第二章单层工业厂房排架计算2

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yi 2.13
i=1
查表得折减系数β =0.9
Dmax,k=β∑yiPmax,k =387.23kN
Dmin,k=Dmax,kPmin,k/Pmax,k=75.02kN
Tk=1/4α(Qck+Qlk) =6.93kN
Tmax,k= β Tk ∑yi = 13.28kN
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图2 .10 吊车梁反力影响线
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（3） 铰接排架的横梁（屋架）的刚度很 大，受力后的轴向变形可忽略不计。排架受力
（4） 排架柱的高度由固定端算至柱顶铰 接处，排架柱的轴线为柱的几何中心线。当柱 为变截面时，排架柱的轴线为一折线，如图 2 .2(a)、(b)
（5） 排架的跨度以厂房的纵向定位轴线 为准，计算简图如图2 .2(c)所示。只需在变截 面处增加一个力偶M,M等于上柱传下的竖向力 乘以上下柱几何中心线间距离e
【解】（1） 查《ZQ1—62
吊车桥距lK=22.5m
吊车最大宽度B=5600mm
大车轮距K=4400mm
小车重Qlk=77.2kN;
吊车最大轮压Pmax,k=202kN
吊车最小轮压Pmin,k=60kN
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（2） 确定吊车的最不利位置及柱支座 反力影响线，如图2 .8所示。
（3） 计算Dmax,k、Dmin,k、Tmax,k
用。对不上人屋面，其屋面均布活荷载 标准值为0.5KN/m2。
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（2） 雪荷载
雪荷载是积雪重量，为积雪深度和
平均积雪密度的乘积。屋面雪荷载标准
值Sk
Sk=μrS0
Sk—雪荷载标准值
μr—屋面积雪分布系数, μr=1
S0—基本雪压（KN/m2)
基本雪压一般是根据年最大雪压进行统计
分析确定的。在我国，基本雪压是以一般空旷
的中心线作用在牛腿顶面。它们是相对
于下柱截面具有偏心距e4的偏心压力。 Dmax,k和Dmin,k应换算成作用于下柱顶面的 轴力和力矩，如图2 .7(a)所示。
M max,k =D max,k e4
M min,k =D min,k e4
e4_— 吊车梁支座刚垫板的中心线至下部 柱轴线的距离。
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吊车最大轮压的设计值Pmax=γQPmax,k，吊车最 小轮压的设计值Pmin=γQPmin,k ，故作用在排架 上的吊车竖向荷载设计值Dmax=γQDmax,k， Dmin=γQDmin,k，这里的γQ是吊车荷载的荷载分 项系数，γQ=1.4。
α—吊车横向水平荷载系数，现行《建筑结构荷载规范》
规定：
对于软钩吊车：
当额定起重量Q ≤10t时， α =0.12；
当额定起重量15t＜ Q ＜50t时， α =0.10；
当额定起重量Q ≥75t时， α =0.08；
对于硬钩吊车取α =0.20 。
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每个大车轮传给吊车轨道的横向水平制动 力T确定后，即可按计算吊车竖向荷载 Dmax,k和Dmin,k的方法计算Tmax,k： Tmax,k= β Tk ∑yi= 1/4αβ(Qck+Qlk) ∑yi
吊车横向水平制动力本应按两侧柱 子的刚度大小分配，但为简化计算， 《荷载规范》允许近似地平均分配给两 侧排架柱，如图2 .8. 所示。
图2.7 吊车荷载
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图2 .8 吊车横向水平制动力
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对于各类四轮桥式吊车，当其小车 满载运行中突然刹车时，在大车每一轮 子上所产生的横向水平制动力的标准值
Tk=1/4α(Qck+Qlk)
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2 .1.2.4 风荷载
垂直于建筑物表面上的风荷载标准
wk=βzμsμzw0
wk—风荷载标准值（KN/m2）；
w0—基本风压（KN/m2）；
μs—风荷载体型系数；
μz—风压高度变化系数；
βz—高度Z处的风振系数。
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排架计算时作用在不同位置处风荷载的计算原则：
（1） 作用在排架柱顶以下墙面上的风荷载 按均布考虑，迎风面为q1，背风面为q2，其风压 高度变化系数可按柱顶标高取值。当基础顶面至 室外地坪的距离不大时，简化计算，风荷载可按 柱全高计算，不在减去基础顶面至室外地坪那一 小段多算的风荷载。若基础埋置较深时，则按实
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图2.5 桥式吊车荷载
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对于四轮吊车的最小轮压标准值
Pmin,k
Pmin,k=1/2 (Qbk+Qlk+Qck)-Pmax,k
Qbk、Qlk—分别为大车、小车的自重标准值，以 “KN”计，等于各自的质量m1、m2（以“t”计） 与重力加速度g 的乘积， Qbk = m1 g ，Qlk = m2 g；
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2 .1.2 排架荷载计算
作用在排架上的荷载分为恒荷载和活荷载两类， 如图2 .3所示。
恒荷载一般包括屋盖自重，上柱自重，下柱自重， 吊车梁和轨道零件自重，以及有时支撑在牛腿上 的维护结构等重力等。活荷载一般包括屋面活荷 载，吊车荷载，均布风载，以及作用在屋盖支撑 处的集中风荷载等。
