第三章单层厂房第二讲

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1、第三章 单层厂房排架结构（第二讲） 主讲：姚红梅 希望学院土木系结构教研室地基反力墙梁基础梁柱下独立基础天窗架自重三、排架荷载计算及内力分析1. 排架结构单层厂房所受的荷载和传力路径横向平面排架所受的荷载横向平面排架所受的荷载屋面板荷载雪荷载或积灰荷载风吸力风压力水平地震作用屋架自重吊车横向水平制动力墙重墙重基础及土自重设备重（作为吊车的竖向荷载的一部分传给吊车梁）吊车竖向荷载柱重三、排架荷载计算及内力分析1. 排架结构单层厂房所受的荷载和传力路径横向平面排架荷载的传递路径横向平面排架荷载的传递路径竖向荷载雪（灰）、屋面荷载屋面板屋架天窗架吊车轮压吊车梁牛腿墙体重量墙梁排架柱基础地基基础梁三、

2、排架荷载计算及内力分析1. 排架结构单层厂房所受的荷载和传力路径横向平面排架荷载的传递路径横向平面排架荷载的传递路径水平荷载风荷载墙体、屋盖地震吊车横向水平制动力吊车梁排架柱基础地基屋盖屋盖结构柱间支撑屋盖横向水平支撑抗风柱山墙水平荷载风荷载山墙地震吊车纵向水平制动力吊车梁纵向排架柱（柱间支撑）基础地基屋盖抗风柱屋盖横向水平支撑联系梁三、排架荷载计算及内力分析1. 排架结构单层厂房所受的荷载和传力路径纵向平面排架所受的荷载及其传递路径纵向平面排架所受的荷载及其传递路径吊车纵向水平制动力风荷载水平地震作用三、排架荷载计算及内力分析2. 排架分析时的计算假定和计算简图基本计算单元基本计算单元以横向

3、排架为主以横向排架为主18000B基 本 计 算 单元600A1234567600060006000600060006000600基本假定：（1）柱下端固接于基础顶面，横梁（或屋架）铰接在柱上。（2）横梁在排架平面内的轴压刚度为无限大，受力后不产生轴向变形。按平面排架计算时，一榀排架的负荷范围可由相邻柱距的中线截出一个有代表性的单元（图的阴影部分），称为计算单元计算单元。三、排架荷载计算及内力分析2. 排架分析时的计算假定和计算简图计算假定和计算简图计算假定和计算简图固结EI2EI = ABLeEI1EI1EI2铰结MEI1ABLEI = MEI1EI2EI2上柱柱顶牛腿顶面基础顶面e预埋件焊

4、接（铰接）高标号细石混凝土灌注ABL*屋架端部和上柱柱顶一般用钢板焊接，可简化屋架端部和上柱柱顶一般用钢板焊接，可简化为为铰接点铰接点*排架柱插入杯口一定深度后，一般用高等级细排架柱插入杯口一定深度后，一般用高等级细石混凝土灌注，可按石混凝土灌注，可按固接点固接点考虑考虑*屋架可简化为一无穷刚度体屋架可简化为一无穷刚度体*排架柱高由基础顶算至上柱柱顶。轴线为柱的排架柱高由基础顶算至上柱柱顶。轴线为柱的几何轴线几何轴线*排架跨度以厂房的轴线为准排架跨度以厂房的轴线为准三、排架荷载计算及内力分析3. 排架上的荷载标准值屋盖荷载屋盖荷载P1P1e1P1P1*P1中的恒载包括屋面构造层、屋面板、天窗架

5、、中的恒载包括屋面构造层、屋面板、天窗架、屋架及屋面支撑系统的自重，可根据构件的容屋架及屋面支撑系统的自重，可根据构件的容重和尺寸算出重和尺寸算出,标准构件也可直接从标准图上查标准构件也可直接从标准图上查出。出。*P1中的活载包括雪荷载、屋面活载和积灰荷载中的活载包括雪荷载、屋面活载和积灰荷载*P1有偏心时，计算简图上要附加弯矩有偏心时，计算简图上要附加弯矩P1e1P1P1P1e1P1e2P1e2 恒载作用位置及相应的排架计算简图恒载作用位置及相应的排架计算简图 说明：说明： 柱、吊车梁及轨道等构件吊装就位后，屋架尚未安装，此时还形不成排架结构，故柱在其自重、吊车梁及轨道等自重重力荷载作用下，

6、应按竖向悬臂柱进行内力分析。但考虑到此种受力状态比较暂短，且不会对柱控制截面内力产生较大影响，为简化计算，通常仍按排架结构进行内力分析。三、排架荷载计算及内力分析3. 排架上的荷载标准值屋盖荷载屋盖荷载P1*屋面活载系指不上人屋面考虑施工、检修时的屋面活载系指不上人屋面考虑施工、检修时的活荷载，亦按屋面水平投影考虑，一般为活荷载，亦按屋面水平投影考虑，一般为0.30.7kN/m2*机械、冶金、水泥厂的厂房屋面，应考虑屋面机械、冶金、水泥厂的厂房屋面，应考虑屋面积灰荷载，可查阅积灰荷载，可查阅建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范*屋面活载不与雪荷载同时考虑，取两者中的大屋面活载不与雪荷载同时考虑，取

