第二章 单层工业厂房排架计算2

1、2.1.1 计算假定和计算简图计算假定和计算简图图2 .1 排架计算单元及计算简图图2 .2 排架计算简图 柱总高H2=柱顶标高+基础底面标高的绝对值初步拟定的基础高度；上部柱高H1=柱顶标高轨顶标高+轨道构造高度+吊车梁支撑处的吊车梁高；上、下部柱的截面弯曲刚度EI1、 EI2，由混凝土强度等级以及预先假定的柱截面形状和尺寸确定。这里I1、I2分别为上、下部柱的截面惯性矩。2 .1.2 排架荷载计算排架荷载计算n作用在排架上的荷载分为恒荷载和活荷载两类，如图2 .3所示。n 恒荷载一般包括屋盖自重，上柱自重，下柱自重，吊车梁和轨道零件自重，以及有时支撑在牛腿上的维护结构等重力等。活荷载一般包

2、括屋面活荷载，吊车荷载，均布风载，以及作用在屋盖支撑处的集中风荷载等。n集中荷载的作用点要根据实际情况确定。当采用屋架时，屋盖荷载可以认为是通过屋架节点处上弦与下弦中心线的交点作用在柱上的；当采用屋面梁时，可认为是通过梁端支撑垫板的中心线作用在柱顶的。2.1.2.1 恒荷载恒荷载图2 .3 排架上的荷载 图2 .4 排架在屋面恒荷载作用下的计算简图和柱的内力图 2 .1.2.2 屋面活荷载屋面活荷载2 .1.2.3 吊车荷载吊车荷载图2.5桥式吊车荷载 图2 .6 简支吊车梁的支座反力影响线 max,kmax,k4min,kmin,k4M=DM=Dee图2.7 吊车荷载 图2 .8 吊车横向水

3、平制动力 /图2 .9 吊车纵向水平荷载 4ii=1y2.13图2 .10 吊车梁反力影响线 2 .1.2.4 风荷载风荷载nQsiiz0i=1W=(h )w BkQB 图2 .11 横向排架上的风荷载 例 已知：某金工车间，外形尺寸及部分风荷载体形系数如图所示，基本风压W0=0.35KN/m2，柱顶标高为+10.5m，室外天然地坪标高为-0.30m，h1=2.1m，h2=1.2m，地面粗糙类别为B，排架计算宽度B=6m。求：作用在排架上风荷载的设计值。解（1）求q1、q2 风压高度变化系数按柱顶离室外地坪的高度10.5+0.3=10.8m取值。查表10-4得：离地面10m时，=1.00；离地

4、面15m时，=1.14。用插入法求得离地面10.8m的值：z=1+（10.8-10）（1.14-1.00）/(15-10)=1.02故 0.8 1.02 0.35 6=2.39( ) 0.5 1.02 0.35 6=1.5 ( ) m取值用插入法求的离地面12.9m的值：z=1+（12.9-10）（1.14-1.00）/(15-10)=1.08W=(0.8+0.5)h1+(0.5-0.6)h2 2.1-0.1 1.2 1.08 0.35 6=8.29 2 .1.3 排架的内力计算排架的内力计算2.1.3.1 剪力分配法计算等高排架剪力分配法计算等高排架排架内力分析就是确定排架柱在各种荷载单独作

5、用下各个控制截面上的内力，并绘制各排架柱的弯矩M图、轴力N图及剪力V图。 图2 .12等高排架内力分析 lclcIECHnIEH03331113式中 , , ，C0可由单阶柱柱顶反力与水平位移系数值图中查取。Hu和H分别为上部柱高和柱的总高；Iu、Il分别为上、下部柱的截面惯性矩。luIIn HHnu111330nC图2 .13单阶悬臂柱的抗剪刚度 图2 .13单阶悬臂柱的抗剪刚度 11110iD图2 .14iiDV0niiniiDV101因为各柱顶水平位移相等，得niiniiDV101而FVnii1则FDnii101所以FFDDViniiii100niiiiDD100式中i称为柱i的剪力分配

