排架的荷载计算与内力分析
排架内力计算的基本流程
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剪力分配法进行排架内力计算的步骤
剪力分配法进行排架内力计算的步骤剪力分配法进行排架内力计算，可真是一门有趣的学问！嘿，首先想象一下，建筑就像一位优雅的舞者，跳动在风中。
每个部分都在默默配合，谁都不想出错，这可真是考验团队合作的时刻。
那我们就来聊聊剪力分配法的步骤，轻松一点，让这个话题不再严肃。
想象一下，我们要在一个大型的舞台上布置演员，每个演员都要承担起自己的角色。
这时候，架构师就得考虑到每根梁和柱的负荷。
就像一个家庭聚会，大家都想尽量多吃一点，但要确保最后的披萨能分到每个人的手里。
剪力分配法的核心就是在这一点上：如何将剪力合理分配给每一个部分，确保它们都能稳稳当当地“站着”。
然后，咱们得了解这些力的来源。
想象一下，一场大雨来临，屋顶上雨水聚集，压力就增加了。
为了搞清楚这些力量的来源，我们需要进行静力平衡的分析。
就像是校对账本，所有的收入和支出都得清清楚楚，不能有漏网之鱼。
咱们得确定各个节点的剪力。
就像是推销员，在推销自己的产品时，得知道哪个客户需要什么。
每根梁的剪力，就像是每个客户的需求，必须精确。
我们通过计算，能得出每根梁上需要承担的剪力。
这个过程可得仔细，不能掉以轻心。
然后，我们就来分配这些剪力了。
哎，别小看这个步骤，它就像是给队伍分配任务，谁负责哪一块。
一般来说，我们会用比例分配的方式来计算，也就是说，看每根梁的支撑能力，然后按比例分配这些剪力。
别忘了，最终得保证所有的剪力总和是零，才能保证整个结构的稳定性。
咱们来聊聊内力计算。
这个就像是在算每个人的表现，得好好评估一下每个部分的承载能力。
通过计算内力，我们能更清晰地了解哪根梁有可能会“打瞌睡”，从而提前采取措施，避免发生意外。
咱们可不想看到“剧组”里的某个演员突然摔倒，得尽早预防呀！然后呢，还得考虑到各种可能的外部因素，比如风的吹袭、地震的颤动。
这些就像是意外的观众，突然跑来捣乱，得随时准备应对。
结构在设计的时候，得考虑到这些，才能确保在突发情况下依旧稳如老狗。
最终，我们得总结一下这些计算结果，确保所有的内力都是合理的。
排架的荷载计算与内力分析
。响影载荷平水向横虑考不且�车吊台一虑考只�时算验劳疲、2
�车吊台两虑考�算计力静、1
�算 计况情种两按矩扭的生产轮车吊个每�矩扭生产而因。的心偏 是都心中曲弯的面截梁车吊对T载荷平水和xamD载荷向竖车吊
载荷心偏是载荷车吊)四(
。响影的数系力动虑考要中算计在 �载荷力动种一是且而�载荷的用作复重的动移是仅不载荷车吊
2-2题例
移位平 水顶柱�时顶柱臂悬阶单在用作力平水位单当�知学力构结由
法配分力剪---法方算计力内的架排高等
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合 组 载 荷 .2
� 合组 种五 面 下 行 进 先 般 一 合组力内、3
项事意注
�筋配称对用采�筋配面截柱、二
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时用作载荷意任�二�
时用作载荷意任�二�
�解 。力 内 架 排 的 算 计 法 配分力剪按下用作合联m.Nk9.53=nimM和m.Nk301=xamM在�求 。同相寸尺 和状形柱B与柱A�示所图如图简算计架排的间车工金某�知已 �3-2题例
�3-2题例
得表附中录附查。座支铰动不平水加虚别分顶柱的柱B和柱A在
图意 示 载 荷 架 排
�算计式下按值准标载荷雪的上图影投平水顶屋 。载荷雪为称�压雪的用算计上面顶物筑构或物筑建在用作 载荷雪、 2
。用采况情际实核应时 大较载荷工施当�面屋人上不。用采的中》范规载荷《按
排架结构内力计算(完整)知识讲解
