厂房2：排架内力计算

1计算简图（一）计算单元排架计算（1）柱上端与屋架（或屋面梁）铰接；（2）柱下端与基础固接；（3）排架横梁为无轴向变形的刚杆，横梁的两端处的水平位移相等；（4）排架柱的高度：有固定段支柱顶铰接点处；（5）排架的跨度：以厂房的轴线为准。（二）计算假定与计算简图

厂房跨度

厂房高度：固定端（基础顶面）至柱顶。排架柱上的荷载荷载的计算1永久荷载(1)屋架自重:柱顶以上所有永久荷载的综合G1通过屋架的支点作用于柱顶。作用点位于厂房定位轴线内侧150mm处。（4）吊车梁及轨道等自重G4(2)上柱自重G2上柱自重G2对下柱的偏心距为e2，则G2对下柱的偏心弯矩为：（3）下柱自重G3作用于下柱，与下柱中心线重合；可变荷载：屋面活荷载、吊车荷载和风荷载（1）屋面活荷载：包括屋面均布活荷载、雪荷载和积灰荷载三部分。包括屋面均布活荷载：查规范。雪荷载：式中，Sk为雪荷载标准值；为屋面积灰分布系数；

S0为基本雪压(KN/m14):它是以一般空旷平坦地面上统计所得30年一遇最大积雪自重确定的。积灰荷载：查阅荷载规范。吊车荷载吊车竖向荷载Dmax(或Dmin)

最大轮压Pmax.k:当小车在额定最大起重量并开到大车的极限状态位置时；在另一侧的轮压称为最小轮压Pmin.k。Pmax,k可以根据吊车型号、规格等条件查阅有关资料。式中，和分别为大车和小车的自重（标准值），均以吨计；为吊车的额定起重量；重力加速度。最大轮压设计值Pmax和最小设计值Pmin取值如下：参与组合的吊车台数吊车工作制轻级和中级重级和超重级2340.90.850.80.950.90.85当两台吊车满起重量并开到如下位置时，柱子将产生最大竖向力。根据影响线的概念，P=1，则柱子产生的内力：多台吊车的荷载折减系数(2)柱最大竖向吊车荷载Dmax，DminDmax、Dmin对下柱是偏心压力，转换成作用在下柱顶面的轴向压力和弯矩。e4—吊车梁支座钢垫板的中心线之下柱轴线的距离。(3)吊车横向水平荷载Tmax小车吊起起重量以后，在启动和刹车时产生的惯性力，即为横向水平荷载。平均传给两侧的结构。在计算吊车横向水平荷载作用下的排架结构内力时，无论是单跨还是多跨最多两台吊车同时刹车。对于Q不超过50T的吊车，每一个大车轮传递的水平荷载为：

为横向水平荷载系数：当时，软吊钩：当时，当时，对于硬吊钩：吊车的参数：吊车荷载计算示例：根据可算得吊车梁支座反力影响线吊车荷载作用下支座反力影响线（1）吊车竖向荷载设计值为：

（2）吊车横向水平荷载：作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为：作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力为：（3）吊车纵向水平荷载T0吊车纵向水平荷载是桥式吊车在厂房纵向启动和刹车时产生的惯性力。对于单跨和多跨厂房只考虑两台吊车同时刹车。n为吊车每侧的制动轮数，一台四轮吊车：n=1.

两台：n=2风荷载垂直于厂房各部分表面的风荷载标准值（kN/m14）：柱顶—基本风压(kN/m14),不小于0.145kN/m14基本风压：以当地比较空旷平坦地面上离地10米高由统计所得的50年一遇10分钟内平均最大风速为标准，按公式

—风荷载体型系数—风荷载高度变化系数；风荷载高度变化系数，根据地面粗糙程度查表选取。A类：近海、海面、海岛、海岸及沙漠地区；B类：田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中小城镇和大城市郊区；C类：有密集建筑群的大城市郊区。排架计算单元宽度范围内风荷载的设计值为：柱顶以上水平集中风荷载设计值为：柱顶以下的风荷载可按均布荷载计算；屋面与天窗架所受的风荷载一般折算成作用在柱顶上的某种集中水平风荷载。

计算时取柱顶标高处的风压高度变化系数；计算：无天窗取厂房檐口标高处；有天窗时按天窗檐口标高处的风压高度变化系数。

—风荷载高度变化系数取值

14.2.3排架内力分析1等高排架内力计算计算的总的原则是按刚度分配的方法.(1)阶梯形柱位移的计算主要的目的是求柱子的剪切刚度由结构力学可知，当单位水平力作用于单阶悬臂柱顶时，柱顶水平位移为：λ＝，n=,

