（土木工程专业论文）三层网架、钢管混凝土柱厂房结构整体分析.pdf

摘要 摘要 传统上，人们为了简化计算，对于网架结构往往假定支座刚度无穷大，支 座处节点位移为零：对于排架结构假定屋盏为一刚性体，采用下端刚接上端铰 接的计算模式。本论文对一7 0 m 跨度三层网架、钢管混凝十柱厂房结构进行简 化分析与整体分析对比，研究上部网架结构与下部支承结构的相互作用。同时 采用横向水平弹性支座的网架计算模式与固定铰支的网架计算模式进行比较， 分析计算模式的优越性和合理性。 对于大掣工业厂房，由于吊车吨位大、台数多，往往造成整体计算时工况 较多，不利于整体分析进行结构设计。本文就吊车荷载工况提出几种简化布簧 模式并进行比较，为此类厂房结构设计提供参考。 关键词： 简化分柝，整体分析，弹性支承，吊车荷载工况 a b s t r a c t a b s t r a c t t r a d i t i o n a l l y ，f o rt h es i m p l i f i e dc a l c u l a t i o no fg r i ds t r u c t u r e ，p e o p l ep r e m i s et h a tt h e s u p p o r t i n gr i g i d i t yi si n f i n i t e l yg r e a ta n dt h en o d a ld i s p l a c e m e n ti sz e r oa tt h es u p p o r t i n g ： f o rt h es i m p l i f i e dc a l c u l a t i o no fb e n ts t r u c t u r e ，t h e yp r e m i s et h a tr o o fs y s t e mi sa r i g i d b o d y ，a d o p t i n gt h ec a l c u l a t i o nm o d e lt h a tl o w e re n di sr i g i dc o n n e c t i o na n dt h eu p p e re n d i sh i n g ej o i n t t h i sp a p e rc o n t r a s t st h eg l o b a la n a l y s i st ot h es i m p l i f i e da n a l y s i so fa f a c t o r yb u i l d i n gw h i c hi s7 0 ms p a n ，t r i p l eg r i ds t r u c t u r ea n ds t e e lp i p ec o n c r e t ec o l u m n ， a n a l y s i st h ei n t e r a c t i n go ft h eu p p e rg r i ds t r u c t u r ea n dt h el o w e rl o a d c a r r y i n gm e m b e r s a tt h es a m et i m e ，c o m p a r i n gt h ec r o s sd i r e c t i o nh o r i z o ns p r i n gs u p p o r tt ot h ef i x e dp i n r o c k e tb e a r i n gt oa n a l y s i st h es u p e r i o r i t ya n dr a t i o n a l i t yo f t h ec a l c u l a t i o nm o d e l t ot h el a r g e s c a l ei n d u s t r i a l f a c t o r yb u i l d i n g ，f o rt h er e a s o nt h a tt h ec r a n el o a di s l a r g ea n dt h ec r a n en u m b e ri sb i g ，t h ew o r k i n gc o n d i t i o n sa r et o om a n yw h i l eg l o b a l a n a l y s i s ，s ot h mi tw e n ta g a i n s tt h es t r u c t u r ed e s i g n t h i sp a p e rp u tf o r w a r ds e v e r a lc r a n e s i m p l i f i e dl a y o u tm o d e la n dc o m p a r et h e mt os u p p l yr e f e r e n c ef o rt h i sk i n do ff