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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，则计算简图中柱的总高度H、下柱高度H 、上柱高度Hu分别为：1=12.4m+0.5m=12.9m ， h =8.6m+0.5m=9.1miHu =12.9m9.1m=3.8m表1 柱截面尺寸及相应的计算参数、计算参数柱号、截面尺寸/mm面积 /mm 2惯性矩/mm 4自重/(KN/m)A , B上柱矩400X4001.6X10 521.3X10 84.0下柱I400X 900X100X1501.875X195.38X4.6910 510 8本例仅取一
2、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1.2.1恒载(1)屋盖恒载：两毡三油防水层0.35KN/m220mm厚水泥砂浆找平层20 X 0.02=0.4 KN/m：100mm厚水泥膨胀珍珠岩保温层4 X0.1=0.4 KN/m：一毡二油隔气层15mm厚水泥砂浆找平层；0.05 KN/m 220 X0.015=0.3 KN/m2预应力混凝土屋面板(包括灌缝)1.4 KN/m 22.900 KN/m天窗架重力荷载为2X36 KN /榀，天沟板2.02 KN/m，天沟防水层、找平层、找坡层1.5 KN/m，屋架重力荷载为106 KN /榀，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值 为
3、：G1=1.2X (2.90 KN/m2x6mX24m/2 + 2X36 KN/2 + 2.02 KN/mX6m+ 1.5 KN/m X6m+106 KN/2) =382.70 KN(2) 吊车梁及轨道重力荷载设计值：G=1.2X(44.2kN+1.0KN/mX6m) =50.20 KN3(3) 柱自重重力荷载设计值：上柱下柱G 二 G =1.2X4kN/mX3.8m =18.24 KNG 4A 4BG 二 G =1.2X4.69kN/mX9.1m =51.21KNG 5A 5B各项恒载作用位置如图2所示。1.2.2屋面活荷载屋面活荷载标准值为5 KN/m2,雪荷载标准值为0.35 KN/m2
4、，后者小于前者，故 仅按前者计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：Q1=1.4X0.5 KN/m2 X 6m X 24m/2=50.40KNQi的作用位置与Gi作用位置相同，如图2所示。1.2.3风荷载w =0.35 KN/m2 , p =1.0,0z下：柱顶檐口天窗架壁底天窗架壁顶屋顶(标高12.40m)(标咼 14.30m)(标咼 16.9 9m)(标咼 19.86m)(标咼2 0.31m)uzuzuzuzu=1.067=1.120=1.184=1.247=1.256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w = p1kzu u w =1.0X0.8X 1.067X0.35 K
5、N/m2 =0.299 KN/m2s 1 z 0u u w =1.0X0.8X 1.067X0.35 KN/m2 =0.299 KN/m2则作用于排架计算简图(图3.b)上的风荷载设计值为：q =1.4X0.299 KN/m2 X 6.0m =2.51KN/m1q =1.4X0.187 KN/m2 X 6.0m =1.57KN/m2Fw= y L ( u + u ) u h+( u + u ) u h +( u + u ) u h小J 1 s 3 s 4 z 2 s 5s 6 z 3s 2 z 0)u h+(Q 、s 1 s 2 z 1=1.4X 丨(0.8 + 0.5) X1.120X1.9
6、m+(-0.2 + 0.6) X1.184X2.69+(0.6 + 0.6) X 1.247X2.87 X1.0X0.35 KN/m2X6.0m=24.51 KN1.2.4吊车荷载=215KN, F=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p,maxp ,min点的竖向坐标值，如图4所示。(1) 吊车竖向荷载Dmax = y F 工y =1.4X215 KNX (1 + 0.080 + 0.267 + 0.075)=647.15 KNQp,maxiD min = y F E y =1.4X45 KN X 2.15=135.45 KNQ p,mini(2) 吊车横向水平荷载1
7、1T = - a (Q+g)二-X0.1X(200KN+75KN) =6.875 KN 44T 二丫 丁Yy =1.4X6.875 KNX2.15=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i柱别表2 柱剪力分配系数n=I / Iu lX = H /Hun=0.109九=0.295C =3/ I 1+ 九 3 (1/nl)08 =H3/ C E 10lC =2.48008= 8=0.206 X 10 -10A BH 3 E1/8耳= Li Z1/ 8i131 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
