单层工业厂房结构2

1、11.3 排架计算排架计算k单层厂房结构实际上是一个复杂的空间结构体单层厂房结构实际上是一个复杂的空间结构体系，目前除对纵向抗震计算采用空间结构计算系，目前除对纵向抗震计算采用空间结构计算模型外，一般将其简化为纵、横向平面排架分模型外，一般将其简化为纵、横向平面排架分别计算。别计算。n 排架计算简图的确定排架计算简图的确定n 作用在排架上各种荷载的计算作用在排架上各种荷载的计算n 排架结构内力分析排架结构内力分析n 柱子截面内力的最不利组合柱子截面内力的最不利组合 一、排架计算简图一、排架计算简图k计算单元计算单元 一、排架计算简图一、排架计算简图k基本假定和计算简图基本假定和计算简图（1）柱

2、下端嵌固于基础，固定端位于基础顶面；）柱下端嵌固于基础，固定端位于基础顶面；（2）柱顶与屋架或屋面梁为铰接，只能传递竖向）柱顶与屋架或屋面梁为铰接，只能传递竖向轴力和水平剪力，不能传递弯矩；轴力和水平剪力，不能传递弯矩；（3）横梁（屋架或屋面梁）为轴向刚度很大的刚）横梁（屋架或屋面梁）为轴向刚度很大的刚性连杆。性连杆。(4)排架之间相互无联系，不考虑排架之间的影响排架之间相互无联系，不考虑排架之间的影响而按平面排架来考虑。而按平面排架来考虑。上柱高上柱高Hu=柱顶标高柱顶标高-轨顶标高轨顶标高+轨道构造高度轨道构造高度+吊车梁梁吊车梁梁高；高；下柱高下柱高Hl=柱顶标高柱顶标高+基础底面标高的

3、绝对值基础底面标高的绝对值-初估的基础初估的基础高度高度-上柱高上柱高当柱为变截面时，柱的计算轴线应取上、下柱截面形心当柱为变截面时，柱的计算轴线应取上、下柱截面形心线成为折线，并近似取直线。上段表示上柱几何中心线，线成为折线，并近似取直线。上段表示上柱几何中心线，下柱表示下柱几何中心线。下柱表示下柱几何中心线。作用横向排架结构上的荷载有永久荷载、屋面可变荷载、作用横向排架结构上的荷载有永久荷载、屋面可变荷载、雪荷载、积灰荷载、吊车荷载和风荷载等，地震区还要雪荷载、积灰荷载、吊车荷载和风荷载等，地震区还要考虑地震力。除吊车荷载外，其他荷载均取自计算单元考虑地震力。除吊车荷载外，其他荷载均取自计

4、算单元范围内。范围内。二、排架结构上的荷载及各种荷载作用下的计算简图二、排架结构上的荷载及各种荷载作用下的计算简图（1）屋盖恒载）屋盖恒载G11 1、永久荷载、永久荷载包括屋面构造层（找平层、保温层、防水层等）、屋面包括屋面构造层（找平层、保温层、防水层等）、屋面板、天窗架、屋架或屋面梁、屋盖支撑以及与屋架连接板、天窗架、屋架或屋面梁、屋盖支撑以及与屋架连接的各种管道等的重力荷载。的各种管道等的重力荷载。计算单元范围内屋盖的总重力荷载是通过屋架或屋面梁计算单元范围内屋盖的总重力荷载是通过屋架或屋面梁的端部以竖向集中力的端部以竖向集中力G1的形式传至柱顶，作用点位于屋的形式传至柱顶，作用点位于屋

5、架上、下弦几何中心线汇交处（或屋面梁梁端垫板中心架上、下弦几何中心线汇交处（或屋面梁梁端垫板中心线处），一般在厂房纵向定位轴线内侧线处），一般在厂房纵向定位轴线内侧150mm处。处。（2）悬墙自重）悬墙自重G2当设有连系梁支承围护墙体时，计算单元范围内的悬墙当设有连系梁支承围护墙体时，计算单元范围内的悬墙重以竖向集中力的形式通过连系梁传给支承连系梁的柱重以竖向集中力的形式通过连系梁传给支承连系梁的柱牛腿顶面，其作用点通过连系梁或墙体截面的形心轴，牛腿顶面，其作用点通过连系梁或墙体截面的形心轴，距下柱截面几何中心的距离为距下柱截面几何中心的距离为e2。（3）吊车梁和轨道及连接件）吊车梁和轨道及连

