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1、2.3 2.3 排架结构的计算排架结构的计算1全面分析复习复习力法力法超静定刚架和排架超静定刚架和排架2全面分析排架 单层工业厂房（1 1）排架结构与计算简图）排架结构与计算简图计算简图计算简图基础基础柱子柱子桁架桁架ea=3全面分析（2 2）计算假定）计算假定 计算横向排架（受侧向力作用的排架），就是对柱计算横向排架（受侧向力作用的排架），就是对柱子进行内力分析。通常作如下假设：子进行内力分析。通常作如下假设： 认为联系两个柱顶的屋架（或屋面大梁）两端之间的认为联系两个柱顶的屋架（或屋面大梁）两端之间的距离不变，而将它看作是一根轴向刚度为无限大（即距离不变，而将它看作是一根轴向刚度为无限大（
2、即ea=ea=）的链杆。）的链杆。ea=4全面分析（3 3）计算方法及步骤）计算方法及步骤 将横梁作为多余约束，并将其切断，代之以多余将横梁作为多余约束，并将其切断，代之以多余 反力，得到基本结构；反力，得到基本结构； 作作mp、 图，求系数及自由项；图，求系数及自由项； m 解力法方程，求出多余未知力；解力法方程，求出多余未知力； 按静定问题求作最后内力图。按静定问题求作最后内力图。 利用切口处相对位移为零的条件，建立力法方程；利用切口处相对位移为零的条件，建立力法方程； 5全面分析（4 4）举例）举例 计算图示两跨排架，作出弯矩图。计算图示两跨排架，作出弯矩图。 ec，i25i，h13m，
4、22112187.877323eiei x2=1dcabehfg77 m2图图10全面分析122177364020 7360 7322peiei 22221114707602peiei mp图图 2060dcabehfg206011全面分析（4）解力法方程，求多余未知力解得：解得：1212738.7187.836400187.868614700xxxx124.637 kn0.866 knxx 1212pmm xm xm（5 5）由迭加）由迭加法绘制弯矩法绘制弯矩图图12全面分析2.3.1计算简图计算简图13全面分析一、结构体系的简化一、结构体系的简化 二、计算单元二、计算单元三、结构简图三、结
5、构简图14全面分析一、结构体系的简化一、结构体系的简化 一般结构实际上都是空间结构，各部相连成一般结构实际上都是空间结构，各部相连成为一空间整体，以承受各方向可能出现的荷为一空间整体，以承受各方向可能出现的荷载。在多数情况下，常忽略一些次要的空间载。在多数情况下，常忽略一些次要的空间约束，而将实际结构分解为平面结构。约束，而将实际结构分解为平面结构。15全面分析单层工业厂房是由纵横向排架组成的空单层工业厂房是由纵横向排架组成的空间结构。为方便，可简化为间结构。为方便，可简化为纵、横向平面纵、横向平面排架排架分别进行分析。除进行抗震和温度应分别进行分析。除进行抗震和温度应力分析，纵向排架一般不计
6、算。力分析，纵向排架一般不计算。16全面分析横向平面排架：横向平面排架：由屋架（屋面梁）和横向柱列、由屋架（屋面梁）和横向柱列、基础组成的承受竖向荷载和横向水平荷载的基本基础组成的承受竖向荷载和横向水平荷载的基本承重体系；承重体系；纵向平面排架：纵向平面排架：由屋盖体系、吊车梁、横向支由屋盖体系、吊车梁、横向支撑、基础组成的承受纵向水平荷载的受力体系；撑、基础组成的承受纵向水平荷载的受力体系；仅当纵向柱较少或考虑纵向地震作用或温度作用仅当纵向柱较少或考虑纵向地震作用或温度作用或设计柱间支撑时才进行分析。计算。或设计柱间支撑时才进行分析。计算。横向排架计算单元横向排架计算单元，在相邻柱距中线截一
7、段，在相邻柱距中线截一段区段作为计算单元；在抽柱的特殊情况需要考区段作为计算单元；在抽柱的特殊情况需要考虑两个柱距。虑两个柱距。17全面分析qppq横向荷载下横向荷载下水平荷载下水平荷载下18全面分析19全面分析二、计算单元二、计算单元 从整体结构中选取有代表性的一部分作为从整体结构中选取有代表性的一部分作为计算的对象，该部分称为计算单元。计算的对象，该部分称为计算单元。ab计算单元计算单元1234520全面分析单层工业厂房单层工业厂房取一榀计算，并化为平面体系。取一榀计算，并化为平面体系。21全面分析 22全面分析aaaabb12345计算单元huh横向排架纵向排架牛腿顶部基础高度huh00