2.5.5 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。
柱 顶 水 平 位 移 的 比 较
柱 顶 水 平 位 移 的 比 较
JC（%）
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
（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
Qc
Pmi n, k
Pmax,k
Q1 ,k
Q2 ,k 2
Qc ,k
g
（1）作用在排架上的吊车竖向荷载Dmax 和Dmin
Q1
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
60
接电持续率
40
25
15
4、风荷载
风荷载标准值：
wk Z SZ w0
迎风面上的均布风荷载：
q1 S1Z w0B
背风面上的均布风荷载：
q2 S2Z w0B
柱顶至屋脊的屋盖部分的风荷载：
排架计算
§12.2 排架计算 12.2.1排架计算简图1．计算单元作用在厂房排架上的各种荷载，如结构自重、雪荷载、风荷载等(吊车荷载除外)，沿厂房纵向都是均匀分布的；横向排架的间距一般都是相等的。
在不考虑排架间的空间作用的情况下，每一中间的横向排架所承担的荷载及受力情况是完全相同的。
计算时，可通过任意两相邻排架的中线，截取一部分厂房作为计算单元。
第三章单层厂房结构3.5 横向排架结构内力分析1 排架计算简图（1）计算单元：可在结构平面图上由相邻柱距的中线截出一个典型的区段，作为排架的计算单元。
计算单元和计算模型第三章单层厂房结构3.5 横向排架结构内力分析（2）基本假定和计算简图：为了简化计算，对于钢筋混凝土排架结构通常作如下假定：柱下端与基础顶面为刚接；柱顶与排架横梁（屋架或屋面梁）为铰接；横梁（即屋架或屋面梁）为轴向刚度很大的刚性连杆。
根据上述假定，可得到横向排架的计算简图。
1 排架计算见图第三章单层厂房结构3.5 横向排架结构内力分析横向排架的计算简图1 排架计算见图12.2.2 荷载计算 第三章单层厂房结构3.5 横向排架结构内力分析2 排架结构上的荷载作用在横向排架结构上的荷载有恒载、屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、吊车荷载和风荷载等，除吊车荷载外，其它荷载均取自计算单元范围内。
（1）恒载：屋盖自重G 1：屋盖自重包括屋架或屋面梁、屋面板、天沟板、天窗架、屋面构造层以及屋盖支撑等重力荷载。
悬墙自重G2 ：当设有连系梁支承围护墙体时，排架柱承受着计算单元范围内连系梁、墙体和窗等重力荷载。
吊车梁和轨道及连接件自重G3 。
柱自重G4（G5）：第三章单层厂房结构3.5 横向排架结构内力分析恒载作用位置及相应的排架计算简图2 排架结构上的荷载第三章单层厂房结构3.5 横向排架结构内力分析（2）屋面活荷载：包括屋面均布活荷载、屋面雪荷载和屋面积灰荷载三部分。
其荷载分项系数均为1.4。
屋面均布活荷载：屋面水平投影面上的屋面均布活荷载标准值，按下列情况取：不上人的屋面为0.5kN/m 2；上人的屋面为2.0kN/m 2。
任意荷载作用下等高排架的内力计算步骤
一、概述等高排架是建筑工地上常见的一种脚手架结构，用于支撑和搭设施工人员或物料。
在实际施工过程中，等高排架需要承受各种不同的荷载，如风荷载、活载、静荷载等。
了解等高排架在不同荷载作用下的内力计算步骤，对于保证排架的稳定性和安全性具有重要意义。
二、静态荷载作用下的内力计算步骤1. 建立等高排架的结构模型在进行内力计算之前，首先需要对等高排架进行结构分析，建立荷载作用下的结构模型。
可以根据实际情况采用不同的计算方法，如梁柱模型、有限元模型等。
2. 荷载分析对于静态荷载作用下的等高排架，需要进行荷载分析，包括分析荷载的大小、方向和作用点位置等。
