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1、钢筋混凝土结构设计 单层工业厂房（4）,袁广林,4 排架计算,主要内容： 计算简图 荷载计算（重点：吊车荷载） 内力分析 不利内力组合,4 排架计算,一. 计算简图,4 排架计算,对于不考虑空间工作的平面排架，为简化计算作如下假定：1. 柱与基础为固接，柱与屋架（横梁）为铰接；2. 横梁 ，忽略横梁轴向变形，两侧移量相等。假定2适用于屋面梁或大多数下弦刚度较大的屋架。,4 排架计算,对于组合式屋架或两铰、三铰拱架则应考虑其轴向变形对排架内力和变形的影响。,双铰拱,4 排架计算,组合屋架,4 排架计算,柱计算轴线： 上柱上截面形心线； 下柱下截面形心线； 柱总高H基础顶面至柱顶距离 柱顶标高基础
2、顶面标高（-0.50） 上柱高Hu =柱顶标高轨顶标高+轨道构造高度 吊车梁在支承处的梁高,4 排架计算,柱尺寸：宽：上、下柱宽相同 b=400，500，600高：上柱：h=400，500，600； 下柱：h=600mm以上根据柱距，柱高，吊车重由有关参数估算。本书145页。,4 排架计算,4 排架计算,二. 排架荷载计算,讨论前，先提一下屋架、屋面梁对柱的力作用点。 屋架：上、下弦中心线交点； 屋面梁：垫板中心线。,4 排架计算,恒载（1） 屋盖自重F1，上柱自重F2；下柱自重F3，吊车梁轨道重F4，围护结构传来F5。,4 排架计算,1. 恒载（2）,4 排架计算,2. 屋面活载 均布活载：
3、不上人屋面0.5KN/m2，上人屋面2.0KN/ m2； 积灰荷载：由荷载规范查得；雪载：标准值 S。基本雪压，荷载规范：0.30 KN/ m2； 屋面积雪分布系数，与屋面形式有关。 三种荷载不是简单相加： 无积灰时： 取大值； 有积灰时：积灰+ 取大值（雪载最多取0.5 KN/ m2）。,4 排架计算,3. 吊车荷载 （1） 单层厂房的特殊荷载。 单层厂房中常用的吊车有：悬挂吊车，手动吊车，电动葫芦，桥式吊车等。 根据吊车达到其额定值的频繁程度以及运行速度，将吊车工作的荷载状态分为A1-A3(轻级)、A4-A5(中级)、A6-A7(重级)和A8(特重级)四种。 桥式吊车对排架的作用有竖向荷载
4、和水平荷载。,4 排架计算,3. 吊车荷载（2） （1）作用于排架上的吊车竖向荷载,4 排架计算,3. 吊车荷载（3）,DB= = ，DA=1 ；,4 排架计算,3. 吊车荷载（4）,单位力作用于i时，支座A的反力为yi； P力作用于i时，支座A的反力为P yi；,4 排架计算,3. 吊车荷载（5）,当厂房有多台吊车时，荷载规范规定，在计算排架上吊车的竖向荷载时：对一层吊车的单跨厂房：参与组合吊车数不多于2台；对一层吊车的多跨厂房：参与组合吊车数不多于4台。多台吊车的荷载折减系数,4 排架计算,3. 吊车荷载（6）,（2）作用于排架上的吊车水平荷载吊车总的横向水平荷载标准值： 式中横向制动力系
5、数，对于硬钩吊车 =0.2； 对软钩： 当Q10t时， =0.12； Q=1550t时， =0.10； Q75t时， =0.08； Q吊车额定起重量。,4 排架计算,3. 吊车荷载（7）,一个吊车轮子传递的吊车横向水平荷载标准值： 吊车对排架产生的最大横向水平荷载：因各轮所对应的Yi与吊车竖向荷载情况完全相同，则：,4 排架计算,3. 吊车荷载（8）,排架计算中考虑多台吊车水平荷载时，对单跨或多跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不应多于2台。 小车运行可左可右，柱所受水平制动力Tmax也可左可右，即Tmax可作用在两个方向。,4 排架计算,4. 风荷载（1） 作用在建筑物表面上的风荷载标准值
6、：式中 风荷载标准值，徐州0.35KN/m2； 风荷载体型系数； 风压高度变化系数。 为简化计算： 柱顶以下风压按均布荷载考虑，高度系数按柱顶标高取值 柱顶以上风压按均布荷载考虑，对排架的作用则按作用在柱顶的水平集中风荷载考虑 高度系数：无天窗按厂房檐口高； 有天窗按天窗檐口高取值。,4 排架计算,4. 风荷载（2）风压高度变化系数A类近海海面、海岛、海 岸及沙漠地区；B类田野、乡村、丘陵及 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 市市区。,4 排架计算,4. 风荷载 （3）-风荷载体型系数,4 排架计算,4. 风荷载 （4）,4 排架计算,三. 排架内力计算,排架结构可
7、能遇到三种计算简图：（1）柱顶为不动铰排架（荷载对称、排架对称）,4 排架计算,（2）柱顶为可动铰支排架（在风载及局部荷载作用下，图a）,（a） （b）（3）柱顶为弹性支撑铰支排架（考虑空间作用，图b）,4 排架计算,1.上端铰支，下段固定的变截面单杆竖向柱在任意荷载作用下的内力计算,4 排架计算,2. 柱顶作用水平集中力的等高排架（剪力分配法）（1）单阶悬臂柱的位移与刚度,使悬臂柱顶产生单位水平位移所需在柱顶施加的水平力1/，称为该柱的“抗剪刚度”。（高层叫“侧移刚度”）。,4 排架计算,2. 柱顶作用水平集中力的等高排架（剪力分配法）（2）柱顶作用水平集中力的等高排架,4 排架计算,3.
