第十二章2 排架計算

1、第12章 單層廠房12.2 排架計算12.2 12.2 排架計算排架計算 單廠實為空間結構，為方便，簡化為平面結構。近似認為互不單廠實為空間結構，為方便，簡化為平面結構。近似認為互不影響，獨立工作。影響，獨立工作。 橫向平面排架橫向平面排架跨度方向。由柱、屋架和基礎組成?？缍确较颉Ｓ芍?、屋架和基礎組成。主要計算主要計算。 縱向平面排架縱向平面排架柱距方向。由柱列、基礎、連系梁、吊車梁和柱距方向。由柱列、基礎、連系梁、吊車梁和柱間支撐組成。因柱多，抗側剛度大，每柱承受的水平力不大，柱間支撐組成。因柱多，抗側剛度大，每柱承受的水平力不大，常不計算常不計算,按經(jīng)驗和構造按經(jīng)驗和構造?？v向柱列較少時算

2、。縱向柱列較少時算。12.2.1、計算簡圖、計算簡圖 1 計算單元計算單元相鄰柱距的中心線截出的一個典型區(qū)段。相鄰柱距的中心線截出的一個典型區(qū)段。(下頁下頁） 2 簡化假定及簡圖簡化假定及簡圖 柱下端固接于基礎頂面，上端與屋面梁或屋架鉸接。柱下端固接于基礎頂面，上端與屋面梁或屋架鉸接。 屋面梁或屋架沒有軸向變形。（無跨變）屋面梁或屋架沒有軸向變形。（無跨變） 排架的跨度以廠房的軸線為準排架的跨度以廠房的軸線為準。第12章 單層廠房12.2 排架計算第12章 單層廠房12.1排架計算H計算單元計算單元12345AB排架的計算單元和計算簡圖排架的計算單元和計算簡圖 柱的計算軸線取柱的幾何中心線，當

3、柱為變截面時，排架柱的軸線柱的計算軸線取柱的幾何中心線，當柱為變截面時，排架柱的軸線為一折線。為一折線。 柱總高柱總高H=柱頂標高柱頂標高+基礎底面標高的絕對值基礎底面標高的絕對值-初步擬定的基礎高度；初步擬定的基礎高度；上部柱高上部柱高Hu=柱頂標高柱頂標高 - 軌頂標高軌頂標高+軌道構造高度軌道構造高度+吊車梁支承處吊車梁支承處 的吊車梁高的吊車梁高上、下部柱的截面彎曲剛度上、下部柱的截面彎曲剛度 EcIu ， EcIl ，由砼強度等級及預先假定，由砼強度等級及預先假定的截面形狀和尺寸確定。的截面形狀和尺寸確定。EcIuEcIlEcIuHuABEcIl第12章 單層廠房12.2 排架計算1

4、2.2.2、荷載計算、荷載計算 作用在排架上的荷載分永久荷載和可變荷載兩類：作用在排架上的荷載分永久荷載和可變荷載兩類：永久荷載永久荷載：屋蓋自重：屋蓋自重F1；上柱自重；上柱自重F2；下柱自重；下柱自重F3；吊車梁和；吊車梁和軌道零件自重軌道零件自重F4；有時有支承在牛腿上的圍護結構的重力；有時有支承在牛腿上的圍護結構的重力F5等、。等、。可變荷載可變荷載：屋面活載：屋面活載F6 ；吊車荷載；吊車荷載;均布風載均布風載Dmax 、 Dmin 、 Tmax ；均布風載；均布風載q1 、q2 、用作用在屋蓋支承處的集中風荷載、用作用在屋蓋支承處的集中風荷載W等。等。 集中荷載的作用點集中荷載的作

5、用點由實際情況定：用屋架時，屋架荷載通過端由實際情況定：用屋架時，屋架荷載通過端節(jié)點處上弦與下弦中心線的交點作用在柱頂；用屋面梁時，集節(jié)點處上弦與下弦中心線的交點作用在柱頂；用屋面梁時，集中力通過梁端支承支承墊板的中心線作用在柱頂。中力通過梁端支承支承墊板的中心線作用在柱頂。第12章 單層廠房12.2 排架計算F1F2F5F3DmaxTmaxF1F2F5F3q1q2DminF4TmaxAB排架荷載示意圖排架荷載示意圖F4W第12章 單層廠房12.2 排架計算 柱頂作用偏心壓力柱頂作用偏心壓力F1，對上柱計算軸線的偏心距，對上柱計算軸線的偏心距e1，換算成軸心壓力換算成軸心壓力 和力矩和力矩M1

6、=F1e1， F1對上柱是軸心壓力，對下對上柱是軸心壓力，對下柱卻是偏心壓力。同樣，把它換算成對下柱的軸心壓力柱卻是偏心壓力。同樣，把它換算成對下柱的軸心壓力 和力矩和力矩M1=F1e0，軸心壓力對排架柱除產(chǎn)生軸向變形外，不產(chǎn)生其它內(nèi)，軸心壓力對排架柱除產(chǎn)生軸向變形外，不產(chǎn)生其它內(nèi)力，因此，不需要作排架分析；對力矩力，因此，不需要作排架分析；對力矩M1、M1則要作排架內(nèi)力分則要作排架內(nèi)力分析。圖中的換算是為了方便查表。析。圖中的換算是為了方便查表。M1=F1e1M1=F1e0M1M1豎向偏心力的換算豎向偏心力的換算F1-F1-F1-e0F1-F1-F1e1F1-F1-第12章 單層廠房12.1

