房屋結構設計-單層廠房-荷.ppt

3.5.2 排架結構上的荷載 恒載、屋面活荷載、雪荷載、積灰荷載、吊車荷載和風荷載。 除吊車荷載，其他荷載均取自計算單元范圍內。,1永久荷載(恒載) 包括屋蓋、柱、吊車梁及軌道連接件、圍護結構等自重。 根據(jù)構件尺寸、材料容重計算，或由標準圖集查得。 （1）屋蓋自重G1 包括屋架(屋面梁)、屋面板、天溝板、天窗架、屋面構造層(找平層、保溫層、防水層等)、屋蓋支撐等自重。,（2）懸墻自重G2 包括：連系梁、墻體、窗 （3）吊車梁和軌道及連接件自重G3 吊車梁、軌道、軌道連接件 軌道及連接件重力荷載可按（0.81.0）kN/m估算 （4）柱自重G4（G5） 上柱自重G4、下柱自重G5,需要說明： 柱、吊車梁、軌道吊裝就位后，屋架未安裝，尚未形成排架，則柱在其自重、吊車梁、軌道等作用下，應按豎向懸臂柱計算。由于此狀態(tài)短暫，且不會對柱內力產生較大影響。為簡化計，仍按排架。,各種恒載作用下，排架結構的計算簡圖,2屋面活荷載 均按屋面水平投影面上進行計算。 （1）屋面均布活荷載（標準值）： 上人屋面 2.0 kN/m2 不上人屋面 0.5 kN/m2 （2）屋面雪荷載（標準值）： （kN/m2） （3）屋面積灰荷載 對具有一定除塵設備和保證清灰制度的機械、冶金、水泥等廠房屋面，應按荷載規(guī)范。 屋面均布活荷載和雪荷載，不同時考慮，取大值; 不上人的屋面均布活荷載和雪荷載，取大值積灰荷載.,屋面活荷載均以集中力的形式作用于柱頂，作用點位置與恒載相同。 當多跨廠房時，應考慮屋面活荷載的不利布置。有三種情況: 屋面活荷載作用在第1跨; 屋面活荷載作用在第2跨; 屋面活荷載同時作用在2跨.,3吊車荷載 常用吊車類型：橋式吊車、懸掛式吊車、懸臂吊車、門式吊車、電動葫蘆等 按吊鉤種類分：軟鉤吊車、硬鉤吊車. 按動力來源分： 電動：起重量大，行駛速度快，啟動、起吊、運行、制動 時均有較大振動. 手動：起重量?。?t），運行時振動輕微。 工作級別：按吊車在使用期內要求的總工作循環(huán)次數(shù)和載荷狀 態(tài)分為8個工作級別，作為吊車設計的依據(jù)。工作 級別越高，表示其工作繁重程度越高，利用次數(shù)越 多。 一般廠房中使用的多為軟鉤、電動橋式吊車。,軟鉤、電動橋式吊車,由此可知，作用在排架柱上的吊車荷載有三種： （1）吊車豎向荷載 （2）吊車橫向水平荷載 （3）吊車縱向水平荷載,（1）吊車豎向荷載 最大輪壓Pmax：小車吊有額定最大起重量運行至大車一側的極 限位置時，小車所在側每個大車的輪壓。 最小輪壓Pmin：另一側吊車的每個輪壓。 吊車豎向荷載: Dmax（ Dmin ） 吊車輪壓Pmax（ Pmin ）在廠房橫向排架柱上產 生的豎向 最大（?。毫χё戳?最大輪壓Pma、最小輪壓Pmin可從吊車產品說明書中查得，且根據(jù)平衡條件，有下列關系 n（Pmax+Pmin）= G+ Q1+Q n吊車每一側的輪子數(shù)。 由于吊車荷載為移動荷載，與大車(橋架)、小車位置有關，還與吊車臺數(shù)有關，需要用影響線理論計算。 對兩臺吊車情況，由吊車梁的支座反力影響線可求得吊車豎向荷載,當多臺吊車，在排架計算和內力組合時，單跨廠房的每個排架不宜多于2臺，多跨廠房的每個排架：不宜多于4臺。 