第二章單層廠房2ppt課件

1、第四節(jié)第四節(jié) 排架內(nèi)力分析與計算排架內(nèi)力分析與計算 單層廠房結(jié)構(gòu)方案確定之后，接著就是結(jié)構(gòu)內(nèi)力單層廠房結(jié)構(gòu)方案確定之后，接著就是結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析。單層廠房結(jié)構(gòu)實際上是一個復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)分析。單層廠房結(jié)構(gòu)實際上是一個復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)體系，目前除對縱向抗震計算采用空間結(jié)構(gòu)計算模體系，目前除對縱向抗震計算采用空間結(jié)構(gòu)計算模型外，一般將其簡化為縱、橫向平面排架分別計算。型外，一般將其簡化為縱、橫向平面排架分別計算。 本節(jié)的排架計算主要指橫向平面排架而言。本節(jié)的排架計算主要指橫向平面排架而言。p橫向平面排架計算橫向平面排架計算p作用：為柱和基礎(chǔ)設(shè)計提供內(nèi)力數(shù)據(jù)作用：為柱和基礎(chǔ)設(shè)計提供內(nèi)力數(shù)據(jù)p主要內(nèi)容：主要內(nèi)

2、容：p確定計算簡圖確定計算簡圖p荷載計算荷載計算p柱控制截面的內(nèi)力分析和內(nèi)力組合柱控制截面的內(nèi)力分析和內(nèi)力組合1.計算單元：可在結(jié)構(gòu)平面圖上由相鄰柱距的中線截出一個典型的區(qū)段，計算單元：可在結(jié)構(gòu)平面圖上由相鄰柱距的中線截出一個典型的區(qū)段， 作為排架的計算單元。（作為排架的計算單元。（P104，圖，圖2-23） 計算單元和計算模型計算單元和計算模型2.基本假定和計算簡圖基本假定和計算簡圖 ： 為了簡化計算，對于鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)通常作如下假定：為了簡化計算，對于鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)通常作如下假定：柱下端與基礎(chǔ)頂面為剛接，固定端的位置在基礎(chǔ)頂面；柱下端與基礎(chǔ)頂面為剛接，固定端的位置在基礎(chǔ)頂面；柱頂與

3、排架橫梁屋架或屋面梁為鉸接；柱頂與排架橫梁屋架或屋面梁為鉸接；橫梁即屋架或屋面梁為軸向剛度很大的剛性連桿。橫梁即屋架或屋面梁為軸向剛度很大的剛性連桿。排架柱高由固定端算至柱頂鉸結(jié)點處。排架柱高由固定端算至柱頂鉸結(jié)點處。 計算簡圖計算簡圖3.荷載計算荷載計算 作用在橫向排架結(jié)構(gòu)上的荷載有永久荷載和可變荷載。作用在橫向排架結(jié)構(gòu)上的荷載有永久荷載和可變荷載。p 永久荷載：永久荷載： p 屋蓋自重屋蓋自重G1p 上柱自重上柱自重G2p 下柱自重下柱自重G3p 吊車梁、軌道及吊車梁、軌道及p 連接件自重連接件自重G4p 牛腿上圍護結(jié)構(gòu)牛腿上圍護結(jié)構(gòu)p 自重自重G5p 可變荷載：可變荷載：p 屋面活荷載屋

4、面活荷載Q1p 吊車豎向荷載吊車豎向荷載p Dmax及及Dminp 吊車橫向水平荷載吊車橫向水平荷載Tmaxp 均布風(fēng)荷載均布風(fēng)荷載q1及及q2p 屋蓋支撐處的集中屋蓋支撐處的集中p 風(fēng)荷載風(fēng)荷載Fw (1) 永久荷載永久荷載1) 屋蓋自重屋蓋自重G1 荷載形式：荷載形式： 集中力的形式傳至柱頂。集中力的形式傳至柱頂。 作用位置：作用位置： 屋架：屋架端部腹桿與下弦桿中心線的交屋架：屋架端部腹桿與下弦桿中心線的交 點垂線即為作用位置。點垂線即為作用位置。 屋面梁：通過梁端墊板中心線作用于柱頂。屋面梁：通過梁端墊板中心線作用于柱頂。 根據(jù)設(shè)計要求，無論屋架與柱的形式如何，根據(jù)設(shè)計要求，無論屋架與