a c t o r y d e s i g n k e yw o r d s ：s i m p l i f i e da n a l y s i s ，g l o b a la n a l y s i s ，e l a s t i cb e a r i n g ，c r a n el o a dw o r k c o n d i t i o n 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提 供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国 家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目 的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活 动。 学位论文作者签名： 林捐f ) a 叩弓年弓月j 6 曰 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适 用本授权书。 指导教师签 名： 声舡妞炙 盘灰j 广年3 月髟曰 学位论文作者签名：耩莉p i 0 0 5 年3 月玛目 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导f ，进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位 论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开 发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的 法律责任由本人承担。 签名：裤枘p o 。d s 年6 月陌曰 第1 章绪论 1 1 课题背景 1 1 1 网架 第1 章绪论 网架是一种空间结构，它的发展和应用也经历了一个氏期过程，国外甲在 4 0 年代就已应用，而且发展很快，并形成了众多的定型体系，较著名的如米罗 体系、三板型体系、诺德斯体系、瓦利泰体系等。在许多世界著名公用建筑上 均显示了网架的功能和风采，如美国新奥尔良的直径2 0 7 m 的圆形网壳、巴两巴 塞罗那体育馆、日本大阪的1 0 8 2 9 0 m 国际博览馆、巴黎体育富等不胜枚举。 我国应用网架约始于5 0 年代，如1 9 5 6 年建造的天津体育馆，近十多年的 发展尤为迅速，就应用的范围来看，以民用建筑居多，尤其是体育馆、机库、 大展厅、库房等，工业建筑中应用得到也已不少，但多是轻工业、机械工业的 厂房。相比之下，冶金工业系统中的应用虽起步较早，如横山钢铁厂的材料库 圆柱面网架建于1 9 6 6 年，之后的这3 0 多年时间，却应用不多。】 t 1 2 钢管混凝土柱 钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的构件 按截面形式不同，分为方钢管混凝土、圆钢管混凝土和多边形钢管混凝土 等。 实际结构中，根据钢管作用的差异，钢管混凝土柱又可分为两种形式：一 是组成钢管混凝土的钢管和混凝土在受荷初期即共同受力；二是外加荷载仅作 用在核心混凝土上，钢管只起对其核心混凝土的约束作用，即所谓的钢管约束 混凝土柱。 钢管混凝土是在劲性钢筋混凝土及螺旋配筋混凝土的基础上演变和发展起 来的。最早采用钢管混凝土的工程之一是1 8 7 9 年英国的s e v e r n 铁路桥桥墩， 第1 章绪论 在钢管内填充混凝土以防止锈蚀并承受压力，随后，钢管混凝土又被用做单层 或多层工业厂房的结构柱。但在早期的应用中一般不考虑由于组成钢管混凝十 的钢管及其核心混凝土间相互作用对承载力的提高。对钢管混凝土力学性能进 行较为深入的研究，及这类结构被大范围推广应用主要是在6 0 年代以后。早期 钢管混凝土采用的钢管往往是热轧管，钢管的壁厚一般均较大，而且由于钢管 内混凝土浇筑工艺未得到很好解决，因而经济效果不明显，从而使钢管混凝_ 十 的推广应用受到一定影响。 钢管渥凝土利用钢管和渥凝土两种材料在受力过程中的相互作用，即钢管 对混凝土的约束作用使混凝土处于复杂应力状态之下，从而使混凝土的强度得 以提高，塑性和韧性性能大为改善。同时，由于混凝土的存在可以避免或延缓 钢管发生局部屈曲，可以保证其材料性能的充分发挥；另外，在钢管混凝土的 施工中，钢管还可以作为浇注其核心混凝土的模板。与钢筋混凝土相比，采用 钢管混凝可节省模板费用，加快施工速度。总之，通过钢管和混凝士组合而 成为钢管混凝土，不仅可以弥补两种材料各自的缺点，而且能够充分发挥二者 的优点，这正是钢管混凝土组合结构的优势所在。 2 1 钢管混凝土特点： 1 承载能力离1 3 l 对于薄壁钢管来说，其临界承载力极不稳定，因为它对局部缺陷很敏感。 实验证明，薄壁钢管的实际承载力往往只有理论计算值的l 3 1 5 ，当有残余 应力存在时，影响将更大。