根据具体情况，可以考虑风荷载、自重荷载、施工荷载等。
3. 内力计算通过建立结构模型和荷载分析，可以进行等高排架内力的计算。
根据静力学的原理，可以计算出等高排架在不同部位受力的情况，包括受力大小、受力方向等。
4. 结果分析对于内力计算的结果，需要进行全面的分析和评估。
根据计算结果，可以判断等高排架的承载能力和稳定性，为后续的施工和使用提供参考依据。
三、动态荷载作用下的内力计算步骤1. 建立动态荷载模型对于等高排架在动态荷载作用下的内力计算，需要首先建立相应的动态荷载模型。
根据实际情况，可以考虑施工机械的振动、人员活动带来的荷载等。
2. 振动分析对于动态荷载作用下的等高排架，需要进行振动分析，包括振动的频率、振幅、方向等。
通过振动分析，可以评估等高排架在动态荷载下的受力情况。
3. 内力计算在建立动态荷载模型和振动分析的基础上，进行等高排架内力的计算。
根据动力学的原理，可以计算出等高排架在动态荷载下的受力情况，包括受力大小、受力方向等。
4. 结果评估对于动态荷载作用下的内力计算结果，需要进行全面的评估。
根据计算结果，可以判断等高排架在动态荷载下的承载能力和稳定性，为施工安全提供参考依据。
四、结论通过上述静态荷载和动态荷载作用下的内力计算步骤，可以全面、客观地评估等高排架的受力情况。
12.2.3排架
以不考虑地震作用时的排架结构内力为例， 单跨排架时，单一荷载布置情况有8种：
等高排架
定义：荷载作用下，排架结构的柱顶侧移均相等的 排架称为等高排架。
图中哪些属于等高排架，哪些属于不等高排架？
单阶变截面柱内力求解方法
1) 位移系数与反力系数
下端固定、上端自由的单阶柱顶作用单位水平力，按 图乘法，柱顶水平位移（侧移）： 1
c0 B 2.82599
H3 12.93 109 56.65 A C C0 A EI l 14.52 109 2.6116E E
12.9 3 109 42.71 B 17.76 109 2.83E E
E A 56.65 A C 0.3 1 E E 2 56.65 42.71 i
第三步：将前两步结果叠加，即得到排架的实际内力。
各柱顶实际剪力 Vi Vi1 Vi 2 Ri i
R
i
第一步：将排架内力分析转化为一次超静定的单根柱内 力计算，前面已经给出支座反力的求解办法；
第二步，即为剪力分配法；给出等高排架的内力。
注意：各柱顶剪力、支座反力、柱顶作用水平集 中力均以自左向右为正，反之为负：
B RA RB 0.4 1.62 0.648kN VB
4.将前两步结果叠加，即得到原结构内力:
VA 15.07 0.486 14.584kN VA VA
VB 13.45 0.648 14kN VB VB
单位力M作用于变阶截面时，柱顶侧移：
M
M
2 H 1 2 2 EI l
1
下端固定、上端为不动铰支座的单阶柱，当 在变阶处面作用一个力矩M：
排架结构内力计算(完整)分解
Tmax
Tmax
RA+R
B
=
A
A
+
+
B RA RB
=
B μ(RA+RB)
B
A
B
RA=C5Tmax Tmax
A
+
RB=C5Tmax Tmax
B
2.5.6 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
2.5.6 内力组合
2、荷载效应组合
由可变荷载效应控制：
S 1.2SGk Q1SQ1k
0
0
0
0
0
(kN)
V— ———————
(kN)
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 TMAX
左向右 右向左
(4a) (4b)
17.7 -17.7
左风 (5a)
42.7
右风 (5b)
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)
