模块 单层厂房柱和牛腿的设计.pptx

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1、（1）排架结构由屋架或屋面梁、柱和基础组成，按生产和工艺要求，排架可做成单跨、多跨、等高、不等高和锯齿形等多种形式，锯齿形适用于织布过程中不允许阳光直射的纺织厂，只允许朝北向开天窗。排架结构是目前单层厂房最常用的基本形成，跨度大于30m，高度大于20-30m，吊车吨位可达到150t。模块模块11-1 11-1 单层厂房的单层厂房的结构形式、组成结构形式、组成和和荷载荷载第1页/共119页（2）刚架结构 由柱和横梁形成的结构，当柱与基础铰接、门架顶节点 做成铰接的称为三铰刚架，做成刚接的称为两铰门架，为 便 于施工吊装，两铰门架常做成三段，在横梁弯矩为零或 很小的截面设置接头，用焊接或螺栓连成整

2、体。为了节省 材料，刚架立柱和横梁的截面高度沿轴线变化可以同弯矩 图，另外，构件的截面也可做成工字形或空腹。模块模块11-1 11-1 单层厂房的单层厂房的结构形式、组成结构形式、组成和和荷载荷载第2页/共119页模块模块11-1 11-1 单层厂房的单层厂房的结构形式、组成结构形式、组成和和荷载荷载3）刚架与排架的比较刚架制作简单，以块拼装，在小跨度经济性优于排架；刚架刚度差，梁柱转角易产生裂缝，大跨度，大吨位不适合；适用范围：吊车吨位以下，跨度，高度。第3页/共119页模块模块11-1 11-1 单层厂房的单层厂房的结构形式、组成结构形式、组成和和荷载荷载单层厂房的结构组成1）结构组成第4

3、页/共119页单层单层厂房厂房屋盖屋盖结构结构横向横向平面平面排架排架纵向纵向平面平面排架排架吊车吊车梁梁支撑支撑基础基础围护围护结构结构2)结构组成及构件作用模块模块11-1 11-1 单层厂房的单层厂房的结构形式、组成结构形式、组成和和荷载荷载第5页/共119页 单层厂房结构主要有屋面板、屋架、吊车梁、排架柱、抗 风柱、基础梁、基础等组成，其又可分为屋盖结构、横向 平面排架、纵向平面排架和围护结构。a）屋盖结构分为有檩体系和无檩体系。所谓有檩体系是指由小型屋面板 檩条、屋架及屋盖支撑组成，无檩体系是指由大型屋面板、屋面梁或屋架、屋盖支撑组成。前者用于小型厂房，后者用 于大型厂房。在屋盖结构

4、中其主要构件为：屋面板、无窗架 屋架、托架等，屋盖结构主要作用是承重及围护b）吊车梁-支承在柱子牛腿上，作用是承受吊车荷载，并传到柱子。c）柱子-支承在基础上，作用是承受屋架（或托架）、吊车梁、支撑和外墙的荷载，并传至基础。模块模块11-1 11-1 单层厂房的单层厂房的结构形式、组成结构形式、组成和和荷载荷载第6页/共119页d）支撑-包括屋架间垂直支撑、横向、纵向水平支撑以 及天窗架支撑和柱间支撑，其作用是增强空间刚度及 稳定性，传递风荷载和水平吊车荷载e）围护结构-包括纵墙，横墙（内墙）及由连系梁、抗 风柱（有时包括抗风梁或抗风桁架）和基础梁等组成 其主要承受自重和墙面上的风载f）基础-

5、支承于地基上，其作用为承受柱子和基础梁传 来的荷载，并再传给地基。模块模块11-1 11-1 单层厂房的单层厂房的结构形式、组成结构形式、组成和和荷载荷载第7页/共119页排架结构上的荷载排架结构上的荷载F1W1qF2F5DmaxTmaxF4F3qF1F2F5TminF3F4Dmax模块模块11-1 11-1 单层厂房的单层厂房的结构形式、组成结构形式、组成和和荷载荷载第8页/共119页在施工和使用阶段随的主要荷载有以下几种：（1）恒载-自重（除结构材料处还应包括屋面保温层、防 水层、粉刷层等）。（2）吊车荷载-坚向-吊车自重和起吊物的移动集中荷载 水平-在起吊运行时产生的制动力，有纵、横向制

6、动 力。（3）风荷载-用基本风压计算，作用在厂房各表面的风压 （吸）力。（4）施工荷载-施工和屋面检修作用的荷载。（5）积灰荷载-屋面上的积灰。（6）地震作用-地震区应考虑的荷大。（7）工作荷载-视使用情况定（如平台荷载等）。end11-1模块模块11-1 11-1 单层厂房的单层厂房的结构形式、组成结构形式、组成和和荷载荷载第9页/共119页受力分析受力分析1）厂房结构的体系分解 从理论上讲厂房结构为空间结构，为简化计算，可将整个 结构分解为横向平面排架和纵向平面排架。横向平面排架-由 屋架横向、柱列和 基础组成，承受竖 向、横向水平荷大，是最主要受力结构。纵向平面排架-由纵 向柱列连系梁、