由于吊車的振動，計算吊車梁及其連接的強度時，吊車豎向荷載應乘以動力系數(shù)，如軟鉤吊車取1.051.10。,（2）吊車橫向水平荷載 小車吊起起重量以后，在啟動和剎車時產生的慣性力，即為橫向水平荷載。 傳遞路線：小車制動輪（摩擦力）大車吊車軌道吊車梁 排架柱（連接鋼板） 作用方向：可向左，可向右。 荷載分配：由于荷載通過輪與軌道的摩擦力傳遞，應按兩側柱側移剛度分配。為簡化計算，規(guī)定：水平荷載平均分于橋架兩端，分別由軌道上的車輪平均傳至軌道，其方向與軌道垂直。,一般四輪橋式吊車，大車每輪傳給吊車梁的橫向水平制動力,橫向水平荷載系數(shù)（或稱小車制動力系數(shù)），根據(jù)起重量和吊車類型取值。,兩臺并行吊車，由影響線理論可求得吊車橫向水平荷載Tmax,吊車橫向水平荷載 Tmax 作用在同一跨每側排架柱的吊車梁頂面，需考慮正、反兩個方向。對有吊車的兩跨等高排架結構，吊車豎向荷載下的計算簡圖,多臺吊車組合，單跨或多跨廠房的每個排架：不應多于2臺,（3）吊車縱向水平荷載 吊車縱向水平荷載是橋式吊車在廠房縱向啟動和剎車時產生的慣性力。 傳遞路線：吊車兩端制動輪（磨擦力）吊車軌道吊車梁 縱向柱列或柱間支撐 作 用 點：剎車輪與軌道的接觸點，其方向與軌道方向一致。 有柱間支撐，全部由柱間支撐承受； 無柱間支撐，由柱承擔,按各柱縱向抗側剛度比分配柱 吊車縱向水平荷載T0，按作用在一邊軌道上所有剎車輪的最大輪壓之和的10%采用,n為施加在一邊軌道上所有剎車輪數(shù)之和，對于一般的四輪吊車，取 n = 1。 計算吊車縱向水平荷載時，一側的整個縱向排架上最多考慮2臺吊車。,一、簡支梁的絕對最大彎矩 1、定義: 發(fā)生在簡支梁的某一截面,而比其它任意截面的最大彎矩都大的彎矩.。,簡支梁的絕對最大彎矩,2、如何確定絕對最大彎矩: （1）絕對最大彎矩必是該截面的最大彎矩。 （2）絕對最大彎矩必然發(fā)生在某一荷載之下。 （3）集中荷載是有限的。 取某一集中荷載作為產生絕對最大彎矩的臨界荷載，計算該荷載移動過程中的最大彎矩；類似地，求出其它荷載下的最大彎矩并加以比較，其中最大者即為絕對最大彎矩。,3、PK位置的確定,P1,Pk,R,Pn,A,B,P2,P,l/2,l/2,x,a,l-x-a,k,PK所在截面的彎矩： Mk(x)= RA x-M左-（1） 式中M左為PK以左所有荷載k截面的彎矩。,MB=0: RAl-R(l-x-a)=0 RA=R(l-x-a)/l -(2),代(2)入(1): Mk(x)= R(l-x-a)x/l- M左,求MK(X)的極值 : dMk(x)/dx= R(l-2x-a)/l=0 x=(l-a)/2 或x=l-x-a,PK位置為 : PK與梁上所有荷載的合力對稱于中截面。,RA,3、計算步驟 （1）先找出可能使跨中產生最大彎矩的臨界荷載。 （2）使上述荷載與梁上所有荷載的合力對稱于中截面，計算此時臨界荷載所在截面的最大彎矩。 （3）類似地，計算出其它截面的最大彎矩并加以比較，其中最大者即為絕對最大彎矩。,例題 求圖示簡支梁在吊車荷載作用下的絕對最大彎矩。 已知： P1= P2 = P3= P4 =280KN,4。