在钢管中填充混凝土形成钢管混凝土后，钢管约束 了混凝土，在轴心受压荷载作用下，混凝土三向受压，延缓了受压时的纵向开 裂。而混凝土的存在却可以避免或延缓薄壁钢管过早地发生局部屈曲，两种材 料相互弥补了彼此的弱点，却可以充分发挥彼此的长处，从而使钢管混凝土具 有较高的承载力，大大高于组成钢管混凝土的钢管和核心混凝土单独承载力之 和。 2 塑性和韧性好【3 l 混凝土脆性较大，对于高强度混凝土更是如此，其工作的可靠性因此而大 为降低。 如果将混凝土灌入钢管中形成钢管混凝士，核心混凝土在钢管约束下，不 但在使用阶段改善了它的弹性性质，而且在破坏时具有很大的塑性变形。试验 第】章绪论 绐聚表明，钢管混凝土轴心受压短柱破坏时往往可以被压缩到原长的2 3 ，似仍 没有呈现脆性破坏的特征。此外，这种结构在承受冲击荷载和振动荷载时，也 具有很好的韧性。 3 燕工方便f 2 】 与钢筋混凝土柱相比，采用钢管混凝士柱没有绑扎钢筋、支模和拆模等工 序，施工简便，因管内无钢筋，浇灌容易，振捣密实。特别是目前采用泵送混 凝士、高位抛落不振捣混凝土和免振实混凝土等施工工艺，更可加速钢管混凝 土构件的施工进度。与预制钢筋混凝土构件相比，不需要构件预制场地；与钢 构件相比，钢管混凝土的构造通常比钢结构构件简单，焊缝少，易于制作。特 别是组成钢管混凝士构件的钢管壁厚一般均较小，现场拼接对焊简便快捷。 对于空钢管构件的自重小，可以大大减少运输和吊装等费用。 此外，钢管混凝土不论是单管柱还是格构式柱，和普通钢柱相比，柱脚零 件少，焊缝短，可以直接插入混凝土基础的预留杯口中，免去了复杂的柱脚构 造。 钢管混凝土在施工制造方面发展的一个重要方向是其钢管，以及与钢粱或 钢筋混凝土梁连接节点制造的标准化。 钢管混凝土本身的施工特点符合现代施工技术工业化的要求，可大量节约 人工费用，降低工程造价。 4 。耐火性能较好i 2 】 由于组成钢管混凝土的钢管和其核心混凝土之间具有相互贡献、协同互补、 共同工作的特点，这种结构具有较好的耐火性能。 火灾后，随着外界温度的降低，钢管混凝土结构己屈服截面处钢管的强度 可以得到不同程度的恢复，截面的力学性能比高温下有所改善，结构的整体性 比火灾中也将有所提高，这不仅为结构的加固补强提供了一个较安全的工作环 境，也可减少补强工作量，降低维修费用。这和火灾后的钢筋混凝土结构与钢 结构都有所不同：对于钢筋混凝土结构，其已改变破坏截面的力学性能和整体 稳定性，均不能因温度的降低而有所恢复或改善 对钢结构，其已失稳和扭曲 的构件在常温下也不会带来更多的安全性。 5 。经济效果好【4 】 作为种较为合理和结构形式，采用钢管混凝士可以很好地发挥钢材和混 第1 章绪论 凝土两种材料的特性和潜力，使材料得到更为充分和合理的应用，因此，钢管 混凝土具有良好的经济效果。 大量工程实际表明：采用钢管混凝土的承压构件约可节约混凝土5 0 ，减轻 结构自重5 0 左右，钢材用量略高或约略相等：和钢结构相比，可节约钢材5 0 左右。 2 1 前苏联在五六十年代对钢管混凝土结构进行了大量研究，并在一些土建工 程，如工业厂房和拱桥结构中进行了应用。在西欧一些国家如英国，德国和法 国等，主要研究方钢管混凝土、圆钢管混凝土和矩形钢管混凝土结构，核心混 凝土为素混凝土，或在核心混凝土中配置钢筋或型钢。目前的设计规程主要有 e c 4 ( 1 9 9 6 ) 、德国的d i n l 8 8 0 0 ( 1 9 9 7 ) 等：美国以研究方钢管混凝士，和圆钢管 混凝土为主，核心混凝土为素混凝土，设计规程主要有a c l 3 1 9 8 9 、s s l c ( 1 9 7 9 ) 和l r f g ( 1 9 9 4 ) ；日本1 9 2 3 年关西大地震后，发现钢管混凝土结构在该次地震 中的破坏并不明显，故在以后的建筑尤其是( 多) 高层建筑中，钢管混凝土得 到大量应用，特别是1 9 9 5 年阪神地震后，钢管混凝土更显示了优越的抗震性能， 钢管混凝土的研究进一步成为热门课题之一。日本主要研究方钢管混凝土、圆 钢管混凝土和矩形钢管混凝土结构，核心混凝土为索混凝土或配筋混凝土，目 前的设计规程主要有a u ( 1 9 8 0 ，1 9 9 7 ) 。澳大利亚和加拿大等国学者尚对薄壁 钢管混凝土结构进行了系统深入的研究，目前正在编制自己的设计规程。 我国主要集中研究在钢管中浇灌素混凝土的内填型钢管混凝土结构，在这 方面最早开展工作的是原中国科学院哈尔滨土建研究所。到1 9 6 8 年以后，原建 筑材料研究所( 现苏州混凝土与水泥制品研究所) 、北京地下铁道工程局、原哈 尔滨建筑工程学院( 现哈尔滨建筑大学) 、冶金部冶金建筑科学研究院、电力工 业部电力研究所及中国建筑科学院等单位都先后对基本构件的工作性能、设计 方法、节点构造和施工技术等开展了比较系统的研究。6 0 年代中，它开始在一 些厂房柱和地铁工程中采用。进入7 0 年代后，这类结构在冶金、造船、电力等 行业的单层或多层工业厂房中得到进一步推广应用。1 9 7 8 年，钢管混凝土结构 第一次被列入国家科学发展规划，从此，这一结构在我国的发展进入了一个新 阶段。