7、吊车 梁柱间支撑和基础等 组成主要随纵向水平 荷载，其作用为保证。模块模块11-2 11-2 单层厂房受力分析单层厂房受力分析和结构平面布置和结构平面布置第10页/共119页 厂房结构的纵向稳定性和刚度。厂房结构的纵向稳定性和刚度。模块模块11-2 11-2 单层厂房受力分析单层厂房受力分析和结构平面布置和结构平面布置上柱柱间支撑横向水平支撑下柱柱间支撑连系梁吊车梁第11页/共119页2）传力途径竖向荷载竖向荷载吊车竖吊车竖向荷载向荷载吊车梁吊车梁屋面荷载屋面荷载屋面板屋面板檩檩条条墙墙体体重重力力墙墙梁梁连连系系梁梁基基础础梁梁吊车横向水吊车横向水平荷载平荷载吊车纵向水吊车纵向水平荷载平荷载

8、纵墙风荷载纵墙风荷载山墙山墙风荷风荷载载山山墙墙抗风柱抗风柱墙梁墙梁纵墙墙梁纵墙墙梁柱间支撑柱间支撑吊车梁吊车梁排排架架柱柱地基地基基础基础屋盖结构屋盖结构柱间支撑柱间支撑水水平平荷荷载载横横向向水水平平力力纵纵向向水水平平力力屋架或屋面梁屋架或屋面梁吊车吊车荷载荷载模块模块11-2 11-2 单层厂房受力分析单层厂房受力分析和结构平面布置和结构平面布置第12页/共119页3）厂房结构各部件造价比模块模块11-2 11-2 单层厂房受力分析单层厂房受力分析和结构平面布置和结构平面布置1m2建筑面积总用量每种构件用量占材料总用量的百分比屋面板屋架吊车梁柱基础钢材18202530203020321

9、825812混凝土0.130.183040812101515202535项目屋盖柱、梁基础墙地面门窗其他百分比3035102051010184751125厂房各部分造价占土建总造价的百分比中型厂房各种构件材料用量表中型厂房各种构件材料用量表中型厂房各种构件材料用量表中型厂房各种构件材料用量表第13页/共119页模块模块11-211-2单层厂房结构布置单层厂房结构布置柱网布置柱网布置1）柱网纵向定位轴线和横向定位轴线在平面上构成网格称柱网跨度小于18m及以下：采用30M（3m的倍数），即9m、12m跨度大于18m：采用60M（6m的倍数），即24m、30m、36m柱距采用扩大横数60M数列，一般

10、为6m，必要时也可12m。第14页/共119页2)纵向定位轴线 纵向定位轴线用编号 、表示。纵向定位 轴线之间的距（即跨度L）与吊车轨距Lk之间有：L=Lk+2e，e=B1+B2+B3B1为吊车轨道中心线至纵向定位轴线的距离B2为吊车桥外边缘至上柱内边缘的净空宽度B3为边柱的上柱截面高度或中柱边缘至其向 定位轴线的距离模块模块11-211-2单层厂房结构布置单层厂房结构布置第15页/共119页为保证吊车安全运行吊车边缘至上柱外边缘之间留有一定 空隙（750mm），即吊车跨度应比屋架跨度小1.5m，随吊 车吨位增大以及柱距加大，上柱尺寸会变大，故有可能使 安全空隙得不到保证，故需将纵向定位轴线从

11、柱外边缘内 移一个称之为联系尺寸的于以解决，故外墙边柱与纵向 定位轴线的关系为：（i）无吊车或柱距为6m吊车起重量 的厂房，外纵墙处纵向定位轴线与边柱外侧和墙内侧重全，即构成封闭轴线。（ii）柱距为 6m吊车起重量 的厂房，其外纵墙 处纵向定位轴线与边柱外缘加设联系尺寸D。，对 于起重量 ,柱距为12m时，D=250或 500mm，即构成非封闭轴线。模块模块11-2 11-2 单层厂房受力分析单层厂房受力分析和结构平面布置和结构平面布置第16页/共119页模块模块11-2 11-2 单层厂房受力分析单层厂房受力分析和结构平面布置和结构平面布置第17页/共119页3）横向定位轴线 用编号、表示。

12、应与柱距方向屋面板、吊 车梁等构件标志尺寸一致，也即与柱的中心线重合，通过屋架中心线或屋面板横向接缝。特殊情况：（）内墙处柱中心线需从横向定位轴线向移500mm。（）双柱伸缩缝处两柱中心线各离横向定位轴线500mm（）内墙处横向定位轴线在内墙为非承重墙时应与墙 内缘重全，为承重墙时墙内缘与横向定位轴线距 离为半砖或半砖倍数模块模块11-211-2单层厂房结构布置单层厂房结构布置第18页/共119页变形缝变形缝 为防止结构由不同原因产生过大或不均匀变形需设置变形缝 1)伸缩缝 厂房长度、跨度大，温度变化时，埋在土中及地面 上结构受到影响不一，上部相当于受到约束将产生温度应力 严重时使墙面、屋面和