7、排架計算恒載恒載 按材料重力密度和結構的有關尺寸由計算得到。按材料重力密度和結構的有關尺寸由計算得到。標準構件可從標準圖上直接查到。荷載分項系數(shù)標準構件可從標準圖上直接查到。荷載分項系數(shù)取取G=1.2注意注意：考慮到構件的安裝順序，吊車梁和柱是在考慮到構件的安裝順序，吊車梁和柱是在屋架沒吊裝就位之前就位的，這時排架還沒形成，屋架沒吊裝就位之前就位的，這時排架還沒形成，故對吊車梁和柱自重產(chǎn)生的內(nèi)力不應按排架計算，故對吊車梁和柱自重產(chǎn)生的內(nèi)力不應按排架計算，應按懸臂柱分析（因內(nèi)力值不大，有時也按排架應按懸臂柱分析（因內(nèi)力值不大，有時也按排架計算）計算） 。n屋面活載屋面活載n 包括屋面均布活載、雪

8、載、屋面積灰荷載三種，包括屋面均布活載、雪載、屋面積灰荷載三種，均按屋面投影面積計算。均按屋面投影面積計算。n 屋面均布活載屋面均布活載查荷載規(guī)范表查荷載規(guī)范表4.3.1,對不上對不上人屋面，當施工荷載較大時，按實際情況采用。人屋面，當施工荷載較大時，按實際情況采用。n 雪載雪載標準值標準值 sk=rs0 ； r -屋面積雪分屋面積雪分布系數(shù)，布系數(shù)，s0-基本雪壓基本雪壓n山區(qū)基本雪壓應按實際采用，無確實資料時，山區(qū)基本雪壓應按實際采用，無確實資料時，按鄰近空曠平坦地面基本雪壓值乘以按鄰近空曠平坦地面基本雪壓值乘以 1.2系數(shù)后系數(shù)后采用。它是以一般空曠平坦地面上統(tǒng)計所得采用。它是以一般空曠

9、平坦地面上統(tǒng)計所得50年一遇最大積雪自重確定的。年一遇最大積雪自重確定的。第12章 單層廠房12.2 排架計算屋面積灰荷載屋面積灰荷載 設計時有大量排灰的廠房及其鄰近建筑物應考慮積灰荷載，設計時有大量排灰的廠房及其鄰近建筑物應考慮積灰荷載，查規(guī)范，對屋面上易形成灰堆處，在設計屋面板、檁條時，查規(guī)范，對屋面上易形成灰堆處，在設計屋面板、檁條時，積灰荷載標準值要乘以下列增大系數(shù)：在高低跨處兩倍于屋積灰荷載標準值要乘以下列增大系數(shù)：在高低跨處兩倍于屋面高差但不大于面高差但不大于6m的分布寬度內(nèi)取的分布寬度內(nèi)取2.0，在天溝處不大于，在天溝處不大于3m的分布寬度內(nèi)取的分布寬度內(nèi)取3.0。 注注意意:

10、屋面均布活載不與雪載同時考慮，僅取兩者中的較大屋面均布活載不與雪載同時考慮，僅取兩者中的較大值；屋面積灰荷載與雪載和屋面均布活載兩者中的較大值同值；屋面積灰荷載與雪載和屋面均布活載兩者中的較大值同時考慮。時考慮。 屋面均布活載、雪載、屋面積灰荷載的荷載分項系數(shù)取屋面均布活載、雪載、屋面積灰荷載的荷載分項系數(shù)取Q=1.4第12章 單層廠房12.2 排架計算吊車荷載吊車荷載 吊車有懸掛吊車、手動吊車、電動葫蘆、橋式吊車。僅橋式吊車有懸掛吊車、手動吊車、電動葫蘆、橋式吊車。僅橋式吊車的水平荷載需列入排架計算，這里專門考慮橋式吊車。吊車的水平荷載需列入排架計算，這里專門考慮橋式吊車。吊車工作制：吊車工

11、作制：按達到其額定值的頻繁程度按達到其額定值的頻繁程度分輕、中、重、特重分輕、中、重、特重四級。四級。輕級輕級滿載機會少、運行速度低，不需緊張而繁重工作的場所。滿載機會少、運行速度低，不需緊張而繁重工作的場所。如水電站、機械檢修站等。如水電站、機械檢修站等。中級中級機械加工車間、裝配車間等。機械加工車間、裝配車間等。重級、特重級重級、特重級冶煉車間、參加連續(xù)生產(chǎn)的吊車等。冶煉車間、參加連續(xù)生產(chǎn)的吊車等。荷載規(guī)范荷載規(guī)范GB50009按按吊車在使用期內(nèi)要求的總工作循環(huán)次數(shù)分吊車在使用期內(nèi)要求的總工作循環(huán)次數(shù)分成成8個工作級別個工作級別，對應關系如下：，對應關系如下：吊車的工作制與工作級別的對應關

12、系吊車的工作制與工作級別的對應關系工作制工作制輕級輕級中級中級重級重級特重級特重級工作級別工作級別A1A3A4，A5A6，A7A8第12章 單層廠房12.2 排架計算第12章 單層廠房12.2 排架計算橋式吊車對排架的作用有豎向荷載和水平荷載兩種：橋式吊車對排架的作用有豎向荷載和水平荷載兩種：吊車豎向荷載設計值吊車豎向荷載設計值Dmax、 Dmin 橋吊組成橋吊組成； 大車（橋架）大車（橋架）-在吊車梁軌道上沿廠房縱向行駛在吊車梁軌道上沿廠房縱向行駛 小車小車-在大車橋架的軌道上沿橫向行駛，吊鉤安裝在小車在大車橋架的軌道上沿橫向行駛，吊鉤安裝在小車上。上。 當小車吊著額定起重量開到大車某一極限

13、位置時，該側每當小車吊著額定起重量開到大車某一極限位置時，該側每個大車的輪壓稱吊車的最大輪壓標準值個大車的輪壓稱吊車的最大輪壓標準值Pmax,k ，另一側的輪壓，另一側的輪壓稱最小輪壓標準值稱最小輪壓標準值Pmin,k ， Pmax,k與與Pmin,k同時發(fā)生。同時發(fā)生。 Pmax,k 通常根據(jù)吊車型號、規(guī)格查到，通常根據(jù)吊車型號、規(guī)格查到， Pmin,k則要計算出，則要計算出，對于四輪吊車：對于四輪吊車： kkkkkPGGGPmax,3,2, 1min,2第12章 單層廠房12.2 排架計算Pmax,kPmax,kPmax,kPmax,kBBKKlly2y1y3y4 吊車是移動的，故在吊車梁