无论是科学研究，还是设计施工，都有了较大的进展，实际工程应用也 迅速增加，取得了良好的经济效益和社会效益。进入8 0 年代后，我国在这一领 域的研究工作进一步深入，工程应用进一步推广。我国关于钢管混凝土结构的 研究正日趋深入，特别是近十几年来取得了令人瞩月的成就，日前已先后由国 第1 章绪论 家建材总局、建设部、国家经贸委和中国人民解放军后勤部颁布发行了有关钢 管混凝土结构的设计规程，主要有j c j 0 1 8 9 ；( 1 9 8 9 ) 、c e c s 2 8 ：9 0 ( 1 9 9 2 ) 、 d l t 5 0 8 5 - - 1 9 9 9 ( 1 9 9 9 ) 和g j b ( 1 9 9 9 ) 。目前，钢一混凝土组合结构已被列入 国家科技成果重点推广项目，为进一步在实际工程中推广应用钢管混凝土结构 创造了条件。 1 2 整体分析的目的、意义和方法 随着科学技术的不断进步和高强轻质材料的应用，结构己趋于大跨度和轻 型化。由于网架结构能够提供大跨度空间，同时具有空间刚度大、自重轻、造 型美观多样、制作安装方便等优点，网架被越来越多的建筑所采用，覆盖范围 目益广泛。 网架作为建筑工程的一项有机组成，既有特殊性，同时又必须服从整体要 求，与其他部分相互制约、相互影响，形成密切有机联系。因此网架设计必须 综合分析网架与其他组成部分的联系，全面系统研究。 过去网架设计常见的计算模式有两种： 1 假定支座刚度无穷大，支座处节点位移为零 2 假定支座可以滑动，在水平方向对网架无约束 这两种模式在考虑支座约束假定时都有缺陷，其假定都是理想状态，全约 束或者全释放，忽略了支座的变形协调问题，人为加大或减小支座的约束作用， 与实际支座约束变形状态不符，最终将影响网架杆件内力和支座反力的精确性， 给网架和支承柱设计带来不经济或不安全因素。5 l 以往单层工业厂房排架结构计算单元的简化方法：假定各种计算单元之间 的排架是相互独立的，同一计算单元中的屋盖为- - 冈r j 性体，使各点的侧向位移 相等，在排架计算中，不考虑吊车桥架，吊车梁，平台墙架构件等参加排架的 共同工作。这样单层工业厂房排架结构的计算分析是种近似的计算。单层工 业厂房排架结构柱的柱脚一般均固定于基础内，按刚接考虑。柱与屋架或横梁 的连接构造，由于连接方法不同可分为铰接排架结构和刚接排架结构。 由网架作为无限刚度的屋面梁来参与排架计算分析是否合理尚未明确，因 此网架结构下承柱计算模式有待研究。今后研究的方向即运用基于有限元理论 的程序对大型结构进行整体建模分析，研究上部屋盖与支承柱的协同作刖。 第1 章绪论 1 3 本文主要工作 网架结构体系是一种新颖的空间结构体系，这种体系不仅仅承受屋盖体系 中的垂直静、活荷载，且要承受悬挂吊车以及由于柱上吊车引起的水平横向的 刹车力作用。本文所研究的厂房结构的网架采用下承式支承方式，网架同柱的 支承节点采用了弹簧板的连接节点。因为要求厂房两端山墙敞开，采用了对边 支承，即在每隔1 8 m 或2 4 m 的柱距才有一个支承节点。在网架结构简化计算中 网架支座假定为固定铰支座，而实际情况中支座应为弹性支座。 工业建筑中使用的排架柱除地震风载等动载外，主要承受静载和吊车引起 的动载。在轻屋盖结构中，吊车动载在总承载力中所占的比重亦愈来愈大。在 排架结构简化计算中采用了如下对柱子的计算假定：取用柱脚同基础为刚接， 对网架结构的支承节点，尽量改造为铰接节点。 实际工作状态应为支承柱形成网架的弹性支座，支座约束作用介于固定支 座与滑动支座之间，约束的大小取决于支承柱的刚度。在外荷载的作用下，网 架与支承柱协同工作，根据各自的刚度进行内力分配和变形协调。拟对此厂房 体系进行简化分析与整体分析，对比后探讨此类厂房设计是否需要进行整体分 析。并进行网架简化模式的研究，比较固定铰支与弹性支座两种支承方式的优 越性。 本文所研究的厂房有三层吊车，总台数为1 2 台，在整体分析的过程中考虑 的工况数较多，拟在整体分析的基础上研究如何进行合理的简化计算，以减少 计算量。为以后同类型的厂房提供参考。 本文进行的主要工作为以下四点： 1 了解网架结构整体变形及网架杆件内力分布； 2 分析网架结构与钢管混凝土柱之间的相互作用，包括在各种工况下钢管 混凝土柱之间通过网架的内力传递，钢管混凝土柱的变形引起的网架杆件变形 及内力： 3 讨论采用何种网架简化模式更加符合实际工作情况； 4 在箍体分析的基础上对吊车荷载工况进行合理的简化计算。 第2 章简化分析 2 。1 工程概况 第2 章简化分析 1 本厂房纵向长为1 3 8 m ，横向跨度为7 0 m 。厂房柱距为1 8 m 和2 4 m ，柱顶 标高为3 4 m 。厂房网架下弦标高为3 4 5 0 m 。 g z ig z l g z ig z l g z io z 2g z 2 乞一二一蔓! 二妻 。t，” 上柱支撑 上下柱支撑上柱支撑 吊车吊车 上柱支撑上下柱支撑 歪兰三j 兰：兰薹三三量二j 三二羔三 g z lg z lg z l 1 ，孕 上柱支撑 g z 2 7 ， 、b l ( f z l k f z 】a k f z l b ( f z lc k f z l b k f z l a 艾f z l 生! 