13、构件开裂。温度变形 即 与厂房长度有关，过大会造成较大拉应力，导致结构墙面开 裂。模块模块11-211-2单层厂房结构布置单层厂房结构布置第19页/共119页规范通过限制L来防止这种破坏，即设置伸缩缝。伸缩缝 以基础顶面开始左右留一定宽度，最大距离见附录9，它 同结构类型，温度变化相关，排架结构，室内100m，露天 70mm。模块模块11-211-2单层厂房结构布置单层厂房结构布置第20页/共119页（2）沉降缝若建筑物高差较大，或吊车吨位相差较大，或地基变形明显不同，此时会产生不均匀沉降，故应将结构从基础至上部结构完全分开，由于排架结构尺寸不均匀沉降不敏感，故通常可不设此缝。（3）防震缝 当

14、建造在地震区厂房平、剖面布置复杂或相邻侧向刚度较大时，需用防震缝将结构在地面以上分开。end11-2模块模块11-2 11-2 单层厂房受力分析单层厂房受力分析和结构平面布置和结构平面布置第21页/共119页1）高度确定屋盖底部标高（H）-室内地坪至屋架下弦底面的高度。轨顶标高-室内地坪至吊车轨道顶面的高度。确定原则：既满足工艺要求，又符合建筑模数。（i）无吊车厂房 H 应满足工艺、采光等要求，另外以300mm倍数要求。（ii）有吊车厂房 H=H1+H2+H3 H1-吊车轨顶标高（由业主提出，600mm为倍数标志尺寸）H2-吊车轨顶至吊车外轮廓最高处距离（由吊车厂家提供）H3-予留的屋架下弦与

15、吊车之间安全尺寸（220mm 因H为300的倍数，故可以比标志高度相差200mm）厂房剖面尺寸厂房剖面尺寸-高度和跨度的确定高度和跨度的确定模块模块11-3 11-3 单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑第22页/共119页2）跨度确定 L=LK+2 =B1+B2+B3 LK-吊车跨度 (轨道中心线间 距)由吊车厂 家提供。-轨道中心线至 纵向定位轴线距离 B1-外形尺寸 B2-予留空隙 B3-定位轴线至柱 内边缘距离B3B2B1LK 模块模块11-3 11-3 单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑第23页/共119页单层厂房支撑单层厂房支撑由屋

16、架和柱组成的各榀排架结构间虽然有屋面板、吊车梁、连系梁等连结，但形不成刚强的空间体系，故必须设置各种支撑体系予以加强形成空间结构，增强空间刚度，提高稳定性；把纵向风荷载、吊车纵向水平荷载及水平地震作用等传递到主要承重构件；保证施工安装阶段构件的稳定。支撑分类：a.屋盖支撑：上、下弦支撑、垂直支撑及纵向水平杆系 b.柱间支撑：上部柱间支撑、中部和下部柱间支撑 模块模块11-3 11-3 单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑第24页/共119页1.屋盖支撑 它包括上、下弦水平支撑，垂直支撑及纵向水平系杆 上、下弦水平支撑是指布置在屋架上、下弦平面内 以及天窗架上弦平面内的水

17、平支撑，在下弦又可分 为纵向和横向水平支撑两种。上弦水平支撑作用：增强屋盖刚度，保证上弦侧向稳定，将水平荷载传给纵向排架。下弦水平支撑作用：传递由抗风柱与屋架下弦连结传来的风大及悬挂吊车的水平力。垂直支撑和水平系杆作用：保证屋架整体稳定以屋架上、下弦的侧向稳定。水平支撑一般采用十字交叉形。模块模块11-3 11-3 单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑第25页/共119页模块模块11-3 11-3 单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑第26页/共119页系杆分为刚性和柔性两种，刚性压杆一般用钢筋砼或双角 钢拍件，柔性拉杆一般为单角钢。2.屋盖支撑

18、布置原则1）屋架上弦支撑-布置在每个伸缩区段端部。当屋面板为大型屋面板（三点焊）可不设上弦横向撑 当为有檩体系，或不满足时，应在伸缩区段两端设 置一道。对梯形钢筋砼屋架，应在伸缩区段两端设置一道。2）屋架下弦支撑-分为横向和纵向 当跨度L30m，在第一柱间或第二柱间，在屋架悬跨处两道垂直 支撑。注意：对于梯形屋架尚应在相应柱间在端设置垂直支撑，对于未设 置垂直支撑的屋架间相应于垂直支撑平面的屋架上弦和下弦 节点处可设置通长的水平系杆。模块模块11-3 11-3 单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑第29页/共119页 4.天窗架间的支撑 也分为天窗上弦水平支撑和垂直支撑