等高排架内力计算（剪力分配法）由于横梁为刚度无限大，所以各柱顶点的位移相等。任意荷载作用下计算步骤：（1）在排架柱顶附加不动铰支座，求出支反力以及排架内力；（2）撤除不动铰支座，在此排架柱上反向作用支座反力R，利用剪力分配法求柱顶剪力和排架内力；（3）叠加上述两种情况的内力。两跨等高排架，可用剪力分配法进行排架内力分析排架内力分析示例：1．屋面恒载作用下排架内力分析

(1)AB跨作用屋面活荷载2．屋面活荷载作用下排架内力分析对于A柱对于B柱将R反作用于柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与相应的柱顶不动铰支座反力叠加，可得屋面活荷载作用于AB跨时的柱顶剪力，即3．风荷载作用下排架内力分析(1）左吹风时对于A，C柱各柱顶的剪力分别为4.吊车荷载作用下排架内力分析作用于A柱对于A柱对于B柱排架各柱顶的剪力分别为：排架各柱弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图作用于AB跨

对于B柱对于A柱

排架柱顶总反力R为各柱顶剪力为：

排架各柱的弯矩图排架内力组合的目的是求出控制界面的最不利内力,作为柱和基础设计的依据.1控制截面控制截面是指对柱配筋和基础设计起控制作用的截面.上柱底面I-I,牛腿顶面II-II,下柱底面III-III.14.2.4排架内力组合对于一般排架、框架结构，基本组合可采用简化规则，并应按组合值中取最不利值确定：

2.荷载组合为了求出控制截面的最不利内力,就必须按这些荷载同时出现的可能性进行组合1)由可变荷载效应控制的组合：(1)永久荷载+0.9（风荷载+吊车荷载+屋面活荷载）(2)永久荷载+0.9（风荷载+屋面活荷载）(3)永久荷载+0.9（吊车荷载+屋面活荷载）(4)永久荷载+0.9（风荷载+吊车荷载）(5)永久荷载+吊车荷载(6)永久荷载+风荷载(7)永久荷载+屋面活荷载可变荷载起控制作用常见的荷载组合：

2)由永久荷载效应控制的组合

—可变荷载的组合值系数；对屋面均布活荷载、雪荷载取0.7；对屋面积灰荷载取0.9；对吊车荷载：取0.7（软钩）或0.95（硬钩）；对风荷载取0.6(1)永久荷载+0.7屋面活荷载（雪荷载）+0.9积灰荷载

+0.7（0.95）吊车荷载(2)永久荷载+0.7屋面活荷载（雪荷载）+0.9积灰荷载(3)永久荷载+0.7（0.95）吊车荷载永久荷载起控制作用常见的荷载组合：（1）+Mmax及相应的N、V；（2）-Mmax及相应的N、V；（3）Nmax及相应的M、V；（4）Nmin及相应的M、V；3.内力组合一般考虑以下四种内力组合:进行内力组合时应当注意以下主要问题:（1）永久荷载在任何一种内力组合时都应存在:（2）吊车荷载Dmax应当分别作用在左柱和右柱；（3）在考虑吊车横向水平荷载时，必须考虑竖向吊车荷载；（4）应当考虑左右两个方向的横向水平作用；（5）风荷载的作用方向考虑左右两种情况；厂房排架内力计算例题柱顶标高为9.6m，牛腿顶面标高为6m；设室内地面至基础顶面的距离为0.5m

柱号截面尺寸/

面积/

惯性矩/

自重/

A，C上柱矩400

4001.6

10521.3

1084.0下柱I400

900

100

1501.875

105195.38

1084.69B上柱矩400

6002.4

10572

1086.0下柱I400

1000

100

1501.975

105256.34

1084.94荷载作用位置图屋面活荷载标准值为，雪荷载标值为，后者小于前者，故仅前者计算。2.屋面活荷载

3.风荷载吊车的参数：4.吊车荷载计算（1）吊车竖向荷载设计值为：

（2）吊车横向水平荷载：作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为：作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力为：两跨等高排架，可用剪力分配法进行排架内力分析排架内力分析1．屋面恒载作用下排架内力分析

(1)AB跨作用屋面活荷载2．屋面活荷载作用下排架内力分析(2)BC跨作用屋面活荷载3．风荷载作用下排架内力分析(1）左吹风时(2）右吹风时4.吊车荷载作用下排架内力分析作用于A柱作用于B左

