排架结构内力计算完整2讲课文档

u1= u
F
V1
u i= u Vi
u n= u Vn
A
B
C
第三十页，共59页。
2、柱顶作用水平集中力的情况
1
Vi
i
n1
F iF
i1 i
u1= u
F
Fi n1Vi i n11iuui n11i
u i= u
u n= u
V1
Vi
Vn
A
B
C
第三十一页，共59页。
2、柱顶作用水平集中力的情况
1
Vi
Tmax
右向左
(4b)
M -6.94 -0.95 -56.1 -89.0 165.8 -165.8
(kNm)
左风 (5a)
219.8
右风 (5b)
-203
N 418.5 53.63 530.8 122.3 0
0
0
0
(kN)
V 2.96 0.77 -12.3 -10.9 17.40 17.40 27.98 -22.7
n——吊车每侧的制动轮数。
只考虑两台吊车同时刹车。
第二十一页，共59页。
多台吊车组合
吊车竖向荷载： 单跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不宜多 于两台；多跨厂房的每个排架，不宜多于四台， 吊车水平荷载：单跨或多跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台 数不宜多于两台。
第二十二页，共59页。
4、风荷载
yi
Tk
DTmax Pmax
T
T
Dmax影响线 y1
Tmax
y2
y3
y4
第十八页，共59页。
Tmax 作用下单跨排架的荷载情况
吊车梁顶面
Tmax
Tmax
Tmax
Tmax
第十九页，共59页。
Tmax 作用下两跨排架的荷载情况
第二十页，共59页。
（3）吊车纵向水平荷载T0
T0,k
nPmaxk, 10
(kN)
第五十五页，共59页。
排架计算中的几个问题
1、纵向柱距不等的排架内力分析
计 算 单 元
第五十六页，共59页。
排架计算中的几个问题
1、纵向柱距不等的排架内力分析
计 算 简 图
第五十七页，共59页。
排架计算中的几个问题
1、纵向柱距不等的排架内力分析
计 算
荷
载
以
及
还
D max
D 2 max
吊 车
竖
向
荷
载
作
用
的
两
Dmin
Dmax
Mmin
Mmax
种
情
况
第十五页，共59页。
（2）作用在排架上的吊车横向荷载Tmax
Q2
Q1
Qc
第十六页，共59页。
T
Tmax
Tk
1
4
Qc,k
Q2,k
g
T m ax
第十七页，共59页。
Tmax
T T T T
（2）作用在排架上的吊车横向荷载Tmax
T
Tmax,k Tk
i
n1
F iF
i1 i
u1= u
F
i 第i 根柱的剪力分配系数
u i= u
u n= u
V1
Vi
Vn
A
B
C
第三十二页，共59页。
3、任意荷载作用下的
情况
Tmax
Tmax
RA+RB
Tmax
Tmax
=
A
+
A
B
=
B
RA+RA
A
B
RA Tmax
A
+
RB
Tmax
B
第三十三页，共59页。
A(RARB)
Tmax
第四十二页，共59页。
（3）多跨厂房排架的整体空间作用分配系数
1 1 1 1
n 1 ' 2 '
1n 1
n
i1
i'
1
n '
第四十三页，共59页。
Tmax
A
B
Tmax C
（4）多跨不等高厂房排架的整体空间作用分配系数
1 i1i1 i 1 1 '1i'1 i 1
1
i 1 'i 1
60
接电持续率 JC（%）
40
25
15
平均50年使用次数
600万次
300万次
——
运行速度（m/min）
80~150
60~90
<60
第十一页，共59页。
（1）作用在排架上的吊车竖向荷载Dmax 和Dmin
Q2
Pmax
Pmin
Q1
Pmin
Dmin
Pmax
Dmax
第十二页，共59页。
Qc
P mk i nP ,mk a xQ ,1,kQ 2 2,kQ c,kg
第三十六页，共59页。
单层厂房排架考虑整体空间作用的计算
1、空间作用的基本概念 当单层厂房各榀之间的刚度不同，或各榀所受的荷载不同时，