19、两种。天窗上弦水平支撑作用：保证天窗架上弦平面外的稳定。布置：屋盖整体性不佳时，应在第一柱间内设一道上弦支撑。模块模块11-3 11-3 单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑第30页/共119页 天窗垂直支撑 作用：保证天窗架施工稳定，将天窗端壁风荷载传到屋架上弦 水平支撑。布置：布置在天窗两侧，与屋架上弦水平支撑布置在同一柱间 支撑布置原则：由上、下弦先构成水平刚性框，然后再用垂直支撑和水平系杆连成整体。模块模块11-3 11-3 单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑第31页/共119页5 柱间支撑 它包括上部柱间支撑、中部及下部柱间支撑，柱间

20、支撑 宜采用十字交叉形支撑，交叉角一般35-50度。模块模块11-3 11-3 单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑第32页/共119页作用：保证结构刚度和稳定，并将水平荷载传至基础。一般上部支撑承受 风力，下部支撑既受风力，又受吊车水平力。WT中间布置两端布置模块模块11-3 11-3 单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑第33页/共119页布置原则：应设在伸缩区段的中央，上部柱间支撑应在两端边布置，并在柱顶设通长刚性系杆。在以下情况应布置柱间支撑 有悬臂吊车或以上悬挂吊车。有重级土作制吊车 跨度在18m以上，或柱高在8m以上。纵向柱列的总数在

21、7根以上。露天吊车栈桥的柱列模块模块11-3 11-3 单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑上柱柱间支撑横向水平支撑下柱柱间支撑第34页/共119页 形式：钢筋混凝土矩形式工字形柱的截面高度h600mm时，应设双片支撑，间距等于柱高减去200mm，双肢柱的下部柱间支撑应设在吊车梁的垂直平面内，当截面高度大于1000mm或开洞时应设双片支撑。模块模块11-3 11-3 单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑第35页/共119页 1）抗风柱当山墙面积较大时，则需设置抗风柱以承担风载并传给 屋架，这里抗风柱把山墙分成区格，一部分传给纵向柱 列，另一部分则

22、传给抗风柱，在厂房高度和跨度不大时 可用砖壁柱代替抗风柱，实际上增强砖墙的侧向强度，抗风柱下端一般采用插入基础杯口的因接方式，上端与 屋架上弦连接要满足以下条件：水平方向可靠传力；竖向允许位移 抗风柱一般可近似地按受正负弯矩的受弯件计算。截面：上柱矩形（350X300），下柱为工字形或矩形。抗风柱、围护墙、圈梁、连系梁、过梁和基础梁抗风柱、围护墙、圈梁、连系梁、过梁和基础梁模块模块11-3 11-3 单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑第36页/共119页模块模块11-3 11-3 单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑第37页/共119页布置原则

23、：（）位置应对正屋架上弦节点或水平支撑节点处 （）柱距小于6m，常用4.5m，或6m。（）对柱高小于8m，跨度小于等于18m厂房，采 用砖壁柱。（）对高度大的抗风柱，可采用抗风桁架作为 中间支点。模块模块11-3 11-3 单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑第38页/共119页 2）围护墙 为保证砖墙的风载能有效传递给柱子，应保证柱子 和墙有良好连接，一般用柱内锚固钢筋解决。模块模块11-3 11-3 单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑第39页/共119页 3）圈梁 作用：增强厂房整体性、提高刚度、防止不均匀沉降 和震动带来的不利影响。形式：

24、宽与墙同，高度120mm，一般为120 x240mm，截面配筋同构造设置，纵筋400，箍筋间距 250mm。设置：无吊车厂房，当墙厚240mm，檐口标高5-8m，应在檐口附近布置一道，当檐口标高8m，应在 中间增设一道。有吊车厂房，除按（1）设圈梁外，在吊车梁高 度附近增设一道若两道圈梁间隔高度超过8m时 ，还应增设一道。模块模块11-3 11-3 单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑第40页/共119页模块模块11-3 11-3 单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑 圈梁应尽可能在同一平面内封闭设置，在门窗口不 连续处应在洞口上增设相同圈梁，且

25、保证规定的搭 接长度。圈梁的搭接长度 第41页/共119页（4）连 系 梁 作 用：除 增 强 厂 房 纵 向 刚 度，把 风 载 传 至 纵 向 柱 列 外，还 要 承 受 上 面 的 荷 载。故 对 超 过 高 墙 体 为 防 止 基 础 梁 破 坏，可 设 连 系 梁，连 系 梁 一 般 搁 在 柱 子 牛 腿 上。（5）过梁 作 用 仅 为 承 担 上 面 墙 体 重 量。三 梁 可 统 一 设 置。（6）基础梁 为 避 免 墙、柱 受 荷 载 不 同 而 产 生 不 均 匀 沉 降、导 致 墙 体 开 裂，一 般 将 墙 砌 在 基 础 梁 上，保 证 共 同 变 形。模块模块11-