8、.ucieucielcielcie上柱顶标高基顶基底标高轨顶标高吊车梁高度轨道高度23全面分析三、结构简图三、结构简图柱子下端固接于基础顶面，上端铰接于屋面梁（屋柱子下端固接于基础顶面，上端铰接于屋面梁（屋架）；架）；ueiableiueileiuhh屋面梁（屋架）屋面梁（屋架）为没有轴向变形的刚杆。为没有轴向变形的刚杆。ea 基本假定基本假定24全面分析n（1）柱总高）柱总高h=柱顶标高柱顶标高+基底标高的绝基底标高的绝对值对值-基础高度；基础高度；n（2）上柱高度）上柱高度 hu =柱顶标高柱顶标高-轨顶标高轨顶标高+轨道高度轨道高度+吊车梁高度；吊车梁高度；n（3）其余几何参数）其余几何
9、参数排架几何尺寸排架几何尺寸25全面分析2.3.2荷载的计算荷载的计算26全面分析1.永久荷载：构件和墙体自重永久荷载：构件和墙体自重2.可变荷载：可变荷载：雪荷载雪荷载风荷载风荷载吊车荷载吊车荷载积灰荷载积灰荷载施工荷载施工荷载3.偶然荷载偶然荷载27全面分析形式、大小、作用位置、方向。形式、大小、作用位置、方向。恒恒载载活活载载屋盖自重屋盖自重1f上柱自重上柱自重2f下柱自重下柱自重3f吊车梁及轨道自重吊车梁及轨道自重4f吊车荷载吊车荷载屋面活载屋面活载wqq、21风荷载风荷载柱外牛腿上的维护墙自重柱外牛腿上的维护墙自重f528全面分析横向平面排架主要荷载示意图横向平面排架主要荷载示意图2
10、9全面分析屋盖自重屋盖自重f1上柱上柱自重自重f2下柱自重下柱自重f3吊车梁及轨道自重吊车梁及轨道自重f4屋面活载屋面活载f5吊车荷载吊车荷载风荷载风荷载w、q1、q230全面分析（1）屋盖结构自重传来的荷载）屋盖结构自重传来的荷载f1，其大小可根据标准图集或生产厂家的其大小可根据标准图集或生产厂家的说明书查得，其作用位置见图；说明书查得，其作用位置见图；（2）上柱自重）上柱自重f2，其大小可根据截其大小可根据截面尺寸、钢筋混凝土容重及上柱高度面尺寸、钢筋混凝土容重及上柱高度计算，其作用位置见图；计算，其作用位置见图；恒载恒载（主要为结构构件自重）（主要为结构构件自重）4f1507501f1e
11、2f0e4e3f31全面分析n（3）下柱自重）下柱自重f3 ，其大小可根，其大小可根据截面尺寸、钢筋混凝土容重据截面尺寸、钢筋混凝土容重及下柱高度（含牛腿，近似）及下柱高度（含牛腿，近似）计算，其作用位置见图；计算，其作用位置见图；n（4）吊车梁和轨道零件自重）吊车梁和轨道零件自重f4 ，其大小可根据标准图集或生产其大小可根据标准图集或生产厂家的说明书查得，其作用位厂家的说明书查得，其作用位置见图；置见图；4f1507501f1e2f0e4e3f32全面分析n（5）支承在柱外牛）支承在柱外牛腿上的维护墙自重腿上的维护墙自重f5 ，其大小可根据，其大小可根据墙体截面墙体截面 尺寸、容尺寸、容重及
12、高度计算，其作重及高度计算，其作用位置见图；用位置见图；33全面分析1m1m2m2m恒载下计算简图恒载下计算简图111efm440212)(efeffm恒载下轴力图恒载下轴力图1f21ff 421fff3421ffff1f21ff 421fff3421ffff恒载恒载4f1507501f1e2f0e4e3f34全面分析n屋面活荷载包括屋面均布活荷载、雪荷屋面活荷载包括屋面均布活荷载、雪荷载和积灰荷载，其大小（面分布）可直载和积灰荷载，其大小（面分布）可直接查荷载规范，然后按屋面水平投影面接查荷载规范，然后按屋面水平投影面积计算合力；规范中均为标准值，荷载积计算合力；规范中均为标准值，荷载分项系
13、数均取分项系数均取1.4；q的作用点同的作用点同f1 。屋面活荷载屋面活荷载q35全面分析n（1）屋面均布活荷载）屋面均布活荷载q1按屋面是否上人及相应施工荷载查荷载规范；按屋面是否上人及相应施工荷载查荷载规范；n（2）雪荷载）雪荷载q2n（3）屋面积灰荷载）屋面积灰荷载q3按厂房类型查荷载规范；按厂房类型查荷载规范；n（4 4）屋面活荷载组合原则：）屋面活荷载组合原则： 321qqqq),max(36全面分析n以左风（即风自左向右吹）为例加以说明。将以左风（即风自左向右吹）为例加以说明。将风的作用分成三部分，风的作用分成三部分，n即上柱顶以上部分：以集中荷载表示（只考虑即上柱顶以上部分：以集