8、任意荷载作用时的等高排架（1）（1）先在排架柱顶附加一个不动铰支座以阻止水平侧移，并求出附加铰的支座反力R；（2）为恢复原来的实际状况，撤除附加不动铰支座，并将R反向作用于排架柱顶；（3）叠加两种状态。,4 排架计算,3. 任意荷载作用时的等高排架（2）,（1）,（2）,（3）,4 排架计算,3. 任意荷载作用时的等高排架（3）,4 排架计算,例1. 某两跨等高排架，承受风荷载如图，求该排架在风荷载作用下的弯矩图和柱底剪力(均指标准值)。,q1=1.68KN/m， q2=0.84KN/m，EI=( )109E,4 排架计算,作业：某两跨等高排架，承受风荷载如图。已知：FW=15.0KN, q1
9、=1.46KN/m， q2=1.0KN/m，A柱与C柱相同，IA1=IC1=1.8109mm4，IA2=IC2=8.5109mm4，IB1=3.9109mm4，IB2=8.5109mm4，EC都相同。上柱高均为3.5m，柱总高均为12.6m。求：用剪力分配法计算此排架在风荷载作用下的内力。,4 排架计算,4. 不等高排架内力分析方法力法（1）,4 排架计算,4. 不等高排架内力分析方法力法（2）,4 排架计算,4. 不等高排架内力分析方法力法（3）,表示单位力在悬臂柱上所产生的水平位移。 水平位移位置， 力作用点位置， 柱的代号。符号规定为：自左向右移动的水平位移为正值，反之为负值 。,4 排
10、架计算,4. 不等高排架内力分析方法力法（4）,4 排架计算,4. 不等高排架内力分析方法力法（5）,4 排架计算,4. 不等高排架内力分析方法力法（6）,4 排架计算,4. 不等高排架内力分析方法力法（7）,4 排架计算,四. 排架内力组合,1控制截面上柱：截面及配筋相同；下柱：截面及配筋相同。控制截面：上柱底截面I-I：对上柱，I-I的轴力和弯矩最大；下柱牛腿顶截面II-II：在吊车竖向荷载作用下弯矩值最大；下柱底截面III-III：在吊车横向水平制动力和风载作用下弯矩最大。,4 排架计算,2荷载组合（1）对承载力极限状态，规范规定：对一般框、排架，可采用简化的组合规则，分别按可变荷载效应
11、控制和永久荷载效应控制的组合，取最不利的情况。（1）按可变荷载效应控制的组合： 恒载+任一种活荷载： 恒载+0.9（任意两种或两种以上活荷载）：,4 排架计算,（2）按永久荷载效应控制的组合： 可变荷载 的组合值系数，对风荷载取0.6，对雪荷载和其他可变荷载统一取0.7。,4 排架计算,2荷载组合（2）对不考虑抗震设防的单层工业厂房排架，可能出现以下荷载组合情况：（1）恒荷载+0.9（屋面活载+风载+吊车荷载）（2）恒荷载+0.9（风载+吊车荷载）（3）恒荷载+ 0.9（屋面活载+吊车荷载）（4）恒荷载+0.9（屋面活载+风载）（5）恒荷载+风载（6）恒荷载+吊车荷载（7）恒荷载+屋面活载,4
12、 排架计算,3内力组合 控制截面的内力种类有轴向力N、弯矩M和水平剪力V。对同一截面，不同荷载产生不同的弯矩、轴力和剪力，矩形、工形截面柱考虑四种内力组合：(1) 及相应的N、V；(2) 及相应的N、V；(3) 及相应的M、V；(4) 及相应的M、V。,4 排架计算,在进行内力组合时应注意： （1） 恒载必须组合；（2）每次组合以一种内力为目标来决定荷载项的取舍；（3）当取 或 为组合目标时，应使相应的M的绝对值尽可能的大，因此对N=0的风载也应组合；（4） 在A柱和 在A柱只选一种，有D不一定有T；有 必有 ， 可左可右，选择一种；,4 排架计算,（5）左风载和右风载只能选一种； （6）对于有多台吊车厂房，荷规规定：吊车竖直荷载：对一层吊车的单跨厂房只考虑组合两台； 多跨厂房只考虑组合四台。吊车横向水平荷载：无论单跨、多跨只组合两台。,4 排架计算,多台吊车的荷载折减系数,