它们各自在荷载作用下的位移就会受到其他排架的制约。这种排 架之间互相制约的作用称为单层厂房结构的空间作用。
第三十七页，共59页。
第三十八页，共59页。
柱 顶 水 平 位 移 的 比 较
两者取较大值
Q1
第十页，共59页。
3、吊车荷载：吊车竖向荷载、吊车水平荷载。
吊车种类（悬挂吊车、手动吊车、电动葫芦及桥式吊车）； 吊车工作制（轻、中、重和超重级A8）
工作制
经常起重量/额定起重量 （%）
重级 A6~A7
50~100
中级 A4~A5
<50
轻级 A1~A3
——
每小时平均操作次数
240
120
排架结构内力计算完整
第一页，共59页。
排架结构内力计算完整
第二页，共59页。
第三页，共59页。
排架结构计算计算简图
1、计算单元和从属面积
第四页，共59页。
2、计算假定与计算简图
假定：柱下端固接于基础顶面；屋架、屋面梁铰接在柱上； 屋面梁或屋架没有轴向变形；
假定与实际工程的差异
第五页，共59页。
第三十九页，共59页。
柱 顶 水 平 位 移 的 比 较
第四十页，共59页。
2、吊车荷载下厂房整体空间作用的计算方法
（1）单个荷载作用下的厂房整体空间作用分配系数
k
k
Fk' Fk
uk' uk
k 称为单个荷载作用下厂房整体
空间作用分配系数。
第四十一页，共59页。
(2) 吊车荷载作用下单层厂房的整体空间作用分配系数μ
风荷载标准值：
wkZSZw0
迎风面上的均布风荷载：
q1S1Zw0B
背风面上的均布风荷载：
q2 S2Zw0B
柱顶至屋脊的屋盖部分的风荷载：
Fw wFwk
第二十三页，共59页。
4、风荷载
风荷载标准值：
wkZSZw0
迎风面上的均布风荷载：
q 1wS1 Zw 0B
背风面上的均布风荷载：
q2wS2 Zw 0B
Tmax
Tmax
RA+RB
=
A
A
+
+
BRARB
B μ(RA+RB)
=
B
A
B
RA=C5Tmax Tmax
A
+
RB=C5Tmax Tmax
B
第四十七页，共59页。
内力组合
1、柱的控制截面 对柱配筋和基础设计起控制作用的
截面
第四十八页，共59页。
内力组合
2、荷载效应组合
由可变荷载效应控制：
S1.2SG kQ 1SQ 1k
N 317.9 53.63 0
0
0
0
0
0
(kN)
V— ———————
(kN)
第五十三页，共59页。
排架 A 柱Ⅱ—Ⅱ截面内力
荷载 类型
恒载 （1）
屋面活 荷载
（2）
DMAX
(3a)
DMIN
(3b)
M -32.1 -7.50 160.6 3.29
(kNm)
TMAX
左向右
(4a)
17.7
TMAX
右向左
（3）Dmax 作用在 A 柱上即不能作用在 B 柱； （4）有 Tmax 必有D，有D不一定有 Tmax； （5）吊车横向水平荷载(向左或向右)可视组合的需要； （6）风荷载可左可右，任选一种，但不可同时考虑； （7）组合 Nmin 时，对 N = 0 的风荷载也应考虑； （8）注意 M 虽然不是最大值而比最大值略小，而它对应的 N减小很
Tmax
RA+RB
=A+Fra bibliotekB(RARB)
A
+
B
RA+RA
=
B
A
B
RA Tmax
A
+
RB
Tmax
B
第三十四页，共59页。
A(RARB)
+
A
B(RARB)
+
B
第三十五页，共59页。
RA Tmax
A
+
RB Tmax
B
不等高排架内力分析
X1
X2
A
B
C
二次超静定结构，力法解决
1 1X 11 2X 21 P 0 2 1 X 12 2X 22 P 0
假定：跨度；柱高。 柱总高H＝柱顶标高＋基础地面标高的绝对值－初拟基础高度 上柱柱高Hu＝柱顶标高－轨顶标高＋轨道构造高度＋吊车梁支承
处的吊车梁高
上柱和下柱的截面抗弯刚度：EIU 和EIL
第六页，共59页。
排架结构上的荷载计算
1、恒载：屋盖自重G1、上柱自重G2 、吊 车梁和轨道自重G4 、下柱自重G3 、柱牛
n
S1.2SGk0.9QiSQik
i1
由永久荷载效应控制：
n
S1.35SGkQiciSQik
