有吊车的单层厂房框架柱设计讲解

1、 2.8 2.8 有吊车的单层厂房的设计特点有吊车的单层厂房的设计特点 工作制等级工作制等级 轻级轻级 中级中级 重级重级 特重级特重级 工作级别工作级别 A1 A1A3A3 A4,A5 A4,A5 A6,A7 A6,A7 A8 A8 （按照吊车使用的频繁程度和吊车起重量）（按照吊车使用的频繁程度和吊车起重量） 一、吊车的工作制等级与工作级别的对应关系一、吊车的工作制等级与工作级别的对应关系 单层房单层房 屋结构屋结构 平面平面 框架框架 刚接框架刚接框架铰接框架铰接框架 二、计算简图二、计算简图 计算单元计算单元 位于轴线j上的两跨框(排)架的计算单元，它的宽 度一般是相邻柱距的平均值。对于

2、等柱距且无拔柱的 平面布置，显然只需取一个计算单元。否则，应当划 分数个计算单元。 计算单元计算单元 横向框架的计算尺寸横向框架的计算尺寸 1 1、计算跨度、计算跨度 框架的计算跨度上柱重心线间的距离。框架的计算跨度上柱重心线间的距离。 2 2、计算高度、计算高度 刚接框架刚接框架 （横梁为有限刚性）（横梁为有限刚性）（横梁为无限刚性）（横梁为无限刚性） 铰接框架铰接框架 （上承式）（上承式）（下承式）（下承式） p上柱计算高度上柱计算高度H1H1： 下柱计算高度下柱计算高度H2H2： 横梁无限刚性假定横梁无限刚性假定 1 4 AC AB K K A A C C B B AB b AB l E

3、I K 4 肩梁上表面与柱顶距离肩梁上表面与柱顶距离 柱底与肩梁上表面距离柱底与肩梁上表面距离 q为简化计算，引入当量惯性矩将格构式拄和屋架为简化计算，引入当量惯性矩将格构式拄和屋架 换算为实腹式构件进行内力分析。换算为实腹式构件进行内力分析。 当量惯性矩：当量惯性矩： )( 22 AA yc A A 和 和A A 分别为格构柱两肢（或屋架处上下两弦）截面积 分别为格构柱两肢（或屋架处上下两弦）截面积 X X 和 和X X 格构式柱两肢（屋架上下两弦）的截面形心到 格构式柱两肢（屋架上下两弦）的截面形心到 格构式柱截面中性轴的距离。格构式柱截面中性轴的距离。 反映剪力和几何形反映剪力和几何形

4、状的修正系数。状的修正系数。 =0.9=0.9 横向框架截面惯性矩的计算横向框架截面惯性矩的计算 XX XX AAA A 对于屋架：对于屋架：其当量惯性矩为：其当量惯性矩为： h h为上下两弦截面形心之间的距离。为上下两弦截面形心之间的距离。 屋架尺寸未定时，可按下式估算其当量惯性矩。屋架尺寸未定时，可按下式估算其当量惯性矩。 M Mmax max简支屋架在屋面荷载作用下的跨中 简支屋架在屋面荷载作用下的跨中 弯矩弯矩。 f f 弦杆抗拉强度设计值。弦杆抗拉强度设计值。 22 012 2 =)IIAyAy AA h AA （ f hM II 2 max 0 h h A A 1. 1.永久荷载（

5、恒载）永久荷载（恒载） 屋面恒载屋面恒载 檩条自重檩条自重 屋架、其它构件自重和围护结构自重屋架、其它构件自重和围护结构自重 2. 2.可变荷载（活载）可变荷载（活载） 屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、风荷载屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、风荷载 及吊车荷载。及吊车荷载。 三、横向框架荷载计算三、横向框架荷载计算 内力分析：内力分析： q依叠加原理，内力分析只需针对几种依叠加原理，内力分析只需针对几种 基本类型进行。基本类型进行。 单跨刚架：单跨刚架： （1 1）永久荷载；）永久荷载； （2 2）屋面活荷载；）屋面活荷载； （3 3）左风（右风荷载）；）左风（右风荷载）； （4 4）吊车左（右）刹

6、车力；）吊车左（右）刹车力； （5 5）吊车小车靠近左（右）时的重力。）吊车小车靠近左（右）时的重力。 q手算或电算手算或电算 四、内力分析和内力组四、内力分析和内力组 合合 按照按照建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范(GB50009)(GB50009)的规定，结构的规定，结构 设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷 载，按载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态承载能力极限状态和正常使用极限状态，依，依 照组合规则进行荷载效应的组合，并取照组合规则进行荷载效应的组合，并取最不利组合最不利组合 进行设计。进行设计。 内力分析：内力分析： 对于一般

7、的刚对于一般的刚( (框框) )架，按承载能力极限状态设计时，架，按承载能力极限状态设计时， 构件和连接可取下列简化公式中的构件和连接可取下列简化公式中的最不利值最不利值确定：确定： S SGK GK、 、S SQK QK按规范规定的标准值算得的永久荷载效 按规范规定的标准值算得的永久荷载效 应和可变荷载效应应和可变荷载效应 G G、Q Q永久荷载分项系数和可变荷载分项系数永久荷载分项系数和可变荷载分项系数 n i QikQiGkG kQQGkG SSS SSS 1 11 9.0 荷载效应组合的目的：找到最不利组合情形荷载效应组合的目的：找到最不利组合情形 对构件和连接进行校核。对构件和连接进