M 27.28 5.91 -51.7 -45.6
(kNm)
TMAX TMAX
左向右 右向左
(4a) (4b)
17.7 -17.7
左风 (5a)
42.71
右风 (5b)
-48.4
N 317.9 53.63 0
2.5.7 排架计算中的几个问题
排架结构内力计算解析
排架结构内力计算解析排架结构是指在工程中，通过柱、梁、墙、板等构件按照一定的规律排列组合而成的承重体系。
内力是指在结构中各个构件所受到的力的大小及其作用方向。
计算内力是工程力学中重要的内容，可以帮助工程师评估结构的稳定性和安全性。
一般来说，内力的计算可以通过正交分析法、力法和位移法等方法来进行。
下面就正交分析法进行内力计算进行解析：正交分析法是一种常见的结构分析方法，通过将结构分解为数个单元，利用等效荷载、位移辩识和边界条件来计算结构内力。
具体步骤如下：1.绘制受力图：首先根据结构的几何形状和荷载条件，绘制结构的受力图。
受力图包括结构中各个构件的受力情况，如柱上的压力、梁上的弯矩等。
2.划分单元：将结构划分为数个单元，每个单元可以是柱、梁、墙等。
单元的划分应满足力的闭合条件和构件之间的连接条件。
3.确定单元受力状态：根据受力图和单元划分，确定每个单元的受力状态。
受力状态包括构件的内力方向和大小。
4.建立位移辩识方程：利用力的平衡条件和结构刚度方程，建立位移辩识方程。
位移辩识方程用于描述结构的变形和位移关系。
5.解位移辩识方程：利用位移辩识方程求解结构中各个节点的位移。
位移求解可以采用矩阵方法，如刚度法、位移法等。
6.求解内力：利用位移解求得的节点位移，结合各个构件的刚度和长度，计算每个单元的内力。
内力计算可以采用平衡条件、应变能原理等方法。
7.检验结构稳定性和安全性：根据计算得到的内力值，检验结构的稳定性和安全性。
结构的稳定性可以通过计算结构的屈曲和侧向位移等指标进行评估。
结构的安全性可以通过计算结构的强度和应力等指标进行评估。
以上就是正交分析法进行内力计算的基本步骤。
在实际工程中，为了准确计算内力，还需要考虑结构的材料性能和加载条件等因素。
因此，在进行内力计算前，需要对结构的材料性能进行测试和分析，同时要对结构的荷载条件和边界条件进行详细的研究和分析。
混凝土结构课程学习难点和重点
混凝土结构课程学习难点和重点第1章绪论重点：（1）混凝土结构中配筋的主要作用与基本要求。
（2）混凝土与钢筋共同工作的条件。
（3）本课程的主要内容、要求和学习方法。
第2章混凝土结构材料的物理力学性能重点：（1）钢筋的应力-应变全曲线特性及其数学模型。
（2）单轴向受压下混凝土的应力-应变全曲线及其数学模型。
（3）混凝土的立方体强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度及相互间的关系。
（4）复合应力状态下混凝土的强度，三向受压状态下混凝土的变形特点。
（5）混凝土弹性模量、变形模量的概念。
（6）混凝土徐变、收缩与膨胀的性能。
（7）钢筋与混凝土的粘结性能。
难点：（1）钢筋的应力-应变全曲线特性及其数学模型。
（2）单轴向受压下混凝土的应力-应变全曲线及其数学模型。
（3）钢筋与混凝土的粘结性能。
第3章按近似概率理论的极限状态设计法重点：（1）结构可靠度的基本原理，可靠指标的基本含义。
（2）承载能力极限状态和正常使用极限状态实用设计表达式。
（3）荷载和材料的分项系数，荷载和材料强度的标准值和设计值。
难点：（1）结构可靠度的基本原理。
第4章受弯构件的正截面受弯承载力重点：（1）适筋梁正截面受弯三个受力阶段的概念，包括截面上应力与应变的分布、破坏形态、纵向受拉钢筋配筋率对破坏形态的影响、三个工作阶段在混凝土结构设计中的应用等。
（2）混凝土构件正截面承载力计算的基本假定及其在受弯构件正截面受弯承载力计算中的应用。