5、柱的形式如何，作用點均位于廠房定位軸線內(nèi)側(cè)作用點均位于廠房定位軸線內(nèi)側(cè)150mm處。處。圖2-26 屋蓋自重作用點圖圖 2-27 將G1換算成軸向力 +力矩 ，如圖2-27所示。同理，把 對下柱的作用力換算成軸向力 +力矩1G211eGM1G1G111eGM 圖圖2-292) 上柱自重上柱自重G2 上柱自重上柱自重G2對下柱的偏心距為對下柱的偏心距為e2，那么那么G2對下柱的偏心彎矩為：對下柱的偏心彎矩為：3) 下柱自重下柱自重G3 下柱自重下柱自重G3包括牛腿自重作用于包括牛腿自重作用于下柱底，與下部柱中心線相重合。下柱底，與下部柱中心線相重合。4) 吊車梁及軌道等自重吊車梁及軌道等自重G4

6、 吊車梁及軌道等自重上柱自重吊車梁及軌道等自重上柱自重G4對對下柱的偏心距為下柱的偏心距為e4，則，則G4對下柱的偏心對下柱的偏心彎矩為：彎矩為：222eGM 圖圖 2 -28443eGM (2) 可變荷載可變荷載 可變荷載可分為屋面活荷載、吊車荷載和風(fēng)荷載三部分。可變荷載可分為屋面活荷載、吊車荷載和風(fēng)荷載三部分。1) 屋面活荷載屋面活荷載Q1 以豎向集中荷載的方式作用于柱頂，作用點同屋蓋自重。以豎向集中荷載的方式作用于柱頂，作用點同屋蓋自重。 屋面均布活荷載屋面均布活荷載 ：查現(xiàn)行荷載規(guī)范。：查現(xiàn)行荷載規(guī)范。 屋面雪荷載：屋面水平投影面上的雪荷載標準值屋面雪荷載：屋面水平投影面上的雪荷載標準

7、值Sk (kN/m2) 式中：式中：S0為基本雪壓為基本雪壓 (kN/m2)；r為屋面積雪分布系數(shù)。為屋面積雪分布系數(shù)。 屋面積灰荷載：查現(xiàn)行荷載規(guī)范。屋面積灰荷載：查現(xiàn)行荷載規(guī)范。 排架計算時，屋面均布活荷載不與雪荷載同時考慮，僅取兩者中的排架計算時，屋面均布活荷載不與雪荷載同時考慮，僅取兩者中的較大值。較大值。kr 0ss2) 吊車荷載吊車荷載 ： 吊車荷載與吊車工作頻繁程度有關(guān)：吊車荷載與吊車工作頻繁程度有關(guān)： 輕級輕級(A1A3)、中級、中級(A4A5)、重級、重級(A6A7) 和特重級和特重級 (A8) 吊車豎向荷載設(shè)計值吊車豎向荷載設(shè)計值Dmax和和Dmin 對某一個柱子而言，當(dāng)?shù)?/p>

8、車行駛到某一位置時，柱上受到的豎向荷載最大，這對某一個柱子而言，當(dāng)?shù)踯囆旭偟侥骋晃恢脮r，柱上受到的豎向荷載最大，這一位置就是大車的最不利位置。一位置就是大車的最不利位置。 Pmax,k可以根據(jù)吊車型號、規(guī)格等條件查閱有關(guān)資料，對于四輪吊車：可以根據(jù)吊車型號、規(guī)格等條件查閱有關(guān)資料，對于四輪吊車：式中：式中：G1,k，G2,k分別為大車和小車的自重標準值），以分別為大車和小車的自重標準值），以“KN計，計， G=mg； G3,k為吊車的額定起重量，以為吊車的額定起重量，以“KN計；計； 最大輪壓設(shè)計值最大輪壓設(shè)計值Pmax和最小設(shè)計值和最小設(shè)計值Pmin取值如下：取值如下：kmkkkkmPGGG

9、P,in, 3, 2, 1,ax2kkPPPPmin,minmax,max4 . 14 . 1 此時在Pmax作用的一側(cè)，產(chǎn)生Dmax。由于Pmax 與Pmin同時出現(xiàn)，所以，另一側(cè)柱則相應(yīng)地由Pmin產(chǎn)生Dmin 。maxmaxminmin4min3min2min1minminmax4max3max2max1maxmax)()(PDPyPyPyPyPyPDyPyPyPyPyPDii吊車臺吊車臺數(shù)數(shù) 吊車工作制吊車工作制 輕級和中輕級和中級級重級和特重重級和特重級級20.90.9530.850.940.80.85多臺吊車的荷載折減系數(shù)多臺吊車的荷載折減系數(shù)Dmax和和Dmin的作用點：的作用點