6、接件G3可从有关标准图中直接查得，轨道及连接件重也可按可从有关标准图中直接查得，轨道及连接件重也可按 0.81.0kN/m估算估算G3的作用点一般距纵向定位轴线的作用点一般距纵向定位轴线750mm，它对下柱截面，它对下柱截面几何中心线的偏心距几何中心线的偏心距e3（4）柱自重）柱自重G4、G5G4对下柱截面几何中心给有一偏心距对下柱截面几何中心给有一偏心距2 2 屋面可变荷载屋面可变荷载包括屋面活荷载、屋面雪荷载、屋面积灰荷载三部分包括屋面活荷载、屋面雪荷载、屋面积灰荷载三部分（1）屋面均布活荷载）屋面均布活荷载按按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范GB50009-2001规定，不上人屋规定，不

7、上人屋面取面取0.5kN/m2，上人的屋面为，上人的屋面为2kN/m2，其中不上人的屋，其中不上人的屋面均布活荷载主要指厂房在使用阶段作为维修所必需的面均布活荷载主要指厂房在使用阶段作为维修所必需的荷载。荷载。（2）屋面雪荷载）屋面雪荷载Sk=rS0荷载规范荷载规范规定，屋面水平投影面上的雪荷标准值规定，屋面水平投影面上的雪荷标准值Sk（kN/m2）按下式计算）按下式计算S0为基本雪压，系以当地一般空旷平坦地面上概率统计为基本雪压，系以当地一般空旷平坦地面上概率统计所得所得50年一遇最大积雪的重力荷载；年一遇最大积雪的重力荷载； r为屋面积雪分布系数，当坡屋面坡度角小于为屋面积雪分布系数，当坡

8、屋面坡度角小于25度时，度时，取取1.0，其它见规范。，其它见规范。考虑到上述屋面荷载同时出现的可能性，考虑到上述屋面荷载同时出现的可能性，荷载规范荷载规范规定，规定，屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，取两者中屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，取两者中的较大值的较大值；当有屋面积灰荷载时，当有屋面积灰荷载时，max(积灰荷载与雪荷载积灰荷载与雪荷载) 或或max(积灰荷载与不上人的屋面均布荷载积灰荷载与不上人的屋面均布荷载) 同时考虑。同时考虑。作用在排架上的风荷载，是由计算单元这部分作用在排架上的风荷载，是由计算单元这部分墙面及屋面传来的，其作用方向垂直于建筑物墙面及屋面传来的，其作用方向垂

9、直于建筑物表面，有压力和吸力两种情况。沿建筑物表面表面，有压力和吸力两种情况。沿建筑物表面均匀分布，当厂房较高时，风荷载对排架内力均匀分布，当厂房较高时，风荷载对排架内力往往起控制作用。往往起控制作用。3 3、风荷载、风荷载k k= =z zs sz z0 0荷载规范荷载规范规定，当计算主要承重结构时，垂直于建规定，当计算主要承重结构时，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值筑物表面上的风荷载标准值k k0 0：基本风压基本风压kN/m2，是以当地比较空旷平坦地面上离，是以当地比较空旷平坦地面上离地地10m高统计所得的高统计所得的50年一遇年一遇10min平均最大风速为标准平均最大风速为标准确定的风

10、压值，见规范。确定的风压值，见规范。z ：高度高度z处的风振系数，对高度小于处的风振系数，对高度小于30的单层厂房取的单层厂房取 z =1k k= =z zs sz z0 0s s : :风荷载体型系数，是风吹到厂房表面引起的风荷载体型系数，是风吹到厂房表面引起的压力或吸力与理论风压的比值，与厂房的外表体型压力或吸力与理论风压的比值，与厂房的外表体型和尺度有关和尺度有关z z : :风压高度变化系数，根据所在地区的地面粗风压高度变化系数，根据所在地区的地面粗糙程度类别和所求风压值处离地的高度。查有关表糙程度类别和所求风压值处离地的高度。查有关表格。格。（1 1）作用在排架柱顶以下墙面上的水平风

11、荷载近似）作用在排架柱顶以下墙面上的水平风荷载近似按按均布荷载均布荷载计算，其风压高度变化系数可根据柱顶标计算，其风压高度变化系数可根据柱顶标高确定，高确定，排架结构内力分析时，通常将作用在厂房上的风荷载作排架结构内力分析时，通常将作用在厂房上的风荷载作如下简化：如下简化：q q1 1= =k1k1B B = =s1s1z z0 0B BB B：计算单元宽度：计算单元宽度q q2 2= =k2k2B B = =s2s2z z0 0B B（2 2）作用在排架柱顶以上屋盖上的风荷载仍取为垂直）作用在排架柱顶以上屋盖上的风荷载仍取为垂直于屋面的均布荷载，但仅考虑其水平分力对排架的作用，于屋面的均布荷