（3）单筋、双筋矩形与T形截面受弯构件正截面受弯承载力的计算方法，纵筋的主要构造要求。
难点：（1）适筋梁正截面受弯三个受力阶段截面上应力与应变的分布。
第5章受弯构件的斜截面承载力重点：（1）无腹筋梁斜裂缝出现前后的应力状态。
（2）无腹筋梁斜截面受剪破坏的三种形态以及腹筋对斜截面受剪破坏形态的影响。
（3）受弯构件斜截面受剪承载力的计算模型、计算方法及限制条件。
难点：（1）受弯构件斜截面受剪承载力计算方法。
（2）梁内纵筋的弯起、截断及锚固，受弯构件钢筋的布置等构造要求。
荷载计算
荷载计算图2.2-3 荷载作用位置◆恒载：●屋盖恒载F1(包括屋面板及构造层、天窗架、屋架及支撑自重)；●上柱自重F2、牛腿自重F3、下柱自重F6；●吊车梁及轨道、连接件等自重F4；●围护墙体自重F5(包括柱牛腿上连系梁、围护墙、柱上的墙板)。
◆活载●屋面活载Q1；●吊车荷载吊车横向水平荷载Tmax吊车竖向荷载Dmax、Dmin；●风载q、Fw。
图2.2-4恒载F1作用的位置图2.2-5 恒载作用下排架结构的计算简图1.屋盖恒载F1包括屋面板及构造层、天窗架、屋架及支撑的自重，按屋面构造详图及各种构件标准图进行计算。
◆F1的作用位置●当采用屋架时，F1通过屋架上、下弦中心线的交点作用于柱顶，一般屋架上、下弦中心线的交点至柱外边缘的距离为150mm；●当采用屋面梁时，F1通过梁端支承垫板的中心线作用于柱顶。
◆屋盖恒载F1作用内力计算简图●将屋面横梁截断，在柱顶加以不动铰支座，简化为一次超静定悬臂梁进行内力计算；●在计算过程中，可将柱顶偏心屋面恒载移至相应上柱或下柱的截面中心线处，并附加偏心弯矩。
图2.2-6 F1内力计算简图2.恒载F2、F3、F4、F5计算方法同F1。
对竖向偏心荷载F2、F3、F4、F5换算成轴心荷载和偏心弯矩时，相应的换算偏心弯矩为：●M2=F2∙e2 式中e2为上、下柱轴线间的距离；作用于下柱柱顶截面中心；●M3=F3 ∙e3 式中e3为牛腿截面中心线至下柱中心线的距离；作用于牛腿梯形截面中心；●M4=F4 ∙e4 式中e4为吊车梁纵向至下柱截面中心线之间的距离；作用于吊车梁轨道中心；●M5=F5 ∙e5 式中 e5为连系梁中心线至柱中心线间的距离；作用于柱上牛腿连系梁截面中心。
图2.2-7 其它恒载内力计算简图3.屋面活荷载Q1包括屋面均布活荷载、雪荷载及积灰荷载，按屋面的水平投影面积计算。
（1）屋面均布活荷载：● 一般不上人的钢筋混凝土屋面：0.5kN/m2 ● 轻屋面、瓦材屋面：0.3kN/m2（2） 积灰荷载：由GB50009-2001查得（3）雪荷载：k r 0S S μ=● 屋面均布活荷载不与雪荷载同时组合，取大值参与组合。
3.5单层厂房结构——排架结构内力分析
新规范：设计使用年限及荷载调整系数
计算中较大者
3.5排架结构内力分析
3.5.6内力组合
3.内力组合项目
第三章 单层厂房结构
偏心受压柱的破坏形态有两种：大偏心受压和小偏心受压，故对控制截面 考虑四种最不利内力组合： Mmax及相应的N、V
Mmin及相应的N、V
Nmax及相应的M、V Nmin及相应的M、V
第三章 单层厂房结构
恒载作用位置及相应的计算简图
活载作用位置及相应的计算简图
3.5排架结构内力分析
3.5.2 排架上的荷载
4. 吊车荷载 吊车梁示意图
× ×
第三章 单层厂房结构
横向平面排架
纵向平面排架
3.5排架结构内力分析
3.5.2 排架上的荷载
4. 吊车荷载
第三章 单层厂房结构
吊车荷载作用下的计算简图
3.5.6内力组合
2.内力组合原则 由可变荷载控制时
S Gj SGjk Q1 L1 SQ1k Qi Li ci SQik
j 1 i 2 m n
第三章 单层厂房结构
由永久荷载控制时
S Gj SGjk Qi Li ci SQik
j 1 i 1 m n
风荷载，左风、右风不同时存在，故不同时参加组合；