10、： 對下柱都是偏心壓力，轉(zhuǎn)換成作用在下柱頂面的軸向壓力和彎矩。對下柱都是偏心壓力，轉(zhuǎn)換成作用在下柱頂面的軸向壓力和彎矩。式中：式中：e3吊車梁支座鋼墊板的中心線至下柱軸線的距離。吊車梁支座鋼墊板的中心線至下柱軸線的距離。3maxmaxeDM3minmineDM 吊車橫向水平荷載吊車橫向水平荷載Tmax 小車剎車或啟動輪子與軌道產(chǎn)生摩擦力大車梁排架柱 為了計算方便，可將橫向水平制動力在兩邊軌道上平均分配，對于一般四輪橋式吊車，每一輪子作用在軌道上的橫向水平制動力為：一個吊車：多個吊車： 設(shè)計值：式中：G3，k為吊車的額定起重量的重力荷載，G2，k為小車的重力荷載。式中橫向水平制動力系數(shù)按下列規(guī)定

11、取值。軟鉤吊車：當(dāng)Q10t時，應(yīng)取0.12； 當(dāng)16tQ50t時，應(yīng)取0.10； 當(dāng)Q75t時，應(yīng)取0.08。硬鉤吊車：取0.2。)(4141, 3, 2,kkkikGGTTikkikkyGGyTT)(41, 3, 2max,ikkQyGGT)(41, 3, 2max 吊車縱向水平荷載吊車縱向水平荷載 吊車縱向水平荷載是橋式吊車在廠房縱向啟動和剎車時產(chǎn)生的慣性力。吊車縱向水平荷載是橋式吊車在廠房縱向啟動和剎車時產(chǎn)生的慣性力。 標準值標準值T0，k：式中：式中：n為吊車每側(cè)的制動輪數(shù)，對于一般的四輪吊車，為吊車每側(cè)的制動輪數(shù)，對于一般的四輪吊車，n=1。設(shè)計值：設(shè)計值： 當(dāng)廠房縱向有柱間支撐時，

12、由柱間支撐承受；當(dāng)廠房縱向有柱間支撐時，由柱間支撐承受； 當(dāng)無柱間支撐時，由同一伸縮縫區(qū)段內(nèi)的全部柱承受。當(dāng)無柱間支撐時，由同一伸縮縫區(qū)段內(nèi)的全部柱承受。kkknPPnT,maxmax, 01 . 010max01 . 0 PT 多臺吊車組合多臺吊車組合 多臺吊車豎向荷載時：多臺吊車豎向荷載時： 參與組合的吊車臺數(shù)對單跨不宜多于二臺；對多跨不宜多于四臺；參與組合的吊車臺數(shù)對單跨不宜多于二臺；對多跨不宜多于四臺； 多臺吊車水平荷載時：多臺吊車水平荷載時： 參與組合的吊車臺數(shù)對單跨和多跨廠房只考慮兩臺吊車同時剎車。參與組合的吊車臺數(shù)對單跨和多跨廠房只考慮兩臺吊車同時剎車。課堂練習(xí)課堂練習(xí)【例【例1

13、】知：有一單跨廠房，跨度】知：有一單跨廠房，跨度18m，柱距，柱距6m，設(shè)計時考慮兩，設(shè)計時考慮兩臺臺10t中級工作制橋式軟鉤吊車，吊車橋架跨度中級工作制橋式軟鉤吊車，吊車橋架跨度lk=16.5m 。查表得，橋架寬度查表得，橋架寬度B=5.55m，輪距，輪距K=4.40m，大車質(zhì)量，大車質(zhì)量m1=18t，小車質(zhì)量小車質(zhì)量m2=3.8t，吊車最大輪壓標準值，吊車最大輪壓標準值Pmax，k=115kN。求：求：Dmax、Dmax和和Tmax。 課堂練習(xí)課堂練習(xí)在進行單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計時，若屋面活荷載、雪荷載、積灰荷載同在進行單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計時，若屋面活荷載、雪荷載、積灰荷載同時存在，那么（時存在，那