14、支座產(chǎn)生的最大反力標準值吊車是移動的，故在吊車梁支座產(chǎn)生的最大反力標準值Dmax,k必須用吊車梁的豎向反力影響線來確定；同時，在另一側排架必須用吊車梁的豎向反力影響線來確定；同時，在另一側排架柱上則由柱上則由Pmin,k產(chǎn)生產(chǎn)生Dmin,k。利用吊車梁支座反力影響線，。利用吊車梁支座反力影響線， Dmax,k和和Dmin,k按下式計算：按下式計算：簡支吊車梁的支座反力影響線簡支吊車梁的支座反力影響線ikkyPDmax,max,kkkikkPPDyPDmax,min,max,min,min,yi 各大輪子下影響線各大輪子下影響線 縱標值的總和縱標值的總和 多臺吊車的荷載折減多臺吊車的荷載折減系數(shù)

15、，見荷載規(guī)范表系數(shù)，見荷載規(guī)范表5.2.2第12章 單層廠房12.2 排架計算多臺吊車的荷載折減系數(shù)多臺吊車的荷載折減系數(shù)參與組合的吊參與組合的吊車臺數(shù)車臺數(shù)吊車工作級別吊車工作級別A1A5A6A820.90.9530.850.9040.80.85吊車最大輪壓的設計值吊車最大輪壓的設計值Pmax =QPmax,k,最小輪壓的設計值最小輪壓的設計值Pmin= Q Pmin,k，由此得由此得Dmax =QDmax,k ；Dmin= Q Dmin,k， Q =1.4 。第12章 單層廠房12.2 排架計算由于由于Dmax可以發(fā)生在左柱，也可能發(fā)生在右柱，因此在可以發(fā)生在左柱，也可能發(fā)生在右柱，因此在

16、Dmax，Dmin 作用下單跨排架的計算應考慮下圖（作用下單跨排架的計算應考慮下圖（a）（）（b）兩種荷載）兩種荷載情況。情況。MmaxDminDmaxMminMminDmaxDminMmax（a）（b）Dmax、Dmin作用對下作用對下部柱都是偏心壓力，部柱都是偏心壓力，應把它們換算成作應把它們換算成作用在下部柱頂面的用在下部柱頂面的軸心壓力和力矩，軸心壓力和力矩，其中力矩等于：其中力矩等于：Mmax =Dmax.e4Mmin= Dmin . e4e4吊車梁支座鋼墊吊車梁支座鋼墊板的中心線至下部板的中心線至下部柱軸線的距離。柱軸線的距離。第12章 單層廠房12.2 排架計算吊車水平荷載設計值

17、吊車水平荷載設計值Tmax 吊車的水平荷載有縱向水平荷載和橫向水平荷載。吊車的水平荷載有縱向水平荷載和橫向水平荷載。 吊車縱向水平荷載是大車剎車時引起的縱向水平慣性力，吊車縱向水平荷載是大車剎車時引起的縱向水平慣性力，按作用按作用在一邊軌道上所有剎車輪的最大輪壓之和的在一邊軌道上所有剎車輪的最大輪壓之和的10%采用；采用；作用點位于剎車輪與軌道的接觸點，其方向與軌道方向一致。作用點位于剎車輪與軌道的接觸點，其方向與軌道方向一致。吊車梁與柱連接吊車梁與柱連接 吊車橫向水平荷載是當小車吊有重物吊車橫向水平荷載是當小車吊有重物時剎車所引起的橫向水平慣性力（卡軌），時剎車所引起的橫向水平慣性力（卡軌）

18、，它通過小車剎車輪與橋架之間的摩擦力傳它通過小車剎車輪與橋架之間的摩擦力傳給大車，再通過大車輪在吊車軌頂傳給吊給大車，再通過大車輪在吊車軌頂傳給吊車梁，以后再由吊車梁與柱的連接鋼板傳車梁，以后再由吊車梁與柱的連接鋼板傳給排架柱，故對排架來說，吊車橫向水平給排架柱，故對排架來說，吊車橫向水平荷載作用在吊車梁頂面的水平處。荷載作用在吊車梁頂面的水平處。第12章 單層廠房12.2 排架計算 吊車橫向水平荷載標準值，應按小車重力標準值與額定起重力吊車橫向水平荷載標準值，應按小車重力標準值與額定起重力標準值之和乘以橫向水平荷載系數(shù)標準值之和乘以橫向水平荷載系數(shù)，總的吊車橫向水平荷載標，總的吊車橫向水平荷

19、載標準值為：準值為： T i,k=（G2,k+ G3,k ） 吊車橫向水平荷載系數(shù)；查荷載規(guī)范吊車橫向水平荷載系數(shù)；查荷載規(guī)范GB50009第第5.1.2款得：款得：對于軟鉤吊車：對于軟鉤吊車： 當額定起吊質(zhì)量當額定起吊質(zhì)量 Q 310t時，時，=0.12；當額定起吊質(zhì)量當額定起吊質(zhì)量 15tQ 3 50t時，時，=0.10；當額定起吊質(zhì)量當額定起吊質(zhì)量 Q 3 75t時，時，=0.08； 對于硬鉤吊車：對于硬鉤吊車： =0.2；（剛性懸臂產(chǎn)生的水平慣性力較大）。；（剛性懸臂產(chǎn)生的水平慣性力較大）。吊車橫向水平荷載吊車橫向水平荷載等分于等分于橋架的兩端，分別由軌道上的車輪傳至橋架的兩端，分別由