14、中荷载表示（只考虑水平分力）水平分力）n上柱顶以下迎风面部分：以集中荷载表示上柱顶以下迎风面部分：以集中荷载表示n上柱顶以下背风面部分：以集中荷载表示。上柱顶以下背风面部分：以集中荷载表示。风载风载37全面分析38全面分析风向风向1s5 . 01h2hslkwkhwkkwbsw22sinhbwshwbswbswkkkkh风载风载s屋面斜长屋面斜长b计算单元宽度计算单元宽度wk 风荷载标准值风荷载标准值kn/m239全面分析风向上柱顶w1q2q将上柱以上合力求得后，认为其通过上柱顶将上柱以上合力求得后，认为其通过上柱顶传给排架，如图所示，具体计算见书上说明。传给排架，如图所示，具体计算见书上说明
15、。1122kkqb wqb w风压高度变化系数风压高度变化系数由柱顶标高确定由柱顶标高确定40全面分析吊车荷载吊车荷载( (主要考虑四轮吊车主要考虑四轮吊车) )吊车分级：吊车分级：a.轻级（工作制），使用较少，轻级（工作制），使用较少， (a1a3) ；b.中级（工作制），使用较多，中级（工作制），使用较多， (a4、a5) ；c.重级或特重级（工作制），使用时满载重级或特重级（工作制），使用时满载 且且十分频繁，十分频繁， (a6、a7)；d.特重级特重级(a8)41全面分析竖向荷载竖向荷载（自重（自重+起吊重量）起吊重量） 横向水平荷载横向水平荷载纵向水平荷载纵向水平荷载minmaxdd
16、、maxt0t吊车荷载：吊车荷载：42全面分析吊车荷载吊车荷载kmaxtmindqggminp小车行驶方向小车行驶方向43全面分析厂房纵向厂房横向qk1g,gkpmax,kpmax,kpmin,大车小车吊车梁重物吊车荷载吊车荷载max,min,kkn ppgqgn吊车每侧的轮子数吊车每侧的轮子数44全面分析最大轮压与最小轮压最大轮压与最小轮压当小车吊有额定起重量开到桥架某一极限位置当小车吊有额定起重量开到桥架某一极限位置时，在这一侧产生的轮压；与最大轮压相对应时，在这一侧产生的轮压；与最大轮压相对应的另一侧轮压称最小轮压。的另一侧轮压称最小轮压。吊车轮压吊车轮压 和和 是作用在吊车梁上的，是作
17、用在吊车梁上的，maxpminp45全面分析最大轮压与最小轮压最大轮压与最小轮压最大轮压最大轮压 可从产品目录中查得；可从产品目录中查得；最小轮压最小轮压 可由下式确定：可由下式确定：maxpminpmaxmin)(21pqggpp2maxxp2maxp1maxk1k2y2y3y4y1=1b1b2p1max46全面分析吊车竖向荷载是作用在厂房横向排架柱上的吊车竖向荷载是作用在厂房横向排架柱上的吊车梁最大支座反力吊车梁最大支座反力 和和 。 和和 分别由分别由 所产生，与厂所产生，与厂房内的吊车台数和吊车作用位置有关。房内的吊车台数和吊车作用位置有关。厂房厂房中同一跨内可能有多台吊车，根据厂房纵
18、向中同一跨内可能有多台吊车，根据厂房纵向柱距大小和横向跨数以及各吊车同时聚集在柱距大小和横向跨数以及各吊车同时聚集在同一柱距范围内的可能性。同一柱距范围内的可能性。maxdmindmaxpminpmaxdmindminmax,dd（1 1）作用在排架（柱）上的吊车竖向荷载）作用在排架（柱）上的吊车竖向荷载设计值设计值 47全面分析kpmax,kpmax,kpmax,kpmax,)(min,kp)(min,kp)(min,kp)(min,kpkdmax,)(min, kd1y4y3y2y2y1y3y4yktmax,ktktktkt48全面分析小车开到极限位置时轮子受到的压力（轮小车开到极限位置时
19、轮子受到的压力（轮压），由根据平衡条件得：压），由根据平衡条件得：max,min,kkn ppgqgmax,min,2kkppgqg作用在排架（柱）上的作用在排架（柱）上的吊车竖向荷载标准值吊车竖向荷载标准值kkddmin,max,、49全面分析荷载规范荷载规范规定：对于一层吊车厂房：规定：对于一层吊车厂房：水平荷载最多考虑水平荷载最多考虑2 2台；多跨时，竖向荷载台；多跨时，竖向荷载最多考虑最多考虑4 4台。台。50全面分析max,max,kikidpymin,min,kikidpy 由于吊车荷载是移动荷载，因此需由于吊车荷载是移动荷载，因此需要用须用影响线原理求吊车梁的最大支座要用须用影响