26、3 11-3 单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑第42页/共119页基础梁位于墙底部，两端搁在基础杯口上，当柱子基础坦置较深时，宜在杯口设置混凝土垫块节约墙体，但必须保证基础梁顶面至少要低于室内地坪。若柱间有较大门洞时，也可不设基础梁而做成现浇钢筋混凝土框架，支承两边柱基础。基础梁截面一般为矩形或梯形。end11-3模块模块11-3 11-3 单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑单层厂房结构剖面尺寸确定和支撑第43页/共119页模块模块11-4 11-4 排架计算简图和荷载整理排架计算简图和荷载整理计算简图计算简图1）确定计算简图EcIuEcILEcIuEcIL2EcIuA

27、2EcILAEcIuBEcILB2EcIuC2EcILCHHu为简化，需有以下几个假定：（1）横梁（屋架或屋面梁）与柱上端铰 接，而柱下端与基础顶面刚接；（2）屋面梁或屋架没有轴向变形。第44页/共119页假定（1）是基于横梁一般支承在柱顶，用预埋钢板焊接，在屋架与柱顶之间不产生相对线位移，即可传递竖向力和水平力，但不能发生相对转动，即不能传递弯矩，故横梁与柱顶可认为铰接，预制柱插入基础杯内并用细石混凝土整浇。当然对地基土质较差，变形较大的情况，则考虑支座位移的影响。假定（2）实际上是假定屋架横向轴向刚度，即不考虑横梁轴向变形，对于下弦刚度大的刚性排架，一般能满足此假定，对刚度较小的柔性下弦（

28、园钢）组合式屋架则应考虑轴向变形的影响，即按柔性排架计算（即跨变）。模块模块11-4 11-4 排架计算简图和荷载整理排架计算简图和荷载整理第45页/共119页2计算单元的取法对于柱距相等情况，因荷载基本上沿纵向均匀分布，故可在结构平面上通过两相邻柱间距的中线截出一个典型区段作为计算单元，关于工艺上要求抽柱情况如何考虑我们以后讲。因排架结构是超静定结构，故内力计算与截面刚度有关，所以在计算前按经验初步假定截面尺寸和混凝土强度等级。注意，可能初选尺寸与最后尺寸不符，但40%，重级，适用于冶炼，轧钢车间。吊车直接参加工作的，特重级。模块模块11-5 11-5 吊车荷载计算吊车荷载计算第55页/共1

29、19页（1）作用在排架上的吊车竖向荷载设计值Dmax，Dmin。模块模块11-5 11-5 吊车荷载计算吊车荷载计算y11y2y3y4llDmax(min),kBBKKP2max,kP1max,kP2max,kP1max,kB桥架宽度K轮距T1,kT1,kT2,kT2,k第56页/共119页 吊车由大、小车组成，大车负责纵向移动，而小车则为左右 的横向移动，显然当小车移至大车某一端部时，在该处产生的轮压为 ；而另一端则为最小轻压 由力的平衡知大车自重标准值小车自重标准值与吊车额定起吊质量Q对应的重力标准值其中：Pmax,k、G1,k、G2,k、G3,k均由产品目录查阅，即：模块模块11-5 1

30、1-5 吊车荷载计算吊车荷载计算第57页/共119页 在Pmax,k、Pmin,k，作用下吊车梁传给柱子的竖向荷载，可以由在移动荷 载作用下的影响线方法求得，即事先应确定移动荷载数目，即考虑吊车台数对一层单跨厂房只要考虑不多于两台吊车，（只有在得到充分保证条件下才能只考虑一台）对于一层多跨厂房，按不超过四台吊车考虑，下面仅以考虑两台吊车的情况为例说明Dmax，Dmin计算。模块模块11-5 11-5 吊车荷载计算吊车荷载计算第58页/共119页B支座牛腿受到的支座反力RB的影响线如图所示模块模块11-5 11-5 吊车荷载计算吊车荷载计算y11y2y3y4llDmax(min),kBBKKP2

31、max,kP1max,kP2max,kP1max,kB桥架宽度K轮距T1,kT1,kT2,kT2,k第59页/共119页B支座最大反力RB Dmax,k=Pmax,k(y1+y2+y3+y4)Dmax,k=Pmax,k yi B最小支座反力RB(另一侧)Dmax,k=Pmin,k yi=Dmax,kPmin,k/Pmax,k考虑多台吊车同时作用可能性较小多台吊车的荷载折减系数，按表13-3取值yi各大轮子下影响线纵坐标值的总和模块模块11-5 11-5 吊车荷载计算吊车荷载计算第60页/共119页 显然，Dmin,k，Dmin,k即为最不利的竖向吊车荷载，同时 发生在两边相应的设计值为 Dma