求Nmin时，N = 0的风荷载应参加组合。
3.5排架结构内力分析
3.5.6内力组合
第三章 单层厂房结构
规范对多台吊车参加组合时，考虑到同时满载的可能性较小，因此对吊车荷 载乘以折减系数。 多台吊车的荷载折减系数
吊车工作级别
参与组合的吊车台数 A1~A5 2 3 0.9 0.85 A6~A8 0.95 0.90
[整理](一)双向板按弹性理论的计算方法
双向板按弹性理论的计算方法](https://img.taocdn.com/s3/m/b424f27de45c3b3567ec8b87.png)
(一)双向板按弹性理论的计算方法1．单跨双向板的弯矩计算为便于应用，单跨双向板按弹性理论计算，已编制成弯矩系数表，供设计者查用。
在教材的附表中，列出了均布荷载作用下，六种不同支承情况的双向板弯矩系数表。
板的弯矩可按下列公式计算：M = 弯矩系数×(g+p)l x2式中M 为跨中或支座单位板宽内的弯矩(kN·m/m)；g、p为板上恒载及活载设计值(kN/m2)；l x为板的跨度(m)。
2．多跨连续双向板的弯矩计算(1)跨中弯矩双向板跨中弯矩的最不利活载位置图多跨连续双向板也需要考虑活载的最不利位置。
当求某跨跨中最大弯矩时，应在该跨布置活载，并在其前后左右每隔一区格布置活载，形成如上图(a)所示棋盘格式布置。
图(b)为A-A剖面中第2、第4区格板跨中弯矩的最不利活载位置。
为了能利用单跨双向板的弯矩系数表，可将图(b)的活载分解为图(c)的对称荷载情况和图(d)的反对称荷载情况，将图(c)与(d)叠加即为与图(b)等效的活载分布。
在对称荷载作用下，板在中间支座处的转角很小，可近似地认为转角为零，中间支座均可视为固定支座。
因此，所有中间区格均可按四边固定的单跨双向板计算；如边支座为简支，则边区格按三边固定、一边简支的单跨双向板计算；角区格按两邻边固定、两邻边简支的单跨双向板计算。
在反对称荷载作用下，板在中间支座处转角方向一致，大小相等接近于简支板的转角，所有中间支座均可视为简支支座。
因此，每个区格均可按四边简支的单跨双向板计算。
将上述两种荷载作用下求得的弯矩叠加，即为在棋盘式活载不利位置下板的跨中最大弯矩。
(2)支座弯矩支座弯矩的活载不利位置，应在该支座两侧区格内布置活载，然后再隔跨布置，考虑到隔跨活载的影响很小，可假定板上所有区格均满布荷载(g+p)时得出的支座弯矩，即为支座的最大弯矩。
这样，所有中间支座均可视为固定支座，边支座则按实际情况考虑，因此可直接由单跨双向板的弯矩系数表查得弯矩系数，计算支座弯距。
第三节排架计算.
第十三章
单层工业 厂房
1 由此可见：柱顶集中力F 是按每根柱的抗剪刚度 的 ui 大小成比例分配给各柱的。
4. 等高排架在任意荷载作用下内力计算
为利用剪力分配系数，对任意荷载必须把计算过程分为两个步骤：
① 首先在直接受荷柱顶端附加一横向不动铰支座，以阻止 其水平侧移，求出支座反力R；
② 然后撤消附加不动铰支座，即将R 反向作用于排架柱顶， 以恢复实际情况。 将上述两个步骤中的内力迭加，即为排架的实际内力。 5. 求单根柱在任意荷载下的 R
变形协调方程：
i 1
n
F V i
1 1
n
n
1 u ui
u1 u2 ui un u
1 ui 1 F Vi F 1 1 ui ui ui
F u n 1 1 u i
令i为 剪力分配系数
1 ui i 1 ui
Vi i F
排架计算
第十三章
单层工业 厂房
（二）、排架内力组合 1. 控制截面 -- 排架计算主要是算出控制截面内力。控制截 面是指能对柱内配筋起控制作用的截面。 应该选择那些截面为控制截面 ？ 常以上柱柱底截面Ⅰ-Ⅰ作为上柱控制截面， 取Ⅱ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ截面为下柱控制截面。 ∴工程设计中都取上柱根部，下柱顶部和下 柱根部这三个截面作为设计控制截面，即以 这三个截面的各种最不利内力组合来确定上、
