单层工业厂房(第二节)

1、天津城市建设学院天津城市建设学院3.2 3.2 排架内力计算排架内力计算计算方法：计算方法： 空间体系 平面体系 横向平面排架纵向平面排架天津城市建设学院天津城市建设学院 厂房空间作用分析厂房空间作用分析关于厂房的整体空间作用(教材102页) 排架与排架、排架与山墙之间相排架与排架、排架与山墙之间相互制约、相互影响的整体作用，互制约、相互影响的整体作用，称为称为厂房的整体空间作用。厂房的整体空间作用。天津城市建设学院天津城市建设学院当当各榀排架柱顶均受有水平集中力各榀排架柱顶均受有水平集中力R，且厂房两端无山墙时每一榀排，且厂房两端无山墙时每一榀排架都相当于一个独立的平面排架。架都相当于一个独

2、立的平面排架。当当各榀排架柱顶均受有水平集中力各榀排架柱顶均受有水平集中力R，但厂房两端有山墙时，山墙则，但厂房两端有山墙时，山墙则通过屋盖等纵向联系构件对其它各榀排架有不同程度的约束作用，使通过屋盖等纵向联系构件对其它各榀排架有不同程度的约束作用，使各榀排架柱顶水平位移呈曲线分布，且各榀排架柱顶水平位移呈曲线分布，且 。当当仅其中一榀排架柱顶作用水平集中力仅其中一榀排架柱顶作用水平集中力R，且厂房两端无山墙时，则，且厂房两端无山墙时，则直接受荷排架通过屋盖等纵向联系构件，受到非直接受荷排架的约束，直接受荷排架通过屋盖等纵向联系构件，受到非直接受荷排架的约束，使其柱顶的水平位移减小，即使其柱顶

3、的水平位移减小，即 。当当仅其中一榀排架柱顶作用水平集中力仅其中一榀排架柱顶作用水平集中力R，但厂房两端有山墙时，则，但厂房两端有山墙时，则直接受荷载排架受到非受荷排架和山墙两种约束，故各榀排架的柱顶直接受荷载排架受到非受荷排架和山墙两种约束，故各榀排架的柱顶水平位移将更小，即水平位移将更小，即 。 ba ca dc有山墙厂房的整体空间作用比有山墙厂房的整体空间作用比无山墙厂房的大；无山墙厂房的大；无檩体系屋盖厂房的整体空间无檩体系屋盖厂房的整体空间作用比有檩体系厂房的大。作用比有檩体系厂房的大。考虑厂房整体空间作用时，计算简图？考虑厂房整体空间作用时，计算简图？天津城市建设学院天津城市建设学

4、院3.2.1 3.2.1 计算简图计算简图 一、一、计算单元计算单元：可在结构平面图上由相邻柱距的中线截出一个典型的可在结构平面图上由相邻柱距的中线截出一个典型的区段，作为排架的计算单元。区段，作为排架的计算单元。 计算单元和计算模型计算单元和计算模型计算内容：计算内容： 天津城市建设学院天津城市建设学院 二、二、基本假定和计算简图基本假定和计算简图 ：为了简化计算，对于钢筋混为了简化计算，对于钢筋混凝土排架结构通常作如下凝土排架结构通常作如下假定假定：柱下端与基础顶面为刚接；柱下端与基础顶面为刚接；柱顶与排架横梁（屋架或屋面梁）为铰接；柱顶与排架横梁（屋架或屋面梁）为铰接；横梁（即屋架或屋面

5、梁）为轴向刚度很大的刚性连杆。横梁（即屋架或屋面梁）为轴向刚度很大的刚性连杆。 根据上述假定，可得到横向排架的根据上述假定，可得到横向排架的计算简图计算简图。天津城市建设学院天津城市建设学院横向横向排架的计算简图排架的计算简图天津城市建设学院天津城市建设学院3.2.2 3.2.2 荷载计算荷载计算 作用在横向排架结构上的荷载有作用在横向排架结构上的荷载有恒载恒载、屋面活荷载屋面活荷载、雪荷载雪荷载、积灰荷积灰荷载载、吊车荷载吊车荷载和和风荷载风荷载等，除吊车荷载外，其它荷载均取自计算单元范围等，除吊车荷载外，其它荷载均取自计算单元范围内。内。 一、一、恒载恒载 ：屋盖自重屋盖自重G1 ：屋盖自