32、x=QDmax,k,Dmin=QDmin,k,Q=1.4 Dmax,Dmin对下部柱都是偏心力，其弯矩为 Mmax=Dmax e4,Mmin=Dmine4 模块模块11-5 11-5 吊车荷载计算吊车荷载计算第61页/共119页（2）作用在排架上的吊车横向水平荷载设计值Tmax。由于小车在刹车和启动时都会产生水平惯性力，它通过 轮轨间摩擦力传给大车，再通过轨道传递给吊车梁，最近通过吊车梁与柱的连接刚板传给柱子，故吊车横向水平荷载作用位置位于吊车梁顶面。吊车横向水平荷载标准值Ti,k等于 Ti,k=(G2,k+G3,k)现假定平均地分配给各轮子，即每个轮子传递的横向水平力为 Tk=(G2,k+G

33、3,k)/n式中：-吊车横向水平荷载系数，对于软钩吊车。Q3100kN,=0.12 150Q3500kN,=0.1 Q3750kN,=0.08对于硬钩吊车=0.2，n-每台吊车的轮子数目，四轮吊车模块模块11-5 11-5 吊车荷载计算吊车荷载计算第62页/共119页软钩吊车是指通过钢绳、吊钩起吊重物（常见）硬钩吊车是指通过刚性体起吊重物（少用）吊车是在移动，故同样要考虑最不利内力，类似于竖向吊车荷载Tmax,k=Tk yi=(G2,k+G3,k)/n模块模块11-5 11-5 吊车荷载计算吊车荷载计算第63页/共119页若已求得Dmax，则得两台吊车作用下的Tmax为:Dmax=QDmax,

34、k=QPmax,k yi yi=Dmax/Q Pmax,k Tmax=QTmax,k=Q Tk yi=Tk Dmax/Pmax,k 这里应注意：刹车可能向左、向右运行，故对单跨作用方向有两种，对两跨有四种荷载作用情况。模块模块11-5 11-5 吊车荷载计算吊车荷载计算第64页/共119页模块模块11-5 11-5 吊车荷载计算吊车荷载计算第65页/共119页（3）纵向水平吊车荷载（由纵向排架承受）大车沿纵向启动或刹车也会产生相应的惯性力，形 成水平吊车荷载，该荷载计算公式为 T0=nPmax=nPmax 式中：Pmax-侧轨道上的轮压数目；-摩擦系数=10%。一般只考虑两台吊车，若设柱间支撑

35、时此荷载可认为由纵向支撑负担，无柱间支撑时由各柱共同承担，一般排架纵向刚度较大，可不予考虑。模块模块11-5 11-5 吊车荷载计算吊车荷载计算第66页/共119页（4）多台吊车组合 在排架计算对多台吊车竖向荷载组合考虑：一层吊车单跨，2台；一层吊车多跨4台。在排架计算对多台吊车水平荷载组合考虑，2台。在计算吊车荷载组合值时应乘以折减系数，主要与 台数、吊车工作制有关。模块模块11-5 11-5 吊车荷载计算吊车荷载计算参与组合的吊车台数吊车工作制轻级和中级重级和超重级20.90.9530.850.9040.80.85多台吊车的荷载折减系数end11-5第67页/共119页风风荷载荷载计算计算

36、作用于建筑物表面上计算用的风压称为风荷载，计算式为式中：Wk基本风压标准值，它是在平坦空旷地面上 离地10m高度处，统计得到的50年一遇10分 钟平均最大风速v0(m/s)为标准，按W0=v02 确定的风压，为空气的重力密度(t/m3)s体型系数，+为压，为吸力；z 风压高度变化系数；z高度 z处的风振系数，对单层厂房，z=1。模块模块11-6 11-6 风荷载计算及剪力分配法风荷载计算及剪力分配法第68页/共119页在排架内力计算时，一般将柱顶面以上屋盖的风载的水平集中力形式作用于柱顶 ，计算时风压高度变化系数按下确定：有矩形天窗时，按天窗檐口取值；天矩形天窗时，按厂房檐口标高取值。作用在竖

37、直面上的风荷载标准值，按柱顶至檐口顶部 的距离 h h1 1计算作用在坡屋面上风荷载水平分力标准值的合力，按檐 口顶部至屋脊的距离 h h2 2计算模块模块11-6 11-6 风荷载计算及剪力分配法风荷载计算及剪力分配法第69页/共119页式中：s1、s2分别为迎风和背风面上的体型系数；B计算单元的宽度；z按前述规定取值的风压高度变化系数；h2坡高。作用在柱顶下风载按均布考虑，风压高度变化 系数取柱顶标高计算。另外，风载计算可按 全柱长考虑，忽略地坪以下部分实际天风大 的有利因素。风载设计值等于标准值乘以Q ，Q=1.4。风载方向应考虑左、右两种。斜面竖方向投影模块模块11-6 11-6 风荷

38、载计算及剪力分配法风荷载计算及剪力分配法EA=q2Wq1+0.8-0.5第70页/共119页用剪力分配法计算等高排架用剪力分配法计算等高排架1）符号规定弯矩以柱左侧受拉为正，剪力 以使隔离体顺时针转为正轴力 以压为正。2）剪力分配法 等高排架的特点：各柱柱顶水 平位移相等。它可由柱顶标高 相等，或不等但由横梁贯通 相连的两种。模块模块11-6 11-6 风荷载计算及剪力分配法风荷载计算及剪力分配法第71页/共119页剪力分配法非常适用这种排架的计算，所谓剪力分配法就是先求出柱顶剪力，然后将柱看成独立悬臂柱在剪力和外力作用下计算内力。模块模块11-6 11-6 风荷载计算及剪力分配法风荷载计算及