20、线原理求吊车梁的最大支座反力反力dmax或或dmin 。最大反力为当两台吊车。最大反力为当两台吊车紧挨并行，其中一台的最大轮压紧挨并行，其中一台的最大轮压p1max（ p1max p2max ）正好运行至计算排架轴）正好运行至计算排架轴线处时的反力。反力可由结构力学影响线线处时的反力。反力可由结构力学影响线方法标准值按下式计算：方法标准值按下式计算：51全面分析考虑多台吊车同时作用的情况较少，引入考虑多台吊车同时作用的情况较少，引入折减系数后，得：折减系数后，得：min,min,kikidpymax,max,kikidpy dmax和和dmin分别作用在同一跨两侧排分别作用在同一跨两侧排架柱的
21、牛腿顶面，作用点位置与吊车梁和架柱的牛腿顶面，作用点位置与吊车梁和轨道自重相同。轨道自重相同。52全面分析多台吊车的组合系数多台吊车的组合系数2 2台台轻、中级轻、中级重、特重级重、特重级4 4台台轻、中级轻、中级重、特重级重、特重级3 3台台轻、中级轻、中级重、特重级重、特重级9 . 095. 085. 085. 08 . 09 . 053全面分析如果两台吊车相同，则如果两台吊车相同，则ikypdmaxmax,maxminmax,min,ppddkk相应的设计值为：相应的设计值为：kqddmin,minkqddmax,max54全面分析（2）作用在排架（柱）上的吊车）作用在排架（柱）上的吊车
22、水平荷载设计值水平荷载设计值maxtn纵向纵向水平刹车力：水平刹车力：大车大车刹车时产生，由刹车时产生，由纵纵向向排架承担；排架承担；n 横向横向水平刹车力：水平刹车力：小车小车刹车时产生，由刹车时产生，由横横向向排架承担，是讨论重点。排架承担，是讨论重点。55全面分析n横向水平刹车力作用点：横向水平刹车力作用点：通过吊车梁顶面通过吊车梁顶面传给柱传给柱n每个轮子受到的刹车力：每个轮子受到的刹车力：n根据试验计算；根据试验计算；n根据影响线原理求得公式根据影响线原理求得公式56全面分析吊车吊车横横向水平荷载标准值向水平荷载标准值57全面分析（大车行驶中刹车引起的惯性力）（大车行驶中刹车引起的惯
23、性力）吊车吊车横横向水平荷载标准值向水平荷载标准值max,kt传力过程：传力过程：大车大车吊车梁吊车梁排架柱排架柱小车惯性力小车惯性力58全面分析横向水平制动系数横向水平制动系数q吊车的额定起重量的重力荷载吊车的额定起重量的重力荷载g小车的重力荷载小车的重力荷载()qg.建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范5.1.2.25.1.2.2：桥式吊车的卷扬机小车起吊重物后在启动或桥式吊车的卷扬机小车起吊重物后在启动或制动时将产生惯性力，即制动时将产生惯性力，即横向横向水平制动力水平制动力，其值为其值为59全面分析考虑吊车轮以很大的竖向压力压在轨考虑吊车轮以很大的竖向压力压在轨顶上，它们的摩擦力足以传递小
24、车制动的顶上，它们的摩擦力足以传递小车制动的制动力，故吊车横向水平制动力应按两侧制动力，故吊车横向水平制动力应按两侧柱的侧移刚度大小分配。为计算方便，可柱的侧移刚度大小分配。为计算方便，可将将水平制动力在两边轨道上平均分配，即水平制动力在两边轨道上平均分配，即1()2qg作用位置：作用位置：轨道顶面作用方向：作用方向：沿轨道方向吊车吊车横横向水平荷载标准值向水平荷载标准值max,kt60全面分析4/ )(gqti对于一般对于一般四轮桥式吊车四轮桥式吊车每个轮子上的横向水每个轮子上的横向水平制动力：平制动力：横向制动系数。横向制动系数。tqtqtq7508. 0501610. 01012. 0软
25、钩()/2itqgn61全面分析n.钢结构设计规范钢结构设计规范3.2.0考虑吊车考虑吊车摆动引起的横向水平力，取轮压的摆动引起的横向水平力，取轮压的0.1取取、 大值考虑。大值考虑。maxmax,0.1ktp吊车吊车横横向水平荷载标准值向水平荷载标准值max,kt62全面分析maxt 与与dmax和和dmin类似类似， tmax和和tmin的大小也与吊车台数的大小也与吊车台数和吊车作用位置有关。产生和吊车作用位置有关。产生tmax的横向水平制动力作用的横向水平制动力作用位置与吊车的竖向轮压相同。位置与吊车的竖向轮压相同。吊车吊车横横向水平荷载标准值向水平荷载标准值max,kt63全面分析ii