7、两者中的大值值*积灰荷载应与屋面活载和雪荷载两者中的大值积灰荷载应与屋面活载和雪荷载两者中的大值同时考虑同时考虑P1e1P1P1P1e1P1P1P1e1P1e2P1e2三、排架荷载计算及内力分析3. 排架上的荷载标准值屋盖荷载屋盖荷载P1*屋面水平投影面上的雪荷载按下式计算屋面水平投影面上的雪荷载按下式计算0SSrk屋面积雪分布系数，当屋面积雪分布系数，当屋面坡度小于屋面坡度小于25 时取时取为为1.0基本雪压，以当地平坦基本雪压，以当地平坦空旷地面上统计所得空旷地面上统计所得50年一遇最大积雪自重确年一遇最大积雪自重确定，可查阅定，可查阅建筑结构建筑结构荷载规范荷载规范P1e1P1P1P1e

8、1P1P1P1e1P1e2P1e2三、排架荷载计算及内力分析3. 排架上的荷载标准值风荷载风荷载0zszk基本风压，以当地平坦空旷地基本风压，以当地平坦空旷地面上离地面面上离地面10m高统计所得高统计所得50年一遇年一遇10分中平均最大风速分中平均最大风速v0（m/s），按），按W0= v02/1600确定，确定，具体数值可查阅具体数值可查阅建筑结构荷建筑结构荷载规范载规范风振系数，对于高度大于风振系数，对于高度大于30 m且高宽比大于且高宽比大于1.5的房屋，应考的房屋，应考虑其影响，其值大于虑其影响，其值大于1风载高度变化系数，具体数值风载高度变化系数，具体数值可查阅可查阅建筑结构荷载规范

9、建筑结构荷载规范风载体型系数，具体数值可查风载体型系数，具体数值可查阅阅建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范三、排架荷载计算及内力分析3. 排架上的荷载标准值-0.2-0.6+0.8+0.6-0.6-0.5-0.7-0.7风向+0.8+06-0.2-0.7-0.7-0.6-0.5-0.6-0.6-0.5-0.4ha风向当a4h时为0.2当a4h时为0.6-0.5风荷载体形系数风荷载体形系数说明：说明：v排架内力分析时，为简化计算，柱顶以下风荷载q1、q2可按均布考虑，Z按柱顶标高处取值；柱顶以上风荷载按作用于柱顶的水平集中力FW考虑（图），此水平集中力FW包括柱顶以上屋架支座高度范围内墙体迎风面、

10、背风面和屋面风荷载的水平力的总和。计算FW时风压高度变化系数Z取为：有天窗时按天窗檐口标高取值；无天窗时按厂房檐口标高取值。v风的方向是任意的，要考虑左、右两种可能。q1、q2、FW的风荷载设计值按下式计算：式中,B为计算单元宽度; 为风荷载的分项系数， =1.4; 风荷载的组合值和准永久值系数可分别取0.6和0。为屋面斜长。wwl11102220121 1342201sinwkwzswkwzsnwwkiwsszssziqw Bw Bqw Bw BFw Blhhw B 【例题】【例题】 某厂房排架各部尺寸如图所示，按B类地面，屋面坡度为1:10，排架的间距为6m，基本风压值w=0.40kN/m

11、2。求：作用在排架上的风荷载设计值（图b）。（标高11.4m处，Z=1.04 ；标高12.5m处Z=1.07;标高13.0m处Z=1.08 ；标高15.55 m处，Z=1.16 ） 【解】 风荷载体型系数，如图b所示，则得作用在厂房排架边柱上的均布风荷载设计值 迎风面： q1=1.40.81.040.406=2.80kN/m（） 背风面 ： q2=1.40.51.040.406=1.75kN/m（） 作用于柱顶标高以上集中风荷载的设计值： FW=1.4（0.8+0.5）1.071.1+（-0.2+0.6）1.080.5+（0.6+0.6）1.162.55 0.46 =17.8kN （）三、排架

12、荷载计算及内力分析3. 排架上的荷载标准值P2P2P5P5P3P3e4e5P1P1P1e1P1e1P1e1P1P1e2P4 +Dmax（ Dmin）TmaxP1e2-P4 e4 -Dmax（ Dmin） e4 P4 +Dmax（ Dmin）P4 + Dmin （ Dmax ）Tmax吊车梁传来的荷载吊车梁传来的荷载*吊车梁和轨道的自重吊车梁和轨道的自重P4按材料的容重按材料的容重和构件的尺寸算得。和构件的尺寸算得。*吊车梁和轨道的自重吊车梁和轨道的自重P4、吊车垂直轮、吊车垂直轮压引起的荷载压引起的荷载Dmax（Dmin）、吊车水）、吊车水平制动时的水平作用力平制动时的水平作用力Tmax 桥式

