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1、单层工业厂房混凝土排架课程设计1.1 柱截面尺寸确定由图2可知柱顶标高为12.4 m，牛腿顶面标高为8.6m，设室内地面至基础顶面的距 离为0.5m，贝U计算简图中柱的总高度 H下柱高度Hi、上柱高度Hu分别为：H=12.4m+0.5m=12.9m , H i =8.6m+0.5m=9.1m1.2.1 恒载(1).屋盖恒载：两毡三油防水层20mr厚水泥砂浆找平层100m厚水泥膨胀珍珠岩保温层一毡二油隔气层15mr厚水泥砂浆找平层；预应力混凝土屋面板(包括灌缝)0.35KN/m20 X 0.02=0.4 KN/m 224 X 0.1=0.4 KN/m0.05 KN/m2220 X 0.015=0
2、.3 KN/m21.4 KN/mHu =12.9m 9.1m=3.8m表1柱截面尺寸及相应的计算参数柱号计算参数截面尺寸/mm面积/mmf惯性矩/mmf自 重/(KN /m)A , B上柱矩400X 4001.6 x121.3X4.0105108下柱I400 X 900 X 1001.875 X195.38 X4.6X 1501051089本例仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图1所示1.2荷载计算1.5123风荷载0=0.35 KN/m , J=1.0 , Uz根据厂房各部分标高及B类地面粗糙度由附表5.1确定如下: 柱顶(标高 12.40m)uz=1.067檐口(标高 14.30m
3、)uz=1.120天窗架壁底(标高16.99m)uz=1.184天窗架壁顶(标高19.86m)uz=1.247屋顶(标高 20.31m)Uz=1.256-.1k= -zus1 uz 0=1.0 X 0.8 X 1.067 X 0.35 KN/m2 =0.299 KN/m2222k = 1 z Us2 Uz 0 =1.0 X 0.8 X 1.067 X 0.35 KN/m =0.299 KN/m则作用于排架计算简图(图3.b)上的风荷载设计值为：2q 1=1.4 X 0.299 KN/m X 6.0m =2.51KN/m2q2 =1.4 X 0.187 KN/m X 6.0m =1.57KN/m
4、Fw= Q I ( Us1 +Us2)Uzh1+( Us3+Us4)Uzh2+( US5 + US6)Uzh? r：z oB=1.4 X I (0.8 + 0.5) X 1.120 X 1.9m+ (-0.2 + 0.6) X 1.184 X 2.69 + (0.6 + 0.6) X 1.247 X 2.871 X 1.0 X 0.35 KN/m2X 6.0m=24.51 KN1.2.4 吊车荷载p,max=215KN Fp,min=45KN根据B及K,可算得吊车梁支座反力影响线中歌轮压对应点的竖 向坐标值，如图4所示。(1 )吊车竖向荷载Dmax=?Q F p,ma：yi=1.4 X 215
5、 KNX (1 + 0.080 + 0.267 + 0.075)=647.15 KNDmin=YQ F p,m lyi=1.4 X 45 KNX 2.15=135.45 KN(2 )吊车横向水平荷载丁=丄 a (Q+g =丄 X 0.1 X( 200KN+ 75KN =6.875 KN44T max= Qyi=1.4 X 6.875 KN X2.15=20.69 KN1.3排架内力分析该厂房为单跨等高排架，可用剪力分配法进行排架内力分析。其中柱的剪力分配系 数匚表2 柱剪力分配系数柱别n=I u/ I iHu/HC=3/ 1 +丸3(1/n-1)】6=H3/ CE I i” 1/ n i =i
6、i E1/A , B柱n=0.109九=0.295C=2.4806 = 4 =0.206 江10引EnAB=0.51.3.1恒载作用下排架内力分析恒载作用下排架的计算简图如图5所示。图中的重力荷载G及力矩M是根据图2确定，即G = G1 =382.70KN ； G2 =Q +Ga =50.20KN+18.24KN=68.44KNG3= G5a =51.21KN;叫=G1 e1 =382.70KNX 0.05m=19.14 KN mm2 =( G 1 + G4A)e 0 一 Q e 3=(382.70 KN+18.24 KN)X 0.25m 50.20 KN X 0.3m=85.18 KN m由
7、于图5a所示排架为对称结构且作用对称荷载，排架结构无侧移，故各柱可按柱顶 为不动铰支座计算内力。柱顶不动铰支座反力Ri2=1.132n31 -丸(1 -)C 1=3L =2.122 , C32*312 1 3( 1)nM. M o 19.14KN m 2.122 85.18KN m 1.132RA =-C3=10.62 KN12.9mA H 1 H 3RB =-10.62 KN求得Ri后，可用平衡条件求出柱各截面的弯矩和剪力。柱各截面的轴力为该截面以上 重力荷载之和，恒载作用下排架结构的弯矩图和轴力图分别见图5.b,c。图5.d为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定。1.3.2 屋面活荷载作用