集中荷载的作用点要根据实际情况确定。当采用 屋架时，屋盖荷载可以认为是通过屋架节点处上 弦与下弦中心线的交点作用在柱上的；当采用屋 面梁时，可认为是通过梁端支撑垫板的中心线作 用在柱顶的。
（1） 吊车竖向荷载 吊车竖向荷载是一种通过轮压传给排架柱的
移动荷载，由吊车额定起重量、大车自重、小车 自重三部分组成。如图2 .5所示。 当小车吊有额定起重质量开到大车某一极限位置 时，如图2 .5所示。在这一侧的每个大车的轮压称 为吊车的最大轮压标准值Pmax,k，在另一侧的轮压 称为最小轮压标准值Pmin,k， Pmax,k与Pmin,k同时发生。
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图2 .1 排架计算单元及计算简图
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为简化计算，根据构造特点，对确定 排架的计算简图时，有以下计算假定:
（1） 屋架或屋面大梁与柱顶连接处， 仅用预埋钢板焊牢，它抵抗转动的能力很 小，计算中只考虑传递垂直力和水平剪力，
（2） 排架柱与基础的连接做法是： 预制柱插入基础杯口一定深度，柱和基础 间用高强度等级细石混凝土浇筑密实。因 此排架柱与基础连接处按固定端位于基础 顶面。
线到柱外边缘（边柱）或柱中心线（中柱）
的距离为750mm
（4）
下柱自重标准值用G4k表示，设计值
用G4
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（5） 支承在柱牛腿上的围护结构等自重 支承在柱牛腿上的围护结构等自重标
准值用G5k表示，设计值用G5表示，它沿
（6） 墙体荷载 当墙直接砌筑在基础梁上或大型墙板
直接搁置在基础上时，它们对排架柱无竖 向作用力，它们对排架的作用是传递墙面
当两台吊车挨紧并行，且其中一台起 重量较大的吊车轮子正好运行至计算排架 上，而两台吊车的其余轮子分布在相邻两 柱距之间时，吊车竖向荷载组合值可达最 大，如图2.6所示。
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图2 .6 简支吊车梁的支座反力影响线
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由于多台吊车共同作用时，各台吊 车荷载不能同时达到最大值，因此应将 各吊车荷载的最大值进行折减。
一般来说，G1对上柱截面的几何中心有一个偏 心距e1，G1对下柱截面的几何中心又增加了附 加偏心距e2，如图2.3所示。
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（2） 上柱自重
上柱自重标准值用G2k表示，设计值
用G2
（3） 吊车梁及轨道等零件自重标准值用
G3k表示，设计值用G3表示，它沿吊车梁 中心线作用于牛腿顶面，一般吊车梁中心
当两台吊车完全相同时，其标准值
Dmax,k、Dmin,k
Dmax,k=β∑yiPmax,k
Dmin,k=β∑yiPmin,k=Dmax,kPmin,k/Pmax,k
∑yi—各大轮子下影响线纵标值的总和； β —多台吊车的荷载折减系数，按《建筑结构荷
载规范》选取。
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吊车竖向荷载Dmax,k和Dmin,k沿吊车梁
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柱总高H2=柱顶标高+基础底面标高的绝对值－初步拟定的基础高度； 上部柱高H1=柱顶标高－轨顶标高+轨道构造高度+吊车梁支撑处的吊车 梁高； 上、下部柱的截面弯曲刚度EI1、 EI2，由混凝土强度等级以及预先假定 的柱截面形状和尺寸确定。这里I1、I2分别为上、下部柱的截面惯性矩。
图2 .2 排架计算简图
由于Dmax可以发生在左柱，也可以发生在右 柱，因此在Dmax和Dmin作用下单跨排架的计算 应考虑左右两种荷载情况。
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（2） 吊车横向水平荷载T
吊车横向水平荷载是指载有重物的 小车在左右行驶中突然刹车时，由于吊 车Qbk和小车Qlk的惯性力而在厂房排架柱 上所产生的横向水平制动力。
横向制动力应等分作用在排架的两 侧柱子上，它的方向有左右两种可能性， 如图2 .7(b)所示。
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2.1.2.1 恒荷载
各种恒荷载的数值可按材料重力密度和结 构的有关尺寸由计算得到，标准构件可以 从标准图上直接查得。在排架计算中，取 恒荷载的荷载分项系数γG=1.2。
（1） 屋面恒荷载
屋面恒荷载标准值用G1k表示，设计值用G1
表示，它包括各种构造层屋面板、天沟板、 屋
架、天窗、天窗架、屋架支撑、托架等自重。
2单层厂房排架内力计算
2.1.1 计算假定和计算简图
单层厂房结构实际上是一空间结构体系，为了 计算方便，一般分别按纵、横两个方向作为平面排 架来分析，即假定各个横向平面排架（或纵向平面 排架）均单独工作。
纵向平面排架是由柱列、基础、连系梁、吊车梁和 柱间支撑等组成。由于纵向平面排架的柱较多，抗 侧刚度较大，每根柱承受的水平力不大，因此往往 不必进行计算，仅当抗侧刚度较差、柱较少、需要 考虑水平地震作用或温度内里时才进行计算。
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排架计算是为柱和基础设计提供内力数据的，主 要内容为：确定计算简图、荷载计算、柱控制截 面的内力分析和内力组合。
计算单元： 单层厂房是一个复杂的空间结构，实际计算
时，可根据厂房的构造和荷载特点进行简化并确 定计算简图。由相邻柱距的中部截取一个典型区 段，称为计算单元，如图2 .1所示。图中斜线部分 就是除吊车等移动的荷载以外的排架的负荷范围， 或称荷载从属面积。