内力，采用与上柱Ⅰ—Ⅰ截面相同的分析方法，可确定下柱的最不利内力为
2.上柱配筋计算
由上述分析结果可知，上柱取下列最不利内力进行配筋计算，M1=0，M2=88.58kN·m，N=354.48kN。
由表3-5查得有起重机厂房排架方向上柱的计算长度为lc=l0=2×3.9m=7.8m；由表3-12可计算得出上柱截面的回转半径i=115.4mm。
经计算，lc/i=7800/115.4=67.59＞34-12M1/M2=34，因此应考虑附加弯矩的影响。
ea取20mm和h/30=400mm/30=13.3mm中的较大值，即ea=20mm。
则M=ηsM2=（1.338×88.58）kN·m=118.52kN·m
故取x=2as′进行计算。
选用3
18（As=763mm2），则
As=763mm2＞As，min=ρminbh=（0.2%×400×400）mm2=320mm2即截面一侧钢筋截面面积满足要求。经验算，满足最小总配筋率0.55%的要求。
由表3-5得垂直于排架方向上柱的计算长度l0=（1.25×3.9）m=4.875m，则l0/b=4875/400=12.19，φ=0.95。
Nu=0.9φ（fcA+fy′As′）=0.9×0.95×（14.3×400×400+360×763×2）N
=2425.94kN＞Nmax=434.07kN
满足弯矩作用平面外的承载力要求。
3.下柱配筋计算
由分析结果可知，下柱取下列两组为最不利内力进行配筋计算：
第（1）组
第（2）组
对第（1）组内力：M1=109.57kN·m，M2=422.65kN·m，N=923.68kN。
由表3-5可查得下柱计算长度取lc=l0=1.0Hl=8.9m；截面尺寸b=100mm，b′f=400mm，hf′=150mm。由表3-12可计算得出下柱截面的回旋半径i=322.8mm。
经计算，M1/M2=0.26＜0.9，轴压比为0.34＜0.9，且lc/i=8900/322.8=27.57＜34-12M1/M2=30.88，因此可不考虑附加弯矩的影响。
附加偏心距ea=900/30mm=30mm（大于20mm）
ei=e0+ea=（457.6+30）mm=487.6mm＞0.3h0=（0.3×860）mm=258mm
故为大偏心受压。先假定中和轴位于翼缘内，则
说明中和轴位于腹板内，应重新按下式计算受压区高度x：
(https://www.chuimin.cn)
对第（2）组内力：M1=-97.17kN·m，M2=384.87kN·m，N=457.73kN。计算方法与上述相同，计算过程从略，计算结果为As=As′=715mm2。
综合上述计算结果，下柱截面选用4
18（As=1018mm2），经验算，As=1018mm2＞As，min=ρmin[bh+（bf′-b）hf′]=0.2%×[100×900+（400-100）×150]mm2=270mm2，即截面一侧钢筋截面面积满足最小配筋率要求；同时，下柱截面配筋满足最小总配筋率0.55%的要求。按此配筋，验算表明柱弯矩作用平面外的承载力亦满足要求。
4.柱的裂缝宽度验算
《混凝土结构设计规范》规定，对钢筋混凝土构件，应采用荷载效应的准永久组合进行裂缝宽度验算；对e0/h0≤0.55的偏心受压构件，可不验算裂缝宽度。
《建筑结构荷载规范》规定，不上人屋面活荷载与风荷载的准永久系数均为0；A5级起重机荷载的准永久系数为0.6。因此，在进行准永久组合时，只需组合恒载效应与起重机荷载效应（竖向与水平）即可。经计算、比较，对上柱和下柱，所选取的内力如下：
从而，
因此，对A柱可不必验算其裂缝宽度。
5.柱箍筋配置
非地震区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求控制。根据构造要求，上、下柱均选用
8@200箍筋。
图3-75 牛腿尺寸简图
6.牛腿设计
根据吊车梁支承的位置、截面的尺寸及构造要求，初步拟定牛腿的尺寸如图3-75所示，其中牛腿截面宽度b=400mm，牛腿截面高度h=600mm，h0=560mm。
（1）牛腿截面高度验算 作用于牛腿顶面按荷载效应标准组合计算的竖向力为
Fvk=Dmax+G3=（462.25+44.30）kN=506.55kN
牛腿顶面无水平荷载，即为0。
对支撑吊车梁的牛腿，裂缝控制系数β=0.65，ftk=2.01N/mm2，a=（-150+20）mm=-130mm＜0，取a=0，由式（3-26）得
故牛腿截面高度满足要求。
（2）牛腿配筋计算 由于a=-130mm，因而该牛腿可按构造要求配筋。根据构造要求，As≥ρminbh=（0.002×400×600）mm2=480mm2。实际选用4
14（As=616mm2）。水平箍筋选用
8@100。
7.柱的吊装验算
采用翻身起吊，吊点设在牛腿下部，混凝土达到设计强度后起吊。当800mm≤hc=1000mm≤1000mm，可知柱插入杯口深度为h1=（0.9×900）mm=810mm且大于800mm，取h1=850mm，则柱吊装时总长度为（3.9+8.9+0.85）m=136.65m，计算简图如图3-76所示。
图3-76 柱吊装计算简图
（1）荷载计算 柱吊装阶段的荷载为柱自重重力荷载，且应考虑动力系数μ=1.5，即
q1=μγGq1k=（1.5×1.35×4.0）kN/m=8.10kN/m
q2=μγGq2k=[1.5×1.35×（0.4×1.0×25）]kN/m=20.25kN/m
q3=μγGq3k=（1.5×1.35×4.69）kN/m=9.50kN/m
（2）内力计算 在上述荷载作用下，柱各控制截面的弯矩为
由
，得
，令
，得
则下柱最大弯矩M3为
（3）承载力和裂缝宽度验算
1）上柱配筋为As=As′=763mm2（3
18），其受弯承载力按下式进行验算
Mu=fy′As′（h0-as′）=[360×763×（360-40）]N·mm=87.96×106N·mm＞γ0M1=（0.9×91.60）kN·m=55.44kN·m
裂缝宽度验算如下：
裂缝宽度满足要求。
2）下柱配筋As=As′=763mm2，（4
18），其受弯承载力按下式进行验算
Mu=fy′As′（h0-as′）=360×1018×（860-40）N·mm
=300.5×106N·mm＞γ0M1
=（0.9×84.20）kN·m=75.78kN·m
裂缝宽度满足要求。
8.A柱施工图
A柱模板及配筋图如图3-77所示。
图3-77 A柱模板及配筋图
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2025-09-30
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