20、軌道上的車輪傳至軌道，其方向與軌道垂直，軌道，其方向與軌道垂直，并考慮正反兩個方向的剎車情況并考慮正反兩個方向的剎車情況。通。通常常Q 50t的橋吊，其大車總輪數(shù)為的橋吊，其大車總輪數(shù)為4，即每一側輪數(shù)為，即每一側輪數(shù)為2，因此通，因此通過一個大車輪子傳遞的吊車橫向水平荷載標準值過一個大車輪子傳遞的吊車橫向水平荷載標準值T k按下式計算：按下式計算：)(4141,3,2,kkkikGGTT第12章 單層廠房12.2 排架計算 因吊車是移動的，吊車對排架產(chǎn)生的最大橫向水平荷載應據(jù)因吊車是移動的，吊車對排架產(chǎn)生的最大橫向水平荷載應據(jù)影響線定。顯然，吊車對排架產(chǎn)生的最大橫向水平荷載標準值影響線定。顯

21、然，吊車對排架產(chǎn)生的最大橫向水平荷載標準值T max,k時的吊車位置與產(chǎn)生時的吊車位置與產(chǎn)生D max,k和和D min,k時相同，因此，當考慮時相同，因此，當考慮多臺吊車的荷載折減系數(shù)多臺吊車的荷載折減系數(shù)后，應有：后，應有： T max,k= Tk yi = 1/4 （G2,k+ G3,k ）yi 如果兩臺吊車作用下的如果兩臺吊車作用下的D max和已求得，則兩臺吊車作用下的和已求得，則兩臺吊車作用下的T max可直接由可直接由D max求得。求得?？紤]正反兩個方向的剎車情況。考慮正反兩個方向的剎車情況。 對對T max可既要考慮它向左作用可既要考慮它向左作用又要考慮它向右作用，這樣，對單

22、跨排架就有兩種荷載情況，又要考慮它向右作用，這樣，對單跨排架就有兩種荷載情況，對雙跨排架就有四種荷載情況（下頁圖示）對雙跨排架就有四種荷載情況（下頁圖示）kkPTDTmax,maxmax第12章 單層廠房12.2 排架計算TmaxTmax吊車梁頂面吊車梁頂面吊車梁頂面吊車梁頂面TmaxTmaxTmaxTmaxTmaxTmaxTmaxTmaxTmaxTmax第12章 單層廠房12.2 排架計算多臺吊車組合多臺吊車組合 排架計算中考慮多臺吊車豎向荷載時，對一層吊車的排架計算中考慮多臺吊車豎向荷載時，對一層吊車的單跨廠房單跨廠房的每個排架，參與組合的吊車臺數(shù)的每個排架，參與組合的吊車臺數(shù)不宜多于兩臺

23、不宜多于兩臺；對一層吊車；對一層吊車的的多跨廠房多跨廠房的每個排架，的每個排架，不宜多于四臺不宜多于四臺； 一層吊車一層吊車指同一跨內(nèi)只有指同一跨內(nèi)只有一個吊車軌頂標高一個吊車軌頂標高的吊車，同一跨的吊車，同一跨內(nèi)兩種不同軌頂標高，稱內(nèi)兩種不同軌頂標高，稱雙層吊車雙層吊車。 吊車縱向水平荷載是大車剎車時引起的縱向水平慣性力，按吊車縱向水平荷載是大車剎車時引起的縱向水平慣性力，按作用在一邊軌道上所有剎車輪的最大輪壓之和的作用在一邊軌道上所有剎車輪的最大輪壓之和的10%采用；作采用；作用點位于剎車輪與軌道的接觸點，其方向與軌道方向一致。用點位于剎車輪與軌道的接觸點，其方向與軌道方向一致。 多臺吊車

24、同時出現(xiàn)多臺吊車同時出現(xiàn)D max 和和D min 的概率，及同時出現(xiàn)的概率，及同時出現(xiàn)T max的的概率都很小，因此，多臺吊車的豎向和橫向荷載標準值都應乘概率都很小，因此，多臺吊車的豎向和橫向荷載標準值都應乘以多臺吊車的荷載折減系數(shù)以多臺吊車的荷載折減系數(shù)， 見荷載規(guī)范表見荷載規(guī)范表5.2.2第12章 單層廠房12.2 排架計算風荷載風荷載 作用在建筑物或構筑物表面上計算用的風壓，稱風荷載。作用在建筑物或構筑物表面上計算用的風壓，稱風荷載。垂直于建筑物表面上的風荷載標準值應按下式計算：垂直于建筑物表面上的風荷載標準值應按下式計算： wk=zszw0 wk風載標準值（風載標準值（kN/m2)，

25、z 高度高度z處的風振系數(shù)；對單層廠房，處的風振系數(shù)；對單層廠房， z =1；s風載體型系數(shù)；風在建筑物表面引起的實際壓力與基本風風載體型系數(shù)；風在建筑物表面引起的實際壓力與基本風壓的比值。表示建筑物表面在穩(wěn)定風壓作用下的靜態(tài)壓力分壓的比值。表示建筑物表面在穩(wěn)定風壓作用下的靜態(tài)壓力分布規(guī)律。主要與建筑物的形狀和尺寸有關。布規(guī)律。主要與建筑物的形狀和尺寸有關。z風壓高度變化系數(shù)風壓高度變化系數(shù), 由地面粗糙度和計算高度確定。由地面粗糙度和計算高度確定。 w0基本風壓（基本風壓（kN/m2);空曠平坦地面上空曠平坦地面上10m 高度處高度處50年一遇年一遇10分鐘平均最大風速。分鐘平均最大風速。

26、w0=0.5v02 ( 空氣重力密度）空氣重力密度） w0 可查表，但不小于可查表，但不小于0.3kN/m2。第12章 單層廠房12.2 排架計算地面粗糙度地面粗糙度-A、B、C、D四類四類A類：近海海面、海島、海岸、湖岸、沙漠等類：近海海面、海島、海岸、湖岸、沙漠等B類：田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵、房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和類：田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵、房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市地區(qū)城市地區(qū)C類：有密集建筑群的城市市區(qū)類：有密集建筑群的城市市區(qū)D類：有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)類：有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)第12章 單層廠房12.2 排架計算風壓高度變化系數(shù)風壓高度變化系數(shù)z 離地面或海面高度離