8、行校核。 q 压弯构件：压弯构件： 最大正负轴力； 最大正负弯矩； maxmax maxmax , , NN MM maxmax max max I:(,),II:(,) IIIN, ) IVN, ) MNMN M V M V ：（ ：（ 荷载效应组合的目的：找到最不利组合情形荷载效应组合的目的：找到最不利组合情形 对构件和连接进行校核。对构件和连接进行校核。 q 压弯构件：压弯构件： maxmax maxmax , , MM NN 最大正负弯矩； 最大正负轴力； maxmax max max I:(,),II:(,) IIIN, ) IVN, ) MNMN M V M V ：（ ：（ q 受

9、弯构件：受弯构件： maxmax maxmax I:, II:, III:, IV: M,VM,V M,VM,V 五、框架柱设计五、框架柱设计 11 11 11 2 2 33 22 33 (a) 具有分离式柱脚的格构式柱(b) 分离式柱 柔性连接板 吊车肢 屋盖肢 q 阶梯形柱：阶梯形柱：上段柱：实腹上段柱：实腹式式, ,格构式。格构式。 下段柱：缀条格构式。下段柱：缀条格构式。 q 分离式柱：分离式柱：吊车肢吊车肢, ,屋盖肢屋盖肢 优点：构造简单，制作安装方便 优点：构造简单，制作安装方便, , 两肢分别单独承担荷载两肢分别单独承担荷载 。 q 阶梯形下柱的常见截面形式：阶梯形下柱的常见截

10、面形式： 双肢格构式柱双肢格构式柱 阶形柱的上柱阶形柱的上柱起重量较小的边柱起重量较小的边柱起重量起重量50t50t的中柱的中柱 起重量起重量50t50t的中柱的中柱起重量较大的边柱起重量较大的边柱特大型厂房的下柱特大型厂房的下柱 计算长度：计算长度： 理论上应按整个框架的稳定分析确定，但由于框架理论上应按整个框架的稳定分析确定，但由于框架 实际为空间体系，而构件内部存在残余应力，确定实际为空间体系，而构件内部存在残余应力，确定 临界荷载复杂，简化为按弹性理论确定其计算长度。临界荷载复杂，简化为按弹性理论确定其计算长度。 p平面内计算长度：平面内计算长度： 等截面柱：等截面柱：按有侧移框架柱确

11、定按有侧移框架柱确定 111 HH x 222 HH x 阶形柱：阶形柱：分段确定分段确定 0 HH x 台阶柱计算长度系数：台阶柱计算长度系数： 12 21 2 1 1 IN IN H H 临界力参数 2 1 2 1 下段柱的计算长度系数下段柱的计算长度系数 ： 当柱上端与横梁铰接时，等于按附表当柱上端与横梁铰接时，等于按附表6.3(6.3(柱上端柱上端 为自由端的单阶柱）的数值乘以折减系数为自由端的单阶柱）的数值乘以折减系数 （表（表9.8.2 )9.8.2 )。 当柱上端与横梁铰接时，等于按附表当柱上端与横梁铰接时，等于按附表6.4(6.4(柱上端柱上端 可移动但不转动的单阶柱）的数值乘

12、以折减系数可移动但不转动的单阶柱）的数值乘以折减系数 （表（表9.8.2 )9.8.2 )。 下段柱的计算长度系数下段柱的计算长度系数 p平面外计算长度：平面外计算长度： 考虑到：考虑到：荷载较小的相邻柱给荷载较大的柱荷载较小的相邻柱给荷载较大的柱 提供侧向约束。提供侧向约束。 横向框架之间空间作用，有利于荷横向框架之间空间作用，有利于荷 载重分配。载重分配。 对于阶形柱的计算长度系数，还应根据不同条件乘以对于阶形柱的计算长度系数，还应根据不同条件乘以 折减系数，以反映阶形柱在平面内承载力提高。折减系数，以反映阶形柱在平面内承载力提高。 取侧向支承点间的距离；取侧向支承点间的距离； 在柱脚、连

13、接节点处可视为铰接。在柱脚、连接节点处可视为铰接。 具体做法：具体做法：上段柱上段柱制动结构顶面至柱顶计算高度制动结构顶面至柱顶计算高度 下段柱下段柱柱脚底面至肩梁顶面柱脚底面至肩梁顶面 柱的截面验算：柱的截面验算： f NNW M A N Exxx mx x 8 . 01 1 f W M A N xb xtx y 1 实腹柱：实腹柱： 强度强度 平面内稳定平面内稳定 平面外稳定平面外稳定 f W M A N xx nn 刚度刚度 局部稳定局部稳定 平面内稳定平面内稳定 格构柱：格构柱： 分肢稳定分肢稳定 单肢计算简图单肢计算简图 分肢的轴线压力按计算简图确定。 单肢1 N1 =Mx /a+Nz2/a 单肢2 N2 =N N1 局部稳定局部稳定 缀材计算缀材计算 f NNW M A N Exxx xmx x 1 1