8m,4.8m,1.44m,P1,P2,P3,P4,A,B,6m,6m,解：1、考慮P2為臨界荷載的情況 (1)梁上有4個荷載（圖一）,R=2804=1120kn a=1.44/2=0.72m MB=0 RA 12-1120 (6-0.36)=0 RA =526.4kn MX=5.64= RA5.64280 4.8 =1624.9kn.m,4。8m,4.8m,1.44m,P1,P2,P3,P4,A,B,6m,6m,(2) 梁上有3個荷載(圖二)：,R=2803=840kn 依合力矩定理：Ra=P14.8-P31.44 a=280(4.8-1.44)/840=1.12 m MB=0 RA 12-840(6+0.56)=0 RA =439.2kn MX=6.56= RA6.56-2804.8=1668.4kn.m,比較(1)、(2)，絕對最大彎矩 MX=6.56= 1668.4kn.m ,2、考慮P3為臨界荷載的情況： 通過與前面類似地分析，可知另一絕對最大彎矩： MX=5.44= 1668.4kn.m,例題 求圖示簡支梁在吊車荷載作用下的絕對最大彎矩。 已知： P1= P2 = P3= P4 =280KN,4風荷載 風的形成：空氣從氣壓大的地方向氣壓小的地方流動。 風 荷 載：風以一定的速度向前流動遇到建筑物的阻塞時， 在建筑物上產生風壓。 作用方向：垂直于建筑物表面，壓力和吸力兩種情況。 考慮左吹風、右吹風。 垂直于建筑物表面上的風荷載標準值：,計算中作如下簡化： （1）柱頂以下按均布， 按柱頂標高確定。 （2）柱頂以上按均布，僅考慮水平分力，且以集中荷載形式作用在排架柱頂。,排架內力分析,目的：求柱各截面的彎矩和剪力。 要點：只要求出柱頂剪力，就變?yōu)殪o定懸臂柱的計算問題. 柱頂剪力：先求橫梁內力，再求柱頂剪力力法 直接求柱頂剪力剪力分配法 剪力分配法 對等高排架，假定橫梁軸向剛度無窮大，柱頂集中力直接按各柱的側向剛度比例進行分配； 對任意荷載作用下的等高排架，需將荷載等效成柱頂集中力，然后用剪力分配法計算。 柱頂不動鉸支點反力,3.5.3 等高排架內力分析 等高排架：各柱頂標高相等、或柱頂標高雖不相等,但柱頂由傾斜橫梁相連的排架。,特點：等高排架在任意荷載作用下各柱頂側移相等 方法：剪力分配法,1單階一次超靜定柱在任意荷載作用下的柱頂反力 計算簡圖：柱頂不動鉸支、柱底固定、單階變截面柱，承受外 力，用力法求柱頂反力。,力法方程,因主要與柱的形狀有關，稱其為“形常數(shù)” 因與荷載有關，稱其為“載常數(shù)”,，由圖乘法可求得,可求得,為柱頂位移系數(shù)； 為在變階處集中力矩下的柱頂反力系數(shù)；,由上可知，若柱頂位移系數(shù)和反力系數(shù)已知，可求得柱頂?shù)姆戳，且C0和CM僅與柱的尺寸有關。 按照上述方法，可求得其他荷載情況下的柱頂反力系數(shù)。,2柱頂水平集中力作用下等高排架內力分析,將各柱的柱頂處切開，在切口處用一對相應的剪力Vi來代替，則,平衡條件,變形條件,物理條件,由物理條件和變形條件，得,代入平衡條件，得 即,柱的抗側移剛度，或稱為抗剪剛度,剪力分配系數(shù),柱頂剪力已知后，可求結構內力。,說明：(1)在柱頂水平集中力下，各柱的剪力按其抗剪剛度與 各柱抗剪剛度總和的比例分配，故稱剪力分配法。 (2)剪力分配系數(shù)滿足 (3