作用于B柱右

作用于C柱

作用于AB跨

作用于BC跨柱

A柱内力设计值汇总表1.2恒载+1.4屋面活荷载1.2恒载+1.4吊车荷载1.2恒载+1.4风荷载1.2恒载＋0.9*1.4（屋面活荷载＋吊车荷载＋风荷载）1.2恒载＋0.9*1.4（屋面活荷载＋吊车荷载）1.2恒载＋0.9*1.4（屋面活荷载＋风载）1.2恒载＋0.9*1.4（吊车荷载＋风载）1.2恒载＋0.9*1.4（吊车荷载＋风载）1.35恒载＋0.7*1.4（屋面活荷载＋吊车荷载）A柱内力组合表而截面的内力均小于，则都属于大偏心受压，所以选取偏心距较大的一组内力作为最不利内力。即取

柱截面设计以A柱为例

混凝土强度等级为C30,采用HRB400级钢筋.1．上柱配筋计算上柱截面共有4组内力。取M=78.783;N=237.61上柱的计算长度应考虑偏心距增大系数且选318垂直于排架方向柱的计算长度满足弯矩作用平面外的承载力要求附加偏心距下柱配筋计算

II-II,III-III截面的内力均小于,则都属于大偏心受压。所以选取偏心距最大的一组内力作为最不利内力下柱计算长度取（大于20mm)先假定中和轴位于翼缘内，则14.3单层厂房结构构件的计算与设计钢筋混凝土柱设计a矩形柱；bI形柱；c、

d双肢柱柱的截面形式一般可按柱截面高度h参考以下原则选用当h≤600mm时，采用矩形。

当600≤h≤1400mm时，采用Ⅰ形。

当h≥1400mm时，采用双肢柱。单层厂房边柱常用截面单层厂房中柱常用截面采用刚性屋盖的单层工业厂房和露天吊车栈桥柱的计算长度——从基础顶面算起的柱全高；——从基础顶面至装配式吊车梁底面或现浇式吊车梁顶面的柱下部高度；——从装配式吊车梁底面或从现浇式吊车梁顶面算起的柱上部高度。表中有吊车厂房排架柱的计算长度，当计算中不考虑吊车荷载时，可按无吊车厂房的计算长度采用；但上柱的计算长度仍按有吊车厂房采用。柱箍筋封闭式；s不应＞400和柱短边尺寸；和15dmin。直径不应＜0.25dmax、6mm；当配筋率＞3％直径不应＜8；间距不应＞10dmin＆200mm，末端做成135°弯钩，其直线段长度不小于箍筋直径的10倍。纵向筋搭接长度范围内箍筋间距应加密：受拉时5dmin、100mm；受压时10dmin、200mm。单个箍筋：b不大于400mm或每一边纵向受力筋不多于3根，否则应设置附加箍筋。4）构造筋：h≥600时，两侧设置间距≤500直径10～16的纵向构造筋；5）柱与外纵墙拉接：@500设置直径6的钢筋；6）柱与其他构件的连接柱在吊装运输时的受力状态与其使用阶段不同，故应进行施工阶段的承载力及裂缝宽度验算。吊装时柱的混凝土强度一般按设计强度的70%考虑，当吊装验算要求高于设计强度的70％方可吊装时，应在设计图上予以说明。吊点一般设在变阶处，故应按图中的1-1,2-2,3-3三个截面进行吊装时的承载力和裂缝宽度的验算。验算时，柱自重采用1.5倍设计值。排架柱吊装运输阶段的验算柱的吊装验算承载力验算时，考虑到施工荷载下的受力状态为临时性质，安全等级可降一级使用。裂缝宽度验算时，可采用受拉钢筋应力为：柱的吊装验算示例设柱插入杯口深度为0.85m；柱吊装时总长度为10.95m。柱吊装阶段的荷载为柱自重重力荷载

在上述荷载作用下，柱各控制截面的弯矩为：

根据柱吊装阶段承载力及裂缝宽度验算表牛腿设计按照集中力作用线至柱下边缘的距离a1,分为两种：a1>h0,长牛腿a1<=h0,短牛腿（1）牛腿的受力特点和破坏形态弹性阶段、裂缝出现与开展阶段、破坏阶段。裂缝的出现与开展：20%-40%极限荷载，出现裂缝1；40%-60%极限荷载，出现裂缝2；继续加载，破坏；破坏形态：压弯破坏：见图（a）斜压破坏：见图（b,c）剪切破坏：见图（d）牛腿截面尺寸的确定宽度与柱同，主要是截面高度的确定-作用于牛腿顶部按荷载标准值组合计算的水平拉力值；