兰三一= ；：| 二三i 三一一二三喜、a g z lg z ig z 2 g z 2g z 2 ，1 8 0 0 0 0 1 塑! j ! ! 堂，1 8 0 0 0 ，1 8 0 0 0 ， 1 3 8 0 0 0 图2 1 厂房结构平面图 7 - z 曼 2 4 0 0 0 ，! ! 盟一， 第2 章简化分析 + 4 7 2 0 0 + 4 3 o o q = = 二、 2 7 彳 书1 0 0 0 、。 + 3 4 0 0 0一 + 2 2 0 0 0 上柱 + 0 0 0 0 a 下拄 通排气楼 一一 ， j-， 轨商2 5 m 吊车 轨高1 6 m 吊 - 轨高9 5 m 吊车 图2 2 厂房结构横向剖面图 ， b j 弩翌验黑：霉巧7 礤爱：、誓，z t 二翟 。岁! 堡受。一照羹蛰。塑塞吊车鋈，上堡享挺一 一一j 、一? 7 一一一一 一一j l 施磺拉高冠董粱一 一一 一，l 一9 5 m 轨高吊车粱一， 。 ，下柱支撑 6 7 8 圈2 3 厂房结构纵向削面图 2 本厂房采用钢管混凝士柱，下柱为四肢钢管混凝土的组合结构，上柱为 肢钢管混凝土的组合结构，钢管内均灌填c 3 5 混凝土，是目前国内采 3 钢管 混凝土柱的最大跨度的单层工业厂房。 第2 章简化分析 ，1 2 0 0 。6 0 0 ， ，f 、 翅一r 一 【lf) ，杰 ； “ ti 一 一、 、l 。? 、。 、1 2 0 02 0 0 0 ，一， 一， 图2 4 上肢柱截面图2 5 下肢柱截面 3 7 0 m 大跨度屋盖由正交正方的锥形螺栓球三层网架结构组成。1 8 m 柱 距处网格为4 5 0 0 m i n x4 3 7 5 r m n ；2 4 m 柱距处网格为4 0 0 0 m m 4 3 7 5 m m ；网架高度 为2 9 m + 2 9 m 。屋盖上有1 2 m 跨度的通气楼；屋面为薄壁型钢檩条加彩板组成。 ；l 8 0 0 0 坐鲤9 ，一18 0 0 0 , , 1 8 0 0 0 l j o o o 上型哑一，j 4 0 0 q ， j7 爹；叠i? 童，亏一多 8 图2 6 网架结构平面图 二屋弦杆4 0 3 0 0三= 星弦杆 3 7 4 0 0 ，7 _ = ， ， * ，i ，i ，。77 ， ， i 一 、，“ 一 ，、， 3 4 5 0 0 j _ 。t 7 7 一j 一j ，一。，。，一一? = ? 一j 7 十7 二一一上 、7卫。二_ 7 ， 上层腹杆 层弦扦 7 0 0 0 0 、f 层腹杆 图2 7 网架结构剖面圈 9 、b 、a ， b v 、 、 一 o皇oh 弯 、 h ，。 o o o o 卜 第2 章简化分析 、b 一 一 。 a ，1 8 0 0 _ _ 0 ，1 8 9 0 q ，1 8 0 0 0 ，一1 8 0 0 0 ，一 8 0 0 独，2 4 0 0 一q ，2 4 0 0 0 ， i 爹3 、辱 56 78 圈2 8 一层( 三层) 弦杆平面图 、，f ：辽_ 写_ z z l 芷i 弋王r 二rr 丌，z 二p 7 、z 二z 万 、) ，。_ 。， 。，。、。t 4 ，一， ，。，一o 。，、，一、 i 。：。；x ：。：7 。：y ：r j 、- ：。? t ：一：一：。：，：j 、? ，。j ，：、：- ：。 ，：- ：；，l ，：j ：；： r 、：t ：“f 一。，、，：、，。o ，7 ，? ，“，| ， 。 ，”* ” 一，r | 、。，二，： 一“y ，”、_ 。： - ，7 、。一 ，父一囊誓耋善奠：、：0 ：一一7 ：、a ，1 8 0 0 0 ，1 8 _ o _ o o ，1 8 0 d _ o ，1 8 0 0 _ q 1 8 0 0 0 ，2 4 _ 0 9 0 ，2 4 0 0 0 。 i ， j ，7 蓍毫亨 68 图2 1 0t 层( 下层) 问腹杆平面图 主檩主撩主檩 二l 8 0 _ 0 0 ，18 0 0 0 ：1 8 0 她? 18 _ o o o ，i 8 9 0 _ 0 ，2 _ 4 0 0 0 2 4 0 0 _ 0 j l2 356 j8 幽2 1 1 屋向檩条卉j 置半断幽 4 吊车为三层吊车。上层为一台起重量1 6 0 1 和一台起重量1 0 0 t 的双小 车桥吊，轨高为2 5 m ，吊车跨度为s = 6 6 m ；中层起重量为4 0 t ，轨高为1 6 m ， 吊车台数为4 台，吊车跨度为s = 6 4 4 m ：卜层起重黾为2 5 t ，轨高为9 5 m ， 吊车台数为6 台，吊车跨度分别为s = 1 9 m ( b 轴三台) 、s = 2 8 m ( a 轴三台) 的“f ， 型吊车。 5 吊车梁系统全为钢结构，材质为q 3 4 5 b 。