27、地面或海面高度 （m）地面粗糙度類別地面粗糙度類別ABCD51.171.000.740.62101.381.000.740.62151.521.140.740.62201.631.250.840.62301.801.421.000.62401.921.561.130.73502.031.671.250.84602.121.771.350.93第12章 單層廠房12.2 排架計算s15 -0.630 0 60 +0.8風向風向風向風向平面圖平面圖+0.8-0.5s-0.5-0.5-0.5s-0.4+0.8-0.4-0.7-0.7+0.8-0.5中間值按插值計算中間值按插值計算第12章 單層廠房1

28、2.2 排架計算 應注意屋面坡面上風荷載本身是垂直于該坡面的，因此對于應注意屋面坡面上風荷載本身是垂直于該坡面的，因此對于雙坡屋面：雙坡屋面： 排架計算時，作用在柱頂以下的墻面上的風荷載按均布考慮，排架計算時，作用在柱頂以下的墻面上的風荷載按均布考慮，其風壓高度變化系數(shù)可按其風壓高度變化系數(shù)可按柱頂標高柱頂標高取值，偏于安全；取值，偏于安全；當基頂離當基頂離室外地平的距離不大時，可簡化計算，風載可按全柱高計算。室外地平的距離不大時，可簡化計算，風載可按全柱高計算。不再減去基頂至室外地平那一小段多算的風荷載，若基礎埋置不再減去基頂至室外地平那一小段多算的風荷載，若基礎埋置較深，則按實際情況算，免

29、誤差太大。較深，則按實際情況算，免誤差太大。柱頂至屋脊間的風載，柱頂至屋脊間的風載，仍取為均布，其對排架的作用按作用在柱頂?shù)乃郊辛藴嗜匀榫?，其對排架的作用按作用在柱頂?shù)乃郊辛藴手抵礧k考慮，這時風壓高度變化系數(shù)按下式確定：考慮，這時風壓高度變化系數(shù)按下式確定：有矩形天窗時，有矩形天窗時，按天窗檐口取值；無矩形天窗時，按廠房檐口標高取值。按天窗檐口取值；無矩形天窗時，按廠房檐口標高取值。 Wk 應分成兩部分計算應分成兩部分計算 Wk = W1k + W2k W2k=Fs2-Fs1 =（s2-s1）zw0h2B 風荷載的設計值風荷載的設計值W、q1、q2等于其標準值乘以風荷載分項系

30、數(shù)等于其標準值乘以風荷載分項系數(shù) Q ，Q=1.4。 排架計算時，應考慮左風和右風兩種情況。排架計算時，應考慮左風和右風兩種情況。第12章 單層廠房12.2 排架計算檐口檐口Wq2+0.8風向風向=1121h1-0.5h2-0.5s= - 0.6q1h2h1-0.6-0.5F1F2s=h2/sin s15 -0.630 0 60 +0.8中間值按插值計算中間值按插值計算W2k=Fs2-Fs1 =（s2-s1）zw0h2B第12章 單層廠房12.2 排架計算12.2.3 等高排架內(nèi)力分析等高排架內(nèi)力分析1 單階柱在任意荷載作用下的柱頂反力（見書）單階柱在任意荷載作用下的柱頂反力（見書）用剪力分配

31、法計算等高排架用剪力分配法計算等高排架等高排架等高排架柱頂水平位移相等柱頂水平位移相等的排架的排架 柱頂標高相等；柱頂標高相等；柱頂標高雖不等，但有傾斜橫梁貫通柱頂標高雖不等，但有傾斜橫梁貫通 單層廠房排架結構是一個超靜定結構，單層廠房排架結構是一個超靜定結構，可以用力法來計算內(nèi)力，但是對于各柱柱可以用力法來計算內(nèi)力，但是對于各柱柱頂水平位移相等的等高排架，則可以用更頂水平位移相等的等高排架，則可以用更為簡單的為簡單的剪力分配法剪力分配法來計算。來計算。 第12章 單層廠房12.2 排架計算剪力分配法剪力分配法由結構力學可知，當單位水平力作用于單階懸臂柱柱頂時，柱頂由結構力學可知，當單位水平力

32、作用于單階懸臂柱柱頂時，柱頂水平位移為水平位移為 式中：式中：lclcIECHnIEH0323)11(13HHuluIIn 111330nC系數(shù)系數(shù)C0可查手冊?？刹槭謨浴 越大，說明越大，說明柱變形能力越大，柱變形能力越大， u稱為柱的稱為柱的柔柔度系數(shù)度系數(shù)。反之，若要使柱頂產(chǎn)生。反之，若要使柱頂產(chǎn)生單位側移，則需加水平力單位側移，則需加水平力1/u ，1/u越大，說明柱抵抗側移的能越大，說明柱抵抗側移的能力越大，力越大，1/u稱為柱的稱為柱的側移剛度側移剛度或或抗剪剛度抗剪剛度。uHHuHHuu11EcIuEcIuEcIlEcIl第12章 單層廠房12.2 排架計算2 當柱頂作用水平力

33、時的剪力分配當柱頂作用水平力時的剪力分配當柱頂作用水平集中力當柱頂作用水平集中力F時，設有時，設有n 根柱，任一柱根柱，任一柱i的抗剪剛度的抗剪剛度1/ui ，則其分擔的柱頂剪力，則其分擔的柱頂剪力Vi ，可由力的平衡條件和變形條，可由力的平衡條件和變形條件求得。按抗剪剛度定義，有件求得。按抗剪剛度定義，有Fu1=uv1v1ui=uvivivnvnun=uniniuuV111uuVii1各柱頂剪力之和為各柱頂剪力之和為因各柱頂水平位移相等得因各柱頂水平位移相等得niniuuV111FVni1由由得得Fuuni111各柱頂剪力為各柱頂剪力為niiiuu111FFuuViniii111各柱頂剪力分