14、么（ ）同時考慮。）同時考慮。A屋面活荷載與雪荷載，積灰荷載屋面活荷載與雪荷載，積灰荷載B積灰荷載與屋面活荷載或雪荷載中較大值積灰荷載與屋面活荷載或雪荷載中較大值C屋面活荷載與積灰荷載或雪荷載中較大值屋面活荷載與積灰荷載或雪荷載中較大值 排架結(jié)構(gòu)的基本假定是什么排架結(jié)構(gòu)的基本假定是什么?答：屋架與柱頂假定為鉸接；柱與基礎(chǔ)按固定端考慮；排架橫梁答：屋架與柱頂假定為鉸接；柱與基礎(chǔ)按固定端考慮；排架橫梁(屋架或屋面梁屋架或屋面梁)剛度很大，受力后的軸向變形可忽略不計；排架剛度很大，受力后的軸向變形可忽略不計；排架柱高由固定端算至柱頂鉸結(jié)點處。柱高由固定端算至柱頂鉸結(jié)點處。當(dāng)有多臺吊車時，對于吊車的豎

15、向荷載，當(dāng)有多臺吊車時，對于吊車的豎向荷載，荷載規(guī)范荷載規(guī)范是如何規(guī)定是如何規(guī)定參與組合的吊車的臺數(shù)的參與組合的吊車的臺數(shù)的?答：對一層吊車單跨廠房的每個排架，參與組合的吊車臺數(shù)不宜多答：對一層吊車單跨廠房的每個排架，參與組合的吊車臺數(shù)不宜多于兩臺，對一層吊車多跨廠房的每個排架，不宜多于四臺；對多于兩臺，對一層吊車多跨廠房的每個排架，不宜多于四臺；對多層吊車的單跨或多跨廠房，應(yīng)按實際使用情況考慮。層吊車的單跨或多跨廠房，應(yīng)按實際使用情況考慮。B3) 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 ：垂直于廠房各部分表面的風(fēng)荷載標準值垂直于廠房各部分表面的風(fēng)荷載標準值kN/m2）：）： 基本風(fēng)壓基本風(fēng)壓( kN/m2 )，不小于

16、，不小于0.25kN/m2 z 高度處的風(fēng)振系數(shù)，對于單層廠房高度處的風(fēng)振系數(shù)，對于單層廠房: =1 風(fēng)荷載體型系數(shù)，按風(fēng)荷載體型系數(shù)，按取值；取值； 風(fēng)壓高度變化系數(shù)，教材表風(fēng)壓高度變化系數(shù)，教材表2-9； 0wwzszk0wzszzm 柱頂以下計算單元寬度B范圍內(nèi)風(fēng)荷載的設(shè)計值q為：m 柱頂以上水平集中風(fēng)荷載設(shè)計值Fw為：BwqkkkwqqwkwwFFwkwkwkFFF21BhwFkwk11BhwwFkkwk22-(）左右4 . 1w課堂練習(xí)課堂練習(xí)4.等高排架計算等高排架計算 求等高排架內(nèi)力：柱頂水平位移相等，按剪力分配法計算；求等高排架內(nèi)力：柱頂水平位移相等，按剪力分配法計算； 即求柱

17、頂剪力即求柱頂剪力柱彎矩圖。柱彎矩圖。圖圖 2-361KniniiiniiniuuVVVVVF1112111uVii1 式中： 稱為柱 的剪力分配系數(shù)。柱頂水平集中力作用下的剪力分配：由于橫梁為剛度無限大，所以柱頂水平集中力作用下的剪力分配：由于橫梁為剛度無限大，所以各柱頂點的位移相等。各柱頂點的位移相等。水平力水平力 位移位移 1 1/ 1 u/ uniuuuu21niiFu11FFViniiii111ii(2) 任意荷載的作用任意荷載的作用任意荷載作用下，等高排架的內(nèi)力計算步驟如下：任意荷載作用下，等高排架的內(nèi)力計算步驟如下：（1在排架柱頂附加不動鉸支座，求出支座反力在排架柱頂附加不動鉸支