13、吊车由大车（桥架）和小车组成。大车在吊车梁轨道上沿厂房纵向行驶，小车在桥架（大车）上沿厂房横向运行（图）,大车和小车运行时都可能产生制动刹车力。因此，吊车荷载有竖向荷载和横向荷载两种，而吊车水平荷载又分为纵向和横向两种。 桥式吊车的受力状况桥式吊车的受力状况 三、排架荷载计算及内力分析3. 排架上的荷载标准值TtraG(大车重)PmaxPmaxPminPminTTg(小车重)Q(起重量)吊车梁排架柱TT最大和最小轮压最大和最小轮压2,min,maxQgGPPkk 吊车梁承受的吊车轮压力是一组移动荷载，其支座反力应该用反力影响线的原理求出。吊车梁支座反力即为吊车梁传给柱子的竖向荷载。 当两台吊车

14、并行，吊车轮子的最不利位置如图所示。图中B，K分别为大车宽和轮距。（a）吊车梁支座反力影响线）吊车梁支座反力影响线 （b） 三、排架荷载计算及内力分析3. 排架上的荷载标准值CBB（吊车宽）K（吊车轮距）PmaxPmaxPmaxPmaxK吊车梁i-1ii+1y3y4y2y1001吊车轮压引起的竖向荷载吊车轮压引起的竖向荷载4minmin4maxmaxeDMeDMKKKiKDKiKDKPPDyPDyPDmax,min,maxmin,minmax,maxKQKQDDDD,minmin,maxmax三、排架荷载计算及内力分析3. 排架上的荷载标准值吊车轮压引起的竖向荷载吊车轮压引起的竖向荷载*对单跨

15、厂房的一个排架最多考虑两台吊车，对单跨厂房的一个排架最多考虑两台吊车， 对多跨厂房的一个排架最多考虑四台吊车。对多跨厂房的一个排架最多考虑四台吊车。* Dmax、Dmin的作用位置的作用位置三、排架荷载计算及内力分析3. 排架上的荷载标准值吊车横向水平制动力吊车横向水平制动力（软钩吊车）（软钩吊车）TtraG(大车重)PmaxPmaxPminPminTTg(小车重)Q(起重量)吊车梁排架柱TTtratratra0.12()98kN0.1()147 490kN0.08()735kNTQgQTQgQTQgQ吊车的起重量吊车的起重量小车的自重小车的自重三、排架荷载计算及内力分析3. 排架上的荷载标准

16、值吊车横向水平制动力吊车横向水平制动力（硬钩吊车）（硬钩吊车）TtraG(大车重)PmaxPmaxPminPminTTg(小车重)Q(起重量)吊车梁排架柱TTtra0.20()TQg三、排架荷载计算及内力分析3. 排架上的荷载标准值车轮传给吊车梁的水平荷载车轮传给吊车梁的水平荷载TtraG(大车重)PmaxPmaxPminPminTTg(小车重)Q(起重量)吊车梁排架柱TT* 对四轮桥式吊车对四轮桥式吊车wtraKnTT 4traKTT 三、排架荷载计算及内力分析3. 排架上的荷载标准值BB（吊车宽）K（吊车轮距）PmaxPmaxPmaxPmaxTTTTK吊车梁i-1ii+1y3y4y2y10

17、01iKDKyTT,max排架的水平荷载排架的水平荷载kKPTDTmax,maxmax或：KQTT,maxmax三、排架荷载计算及内力分析3. 排架上的荷载标准值排架的水平荷载排架的水平荷载*无论是单跨厂房还是多跨厂房，每榀排架最多考虑两台吊车无论是单跨厂房还是多跨厂房，每榀排架最多考虑两台吊车* Tmax的方向应考虑向左向右两种可能性的方向应考虑向左向右两种可能性【例题】 v已知某单层单跨厂房，跨度为18m，柱距为6m，设计时考虑两台中级工作制起重量为10t的桥式软钩吊车，吊车桥架跨度L=16.5m，由电动桥式吊车数据查得：桥架宽度B=5150mm，轮距K=4050mm，小车重量 Q=39.0kN，吊车最大及最小轮压Pmax，k=117kN，Pmin,k=26kN，图为两台10t吊车荷载作用下支座反力影响线。v。求Dmax、Dmin及Tmax。kNPPDDkNyPDKKiKQ82.741172671.33671.336142. 0817. 01325. 01174 . 19 . 0max,min,maxmin,maxmaxkNPTDTkNQgTKKk1211717. 471.33617. 441003912. 04max,maxmax【解】