吊车梁跨度为1 8 m 和2 4 m 两 8 a 、 一一一一一一一?f一_一 i|i噩一l一 i堡- 1 ；一，一 ， h 一= | 一 一 一 一 一 一 一 一一一 ”：| 一一，。_ 第2 章简化分析 种。上层2 5 m 和中层1 6 m 轨高吊车梁，由吊车梁本体、辅助桁架、上翼缘制 动桁架、下翼缘支撑等组成空间结构系统；下层9 5 m 轨高吊车梁，由吊车梁 本体和上翼缘制动梁组成。 6 因本厂房左接一较低厂房，其网架下弦与本厂房网架下弦高差1 3 m 。 两厂房中间设2 6 m 温度缝。两厂房间封墙采用了小立柱。h 下铰接节点连接： 上节点同本厂房网架上弦节点铰接连接，下节点同较低厂房网架上弦铰接连 接。封墙垂直荷载通过小立柱传给较低厂房网架上弦节点：受风时，由小立 柱传给两厂房网架。 7 钢管混凝土柱柱间支撑布置见下图。出于工艺需要，本厂房设有柱间 平台。墙体维护由墙架柱、墙檩和b h p 彩板组成。 z c 一1l g - 1 z c 1l g 1l g 弓，万了i 一一_ 7 弋歹 7 。 ? 、： nz c - 2 。一 、 芎、旋；： l 二二二- j 、? 、j _ z c - 4 , ； i * r ， 一r ? w z c 一5 l g 一2 z c _ 6 l 至j薹 5 ， 6 j 8 j 墟q 坠；一墟嫂卫一一1 8 0 0 0 ，一_ j s o o o 一一i l 0 0 0 ，一一_ 2 4 0 0 0 ，一2 4 0 0 0， 图2 1 2 结构纵向柱间支撑布置划 +。lii” 七婪 7一扣 第2 章简化分析 l g - 5 一狮- 6 l 9 - 6 。一l g - 6 l g - 6 l g _ ：6 蟛 一上薯一一l g - 6 一! g 母 l g - 6l g - 6 l 9 5 一_ l g - i + l g l g t l g l 6 k 8 7 58 7 58 7 58 7 58 7 58 7 5 图2 1 3 结构横向柱间支撑布置图 p t 2p t l - p t lp t l a p t p t 2p t lp t l p t l ap t ! 7 0 0 0 0 - - 7w 2 兮 ：二1 + o 0 0 0 7 ， b 圈2 2 0 风荷载作用简图 4 吊车荷载 第一种：2 5 m 轨高：d m a x = 3 4 9 8 k n ；d m i n = 2 2 0 4 k n ：z t = 8 1 1 6k n 9 5 m 轨高：d = 7 2 9 k n ；z 2 = 2 4 9 8k n 第2 章简化分析 + 3 4 0 0 0 z 1 _ 一爿7 z 2 ：j d + 0 0 0 0 7 0 0 0 0 a d r a i n z l z 2d + 2 5 0 0 0 + 】6 0 0 0 + 9 5 0 0 圈2 2 1 吊车荷载一 + 3 4 0 0 0 一 一二。- 。- - - - _ - - - - - _ - - - - - - - 。j ： + 2 5 0 0 0 d m a x 7 一、扛z i + 1 6 0 0 0 ： = l 螋溲乓旦z 2 士o 0 0 0 一二显7 易 ，一7 0 0 q o j 、 j 邕 d m i n 、，z 1 d 年z 2 b 图2 2 2 吊车荷载二 第二种：2 5 m 轨商：d o = 2 4 7 4 k n 1 6 m 轨高：d m a x = 1 6 8 0 k n ；d m i n = 1 2 0 0 k n ：z 1 = 3 6 0 0k n 9 5 m 轨高：d = 7 2 9 k n ：z 2 = 2 4 9 8k n 第2 章简化分析 + 3 4 0 0 0 d 0 。d m a x z 1 z 2 ；d + 0 0 0 0 7 0 0 0 0 a + 3 4 0 0 0 + 一2 5 0 0 。0 、d o 圈2 2 3 吊车荷载j d o d m m z 1 ， 7 d z 2 。 b + 2 5 0 0 0 + 1 6 o o o + 窆5 0 0 + 16 0 。0 ，0 、r ，d m a x ，：，_ 。z 1 巡i 搀丢 坐0 0 0 与砌 7 0 0 0 0 d m i n 、；z l d ? z 2 p , l u y ， 。b 图2 2 4 吊车荷载四 5 地震荷载 f = 2 4 0 k n 2 3 2 2g z 2 l i 恒荷载 屋盖部分荷载：g l = 1 2 5 5 k n ： 吊车系统荷载： 轨高2 5 m 处：g 2 = 2 8 0 k n ：轨高1 6 m 处：g 3 = i s 0 k n ；轨高9 5 m 处：g 4 ：1 7 0 k n 柱自重补差： 上肢：g 5 = 5 0 6 k n ；下肢：g 6 = 1 9 3 7 k n 2 活荷载 屋盖部分荷载：q l = s b 7 k n 9 一 、筲 第2 章简化分析 吊车系统荷载： 轨高2 5 m 处：q 2 = 8 4 k n ；轨高1 6 m 处：q 3 = 8 4 k n ：轨高9 5 m 处：q 4 = 8 4 k n 3 风荷载 w 