34、配系數(shù)各柱頂剪力分配系數(shù)第12章 單層廠房12.2 排架計算注意注意：柱頂集中力作用在左側和右側，不影響柱頂：柱頂集中力作用在左側和右側，不影響柱頂剪力。剪力。各柱頂剪力求出后，可按懸臂柱求柱中內(nèi)力。各柱頂剪力求出后，可按懸臂柱求柱中內(nèi)力。第12章 單層廠房12.2 排架計算3 任意荷載作用時的剪力分配任意荷載作用時的剪力分配 當排架上有任意荷載作用時，為了利用剪力分配系數(shù)進行當排架上有任意荷載作用時，為了利用剪力分配系數(shù)進行計算，可把計算過程分成三步：計算，可把計算過程分成三步：1)先在柱頂加一水平不動先在柱頂加一水平不動鉸支座阻止水平位移，求出水平支反力鉸支座阻止水平位移，求出水平支反力R

35、；2)撤消附加的不撤消附加的不動鉸支座，在此排架柱頂加上反向作用的動鉸支座，在此排架柱頂加上反向作用的R；這相當于把不；這相當于把不動鉸支座去掉，使排架恢復到原實際情況?？梢岳眉袅鱼q支座去掉，使排架恢復到原實際情況。可以利用剪力分配法計算；分配法計算；3)將上面兩步的計算結果疊加，即可求出排將上面兩步的計算結果疊加，即可求出排架的實際內(nèi)力。（下頁圖）架的實際內(nèi)力。（下頁圖） 符號規(guī)定：柱頂剪力、柱頂水平集中力、柱頂不動鉸支座符號規(guī)定：柱頂剪力、柱頂水平集中力、柱頂不動鉸支座反力，凡是自左向右作用的取為正號，反之取為負號。反力，凡是自左向右作用的取為正號，反之取為負號。2.5.4 不等高排架

36、內(nèi)力分析不等高排架內(nèi)力分析用力法分析（見下頁和書用力法分析（見下頁和書P128）第12章 單層廠房12.2 排架計算TmaxTmaxTmaxBABAATmaxTmaxTmaxRARBRA +RBRA +RBBBA第12章 單層廠房12.2 排架計算12.2.5、單廠考慮空間作用、單廠考慮空間作用1 單廠排架考慮整體工作的概念單廠排架考慮整體工作的概念 第12章 單層廠房12.2 排架計算 F F F F F F F縱向聯(lián)系構件縱向聯(lián)系構件ua(a)F縱向聯(lián)系構件縱向聯(lián)系構件uc(c)Fud縱向聯(lián)系構件縱向聯(lián)系構件(d)圖示為單廠在柱頂水平圖示為單廠在柱頂水平荷載作用下，因結構或荷載作用下，因結

37、構或荷載情況不同產(chǎn)生的四荷載情況不同產(chǎn)生的四種柱頂水平位移示意圖。種柱頂水平位移示意圖。(a)各排架水平位移相各排架水平位移相同，互不牽制，屬平面同，互不牽制，屬平面排架；排架；( b)有山墻，約束其它有山墻，約束其它排架，排架， ub ua ；(c)未直接受力排架幫助未直接受力排架幫助受力，且也產(chǎn)生側移；受力，且也產(chǎn)生側移；(d)有山墻，約束其它有山墻，約束其它排架，排架， ud uc ；F F F F F F Fub縱向聯(lián)系構件縱向聯(lián)系構件(b)山墻山墻第12章 單層廠房12.2 排架計算廠房整體空間作用：排架與排架、排架與山墻之間的相互廠房整體空間作用：排架與排架、排架與山墻之間的相互關

38、聯(lián)的整體作用。關聯(lián)的整體作用。產(chǎn)生廠房整體空間作用條件：產(chǎn)生廠房整體空間作用條件：各橫向排架間必須有縱向構件將其聯(lián)系各橫向排架間必須有縱向構件將其聯(lián)系(山墻是剛度極大山墻是剛度極大的排架）；的排架）；各橫向排架彼此情況不同（結構不同或荷載不同）。各橫向排架彼此情況不同（結構不同或荷載不同）。 第12章 單層廠房12.2 排架計算把空間排架中直接承載的排架與平面排架比較：把空間排架中直接承載的排架與平面排架比較： uk uk 平面排架要提供全部柱頂反力來平衡外荷載平面排架要提供全部柱頂反力來平衡外荷載Fk，空間排架由所空間排架由所有排架和山墻一起承受外荷載有排架和山墻一起承受外荷載Fk，直接承載

39、的排架只提供其中直接承載的排架只提供其中的一部分反力的一部分反力Fk， 其余部分（其余部分（Fk Fk）通過連系構件的傳遞）通過連系構件的傳遞作用由其它排架和山墻承受。作用由其它排架和山墻承受。 因相同情況下，局部荷載下的整體空間作用比均布荷載下的因相同情況下，局部荷載下的整體空間作用比均布荷載下的大，故只對吊車荷載才考慮廠房的整體空間作用。大，故只對吊車荷載才考慮廠房的整體空間作用。ukFkFk平面排架平面排架ukFkFk考慮空間作考慮空間作用的排架用的排架Fk =FkFkuk第12章 單層廠房2.5 排架計算2 吊車荷載下整體空間作用的計算吊車荷載下整體空間作用的計算單個荷載作用下廠房整體