8、载G及力矩M是根据图2确定，即G 二 G =382.70KN ； G 二G +G =50.20KN+18.24KN=68.44KN11234AG 二 G =51.21KN；3 5A二 Ge =382.70KNX0.05m=19.14 KN - mM1 1 1M =( G + G4A) e G e2,1033、=(382.70 KN+18.24 KN ) X0.25m50.20 KNX0.3m=85.18 KN m 由于图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RC 3=2X=x-132n3 1-九 2(1-丄) C =3 X
9、匚=2.122，1 2 1 + 九 3(丄-1)nn19.14KN m x 2.122 + 85.18KN m x 1.132 一12.9mR =1C +2 C =10.62 KNA H 1 H 3R =10.62 KNB求得R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i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。132屋面活荷载作用下排架内力分析排架计算简图如图6a所示。其中Q =50.4 KN，它在柱顶及变阶处引起的力矩为1M =50. 4KNX005m=2.52 KN m ； M =50.
10、 4KNX025m=12.60 KN m。1A2 A对于A柱，C =2.122，C =1.132，贝U13n M 小 M 小 2.52 KN m x 2.122 +12.6 KN m x 1.132 112.9mR = 1AC +2A C =1.53 KN( t )A H 1 H 3R =1.53 KN( j)B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=0.109,九=0.295,则3C 二一118=0.3291 + 九4(丄-1) n1 + 九 3(丄-1)nR =- q H C =-2.51
11、KN/mX 12.9mX0.329=T0.65KN( j)A111R =- q H C =-1.57KN/mX12.9mX0.329=-6.66 KN( j)B211R= R + R + Fw=-10.65KN 6.66KN 24.51KN=-41.82 KN( j)A B各柱顶剪力分别为：V = R -n R=-10.65KN+0.5X41.82KN=10.26 KN( t )AA AV = R -n R=-6.66KN+0.5X41.82KN=14.25 KN( t )BB B排架内力图如图7b所示。(2)右吹风时计算简图如图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
12、图8b所/示O1.3.4吊车荷载作用下排架内力分析(1) D max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 = Dmax e =647.15KNX0.3m=194.15 KN-mA3M = De =135.45KNX 0 3m=40.64 KN mBmin 3对于A柱，C= 1.132,则3=-Mac =-H 3194.15 KN m x 1.13212.9m=-17.04 KN( j), M40.64KN m x 1.132R = BC =3.57 KN( t )B H 312.9mR=R +R =-17.04KN+3.57KN=-
13、13.47KN( j)A B 排架各柱顶剪力分别为：V = R -n R=-17.04KN+0.5X13.47KN=-10.31 KN( j)AA AV = R -n R=3.57KN+0.5X13.47KN=10.31KN( t )BB B排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图9b,c所示。(2) D max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) T 作用下max排架计算简图如图11a所示。对于A, B柱，n=0.109,九a=(3.8m-1.4m)/3.8m=0.632,则2 3a尢+尢3(2 + a )(1
14、 a)2n-(2 3a)21 + 九 3(丄1)_n_C5=0.629R =- T C =-20.69KNX0.629=T3.01 KN( j)Amax 5R =- T C =-13.01 KN(j), R=R +R =-13.01KNX2=-26.02KN(j)Bmax 5A B各柱顶剪力为：v = R -p 耳 R=-13.01KN+0.85X0.5X26.02KN=-1.95 KN( j)AAAV = R -u 耳 R=-13.01KN+0.85X0.5X26.02KN=-1.95 KN( j)B BB排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图11b所示。当T 方向相反时，弯矩图和剪力只改max 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。及相应的M和N项，11-II和III-
