重型單層工業(yè)廠房橫向框架的計算及柱設計

1、課程主要內容：1、荷載2、內力分析3、內力組合第25講 重型單層工業(yè)廠房橫向框架的計算和廠房柱設計（1）廠房橫向框架的計算1荷載恒載：結構自重、屋蓋及墻面等重量活載：屋面活荷載、風、雪、 積灰和吊車荷載、地震荷載 作用在橫向框架上的吊車荷載： 最大豎向壓力：最小豎向壓力：橫向水平力： 第25講 重型單層工業(yè)廠房橫向框架的計算和廠房柱設計（1）式中，Pmax，Pmin吊車每個車輪的最大及最小輪壓； T1吊車每個車輪所傳來的水平橫向制動力 y最不利車輪位置，各個車輪處的影響線縱坐標之和。對單跨廠房，當框架柱兩側的吊車梁同時有2臺吊車時，一榀橫向框架將同時承受4臺吊車的荷載的作用，但這是小概率事件，

2、因此通常設定在一榀橫向框架中參與組合的吊車臺數(shù)不多于兩臺；對多跨廠房，在同一柱距內同時出現(xiàn)2臺以上吊車的機會增加。但考慮隔跨吊車對結構的影響減弱和計算方便，容許在計算吊車豎向荷載時，最多考慮4臺吊車；而在計算吊車橫向水平荷載時，由于多臺吊車同時制動的機會很少，最多只考慮2臺吊車。第25講 重型單層工業(yè)廠房橫向框架的計算和廠房柱設計（1）2內力分析 空間整體分析：復雜，軟件（STS,3D3S,MST) 平面框架：簡單，方便,手算。計算跨度取上段柱軸線間距離，計算高度取柱腳底面至屋架下弦軸線間的距離，（屋架為上升式）柱腳底面至屋架端部高度形心處的距離。（屋架為下降式）。合理模型計算模型橫向框架第2

3、5講 重型單層工業(yè)廠房橫向框架的計算和廠房柱設計（1）屋架的等效慣性矩： 式中，A1、A2-屋架跨中上弦桿和下弦桿的截面積； y1、y2-屋架跨中上弦桿和下弦桿的截面形 心至屋架中和軸的距離-考慮屋架高度變化和腹桿變形的修正系數(shù)，屋架上弦坡度1/81/101/121/1500.650.70.750.80.9第25講 重型單層工業(yè)廠房橫向框架的計算和廠房柱設計（1）格構式柱的等效慣性矩： 式中，A1、A2分肢1和分肢2的截面面積； x1、x2分肢1的重心線和分肢2的重心線至中和軸的距離，式中：Mmax簡支屋架跨中的最大彎矩； h屋架跨中上下弦桿軸線間的距離； f鋼材的強度設計值。初選截面時屋架的

4、慣性矩I0可先近似地按簡支屋架計算:第25講 重型單層工業(yè)廠房橫向框架的計算和廠房柱設計（1）3內力組合內力分析方法：力法、位移法、彎矩分配法， 靜力計算手冊或圖表 內力組合：考慮承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)， 求出各控制截面上可能的最不利內力（1）框架柱最不利內力組合 控制截面：柱頂、上段柱下端、下段柱上端及柱腳 還應組合柱腳錨栓的計算內力。 +Mmax及相應的N、V； -Mmax及相應的N、V； Nmax及相應的M、V； Nmin及相應的M、V；44332211第25講 重型單層工業(yè)廠房橫向框架的計算和廠房柱設計（1）（2）屋架最不利內力組合 施工時先安裝屋面，再將屋架與柱固定屋架與柱

5、臨時固定屋架與柱固定M1M1M1M1在屋蓋自重作用下簡支桁架的內力分析，其它荷載作用下按屋架和框架柱剛接分析內力第25講 重型單層工業(yè)廠房橫向框架的計算和廠房柱設計（1）（2）屋架最不利內力組合 施工時先將屋架與柱固定，再安裝屋面在所有荷載作用下均按屋架和框架柱剛接計算。屋架端彎矩對屋架桿件的不利作用：原有內力（拉桿和或壓桿）增大；使原來受拉桿件變成受壓。第25講 重型單層工業(yè)廠房橫向框架的計算和廠房柱設計（1）屋架端彎矩對屋架桿件的最不利作用組合：使屋架下弦產(chǎn)生最大壓力，如圖3-22(a)所示；使屋架上弦產(chǎn)生最大壓力，如圖3-22(b)所示；使腹桿產(chǎn)生最大拉力，如圖3-22(c)所示；使腹桿

6、產(chǎn)生最大壓力，如圖3-22(d)所示；第25講 重型單層工業(yè)廠房橫向框架的計算和廠房柱設計（1）廠房橫向框架的計算-小結掌握作用在橫向框架上的荷載計算方法了解橫向框架模型簡化方法掌握框架和屋架最不利內力組合第25講 重型單層工業(yè)廠房橫向框架的計算和廠房柱設計（1）廠房柱設計 1 柱的截面形式和構造2 柱的截面驗算3 階形柱變截面處的構造4 柱腳構造和計算第25講 重型單層工業(yè)廠房橫向框架的計算和廠房柱設計（1）柱的形式和構造1.廠房柱形式廠房柱設計 (a)等截面柱；(b)實腹單階柱；(c)格構單階柱；實腹式柱：構造簡單，適用于柱高度10m,吊車額定起重量20t；階形柱：根據(jù)吊車層數(shù)分為單階柱和

7、雙階柱，吊車梁支承在截面改變處，偏心小，構造合理，應用廣泛；第25講 重型單層工業(yè)廠房橫向框架的計算和廠房柱設計（1）(d)分離式柱；(e)雙階邊柱；(f )雙階中柱分離式柱：屋蓋肢:和橫梁形成框架吊車肢:承受吊車豎向荷載兩肢分別單獨承擔荷載,減小吊車肢在框架平面內的計算長度,構造、制作及安裝簡單方便，但剛度較差，用鋼量大，通常在擴建廠房中采用。柱的截面形式和構造1.廠房柱形式第25講 重型單層工業(yè)廠房橫向框架的計算和廠房柱設計（1）第25講 重型單層工業(yè)廠房橫向框架的計算和廠房柱設計（1）框架柱截面由所承受荷載大小確定：實腹柱：等截面柱（h1m)、階形柱上柱、截面高度較小的下柱、分離式柱的屋蓋肢和吊車肢。格構柱： 階形柱的下柱（h1m)柱的截面寬度不宜小于0.4m。用于邊列柱用于中列柱第25講 重型單層工業(yè)廠房橫向框架的計算和廠房柱設計（1）2.柱身構造橫向加勁肋腹板采用縱向加勁肋，腹板的高厚比80時，其間距約為（2.53）hw當有水平力作