6、重包括屋架或屋面梁、屋面板、天沟板、天屋盖自重包括屋架或屋面梁、屋面板、天沟板、天窗架、屋面构造层以及屋盖支撑等重力荷载。窗架、屋面构造层以及屋盖支撑等重力荷载。悬墙自重悬墙自重G2 ：当设有连系梁支承围护墙体时，排架柱承受着计算当设有连系梁支承围护墙体时，排架柱承受着计算单元范围内连系梁、墙体和窗等重力荷载。单元范围内连系梁、墙体和窗等重力荷载。吊车梁和轨道及连接件自重吊车梁和轨道及连接件自重G3 。柱自重柱自重G4（G5） ：天津城市建设学院天津城市建设学院 恒载作用位置及相应的恒载作用位置及相应的排架计算简图排架计算简图天津城市建设学院天津城市建设学院 二、二、屋面活荷载屋面活荷载 ：包

7、括屋面均布活荷载、屋面雪荷载和屋面积灰荷载包括屋面均布活荷载、屋面雪荷载和屋面积灰荷载三部分。其荷载分项系数均为三部分。其荷载分项系数均为1.4。屋面均布活荷载屋面均布活荷载 ：屋面屋面水平投影面水平投影面上的屋面均布活荷载标准值：上的屋面均布活荷载标准值：不上人的屋面为不上人的屋面为0.5kN/m2；上人的屋面为；上人的屋面为2.0kN/m2。屋面雪荷载屋面雪荷载 ：屋面屋面水平投影面水平投影面上的雪荷载标准值上的雪荷载标准值 (kN/m2) 式中式中: 为基本雪压为基本雪压 (kN/m2)； 为屋面积雪分布系数。为屋面积雪分布系数。kskr 0ss0sr屋面积灰荷载屋面积灰荷载 ：对设计生

8、产中有大量排灰的厂房及其临近建筑时，对设计生产中有大量排灰的厂房及其临近建筑时，应考虑屋面积灰荷载的影响。应考虑屋面积灰荷载的影响。屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，取两者中的较大值；当有屋屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，取两者中的较大值；当有屋面积灰荷载时，积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布活荷载两面积灰荷载时，积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布活荷载两者中的较大值同时考虑。者中的较大值同时考虑。注：注：天津城市建设学院天津城市建设学院 屋面活荷载作用下的排架计算简图屋面活荷载作用下的排架计算简图天津城市建设学院天津城市建设学院 三、三、吊车荷载吊车荷载 ： 吊车荷载示意图吊车荷载示意

9、图 包括吊车包括吊车竖向荷载竖向荷载和吊车和吊车水平荷载水平荷载天津城市建设学院天津城市建设学院 吊车竖向荷载和横向水平荷载吊车竖向荷载和横向水平荷载 天津城市建设学院天津城市建设学院吊车竖向荷载吊车竖向荷载 和和： 和和 按下式计算按下式计算式中、式中、 表示第表示第 台吊车的最大轮压标准值和最小轮压标准值；台吊车的最大轮压标准值和最小轮压标准值； 与吊车轮压相对应的支座反力影响线的竖向坐标值。与吊车轮压相对应的支座反力影响线的竖向坐标值。 当计算吊车梁及其连接的强度时，吊车竖向荷载应乘以动力系数。当计算吊车梁及其连接的强度时，吊车竖向荷载应乘以动力系数。注：注：maxDminDiyi计算排

10、架考虑多台吊车竖向荷载时，对单跨厂房的每个排架，参计算排架考虑多台吊车竖向荷载时，对单跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不宜多于与组合的吊车台数不宜多于2台台；对多跨厂房的每个排架，不宜；对多跨厂房的每个排架，不宜多于多于4台台。maxDminDiikQyPDmaxmaxQ_可变荷载分项系数可变荷载分项系数, 。 4 . 1QiikQyPDminmin_多台吊车的荷载折减系数，见教材多台吊车的荷载折减系数，见教材94页表页表3.3。 maxikPminikP天津城市建设学院天津城市建设学院吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载 ：吊车总的横向水平荷载可按下式取值：吊车总的横向水平荷载可按下式取值：

11、式中式中 吊车的额定起重量标准值；吊车的额定起重量标准值； 小车自重标准值；小车自重标准值； 重力加速度；重力加速度； 横向水平荷载系数。横向水平荷载系数。g 对于一般四轮桥式吊车，大车每一轮子传递给吊车梁的横向对于一般四轮桥式吊车，大车每一轮子传递给吊车梁的横向水平制动力标准值水平制动力标准值 为：为： 式中式中 为第为第 个大车轮子的横向水平制动力标准值。个大车轮子的横向水平制动力标准值。i考虑多台吊车水平荷载时，对单跨或多跨厂房的每个排架，参考虑多台吊车水平荷载时，对单跨或多跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不应多于与组合的吊车台数不应多于2台台。注：注：ggQTkkkkQkgggQT