】= 1 5 2 k n m ：w 2 = 9 4 k n m ：w = 3 0 6 0 k n 4 吊车荷载 第种：2 5 m 轨高：d m a x = 3 8 8 5 k n ；d m i n = 2 4 5 9 k n ；z 1 = 8 8 7 l k n 9 5 m 轨高：d = 7 7 5 k n ：z 2 = 2 6 5 5 k n 第二种：2 5 m 轨高：d o = 2 7 6 8 k n i b m 轨高：d m a x = 1 8 0 3 k n ：d m i n = 1 2 8 8 k n ：z 1 = 3 8 6 4 k n 9 5 m 轨高：d = 7 7 5 k n ：z 2 = 2 6 5 5 k n 5 地震荷载 f “= 3 2 0 k n 2 4 分析结果 2 4 1 网架内力 注：以下最不利工况下内力指各个构件在各种工况下内力对比后其最不 利值。 2 1 恒荷载作用下网架杆件内力及支座反力最大值( 单位：k n ) 一层弦杆二层弦杆三层弦杆 项目 正值负值正值 负值正值负值 最值 7 6 28 1 4 71 1 1 6 - 1 5 7 54 2 8 59 】14 上层腹杆下层腹杆 支座 项目 正值 负值正值负值 反力 最值 3 9 7 7 5 2 6 42 7 8 89 5 9 3 9 4 7 ，6 2 2 活荷载作用下网架杆件内力及支座反力最大值( 单位：k n ) 一层弦杆二层弦杆三层弦杆 项目 正值负值正值负值 正值负值 是值 2 8 ，62 8 3 4 4 0 】5 4 ，31 4 2 03 3 6 + 6 i 币日 上层腹杆下层腹杆支座 第2 章简化分析 il 正值 负值正值负值 l 壤值l 13 911 8 441 0 6 i3 4 6 6 4 5 38 2 3 风荷载作用下网架杆件内力及支座反力晟大值( 单位：k n ) 一层弦杆二层弦杆 三层弦杆 项目 正值 负值正值负值正值负值 最值1 0 ，6 5 7342 ，53 9 7- 4 2 o 上层腹杆下层腹杆支座 项目 正值|负值 正值负值 反力 虽值 4 4l - 4 51 1 4 i 7 3 i 3 90 2 4 温度荷载( + ) 下网椠杆件内力及支座反力罐大值( 单位：k n ) 一层弦杆 一：层弦杆 三层弦杆 项目 正值负值 正值 负值 正值负值 最值 1 1 9 o 一1 0 35 4 2 2 一1 0 6 8 2 2 3 5 8 8 o 上层腹杆下层腹杆 支座 项目 正值负值正值负值 反力 蛙值1 2 6 7 1 1 3 4 1 4 0 63 1 5915 6 0 2 5 温度荷载( ) 下网架杆件内力及支座反力晟大值( 单位：k n ) 一层弦杆二层弦杆三层弦杆 项目 正值负值正值负值正值负值 蛀值 1 0 3 51 1 9 01 0 6 84 2 25 8 8 02 2 3 上层腹杆下层腹杆 支座 项目 正值负值正值负值 反力 晟值1 1 3 4 1 2 6 73 1 5 9 - 1 4 06 1 5 6 0 2 6 最不利工况下网架杆件内力及支座反力最大值( 单位：k n ) 一层弦杆二层弦杆三层弦杆 项目 正值l负值正值 i 负值 正值负值 最值2 2 6 ，1 1 1 3 7 5 6 2 3 2 7 i 2 9 7 4 9 0 8 6 一1 8 6 3 3 上层腹杆t n j 愎t q ： 1 支座 项目 正值负值 l 正值 i 负值 l 反力 最值 7 4 2 ，29 8 1 4 i 5 3 8 4 i 1 6 4 5 11 2 8 9 1 2 4 2 柱内力 第2 章简化分析 2 4 2 1g z l 钢管混凝土柱 注：以下表格轴力n 单位均为k n ；弯矩m 单位均为k n m ；剪力v 单位 均为k n 。 表2 7 恒荷载作用下g z i 柱内力 nmv 上柱 1 0 7 6 0 09 6 8 4 05 5 2 9 nmv 下柱 2 3 2 9 8 08 8 1 7 8 5 5 2 8 表2 8 活荷载作用下g z i 柱内力 nmv 上柱 4 8 6 0 04 3 7 4 06 88 7 nmv 下柱 2 1 6 0 0 0 1 5 6 9 6 2 6 8 8 7 表2 9 风荷载作用下g z i 枉内力 nmv 上柱 o 0 0 2 5 3 9 8 12 1 1 6 5 nm v 下柱 0 0 0 9 6 3 0 4 65 0 2 9 4 表2 1 0 地震作用下g z i 柱内力 nm v 上柱 o 0 01 0 5 6 6 9 8 8 0 6 n mv 下柱 0 0 0 4 8 3 4 ，0 l1 7 4 0 2 表2 1 1 最不利工况下g z i 柱内力 控制项m r i l a xn r t l a x n 1 6 0 8 ，5 22 2 9 8 9 2v i x 忸x6 5 63 l 上柱 m5 9 2 8 0 3 2 5 0 4 9 6 n6 2 5 3 ，9 l1 0 6 1 4 7 7 下柱v m a x 7 0 7 7 2 m 1 7 8 