i1
第四十九页，共59页。
内力组合
2、荷载效应组合
n
SGCGG k0.9Q iCQ iQ ik
i1
（1）永久荷载 + 0.9（屋面活荷载 + 吊车荷载）
（2）永久荷载 + 风载 （3）永久荷载 + 吊车荷载 （4）永久荷载 + 0.9（风荷载 + 吊车荷载） （5）永久荷载 + 0.9（风荷载 + 屋面活荷载） （6）永久荷载 + 0.9（风荷载 + 吊车荷载 + 屋面活荷载）
1 i
hi Hi
2
——柱高差系数
第四十四页，共59页。
（5）吊车荷载下厂房整体空间作用的计算方法
第四十五页，共59页。
Tmax
A
Tmax
Tmax
RA+RB
Tmax
=
A
+
B
=
B
μ(RA+RB)
RA=C5Tmax Tmax
A
+
RB=C5Tmax Tmax
A
B
B
第四十六页，共59页。
ARARB
第五十页，共59页。
内力组合
3、内力组合
最不利内力→最大配筋量。
偏心受压构件的内力M、N、V
（1） + Mmax及相应的N、V ； （2）－Mmax及相应的N、V ； （3）Nmax及相应的±M、V ；
（4） Nmin及相应的±M、V 。
第五十一页，共59页。
内力组合时应注意以下几点：
（1）任何一组最不利内力中都必须包括恒载引起的内力； （2）以第一内力（绝对值）最大为组合条件；
腿上的围护结构重量G5 。
注：考虑施工顺序
第七页，共59页。
排架结构上的荷载计算
1、恒载：屋盖自重G1、上柱自重G2 、吊 车梁和轨道自重G4 、下柱自重G3 、柱牛
腿上的围护结构重量G5 。 注：考虑施工顺序
第八页，共59页。
排架结构上的荷载计算
竖向偏心力的换算
第九页，共59页。
2、屋面活荷载：屋面均布活荷载、雪荷载和屋面积灰荷载。 作用位置同屋面自重。 考虑三者组合：屋面均布活荷载 + 屋面积灰荷载 雪荷载 + 屋面积灰荷载
(4b)
-17.7
左风 (5a)
42.7
右风 (5b)
-48.4
N 368.2 53.63 530.8 122.3 0
0
0
0
(kN)
V ————————
(kN)
第五十四页，共59页。
排架 A 柱Ⅲ—Ⅲ截面内力
荷载 类型
恒载 （1）
屋面活 荷载
（2）
Dmax
(3a)
Dmin
(3b)
Tmax
左向右
(4a)
（1）作用在排架上的吊车竖向荷载Dmax 和Dmin
第十三页，共59页。
（D1m ）a作x用在排P架m上a的 x 吊y车i 竖向荷载Dmax 和Dmin DminPminyi DmaxPPm mainx
Dmax影响线 y1
Dmax
y2
y3
y4
第十四页，共59页。
Dmax
Dmin
Mmax
Mmin
柱顶至屋脊的屋盖部分的风荷载：
Fw wFwk
第二十四页，共59页。
单跨排架需要单独考虑的八种荷载情况
两跨排架则需单独考虑十二种荷载情况
第二十五页，共59页。
等高排架内力分析
柱顶水平位移相等的排架——等高排架。
△
△
△
A
B
C
第二十六页，共59页。
等高排架内力分析
柱顶水平位移相等的排架——等高排架。
D1 D3 ; 2
原
D min
D max
P min P max
;
T max
D max
T P max
第五十八页，共59页。
排架计算中的几个问题
2、吊车梁反力差引起的纵向力矩My
M y,max Rmaex
第五十九页，共59页。
A
B
C
第二十七页，共59页。
等高排架内力分析
柱顶水平位移相等的排架——等高排架。
△
△
△
A
B
C
第二十八页，共59页。
1、阶梯形柱的柱顶位移计算
δ
P =1
1 1/δ
H3
3EcIl
13(n 11)
1/—
单阶悬臂柱的侧移刚度
第二十九页，共59页。
2、柱顶作用水平集中力的情况
Vi
1
i
ui
Fi n1Vi i n11iuui n11i
多的情况。
第五十二页，共59页。
排架 A 柱Ⅰ—Ⅰ截面内力
荷载 类型
恒载 （1）
屋面活 荷载
（2）
DMAX
(3a)
DMIN
(3b)
TMAX
左向右
(4a)
TMAX
右向左
(4b)
左风 (5a)