40、空間作用分配系數(shù)單個荷載作用下廠房整體空間作用分配系數(shù)mk 單個力單個力F k作用時作用時 由于假設結構為彈性，力與柱頂水平位移成正比，所以由于假設結構為彈性，力與柱頂水平位移成正比，所以 mk稱為單個荷載作用下的廠房整體稱為單個荷載作用下的廠房整體空間作用分配系數(shù)，空間作用分配系數(shù)， mk60有檁有檁屋蓋屋蓋兩端無山墻及兩端無山墻及一端有山墻一端有山墻300.950.85兩端有山墻兩端有山墻300.85無檁無檁屋蓋屋蓋兩端無山墻及兩端無山墻及一端有山墻一端有山墻75跨度跨度(m)1227271227270.900.850.850.80兩端有山墻兩端有山墻750.80第12章 單層廠房12.2

41、 排架計算12.2.6 內(nèi)力組合內(nèi)力組合控制截面控制截面構件某一區(qū)段中承載力相對最低的截面構件某一區(qū)段中承載力相對最低的截面，對該區(qū)段的配筋設計有控制作用。排架計算只需要計對該區(qū)段的配筋設計有控制作用。排架計算只需要計算控制截面的內(nèi)力。算控制截面的內(nèi)力。 I- I截面：牛腿頂，上柱底，因上柱截面配筋相同，截面：牛腿頂，上柱底，因上柱截面配筋相同， I- I截面內(nèi)力最大。截面內(nèi)力最大。 - 截面：牛腿頂，下柱頂，彎矩最大。截面尺寸截面：牛腿頂，下柱頂，彎矩最大。截面尺寸按下柱，不計牛腿尺寸影響。按下柱，不計牛腿尺寸影響。 - 截面：下柱底，基礎頂，軸力最大。截面：下柱底，基礎頂，軸力最大。 如果

42、下柱高度太大，如果下柱高度太大， 或或 - 截面算出配筋不多，截面算出配筋不多，可在下柱中部再取一個截面可在下柱中部再取一個截面。II第12章 單層廠房12.2 排架計算荷載組合荷載組合 前面求出了各種荷載單獨作用下控制截面上的內(nèi)前面求出了各種荷載單獨作用下控制截面上的內(nèi)力，力，這些內(nèi)力常不是單獨作用在結構上的。這些內(nèi)力常不是單獨作用在結構上的。 荷載組合時考慮：荷載組合時考慮：A、哪幾種荷載同時作用是最不利的？哪幾種荷載同時作用是最不利的？B、幾種活荷載同時作用又同時達到其設計值的概幾種活荷載同時作用又同時達到其設計值的概率不大，所以要用活荷載組合系數(shù)率不大，所以要用活荷載組合系數(shù)。荷載規(guī)范

43、規(guī)定一般框、排架結構，可用下列簡化規(guī)荷載規(guī)范規(guī)定一般框、排架結構，可用下列簡化規(guī)則取不利組合：則取不利組合： 恒載恒載+任一活荷載任一活荷載 恒載恒載+0.9(任一兩個或兩個以上活荷載之和）任一兩個或兩個以上活荷載之和）第12章 單層廠房12.2 排架計算內(nèi)力組合內(nèi)力組合考慮同一控制截面，考慮同一控制截面，N、M和水平剪力和水平剪力V三種內(nèi)力三種內(nèi)力的搭配問題。的搭配問題。 排架是偏心受壓構件，縱筋計算主要取決于軸向排架是偏心受壓構件，縱筋計算主要取決于軸向力力N和彎矩和彎矩M，通常有四種內(nèi)力組合控制：，通常有四種內(nèi)力組合控制：+Mmax及相應及相應N和和V； -Mmax及相應及相應N和和V；

44、 Nmax及相應及相應M和和V；Nmin及相應及相應M和和V當柱和基礎采用對稱配筋時，第當柱和基礎采用對稱配筋時，第 、兩種內(nèi)力合兩種內(nèi)力合并為一，即并為一，即|M|max及相應的及相應的N和和V。 通常，這四種內(nèi)力組合已能滿足要求，但也有特殊通常，這四種內(nèi)力組合已能滿足要求，但也有特殊情況：如大偏壓時，情況：如大偏壓時，M稍小，但稍小，但N減少很多，會使減少很多，會使配筋量增多。配筋量增多。n組合時注意：組合時注意：n恒載必須有；恒載必須有； 突出內(nèi)力目標項；突出內(nèi)力目標項；n突出軸力時稍帶突出突出軸力時稍帶突出M； 左、右風只擇一；左、右風只擇一；n 有有T 必有必有D ；有；有D也要也要

45、T；吊車多臺要折減；吊車多臺要折減；n柱底截面要算剪力。柱底截面要算剪力。第12章 單層廠房123A計算單元計算單元BC2EcIuA2EcIlAEcIuBEcIlB2EcIuC2EcIlCABC六、排架計算中的幾個問題六、排架計算中的幾個問題12.2 排架計算縱向柱距不等的排架內(nèi)力分析縱向柱距不等的排架內(nèi)力分析 有時工藝要求，某處抽柱，或中列柱距比邊列柱距大。有時工藝要求，某處抽柱，或中列柱距比邊列柱距大。 當屋面剛度大，或有可靠的下弦縱向水平支撐時，可選較當屋面剛度大，或有可靠的下弦縱向水平支撐時，可選較寬的計算單元。假定計算單元中同一柱列的柱頂水平位移相寬的計算單元。假定計算單元中同一柱列

46、的柱頂水平位移相同。計算單元內(nèi)的幾榀排架可合并為一榀平面排架來計算其同。計算單元內(nèi)的幾榀排架可合并為一榀平面排架來計算其合力。合并后的平面排架的慣性矩應按合并考慮。計算時應合力。合并后的平面排架的慣性矩應按合并考慮。計算時應注意：注意：第12章 單層廠房12.2 排架計算 計算單元的縱向?qū)挾炔灰舜笥谟嬎銌卧目v向?qū)挾炔灰舜笥?4m。（考慮剛性）（考慮剛性） 合并排架的恒、風荷載計算方法與一般排架同，但吊車荷載應合并排架的恒、風荷載計算方法與一般排架同，但吊車荷載應按計算單元的中間排架按計算單元的中間排架產(chǎn)生的產(chǎn)生的D 2max 、D 2min和和T 2max時的吊車位時的吊車位置計算。圖示合并

