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土木工程课程设计报告?

一、设计资料与结构选型?

（一）设计资料?

工程概况：本项目为某单层工业厂房设计，厂房长60m，宽30m，柱距6m。厂房内设有两台20t中级工作制桥式吊车。?

地质条件：根据地质勘察报告，场地表层为杂填土，厚度约1.0m；其下为粉质黏土，地基承载力特征值fak=200kPa，压缩模量Es=8MPa；地下水位在地面以下5.0m。?

气象条件：基本风压ω0=0.45kN/m2，基本雪压s0=0.30kN/m2，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组。?

建筑材料：混凝土强度等级：基础采用C30，柱采用C35；钢筋：HPB300、HRB400；钢材：Q235B。?

（二）结构选型?

主体结构体系：采用装配式钢筋混凝土排架结构，这种结构体系具有传力明确、施工方便、造价相对较低等优点，适用于单层工业厂房。排架柱与基础采用刚接，与屋架采用铰接。?

屋盖结构：选用预应力混凝土折线形屋架，上铺大型屋面板。该屋架形式受力性能好，可有效减轻屋盖自重，且大型屋面板安装方便，整体性好。?

吊车梁：由于厂房内设有两台20t中级工作制桥式吊车，选用钢筋混凝土吊车梁，其能满足吊车的荷载要求，且耐久性好。?

基础：根据地质条件和上部结构荷载，采用柱下单独杯形基础。杯形基础施工简单，便于柱子的安装与调整，能较好地将上部结构荷载传递至地基。?

二、排架柱设计?

（一）柱截面尺寸确定?

上柱：根据厂房高度、吊车起吊高度等因素，初步确定上柱截面尺寸为400mm×400mm。?

下柱：考虑吊车梁搁置、柱的受力情况等，下柱截面采用工字形，翼缘宽度bf=400mm，翼缘厚度hf=150mm，腹板厚度tw=120mm，截面总高度h=800mm。?

（二）柱的内力计算?

荷载计算?

恒载：屋盖恒载（包括屋面板、防水层、保温层等）标准值为3.5kN/m2，折算至每米柱长的恒载为3.5×6=21kN/m；吊车梁恒载标准值为40kN/m；柱自重：上柱每米自重为0.4×0.4×25=4kN/m，下柱每米自重为[0.4×0.15×2+(0.8-0.15×2)×0.12]×25=7.2kN/m。?

活载：屋面活载标准值为0.5kN/m2，折算至每米柱长为0.5×6=3kN/m；吊车竖向荷载标准值：根据吊车参数，Dmax,k=250kN，Dmin,k=70kN；吊车横向水平荷载标准值：Tmax,k=20kN。风荷载：按荷载规范计算，迎风面风荷载标准值ωk1=μs1μzω0，背风面风荷载标准值ωk2=μs2μzω0，其中μs1、μs2为风荷载体型系数，μz为风压高度变化系数。?

内力组合：考虑多种荷载组合情况，如恒载+活载、恒载+吊车荷载、恒载+风荷载、恒载+活载+风荷载等，采用弯矩分配法、剪力分配法等方法计算排架柱控制截面（上柱柱底、牛腿根部、下柱柱底）的内力，包括弯矩M、轴力N和剪力V。?

（三）柱的配筋计算?

正截面承载力计算：根据内力组合结果，按偏心受压构件计算上柱和下柱的纵向受力钢筋。对于大偏心受压构件，采用基本计算公式ξ=N/(α1fcbh0)，计算受压区高度，进而确定受拉和受压钢筋面积；对于小偏心受压构件，采用相应的小偏心受压计算公式。考虑抗震要求，对钢筋的锚固长度、搭接长度等进行修正。?

斜截面承载力计算：对牛腿部位及柱身可能出现较大剪力的部位进行斜截面承载力计算。牛腿按变截面深梁进行设计，计算其受剪承载力、受弯承载力，配置箍筋和弯起钢筋。柱身按一般受弯构件的斜截面受剪承载力公式进行计算，配置箍筋。?

（四）柱的吊装验算?

当采用一点起吊时，吊点设置在牛腿根部变截面处。在柱的自重作用下，柱为受弯构件。计算柱在吊装过程中的弯矩，按受弯构件进行配筋复核，确保在吊装过程中柱的安全性。?

三、排架柱下单独杯形基础设计?

（一）基础尺寸确定?

基础底面尺寸：根据地基承载力特征值和上部结构传来的荷载，按轴心受压或偏心受压基础计算公式确定基础底面尺寸。轴心受压时，A≥Nk/(fa-γGd)；偏心受压时，除满足A≥Nk/(fa-γGd)外，还需满足Pkmax≤1.2fa等条件，其中A为基础底面面积，Nk为上部结构传至基础顶面的竖向力标准值，fa为修正后的地基承载力特征值，γG为基础及上覆土的平均重度，d为基础埋深，Pkmax为基础底面边缘的最大压力值。初步确定基础底面尺寸为3.0m×3.0m。?

基础高度及杯口尺寸：基础高度根据抗冲切承载力要求确定。杯口尺寸根据柱子截面尺寸确定，杯口深度一般为1.5