26、kyttmax,如果吊车相同，如果吊车相同，maxmax,max,ptdtkk同样，利用影响线可以确定柱子受到同样，利用影响线可以确定柱子受到的水平力的水平力但但荷载规范荷载规范规定：对单跨或多跨厂规定：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房的每个排架，参与组合的吊车台数不应多于2台，综上所述，作用在排架柱上的吊车横向台，综上所述，作用在排架柱上的吊车横向水平荷载是由水平荷载是由不多于不多于2台台且处于不利位置的吊且处于不利位置的吊车横向水平制动力通过吊车梁传递给柱的最大车横向水平制动力通过吊车梁传递给柱的最大横向反力，其标准值按下式计算：横向反力，其标准值按下式计算：64全
27、面分析kpmax,kpmax,kpmax,kpmax,)(min,kp)(min,kp)(min,kp)(min,kpkdmax,)(min, kd1y4y3y2y2y1y3y4yktmax,ktktktkt吊车吊车横横向水平荷载标准值向水平荷载标准值max,kt65全面分析吊车纵向水平荷载设计值吊车纵向水平荷载设计值tmax吊车纵向水平荷载是桥式吊车在沿吊车纵向水平荷载是桥式吊车在沿厂房纵向启动或制动时，由吊车自重和吊厂房纵向启动或制动时，由吊车自重和吊重的惯性力在纵向排架上所产生的水平制重的惯性力在纵向排架上所产生的水平制动力。它通过吊车两端的制动轮与吊车轨动力。它通过吊车两端的制动轮与吊
28、车轨道的摩擦力，由吊车梁传给纵向柱列或柱道的摩擦力，由吊车梁传给纵向柱列或柱间支撑。间支撑。66全面分析maxmax/10tnpn施加在边轨道上所有刹车轮数之和。施加在边轨道上所有刹车轮数之和。吊车纵向水平荷载设计值吊车纵向水平荷载设计值tmax每列纵向排架承受的最大纵向水平力每列纵向排架承受的最大纵向水平力按作按作用在一边轨道上所有刹车轮的最大轮压之用在一边轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的和的10%确定：确定：67全面分析当厂房纵向有柱间支撑时，全部吊车纵当厂房纵向有柱间支撑时，全部吊车纵向荷载由柱间支撑承受；当厂房纵向无柱间支向荷载由柱间支撑承受；当厂房纵向无柱间支撑时，全部吊车纵向水平荷
29、载由同一伸缩缝区撑时，全部吊车纵向水平荷载由同一伸缩缝区段内的全部柱承受。在计算吊车纵向水平荷载段内的全部柱承受。在计算吊车纵向水平荷载引起的厂房纵向结构的内力时，无论单跨或多引起的厂房纵向结构的内力时，无论单跨或多跨厂房，参与组合的吊车数不应多于跨厂房，参与组合的吊车数不应多于2 2台。台。吊车纵向水平荷载设计值吊车纵向水平荷载设计值tmax68全面分析吊车荷载作用下的计算简图吊车荷载作用下的计算简图69全面分析讨论讨论1 1：a. dmax作用于左柱时，作用于左柱时， dmin一定同时作用于一定同时作用于右柱；右柱；dmax作用于右柱时，作用于右柱时， dmin一定同时作用于左柱；一定同时
30、作用于左柱； 上述两种情况应在求内力时分别考虑；上述两种情况应在求内力时分别考虑；b. dmax和和 dmin不可能同时作用于同一侧柱；不可能同时作用于同一侧柱；70全面分析a. tmax 有分别向左刹车和向右刹车两种情况；有分别向左刹车和向右刹车两种情况；b.不可能不可能出现同时向左和向右刹车的情况；出现同时向左和向右刹车的情况；c.在荷载组合时，有在荷载组合时，有dmax或或dmin时，可能有或时，可能有或没有没有 tmax ；没有没有dmax或或dmin 时，一定没有时，一定没有tmax 。讨论讨论2 2 ：71全面分析活载下计算简图活载下计算简图155efm4maxmaxedm5m5m
31、maxmminmmaxtmaxtw1q2q4minminedm72全面分析内力计算例题内力计算例题n某金工车间为单层单跨钢筋混凝土排架结某金工车间为单层单跨钢筋混凝土排架结构房屋，跨度为构房屋，跨度为18m，柱距，柱距6m，车间总，车间总长长60m，吊车梁为装配式钢筋混凝土构件，吊车梁为装配式钢筋混凝土构件，其跨度与柱距相同，车间内安装有其跨度与柱距相同，车间内安装有两台两台起起重量为重量为5t的的a5级电动吊钩吊车，吊车跨度级电动吊钩吊车，吊车跨度lk=16.5m，73全面分析吊车为主要技术参数吊车为主要技术参数吊车起吊车起重量（重量（t）最大轮最大轮压（压（kn）吊车最大吊车最大宽度宽度(