39、剪力分配法EA=EcIuEcILEcIuEcILHHuEA=VAFVBFHHuH1H2第72页/共119页（1）在柱顶水平集中力F作用下变形条件：=A=B平衡条件：F=VA+VB设A柱在单位水平力作用下的柱顶侧移为 ，则分则称为A柱的抗剪刚度。模块模块11-6 11-6 风荷载计算及剪力分配法风荷载计算及剪力分配法第73页/共119页同理，B柱抗剪刚度为由物理意义知由平衡条件得=A=B代入前式得 A，B 分别称为A、B柱剪力分配系数，显然 A+B=1模块模块11-6 11-6 风荷载计算及剪力分配法风荷载计算及剪力分配法第74页/共119页（2）在任意荷载作用下 ）解决思路 前已求出在顶点水平

40、力作用时排架柱顶剪力计算，故应设法将 任意荷载化成顶点水平力，由位移法启发，在柱顶加水平链杆 使各柱为一次超静定结构，然后求出超静定结构柱子的内力和 附加水平链杆反力R。因为链杆是假设的，故应在排架上加一大 小相等、方向相反水平力R来抵消，最后内力由两种情况叠加得 到。模块模块11-6 11-6 风荷载计算及剪力分配法风荷载计算及剪力分配法第75页/共119页）解题步骤 附加水平链杆，并求各柱内力和柱顶反力R；将R反向作用，但剪力分配法求各柱顶弯力；由+得最后内力。模块模块11-6 11-6 风荷载计算及剪力分配法风荷载计算及剪力分配法end11-6第76页/共119页单层厂房考虑空间作用的计

41、算单层厂房考虑空间作用的计算厂房是一个空间结构，为简化前面忽略构件之间联系，尤其是屋盖体系和山墙对整体性的影响，分别按纵横两个平面排架考虑，这样做对沿纵向均匀分布的作用的恒载、风载比较合理，但对吊车荷载这种局部作用，上述方法的计算结果与实际情况相差较大规范规定，只对吊车荷载作用考虑结构空间作用的影响，对其他荷载不予考虑。1）空间作用的基本概念 先考察单跨厂房在某一柱顶水平集中力作用下的空间作用，将屋盖看成一个很宽的水平梁，各柱在水平方向作用时犹如弹性支座，故可作为弹性地基梁处理。模块模块11-711-7空间作用考虑与内力组合空间作用考虑与内力组合第77页/共119页空间作用的影响因素：屋盖刚度

42、：刚度愈大，空间作用愈显著（mk愈小），故有檩屋盖体系比无檩体系空间作用小；跨度愈大，空间作用愈好；两端有山墙的空间作用比无山墙的好；厂房长度，对于两端有山墙的，长度增大山墙作用减小，空间作用小；对于两端无山墙的，长度增大，空间作用 直接受力排架刚度愈小，空间作用大。模块模块11-711-7空间作用考虑与内力组合空间作用考虑与内力组合第78页/共119页模块模块11-711-7空间作用考虑与内力组合空间作用考虑与内力组合第79页/共119页模块模块11-711-7空间作用考虑与内力组合空间作用考虑与内力组合第80页/共119页2）单跨厂房在吊车荷载作用下的空间作用分配系数m 前面讨论了单个荷载

43、作用的情况，现考虑吊车荷 载情况，由前述吊车横向水平荷载Tmax，作用在吊车梁 顶面Tmax=Tyi，此时影响线并没有考虑空间作用，实 际上即使远离B柱很远，因空间作用B柱边有反力，反 之即使B柱直接作用下，则B柱反力也小于T。经过调整后的m值见表13-7 y11y2y3y4TTTTABC模块模块11-7 11-7 空间作用考虑与内力组合空间作用考虑与内力组合第81页/共119页 在作用下，实际平面排架受到，同“水平梁”抗弯、剪刚度直接有关。若屋 盖平面内刚度无穷大，则各榀排架受到的力均相等，若平面内刚度无穷小，则全部由该受力排架承担，即按不考虑空间作用的平面排架内力分析，实际情况介于两者之中

44、，直接受力排架承担，但比相邻排架大。称 mk=Fk/Fk 为单个荷载作用下的空间作用分配系数，由于力实际测试困难，考虑到弹性结构中力与位移成正比，故 mk=Fk/Fk=uk/uk物理含义：对于空间结构中施加于某榀排架柱顶Fk，其实际受到的力为mk Fk模块模块11-7 11-7 空间作用考虑与内力组合空间作用考虑与内力组合平面排架平面排架平面排架平面排架平面排架平面排架空间排架空间排架第82页/共119页3排架考虑空间作用的实用计算法在吊车竖向和横向水平荷载作用下考虑空间作用的计算可类似剪力分配法进行。增设附加链杆，求固端剪力和附加链杆反力R；将R反向作用于原排架，因空间作用排架柱顶存在弹簧支