12、载，但仅考虑其水平分力对排架的作用，且以水平集中荷载的形式作用在排架柱顶。且以水平集中荷载的形式作用在排架柱顶。风压高度变化系数，风压高度变化系数，当计算屋架（或天窗架）两端的风当计算屋架（或天窗架）两端的风荷载时，可根据檐口标高（或天窗檐口标高）确定；荷载时，可根据檐口标高（或天窗檐口标高）确定；当计算屋架（或天窗架）斜面的风荷载时，可根据屋顶当计算屋架（或天窗架）斜面的风荷载时，可根据屋顶（或天窗顶）标高确定。（或天窗顶）标高确定。柱顶以下墙面上的均布风荷载柱顶以下墙面上的均布风荷载l ：屋面斜长屋面斜长BhhBlFzssssniki02431211)()(sin排架内力分析时，应考虑排架

13、内力分析时，应考虑左吹风和右吹风左吹风和右吹风两种情况。两种情况。4 4、吊车荷载、吊车荷载设计时应以吊车制造厂当时的产品规格为依据确设计时应以吊车制造厂当时的产品规格为依据确定吊车荷载。定吊车荷载。吊车按其在使用期内要求的总工作循环次数以及吊车按其在使用期内要求的总工作循环次数以及吊车荷载达到其额定值的频繁程度分成吊车荷载达到其额定值的频繁程度分成轻、中、轻、中、重和超重级工作制四种。重和超重级工作制四种。吊车分为吊车分为8个工作级别：个工作级别： A1A8.按其吊钩种类分为软钩和硬钩；按其吊钩种类分为软钩和硬钩；软钩吊车软钩吊车是指用钢索通是指用钢索通过滑轮组带动吊钩起吊重物；过滑轮组带动

14、吊钩起吊重物；硬钩吊车硬钩吊车是指用刚臂起吊是指用刚臂起吊重物或进行操作。重物或进行操作。按其动力来源分为电动和手动两种，电动吊车起重量大，按其动力来源分为电动和手动两种，电动吊车起重量大，行驶速度快，启动、起吊、运行、制动时均有较大的振行驶速度快，启动、起吊、运行、制动时均有较大的振动；手动吊车起重量小动；手动吊车起重量小(5 t)，运行时振动轻微。，运行时振动轻微。一般厂房结构使用的吊车多为一般厂房结构使用的吊车多为中级工作制、软钩和电动中级工作制、软钩和电动桥式吊车，其工作级别为桥式吊车，其工作级别为A4，A5对于一般的桥式吊车，作用在厂房横向排架上的吊车荷对于一般的桥式吊车，作用在厂房

15、横向排架上的吊车荷载载有吊车竖向荷载和横向水平荷载；有吊车竖向荷载和横向水平荷载；作用在厂房纵向排架结构上的为作用在厂房纵向排架结构上的为吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载。（1）吊车竖向荷载）吊车竖向荷载 最大轮压最大轮压Fpmax 最小轮压最小轮压Fpminn(Fpmax+Fpmin)=G+Q+gn：吊车每一侧的轮子数：吊车每一侧的轮子数荷载规范荷载规范规定：计算排架考虑多台吊车竖向荷载时，规定：计算排架考虑多台吊车竖向荷载时，对单跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不宜多于对单跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不宜多于2台；对多跨厂房的每个排架，不宜多于台；对多跨厂房的每个排架，不宜多于

16、4台。台。 Dmax=FpimaxyiDmin=Fpiminyi：多台吊车折减系数：多台吊车折减系数P30(2)吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载 T=1/4(Q+g) 横向水平制动力系数横向水平制动力系数按下列规定取值：按下列规定取值： 软钩吊车：软钩吊车：当额定起重量不大于当额定起重量不大于10 t时，应取时，应取0.12；当额定起重量为当额定起重量为1650 t时，应取时，应取0.10；当额定起重量不小于当额定起重量不小于75 t时，应取时，应取0.08；硬钩吊车硬钩吊车：取：取0.20Tmax=Tiyi 荷载规范荷载规范规定，规定，对单跨或多跨厂房对单跨或多跨厂房的每个排架，参与的每个排

17、架，参与水平荷载组合的吊水平荷载组合的吊车台数不应车台数不应多于多于2台台。 (3)吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载是桥式吊车在沿厂房纵向启动或制吊车纵向水平荷载是桥式吊车在沿厂房纵向启动或制动时，由吊车自重和吊重的惯性力在纵向排架上所产动时，由吊车自重和吊重的惯性力在纵向排架上所产生的水平制动力，它通过吊车两端的制动轮与吊车轨生的水平制动力，它通过吊车两端的制动轮与吊车轨道的摩擦力由吊车梁传给纵向柱列或柱间支撑。道的摩擦力由吊车梁传给纵向柱列或柱间支撑。(3)吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载标准值吊车纵向水平荷载标准值T0，按作用在一边轨，按作用在一边轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的道上所有刹车轮的最大轮压之和的10采用。采用。T0=nFpmax/10n施加在一边轨道上所有刹车轮数之和，施加在一边轨道上所有刹车轮数之和，对于一