32、m)大车轮大车轮距距(m)吊车总重吊车总重（t）小车小车重（重（t）589.25.193.40161.85674全面分析n1、求柱、求柱a牛腿处由两台吊车最大轮压产生牛腿处由两台吊车最大轮压产生的最大垂直力的最大垂直力dmax的标准值的标准值解：解：考虑两台考虑两台吊车参与组合，吊车为吊车参与组合，吊车为 a5a5级级建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范表表5.2.2规定，吊车规定，吊车竖向荷载应乘以折减系数竖向荷载应乘以折减系数0.9。吊车最大。吊车最大轮压产生的柱轮压产生的柱a牛腿处牛腿处最大垂直力时吊车位最大垂直力时吊车位置及吊车梁支承反力影响线为下图：置及吊车梁支承反力影响线为下图：75全
35、架79全面分析n单层厂房排架结构为空间结构，可视为横单层厂房排架结构为空间结构，可视为横向平面排架与纵向平面排架的组合。向平面排架与纵向平面排架的组合。n由于纵向排架柱较多、抗侧刚度较大、每由于纵向排架柱较多、抗侧刚度较大、每根柱子受力不大，所以一般情况下不须计根柱子受力不大，所以一般情况下不须计算，仅在考虑抗震和温度应力时加以验算。算，仅在考虑抗震和温度应力时加以验算。n主要荷载由横向排架承担，所以重点讨论主要荷载由横向排架承担，所以重点讨论其计算方法。其计算方法。80全面分析n横向排架横向排架的计算内容为：的计算内容为：确定计算简图、荷载计算、控制截面内力计确定计算简图、荷载计算、控制截面
36、内力计算和组合，配筋根据偏心受力构件计算。算和组合，配筋根据偏心受力构件计算。排架内力一般采用排架内力一般采用剪力分配法剪力分配法计算，现计算，现根据该法的原理介绍单层单跨排架的查根据该法的原理介绍单层单跨排架的查表计算方法。表计算方法。81全面分析一、柱的抗侧刚度一、柱的抗侧刚度二、剪力分配法二、剪力分配法三、水平位移计算三、水平位移计算82全面分析一、柱的抗侧刚度一、柱的抗侧刚度 代表柱顶发生单位侧向位移时柱代表柱顶发生单位侧向位移时柱内的剪力，定义为柱的抗侧（推）刚内的剪力，定义为柱的抗侧（推）刚度，用度，用d d表示。表示。设柱顶作用一单位力发生的位移为设柱顶作用一单位力发生的位移为u
37、，u/1leichu031uhueileiuhlh) 11(1330ncluiin hhu与与、有关。有关。30/1heicudl83全面分析二、剪力分配法二、剪力分配法（只适用于等高排架）（只适用于等高排架）柱顶作用集中荷载柱顶作用集中荷载1vf1uiunuivnvniivf1由平衡条件：由平衡条件：iiiudv由物理条件：由物理条件：由几何条件：由几何条件：niuuu1可求得：可求得：fviinjjinjjiiuudd11/1/1称为柱称为柱i的剪力分配系数。的剪力分配系数。84全面分析剪力分配法剪力分配法（1）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
38、抗剪刚度与各柱抗剪时，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，故称刚度总和的比例关系进行分配，故称剪力剪力分配法分配法（3）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，的大小有关，而与其作用位置无关，但而与其作用位置无关，但f的作用位置对横的作用位置对横梁内力有影响。梁内力有影响。1i（2）剪力分配系数必须满足）剪力分配系数必须满足85全面分析任意荷载作用任意荷载作用5m5mmaxmminmmaxtw1q2q5m5mmaxmminmmaxtw1q2qr在柱顶加上不动铰支座，利用图表求出内力和在柱顶加上不动铰支座，利用图表求出内力和支座反力；支座反力；将支座反力反
39、向作用于柱顶，求出内力；将支座反力反向作用于柱顶，求出内力；将上述两种情况的内力叠加。将上述两种情况的内力叠加。86全面分析剪力分配法例题剪力分配法例题如图，吊车竖向荷载如图，吊车竖向荷载dmax=743.05kn和和dmin=171.15kn依次分别作用在依次分别作用在a、b柱上，且柱上，且各自在各自在a、b柱上产生的偏心分别为柱上产生的偏心分别为m4a297.22kn.m， m4b68.48kn.m ，在上，在上述荷载作用下，当单柱作为一次超静定变截述荷载作用下，当单柱作为一次超静定变截面梁计算时，面梁计算时，a、b柱上端支座反力分别为柱上端支座反力分别为87全面分析26.35(),6.0