47、排架的吊車荷載為置計算。圖示合并排架的吊車荷載為maxminmaxminPPDD231max2maxDDDDmaxmaxmaxPTDTPmaxPmaxPmaxPmaxD1DmaxD3按計算簡圖和荷載求得內(nèi)力按計算簡圖和荷載求得內(nèi)力后，必須還原，以求得柱子真后，必須還原，以求得柱子真正內(nèi)力，如兩柱合并計算的，正內(nèi)力，如兩柱合并計算的，這時將其這時將其M、V除以除以2,但對軸力但對軸力N，則不能除以，則不能除以2,而按真實情況而按真實情況計算，用計算，用D2max或或D2min = D2maxPmin /Pmax第12章 單層廠房12.2 排架計算輕、中級載荷狀態(tài)吊車廠房柱輕、中級載荷狀態(tài)吊車廠房

48、柱-重級、特重級載荷狀態(tài)吊車廠房柱重級、特重級載荷狀態(tài)吊車廠房柱-對露天棧橋，則按懸臂柱計算，另考慮對露天棧橋，則按懸臂柱計算，另考慮安裝偏差安裝偏差20mm產(chǎn)生的偏心力矩的作用。產(chǎn)生的偏心力矩的作用。要求要求 uk10mm及及排架的水平位移驗算排架的水平位移驗算 一般情況下，當矩形、工字形柱截面尺寸滿足要求時，應認為其一般情況下，當矩形、工字形柱截面尺寸滿足要求時，應認為其側移剛度足夠，不必驗算其水平位移值。但當?shù)踯噰嵨缓艽髸r，要側移剛度足夠，不必驗算其水平位移值。但當?shù)踯噰嵨缓艽髸r，要對水平位移進行驗算。對水平位移進行驗算。 驗算點驗算點：吊車梁頂與柱連接點：吊車梁頂與柱連接點K的水平位移

49、值。的水平位移值。 荷載荷載：按一臺最大吊車的橫向水平荷載：按一臺最大吊車的橫向水平荷載 限值限值：當當K點水平位移值點水平位移值uk5mm時，可不驗算水平位移值；時，可不驗算水平位移值； 當當5mm uk h0, 長牛腿 a1 h0, 短牛腿12.3 單層廠房柱第12章 單層廠房（1）牛腿的受力特點和破壞形態(tài)）牛腿的受力特點和破壞形態(tài)彈性階段、裂縫出現(xiàn)與開展階段、破壞階段。彈性階段、裂縫出現(xiàn)與開展階段、破壞階段。裂縫的出現(xiàn)與開展：裂縫的出現(xiàn)與開展：20%-40%極限荷載，出現(xiàn)裂縫極限荷載，出現(xiàn)裂縫1；40%-60%極限荷載，出現(xiàn)裂縫極限荷載，出現(xiàn)裂縫2；80%極限荷載，出極限荷載，出現(xiàn)裂縫現(xiàn)

50、裂縫3；第12章 單層廠房12.3 單層廠房柱破壞形態(tài)破壞形態(tài)：壓彎破壞：見圖（壓彎破壞：見圖（a）斜壓破壞：見圖（斜壓破壞：見圖（b, c）剪切破壞：見圖（剪切破壞：見圖（d）175. 001ha75. 01 . 001ha1 . 001ha第12章 單層廠房12.3 單層廠房柱(2) (2) 牛腿截面尺寸的確定牛腿截面尺寸的確定一般以斜截面的抗裂度為控制條件，即以控制其在使用一般以斜截面的抗裂度為控制條件，即以控制其在使用階段不出現(xiàn)或僅出現(xiàn)細微斜裂縫為準。階段不出現(xiàn)或僅出現(xiàn)細微斜裂縫為準。005 . 0)5 . 01 (habhfFFFtkvkhkvk -作用于牛腿頂部按荷載標準值組合計算

51、的豎向力值；作用于牛腿頂部按荷載標準值組合計算的豎向力值； -作用于牛腿頂部按荷載標準值組合計算的水平拉力值；作用于牛腿頂部按荷載標準值組合計算的水平拉力值； -裂縫控制系數(shù)。吊車梁驗算牛腿裂縫控制系數(shù)。吊車梁驗算牛腿 其它牛腿其它牛腿 -豎向力作用點至下柱邊緣的距離；豎向力作用點至下柱邊緣的距離； -牛腿寬度；牛腿寬度； -牛腿與下柱交接面的垂直截面的有效高度；牛腿與下柱交接面的垂直截面的有效高度； vkFhkFb0h65. 080. 0第12章 單層廠房12.3 單層廠房柱（3）牛腿的承載能力計算）牛腿的承載能力計算（a）縱向受拉鋼筋的確定）縱向受拉鋼筋的確定)(shvsyazFaFzAf

52、085. 0hz yhsyvsfFhahfaFA)85. 01 (85. 00001.20.85vhsyyF aFAf hf)85. 0/(0has第12章 單層廠房12.3 單層廠房柱（b）水平箍筋和彎起鋼筋的構造要求）水平箍筋和彎起鋼筋的構造要求規(guī)范規(guī)范規(guī)定：水平鋼筋規(guī)定：水平鋼筋的直徑的直徑6-12mm，間距，間距100-150mm，且在上部，且在上部2/3h，總面積不少于受，總面積不少于受拉鋼筋總面積的拉鋼筋總面積的1/3；當當a/h0=0.3時，應設置彎時，應設置彎起鋼筋，范圍在起鋼筋，范圍在L/6-L/2之間，截面面積不少于之間，截面面積不少于受拉鋼筋截面面積的受拉鋼筋截面面積的2/3，且不應少于且不應少于0.0015bh, 不少于不少于3根，直徑不應小根，直徑不應小于于12mm.第12章 單層廠房12