12、kkk41kTiikQyTTmaxikT天津城市建设学院天津城市建设学院吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载： 吊车纵向水平荷载标准值吊车纵向水平荷载标准值T0，按作用在一边轨道上所有刹车轮的，按作用在一边轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的最大轮压之和的10%采用，即采用，即式中，式中，n为施加在一边轨道上所有刹车轮数之和，对于一般的四轮为施加在一边轨道上所有刹车轮数之和，对于一般的四轮吊车，吊车，n=1。0max10TnP无论单跨或多跨厂房，在计算吊车纵向水平荷载时，一侧的无论单跨或多跨厂房，在计算吊车纵向水平荷载时，一侧的整个纵向排架上最多只能考虑整个纵向排架上最多只能考虑2台吊车。台吊车。注：

13、注：天津城市建设学院天津城市建设学院 吊车荷载作用下的计算简图吊车荷载作用下的计算简图天津城市建设学院天津城市建设学院式中式中 基本风压值（基本风压值（kN/m2），是以当地比较空旷平坦地面上离），是以当地比较空旷平坦地面上离 高度高度z处的风振系数，高度不超过处的风振系数，高度不超过30m时，取时，取1.0； 风压高度变化系数；风压高度变化系数； 风荷载体型系数。风荷载体型系数。 zzs0w地地10m高处统计所得的高处统计所得的50年一遇年一遇10分钟平均最大风速为标分钟平均最大风速为标准确定的风压值；准确定的风压值； 四、四、风荷载风荷载 ： 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值垂直于建筑物表

14、面上的风荷载标准值 （kN/m2）按下式计算：）按下式计算： ks0 zzwwkwz天津城市建设学院天津城市建设学院 风荷载的计算风荷载的计算天津城市建设学院天津城市建设学院10k1s1zqw Bw B 2k2s2z0qw Bw B v 墙面上均布风荷载：墙面上均布风荷载： wki1s1s21s3s42z0sin()()niFw Blhhw B v 柱顶水平集中荷载：柱顶水平集中荷载： 天津城市建设学院天津城市建设学院3.2.3 3.2.3 排架的内力计算排架的内力计算 天津城市建设学院天津城市建设学院天津城市建设学院天津城市建设学院 一、一、柱顶水平集中力作用下柱顶水平集中力作用下等高排架等

15、高排架内力分析内力分析 ： 在柱顶水平集中力作用下，等高排架各柱顶侧移相等在柱顶水平集中力作用下，等高排架各柱顶侧移相等，沿横，沿横梁与柱的连接处将各柱的柱顶切开，在各柱顶的切口上作用一对梁与柱的连接处将各柱的柱顶切开，在各柱顶的切口上作用一对相应的剪力相应的剪力 。iV111iiiniiVFF柱顶水平集中力作用下等高排架的变形和内力柱顶水平集中力作用下等高排架的变形和内力天津城市建设学院天津城市建设学院111iinii1ii式中式中 第第 i 根排架柱的抗侧移刚度（或抗剪刚度），即悬臂根排架柱的抗侧移刚度（或抗剪刚度），即悬臂 第第 i 根排架柱的剪力分配系数，按下式计算：根排架柱的剪力分配

16、系数，按下式计算： 求得柱顶剪力求得柱顶剪力Vi 后，用平衡条件可得排架柱各截面的弯矩后，用平衡条件可得排架柱各截面的弯矩和剪力。和剪力。当排架结构柱顶作用水平集中力当排架结构柱顶作用水平集中力F时，各柱的剪力按其抗时，各柱的剪力按其抗剪刚度与各柱抗剪刚度总和的比例关系进行分配。剪刚度与各柱抗剪刚度总和的比例关系进行分配。柱柱顶产生单位侧移所需施加的水平力柱柱顶产生单位侧移所需施加的水平力注：注：天津城市建设学院天津城市建设学院剪力分配系数必满足剪力分配系数必满足 。 1i各柱的柱顶剪力各柱的柱顶剪力Vi仅与仅与F 的大小有关，而与其作用在排架左侧的大小有关，而与其作用在排架左侧或右侧柱顶处位

17、置无关，但或右侧柱顶处位置无关，但F 的作用位置对横梁内力有影响。的作用位置对横梁内力有影响。 二、二、任意荷载作用下等高排架内力分析任意荷载作用下等高排架内力分析 ：等高排架在任意荷载作用下，等高排架在任意荷载作用下，为了利用剪力分配法求解，通常可采用以下三个步骤来进行这种情况下的为了利用剪力分配法求解，通常可采用以下三个步骤来进行这种情况下的排架内力分析。排架内力分析。对承受任意荷载作用的排架，先在排架柱顶部附加一个不动铰对承受任意荷载作用的排架，先在排架柱顶部附加一个不动铰支座以阻止其侧移，则各柱为单阶一次超静定柱，应用柱顶反支座以阻止其侧移，则各柱为单阶一次超静定柱，应用柱顶反力系数可求得各柱反力力系数可求得各柱反力Ri及相应的柱端剪力，柱顶假想的不动及相应的柱端剪力，柱