40、7().abrknrkn试指出在该荷载作用下排架中试指出在该荷载作用下排架中a柱顶部截柱顶部截面的弯矩值面的弯矩值m4。m4aabm4b88全面分析=m4aabm4br=ra-rbabm4aabm4brarb+解：解：89全面分析m4aabm4bab+r=ra-rbabrm4aabm4b=90全面分析由于由于a、b柱刚度相同，所以剪力分配系数柱刚度相同，所以剪力分配系数为为1/220.28()abrrrkn116.21()2aavrrkn 4416.21 4.2297.22aaamv hmkn m 91全面分析三、水平位移计算三、水平位移计算为了保证吊车的正常运行，需要控制厂房为了保证吊车的正
41、常运行，需要控制厂房的水平位移。的水平位移。正常使用极限状正常使用极限状态，考虑态，考虑一台最大吊一台最大吊车的横向水平荷载作车的横向水平荷载作用用，吊车梁顶处的水，吊车梁顶处的水平位移平位移 应满足：应满足：kuabhkmaxtmaxtku92全面分析且且1800kkhu2200kkhu（轻、中级工作制）（轻、中级工作制）（重、特重级工作制）（重、特重级工作制）当当mm5ku时可不验算相对位移。时可不验算相对位移。mm10ku93全面分析2.3.52.3.5排架结构的整体空间作用排架结构的整体空间作用94全面分析一、基本概念一、基本概念二、吊车荷载下厂房空间作用的计算方法二、吊车荷载下厂房空
42、间作用的计算方法三、排架计算中的几个问题三、排架计算中的几个问题四、不等高排架内力分析四、不等高排架内力分析95全面分析一、基本概念一、基本概念96全面分析四种位移示意图四种位移示意图各排架柱顶均受各排架柱顶均受均布集中力均布集中力r，厂房两端厂房两端无无山墙山墙各排架柱顶均受各排架柱顶均受均布集中力均布集中力r，厂房两端厂房两端有有山墙山墙ba 97全面分析仅一榀排架柱顶均仅一榀排架柱顶均受均布集中力受均布集中力r，厂房两端厂房两端无无山墙山墙仅一榀排架柱顶均仅一榀排架柱顶均受均布集中力受均布集中力r，厂房两端厂房两端有有山墙山墙dc 98全面分析空间工作的条件：空间工作的条件：或者结构不均
43、匀、或者荷载不均匀；或者结构不均匀、或者荷载不均匀；各排架之间有联系（即屋盖有一定的整体各排架之间有联系（即屋盖有一定的整体刚度）。刚度）。99全面分析结构均匀、荷载均匀结构均匀、荷载均匀fffffau结构不均匀、荷载均匀结构不均匀、荷载均匀fffffbu结构均匀、荷载不均匀结构均匀、荷载不均匀fcu在在b b、c c两种情况下，其最大侧向位移量两种情况下，其最大侧向位移量,bcau uu100全面分析即在即在b b、c c两种情况的侧移小于按平两种情况的侧移小于按平面排架计算的侧移。面排架计算的侧移。这种排架与排架、排架与山墙之间相互这种排架与排架、排架与山墙之间相互关联的作用称为关联的作用
44、称为整体空间作用整体空间作用。101全面分析二、吊车荷载下厂房空间作用的计算方法二、吊车荷载下厂房空间作用的计算方法kfku平面排架平面排架kukf空间排架空间排架102全面分析kf平面排架平面排架kkuu xfxkff 平面排架平面排架kukkxkmfff称为空间作称为空间作用分配系数用分配系数kkkuum柱顶在单个荷载作用下的空间作用分配系数柱顶在单个荷载作用下的空间作用分配系数km103全面分析当某榀排架柱顶作用水平力当某榀排架柱顶作用水平力 时，时，如果考虑排架整体空间作用，该排如果考虑排架整体空间作用，该排架仅承担架仅承担 ，其余部分由其它，其余部分由其它排架承担。排架承担。kfkk
45、fm104全面分析厂房空间工作示意图厂房空间工作示意图吊车荷载作用下考虑厂房整体空间作用的排架内力分析吊车荷载作用下考虑厂房整体空间作用的排架内力分析001.0rr单个荷载作用下的空间分配系数单个荷载作用下的空间分配系数弹性支座反力弹性支座反力r0105全面分析单跨厂房空间作用分配系数单跨厂房空间作用分配系数106全面分析表示当水平荷载作用在排架柱顶时，由于厂房表示当水平荷载作用在排架柱顶时，由于厂房的空间作用，该排架所分配到的实际水平荷载的空间作用，该排架所分配到的实际水平荷载按平面排架计算时的水平荷载的比值。因此如按平面排架计算时的水平荷载的比值。因此如果果已知，则考虑厂房空间作用时计算排