-裂缝控制系数。疲劳验算，其它牛腿

-竖向力作用点至下柱边缘的距离；

-牛腿宽度；

-牛腿与下柱交接面的垂直截面的有效高度；，当α>45°时，取α=45°，c为下柱边缘到牛腿外边缘的水平长度。

-作用于牛腿顶部按荷载标准值组合计算的竖向力值；牛腿的外边缘高度h1不应小于h/3,且不应小于200mm。

在牛腿顶面的受压面上，由竖向力Fvk所引起的局部压应力不应超过0.75fc牛腿的承载能力计算（a）纵向受拉钢筋的确定沿牛腿顶部配置的纵向受力钢筋，宜采用HRB335级或HRB400级钢筋。全部纵向受力钢筋及弯起钢筋宜沿牛腿外边缘向下伸入下柱内150mm后截断。

承受竖向力所需的纵向受力钢筋的配筋率，按牛腿有效截面计算不应小于0.2%及0.45ft/fy,也不宜大于0.6%，钢筋数量不宜小于4根，直径不宜小于12mm。牛腿应设置水平箍筋，水平箍筋的直径宜为6-12mm，间距宜为100-150mm，且在上部2h0/3范围内的水平箍筋总截面面积不宜小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的1/2.当牛腿的剪跨比≥0.3，宜设弯起钢筋，宜采用HRB335级或HRB400级钢筋。弯起钢筋宜沿牛腿外边缘向下伸入下柱内150mm后截断。

截面面积不宜小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的1/2；不宜小于0.0015bh，数量不宜小于2根，直径不宜小于12mm。范围：l/6~l/2范围内.牛腿设计示例根据吊车梁支承位置、截面尺寸及构造要求，初步拟定牛腿尺寸腿截面宽度b=400mm，牛腿截面高度h=600mm；有效高度=565mm(1)牛腿截面高度验算故截面高度满足要求2)牛腿配筋计算因而该牛腿可按构造要求配筋纵筋不宜少于4根，直径不宜少于12mm，所以选用416由于由于则可以不设置弯起钢筋，箍筋按构造配置;牛腿上部2/3范围内水平箍筋的总截面面积不应小于承受

的受拉宗纵筋总面积的1/2;（1）构造要求：锚板HPB235，厚度宜大于0.6d（d为锚筋直径）；受拉和受弯预埋件的锚板厚度应大于b/8(b为锚筋间距)；（2）锚筋：HPB300或HRB400；受力直锚筋不宜少于4根，不宜多于4排；直径不宜＜8mm；不宜＞25mm；（3）受剪和受压直锚筋的锚固长度不应＜15d预埋件设计：（3）直锚筋与锚板应采用T形焊，锚筋直径不大于20mm时，宜优先采用压力埋弧焊；＞20mm，宜采用穿孔塞焊；手工焊时，焊缝高度不宜小于6mm，且对300Mpa级钢筋，不宜＜0.5d，其他不宜＜0.6d。（4）锚筋中心至构件边缘的距离不应＜2d及20mm；受拉和受弯预埋件其锚筋间距以及至构件边缘的距离均不应＜3d及45mm；受剪预埋件：锚筋间距不应＞300mm，且b1、c1不应＜6d和70mm，且b、c不应＜3d和45mm预埋件设计：承受剪力、法向拉力和弯矩共同作用的承受剪力、法向压力和弯矩共同作用的预埋件，钢筋的面积按下列两个公式计算预埋件设计屋架与柱的连接吊车梁与柱的连接构造处理上应满足：一是在水平方向应有可靠的连接，以保证有效地传递风荷载；二是在竖向应使屋架与抗风柱之间有一定的相对竖向位移的可能性，抗风柱与屋架的连接柱与连系梁的连接柱间支撑与柱的连接钢筋混凝土柱下独立基础种类:独立基础;条形基础;十字交叉基础;筏板基础;桩基础等.(1)独立基础底面尺寸的确定A轴心受压柱下基础：设d为基础埋置深度，基础和土的平均重度为柱下扩展基础的设计假定基础底面的压力按线性分布，基础边缘的最大和最小应力：M-作用于基础底面的弯矩设计值；W-基础底面面积的抵抗矩，B偏心受压柱下基础则当e<l/6时，pmin>0,地基反力分布图为梯形；当e=l/6时，pmin=0,地基反力分布图为三角形；当e>l/6时，pmin<0,地基一部分为拉应力,则基础底面的实际压力分布为3al,根据平衡关系：确定偏心受压柱下基础底面尺寸时，应符合下列条件：确定偏心受压基础底面积时，采用以下方法（试算法）：（1）按轴心受压基础公式计算，计算基础底面积A1（2）考虑偏心影响，A=（1.1-1.4）A1（3）确定最大和最下基底压力（4）验算是否满足要求,修改b*l,直到符合条件为止。根据抗冲切条件确定基础的高度：bt-为冲切破坏最不利一侧斜截面的上边长；bb-为冲切破坏最不利一侧斜截面的下边长；h0-基础冲切破坏锥体的有效高度；