6、系数，它等于柱i自身的抗剪刚度与所有柱（包括其本身）总的抗剪刚度的比值。可见，在等高排架中，水平力是按排架柱侧向刚度来分配的，侧向刚度大的排架柱分到的多些，反之少些。 如果把图2.14中柱顶水平集中力F从左侧柱A移动至右侧柱C的柱顶，且不改变方向，则有剪力分配法可知，各柱的柱顶剪力不会改变，但横梁将由受压改变为受拉。 各柱的柱顶剪力求出后，各柱就可按独立悬臂柱那样计算内力。图2 .15931013. 2400400121uImm4下部柱截面惯性矩92331085. 5325217525300212350300121600400121lImm4故3 . 011000330036. 01085.

7、51013. 299HHIInulu（）kNCHMRkNCHMRAA24. 43 . 1119 .3517.123 . 1111033min3max（ ）因此A柱和B柱的柱顶剪力为： VA,1=RA=-12.17kN() VB,1=RB=4.24kN()kNRRVVBABA97. 324. 417.1221212,2,()4） 叠加（2）和（3）两个状态叠加（2）和（3）两个状态，恢复结构原有受力状况，此时总的柱顶剪力kNVVVkNVVVBBBAAA21. 897. 324. 420. 897. 317.122,1 ,2,1 ,()()相应的内力图（弯矩图和剪力图）如图（d）所示254. 02

8、2,1210. 3HHuA、C柱231. 023. 913. 2nB柱452. 023. 917. 4n由附录9中的附图9-1查的A、C柱：mmEECCCCA1693785. 223. 922.12,85. 220B柱：mmEECCCB1672594. 223. 922.12,94. 2200 . 133. 034. 033. 034. 06725169371267251,33. 06725169371269371BCABCA2）计算各柱顶剪力把荷载分成W、q1和q2三种情况，分别求出各柱顶所产生的剪力而后叠加。在各柱顶分别附加水平不动铰支座：kNHqCRA25. 822.1287. 1361

9、. 0111()kNHqCRC16. 522.1217. 1361. 0211()在 q1 和q2作用下，B柱没有不动铰支座反力。因此A柱、C柱和B柱的柱顶剪力为： VA,1=RA=-8.25kN()， VC,1=RC=-5.16kN() VB,1=RB=0kN()() 叠加上述两个状态，恢复结构原有的受力状况，即把各柱分配到的柱顶剪力与柱顶不动铰支座反力相加，即得该柱的柱顶剪力：kNVVVkNVVVkNVVVCCCBBBAAA07. 009. 516. 524. 524. 5016. 309. 525. 82,1 ,2,1 ,2,1 ,()()()kNRRWVkNRRWVVCABBCAACA

10、24. 541.1534. 009. 516. 525. 8233. 02 ,2 ,2 ,7 .5.4 排架的内力组合排架的内力组合7 .5.4.1 控制载面的选择控制载面的选择图7 .42 柱的控制截面 7 .5.4.2 内力组合内力组合7 .5.4.3 荷载组合效应荷载组合效应0011n00i=1S=()S=(0.9)GGKQG KGGKQiGiKSSSSn00i=1S=(0.9)GGKQiciGiKSS 7 .5.4.4 内力组合注意事项内力组合注意事项7 .6.1 柱的计算内容柱的计算内容7 .6.2 运输及吊装验算运输及吊装验算图7 .63 7 .6.3 牛腿设计牛腿设计图7 .64 牛腿荷载作用位置 7 .6.3.1 牛腿的应力状态和破坏过程牛腿的应力状态和破坏过程图7 .65 牛腿内弹性阶段主应力迹线 图7 .66 牛腿的裂缝 图7 .67 牛腿的破坏形式 7 .6.3.2 牛腿设计牛腿设计001=(1 0.5)0.5/vkhktkvkFFf bhFh01.20.85vbsyyFFAf hf图7 .68 牛腿受力图 图7 .69 牛腿的计算简图 7 .6.3.3 牛腿的构造要求牛腿的构造要求7 .7.1 屋架与柱的连接构造屋架与柱的连接构造图7 .74 柱与屋架的连接 7 .7.2 吊车梁与柱