45、座，即R以抵消部 分R，故去掉弹簧支座时应加上R，即实际受到的力为R0=R-R=mR 将固端剪力和分配剪力得到柱顶剪力；按悬臂柱在柱顶剪力和处力共同作用下求内力。模块模块11-6 11-6 内力组合与空间作用考虑内力组合与空间作用考虑EcIuEcILEcIuEcILMminkMmaxE=EcIuEcILEcIuEcILMminAMmaxVBABABE=EcIuEcILEcIuEcILAmRBmRE=+第83页/共119页模块模块11-711-7空间作用考虑与内力组合空间作用考虑与内力组合控制截面控制截面在设计时应未得最不利内力，是指控制截面在荷载作用 下柱子的内力是沿柱高变化的故设计时应选内力

46、较大、截面尺寸较小，也即较易发生 破坏的截面为控制截面。在设计时只需对控制截面进行内力组合、配筋，即能保 证柱子安全，对单阶柱其控制截面如下：I-I截面上柱的弯矩和轴力都最大I-I截面作为上柱的控制截面II-II截面下柱在吊车垂直荷载下的弯矩最大II-II、III-III截面作为下柱的控制截面III-III截面下柱在吊车水平荷载下的弯矩最大，轴力也最大基顶IIIIIIIIIIII第84页/共119页内力组合的规定内力组合的规定1.荷载的组合 活载同时出现可能性（且同时达到设计值）较少，故应考虑其组合,规 范认为:恒载+任一活载；恒载+0.85（任两个或以上活载之和）。2内力组合 排架柱为偏压构

47、件，通常采用对称配筋，由上册知，在N不变时，否认大小偏压，M愈大愈危险，也即需要的配筋愈多，而M不变时，对于小偏压，N愈大愈危险，配筋愈多，对大偏压时，N愈小，愈 危险，配筋愈多。在未知大小偏压时，需考虑以下四种组合情况：在未知大小偏压时，需考虑以下四种组合情况：+及相应的及相应的N N和和V V 及相应的及相应的N N和和V V 及相应的及相应的M M和和V V 及相应的及相应的M M和和V V模块模块11-7 11-7 内力组合与空间作用考虑内力组合与空间作用考虑第85页/共119页在内力组合时注意点：每项组合必有恒载；吊车荷载有T必有D，但有D不一定有T；在 或 组合时，相应的M应尽量大

48、；一根柱上只可能在一跨取竖向吊车荷载，即 或 若求 时，发现M1比 略小，但相对的N要小得 多应考虑此组合；同时作用在左右两柱，方向可左右；风力有左右2个方向之考虑；多台吊车应考虑组合折减系数。模块模块11-7 11-7 内力组合与空间作用考虑内力组合与空间作用考虑第86页/共119页内力组合表及例子：基顶IIIIIIIIIIIIVNM模块模块11-7 11-7 内力组合与空间作用考虑内力组合与空间作用考虑ABCq3=2.4kN/mq2=1.5kN/mEA=EA=3.4EI5.4EI5.4EIEIEIEIq1=0.5kN/mQ=5t(两台中级)6000 2000 2000W3=4.5kNW1=

49、4.5kNW2=4.5kNABCq13.23kN/mW111.3kNq21.62kN/mQ=10t(二台中级)380012900end11-7第87页/共119页排架计算中的几个问题排架计算中的几个问题1）柔性排架的计算若屋架为柔性下弦时，横向轴向变形不能忽略时，应按柔性排架计算，现分析和两种情况的受力。模块模块11-8 11-8 排架计算中的几个问题与柱子形式排架计算中的几个问题与柱子形式EIAEIBVAVBEIA=EIBA=B=ABABE=FEIAEIBVAVBEIA=EIBA=B=EF第88页/共119页故柔性排架按刚性排架计算，其受力柱的柱顶剪力是偏于不安全，故按刚性排架计算，其受力柱

50、柱顶剪力乘以扩大系数。外柱受力时外柱受力时内柱受力时内柱受力时单跨排架1.05-1.115-双跨排架1.6-1.71.4-1.6三跨排架2-2.21.8-1.9模块模块11-8 11-8 排架计算中的几个问题与柱子形式排架计算中的几个问题与柱子形式第89页/共119页2）排架柱距不等时的计算因工艺上要求在局部处需将柱距增大，即所谓抽柱情况 将排架合并为合并排架并注意：计算单元宽度 24m，否则各柱 间位移不等；合并排架边柱为2JA ，2JC 中柱为 JB；荷载计算时，除吊车荷载外，其 余按计算单元宽度考虑；模块模块11-8 11-8 排架计算中的几个问题与柱子形式排架计算中的几个问题与柱子形式