46、架所承已知，则考虑厂房空间作用时计算排架所承受荷载（受荷载（ r）就可方便求出。）就可方便求出。上述上述只考虑厂房承受一个集中荷载的情况。只考虑厂房承受一个集中荷载的情况。在确定多个荷载作用下的在确定多个荷载作用下的时，需要考虑各榀时，需要考虑各榀排架之间的相互影响，下表所给的排架之间的相互影响，下表所给的值，考虑值，考虑了这个问题并留有一定的安全储备，可供设计了这个问题并留有一定的安全储备，可供设计参考。参考。107全面分析吊车荷载作用下的考虑空间作用的计算方法吊车荷载作用下的考虑空间作用的计算方法maxtmaxtmax52tcr max52tcmrkmaxtmax5tcmax5tcmaxt
47、max5)1 (tcmkmax5)1 (tcmkmax5tcmkmax5tcmk考虑空间作用后，上柱弯矩？下柱弯矩？考虑空间作用后，上柱弯矩？下柱弯矩？考虑空间作用后，上柱弯矩增大；下柱弯矩减小。考虑空间作用后，上柱弯矩增大；下柱弯矩减小。108全面分析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109全面分析考虑厂房整体空间作用时排架内考虑厂房整体空间作用时排架内力计算步骤：力计算步骤：（1）先假定排架柱顶无侧移，求出在吊）先假定排架柱顶无侧移，求出在吊车水平荷载车水平荷载tmax作用下的柱顶反力作用下的柱顶反力r（或（或ra、rb）以及相应的柱顶剪力；）以及相应的柱顶剪力；
48、110全面分析rmaxtmaxt（a）maxtmaxt（b）= =+ +（c）arbrrlr br = =maxtmaxt（d）bbrr aarr 111全面分析（2）将柱顶反力）将柱顶反力r乘以空间作用分配系数乘以空间作用分配系数，并将它反方向施加于可侧移的平面排架上，并将它反方向施加于可侧移的平面排架上，求出各柱顶剪力求出各柱顶剪力 如图（如图（c）。）。,abrr (3)将上述两项计算求得的柱顶剪力叠加，即将上述两项计算求得的柱顶剪力叠加，即为考虑空间作用的柱顶剪力；根据柱顶剪力为考虑空间作用的柱顶剪力；根据柱顶剪力及柱上实际承受的荷载，可求得各柱的内力，及柱上实际承受的荷载，可求得各柱
49、的内力，如图（如图（d）。）。112全面分析如图（如图（d）考虑厂房整体空间作用时，柱顶剪力为：）考虑厂房整体空间作用时，柱顶剪力为：而不考虑厂房整体空间作用时（而不考虑厂房整体空间作用时（ 1.0），柱顶），柱顶剪力为：剪力为：aaavrr aaavrr 由于由于 1.0,故故aavv 因此因此考虑厂房整体空间作用时，上柱内力考虑厂房整体空间作用时，上柱内力将增大；又因为将增大；又因为 与与tmax方向相反，所以方向相反，所以下柱内力将减小。由于下柱配筋一般较多，下柱内力将减小。由于下柱配筋一般较多，所以考虑空间作用后，柱的钢筋总用量有所以考虑空间作用后，柱的钢筋总用量有所减小。所减小。av
50、113全面分析2.3.6排架计算中的几个问题排架计算中的几个问题一、屋架、地基变形对内力的影响一、屋架、地基变形对内力的影响二、柱长不同的等高排架计算二、柱长不同的等高排架计算三、抽柱后的计算模型三、抽柱后的计算模型四、不等高排架内力分析四、不等高排架内力分析114全面分析一、屋架、地基变形对内力的影响一、屋架、地基变形对内力的影响平衡条件：平衡条件：fvvba物理条件：物理条件：aaaudvbbbudvbuauxubu几何条件：几何条件：axbuuuxxuleabvx 横梁变形横梁变形aubueaa ab badbdfl lbvxav115全面分析eaabddfleaabddfl左右两种情况a柱的剪力是否相同？116全面分析地基不均匀沉降地基不均匀沉降abfmaxdmindabf地基转动地基转动地基地基117全面分析二、柱长不同的等高排架计算二、柱长不同的等高排架计算abcuuueieieiabc118全面分析三、抽柱后的计算模型三、抽柱后的计算模型abc123计算单元计算单元uaei2abclaei2ucei2lcei2ubeilbei将计算单元内的排架合并。将计算单元内的排架合并。119全面分析“合并排架合并排架”的恒载和风荷载的计算方法用一般的恒载和风荷载的计算方法用一般排架。但吊车荷载不同，排架。但吊车荷载不同，b轴柱按轴柱按加长吊车梁的加长吊车梁的影
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