1 6 4 08 7 3 3 4 1 g z l 上柱验算： a 单肢内力验算： 外肢： 第2 章简化分析 即地z 她圳= 0 9 9 8 x 1 7 0 5 6 2 1 5 + 1 7 4 三3 7 4 2x 1 9 5 ) = 7 2 7 6 r 2 = 4 上= 1 7 0 5 6 ) ( 2 15 = 3 6 6 7 k n 岛= i 等等l = 陋等篙l = 出篙i i ! ! ! ! ：塑+ 5 9 2 8 0 3 f 2 11 8 ：，4 0 6 6 l r i 【2 5 2 0 6 r 2 内肢： r 2 庐( 4 丘+ 毛4 正) = 1 ( 1 1 4 9 1 x 2 1 5 + 1 7 4 x 三x2 4 5 2 1 9 5 = 4 。7 。k n 只：坐+ 丝：型! ! 塑! + l ：旦+ 丝 。 a 2 h7 2 2 5 1 0 42 x 1 8 3 8 23 6 毛= 了1 6 0 矿8 5 2 + 1 5 9 2 f 8 , 0 3 = 2 0 6 4 6 月 b 弯矩作用平面内稳定验算： 肚善( 4 f 咏m ) 。 1 7 0 5 6 x 2 1 5 + 1 7 4 x 三x 3 7 4 z 1 9 5 ) + 2 件i - r ， 厂肯、 l 1 1 4 9 1 2 1 5 + 1 7 4 兰2 4 5 2 x 1 9 5 | - 1 5 5 3 4 5 k n 4 l j 耻芳+ 赫耐n ：生。一丝 o 8 2 2 o9 4 j 1 - 黑1 * 2 面+ o 9 4 x i , _ 2 4 2 36 黑) c 腹杆内力验算 l m f1 - 0 8 2 2 旦1 。一皇：塑! ! 垡， l 1 8 9 9 9j7 2 2 5 x 1 0 4 1 0 3 = 8 9 6 1 0 胄 第2 章简化分析 r = 2 1 5 n m m 2 v m a x = 4 0 0 8 0 k n ：v = 6 5 6 3 1 k n ：故取v = 6 5 6 3 1 k n 计算 一n 一1 ：v _ l ：j 一6 5 6 3 1 x 1 0 3 x 旦：1 2 0 8 r 3 d 。面2 石。i 。i 2 0 8 7 7 x 2 3 9 4 。r 。一2 7 6 6 2 1o 8 r 2 g z l 下柱验算： a 单肢内力验算： 胄= 矿( 4 f + i ，4 ) = 0 9 8 4 x ( 1 7 0 5 6 x 2 1 5 + 1 7 4 三x 3 7 4 2 1 9 5 = ，z 6 k n r 2 = a s z = 1 7 0 5 6 x 2 1 5 = 3 6 6 7 k n 毛= 等丝2 h = 丽n x 3 4 3 9 x 1 0 4l ：0 2 5 n 0 1 5 6 2 5 m 2 3 2 舅= 0 2 5 x 6 2 5 3 9 1 + 0 1 5 6 2 5 x 1 7 8 1 6 4 0 f = 淼篡 b 弯矩作用平面内稳定验算： = 喜( 4 z 峨似) 4 ( 1 7 0 5 6 2 1 5 + 1 7 4 i x 3 7 4 2x 1 9 5 ) = 2 9 5 7 8 1 r 1 7 0 5 62 1 5 + 17 47 3 7 4 1 952 9 5 7 8l k n = ( 4 z + t 4 z ) = 4 i了 ，* l 叶 岛：_ n + 妒。 9 。my ( 爱) 鲁 | v o + 8 6 8 r ，l s d = 等+ 1 7 8 1 6 4 0 l m 瞄6sj未)x面2丽202x108306515j1 3 7 6 1 0 5 1 0 3 = 2 0 9 1 5 9 r c 腹杆内力验算： r = 2 1 5 n m m 2 v m a x = 4 3 1 1 4 k n ：v = 7 0 7 7 2 k n ：故取v = 7 0 7 7 2 k n 计算 2 4 第2 章简化分析 s ，：旦：上。兰三：! 7 0 7 7 2 x 1 0 3 一4 4 5 5 ：1 8 5 0 r5 ：2 面2 面一2 ”h2 0 7 3 6 。3 6 1 9 。r 。百2 2 4 2 2g z 2 钢管混凝土柱 表2 1 2 恒荷载作用下g z 2 柱内力 nm v 上柱 1 2 5 5o o1 1 2 95 04 l9 6 nmv 下柱 2 3 2 0 0 28 0 5 9 74 1 9 6 表2 1 3 活荷载作用作用下g z 2 柱内力 nmv 上柱 5 6 6 0 0 5 0 9 4 06 4 9 0 nmv 下柱 2 i8 00 0 1 4 8 50 56 4 9 0 表2 1 4 风荷载作用下g z 2 拄内力 nmv 上柱 0 0 0 2 8 0 1 8 52 3 3 4 6 nmv 下柱 0 0 0 1 0 3 9 9 0 55 0 5 0 2 表2 1 5 地震作用下g z 2 柱内力 nmv 上柱 o 0 0 1 1 4 2 9 59 5 2 4 nmv 下柱 0 + o o5 1 1 8 3 51 8 1