18、座，求出支座反力R ；（2撤消不動鉸支座，在此排架柱上反向作用支座反力撤消不動鉸支座，在此排架柱上反向作用支座反力R，以恢復(fù)到原，以恢復(fù)到原 來的實際情況；來的實際情況；（3疊加上述兩種情況的內(nèi)力。疊加上述兩種情況的內(nèi)力。圖圖 2-38 任意荷載作用下的剪力分配任意荷載作用下的剪力分配符號規(guī)定：符號規(guī)定：R、V：柱頂：自左向右為正，自右向左為負；：柱頂：自左向右為正，自右向左為負； 柱底：自右向左為正，自左向右為負。柱底：自右向左為正，自左向右為負。 M：左側(cè)受拉為正，右側(cè)受拉為負。：左側(cè)受拉為正，右側(cè)受拉為負。 N：受壓為正，受拉為負。：受壓為正，受拉為負。 5.排架內(nèi)力組合排架內(nèi)力組合 排

19、架內(nèi)力組合的目的：求出控制截面的最不利內(nèi)力，作排架內(nèi)力組合的目的：求出控制截面的最不利內(nèi)力，作為柱和基礎(chǔ)為柱和基礎(chǔ)設(shè)計的依據(jù)。設(shè)計的依據(jù)。1. 控制截面控制截面 控制截面：對柱配筋和基礎(chǔ)設(shè)計起控制作用的截面?？刂平孛妫簩χ浣詈突A(chǔ)設(shè)計起控制作用的截面。 上柱底面上柱底面I-I，牛腿頂面，牛腿頂面II-II，下柱底面，下柱底面III-III。 根部、變截面、彎矩大根部、變截面、彎矩大2. 荷載組合與內(nèi)力組合荷載組合與內(nèi)力組合 組合包含兩個方面：組合包含兩個方面：“荷載組合荷載組合” 、“內(nèi)力組合內(nèi)力組合”。 組合原則：組合原則：“可能與不利可能與不利”。 荷載同時出現(xiàn)的可能性、哪組內(nèi)力最不利荷

20、載同時出現(xiàn)的可能性、哪組內(nèi)力最不利r 荷載組合：對一般排架、框架結(jié)構(gòu)采用簡化規(guī)則荷載組合：對一般排架、框架結(jié)構(gòu)采用簡化規(guī)則r(1)由永久荷載效應(yīng)控制的組合：由永久荷載效應(yīng)控制的組合：r 永久荷載永久荷載+豎向活荷載：豎向活荷載：r式中式中 ：風(fēng)荷載：風(fēng)荷載0.6，雪荷載和屋面均布活荷載，雪荷載和屋面均布活荷載0.7，屋面積灰荷載，屋面積灰荷載0.9，r 吊車荷載吊車荷載0.7軟鉤吊車或軟鉤吊車或0.95硬鉤吊車）。硬鉤吊車）。r(2)由可變荷載效應(yīng)控制的組合：由可變荷載效應(yīng)控制的組合：r 永久荷載永久荷載+一種大活荷載：一種大活荷載：r r 永久荷載永久荷載+0.9任意兩種或兩種以上活荷載之和

21、）：任意兩種或兩種以上活荷載之和）：r 內(nèi)力組合內(nèi)力組合r一般考慮以下四種內(nèi)力的不利組合：（目標及隨項）一般考慮以下四種內(nèi)力的不利組合：（目標及隨項）r （1）Mmax及相應(yīng)的及相應(yīng)的 N、V；r （2）Mmax及相應(yīng)的及相應(yīng)的 N、V；r （3Nmax及相應(yīng)的及相應(yīng)的 M、V；r （4Nmin及相應(yīng)的及相應(yīng)的 M、V。r對稱配筋前兩項合并：對稱配筋前兩項合并：Mmax及相應(yīng)的及相應(yīng)的 N、V。r組合道理：組合道理：r 大、小偏心：大、小偏心： N 一定，一定，M、As ；r 小偏心：小偏心： M一定，一定，N 、As ；r 大偏心：大偏心： M一定，一定，N 、As 。m內(nèi)力組合表：表2-17m內(nèi)力組合注意事項：m（1永久荷載在任何一種內(nèi)力組合時都應(yīng)存在；m（2吊車荷載Dmax應(yīng)當(dāng)分別作用在左柱和右柱；m（3在考慮吊車橫向水平荷載時，必須考慮吊車豎向荷載，m切記：m（4應(yīng)當(dāng)考慮左右兩個方向的橫向水平作用；m（5風(fēng)荷載的作用方向考慮左右兩種情況。)TDDmaxmaxmin有必有（或)DDTmaxminmax有（或也要有。6.