8、下排架内力分析排架计算简图如图6a所示。其中Q1 =50.4 KN，它在柱顶及变阶处引起的力矩为M,a=50.4KNX 0.05m=2.52 KN m ; M,A=50.4KNX 0.25m=12.60 KN m。对于A柱, G=2.122，C3=1.132，贝URa=M 1AHC1M 2AH2.52KN m 2.12212.6KN m 1.13212.9m=1.53 KN( )RB =-1.53 KN()排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力图如图6b.c所示。1.3.3 风荷载作用下排架内力分析(1)左吹风时计算简图如图7a所示。对于A,B柱，n=0.109,=0.295,则4/ 13 1 (
9、- -1)C11= =0.3298 13(丄 -1)_ nRA=- q 1H C11=-2.51KN/mX 12.9mX 0.329=-10.65KN( )RB =- q 2 H C11 =-1.57KN/mX 12.9mX 0.329=-6.66 KN()R= Ra+ RB + Fw=-10.65KN 6.66KN 24.51KN=-41.82 KN() 各柱顶剪力分别为：VA= Ra- a R=-10.65KN+0.5 X41.82KN=10.26 KN( )VB = RB - B R=-6.66KN+0.5 X41.82KN=14.25 KN( ) 排架内力图如图7b所示。(2)右吹风时
10、计算简图如图8a所示。将图7b所示A,B柱内力图对换且改变内力符号后可得，如图8b 所示。1.3.4 吊车荷载作用下排架内力分析（1 ）Dmax作用于A柱计算简图如图9a所示。其中吊车竖向荷载Dmax，Dmin在牛腿顶面处引起的力矩为：M A = Dmax e3=647.15KNX 0.3m=194.15 KN mMB = D mine3 =135.45KNX 0.3m=40.64 KN m对于A柱, C3=1.132，则M A 194.15KN m 1.132,小、Ra =aC3=-17.04 KN(-)H12.9m12.9 mRB =MC3 = 40.64KN m 1.132 =3.57
11、KN( )H一 -r=ra+rb=-17.04KN+3.57KN=-13.47KNC )排架各柱顶剪力分别为：VA= RA- a R=-17.04KN+0.5 X 13.47KN=-10.31 KN( )VB = Rb - B R=3.57KN+0.5X 13.47KN=10.31KN( )排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图9b,c所示。（2 ） Dmax作用于B柱同理，将“Dmax作用于A柱”的情况的A,B柱对换，并注意改变符号，可求得各柱的内力， 如图10所示。（3 ） Tmax作用下排架计算简图如图11a所示。对于A，B柱, n=0.109,a=（3.8m-1.4m）/3.8m=0
12、.632,则2七冲宀）（17）2-（2-3nC5 =十=二=0.6292 1 + 丸3（丄-1） 11 n JRa=- T maxC5=-20.69KNX 0.629=-13.01 KN（ ）Rb=- T maxC5=-13.01 KN（），R=FA+Rb =-13.01KNX 2=-26.02KN（）各柱顶剪力为：VA = RA-卩 A R=-13.01KN+0.85 X 0.5 X 26.02KN=-1.95 KN（）VB = RB -卩 B R=-13.01KN+0.85 X 0.5 X26.02KN=-1.95 KN（）排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图11b所示。当TmaX方向相反时，
13、弯矩图和剪力只 改变符号，大小不变。1.4 内力组合以A柱内力组合为例。表3为各种荷载作用下A柱内力设计值汇总表，表4为A柱内力组 合表，这两表中的控制截面及正负号内力方向如表3中欧那个的例图所示。max max及相应的M和N一项，U - U和川-川截面均按（1.2S gk +1.4S qk ）求得最不利内 力值，而I - I Gk+Sqk ）求得最不利内力对柱进行裂缝宽度验算时，内力皿-皿采用标准值，同时只需对e0/h 00.55的柱进行验算。为此，表4中亦给出了 Mk和Nk的组合值，它们均满足e/h。0.55的条件，对本例来说，这些值均取自Nmin及相应的M和V项。表3 A柱内力设计值汇总表柱号荷载类恒屋面吊车竖向荷载吊车水风荷载及 向 力正 内别载活载D max作用于A柱D max作用于B柱平荷载左 风右风序号I -M21.23.29-39.1-39.1土 21.557.1-67.5I288211:N400.50.4000000 :94II -M-63.-9.31154.91.46土 21.557.1-67.5II967211N451.50.40647.1135.40001455皿-M32.64.6261.15-92.3 192.341.-314.皿86062142N502.50.40647.1135.40003