一、排架计算简图 计算单元和计算简图
上柱高Hu = 柱顶标高－轨顶标高＋轨道构造高度＋吊车梁在支撑处梁高
柱总高H = 柱顶标高＋基础底标高绝对值－初估的基础高度
排架计算
第十三章
单层工业 厂房
计算单元即一个排架的负荷范围； 计算简图中柱的计算轴线应取上、下柱截面的形心线。 计算简图作了几点假定： 1. 横梁（屋架或屋面梁）铰接在柱上－－不传递弯矩。 柱下端固接于基础顶面－－不考虑外载作用下基础变形。 2. 横梁为没有轴向变形的刚杆→即 EA （刚度无穷大）
单层工业厂房排架柱内力计算
单层工业厂房排架柱内力计算作者：张旭忠来源：《城市建设理论研究》2013年第28期摘要：主要讲述排架结构的计算原理、过程以及结合实例计算排架柱内力关键词：厂房排架柱内力计算中图分类号：TU198 文献标识码：A在石油化工生产中，经常会有大跨度的单层工业厂房。
由于工艺要求不同，厂房的高度、跨度、跨数和吊车起重量等因素，使厂房柱定型化和标准化的工作很难进行。
目前虽然有一些单层厂房柱的标准图，但大多数单层工业厂房柱仍然需要设计者自行设计。
单层工业厂房的横向结构体系可分为：排架结构和刚架结构。
按材料性质可分为：单层钢筋混凝土柱厂房、单层钢结构厂房以及单层砖柱厂房。
本文主要讲述单层钢筋混凝土柱厂房排架柱的计算方法。
1 排架柱计算步骤及假定1.1 计算步骤主要如下：1.1.1根据厂房平、剖面布置图确定排架计算简图。
1.1.2计算作用在排架柱上的各项荷载。
1.1.3分别对各项荷载作用下排架柱进行内力计算，求出各控制截面的内力值。
1.1.4对各控制截面进行最不利荷载作用下内力组合，求出最不利内力。
1.1.5验算刚度（水平位移值）。
排架结构上作用的荷载除吊车等移动荷载之外，一般沿厂房的纵向是均匀布置的，各横向排架的刚度基本相同。
为简化计算，将厂房按横向平面排架进行内力分析计算。
1.2平面排架内力计算时需做以下基本假定：1.2.1柱子顶端与屋架（或屋面梁）为铰接（一般屋架或屋面梁端部和上柱用预埋钢板焊接，抵抗弯矩的能力很小，只能有效地传递竖向力和水平力，所以假定为铰接）。
1.2.2柱子下端与基础顶面为刚接。
1.2.3屋架或屋面梁为没有轴向变形的刚性杆（对屋面梁或刚度较大的屋架，受力后轴向变形很小，可视为无轴向变形的刚性杆即EA=＋∞）。
排架柱内力计算过程排架可分为等高排架和不等高排架。
等高排架指排架柱各柱柱顶标高相同或柱顶标高虽不相同但有倾斜横梁相连。
不等高排架是指相邻的高跨与低跨在一列柱处搭接，两跨横梁不在同一标高上。
排架的荷载计算与内力分析
雪荷载计算
雪荷载计算
山区的雪荷载应通过实际调查后确定。若无实测资料，可按当 山区的雪荷载应通过实际调查后确定。若无实测资料， 地邻近空旷平坦地面的雪荷载乘以系数1.2采用 采用。 地邻近空旷平坦地面的雪荷载乘以系数 采用。 雪荷载的组合值系数可取0.7;频遇值系数可取 ；准永久值系 频遇值系数可取0.6； 雪荷载的组合值系数可取 频遇值系数可取 数应按雪荷载分区Ⅰ 的不同，分别取0.5 0.2和 0.5、 数应按雪荷载分区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 的不同，分别取0.5、0.2和0; 雪荷载分区应按《荷载规范》中规定采用。 雪荷载分区应按《荷载规范》中规定采用。
等高排架的内力计算方法剪力分配法由结构力学知当单位水平力作用在单阶悬臂柱顶时柱顶水平位移二内力计算一柱顶作用水平集中力时一柱顶作用水平集中力时为柱的剪力分配系数即柱自身的抗剪刚度与所有柱抗剪刚度之和之比
§2-3 排架的荷载计算与内力分 析
一、荷载计算 作用在排架上的荷载分恒荷载和活荷载两类。 作用在排架上的荷载分恒荷载和活荷载两类。恒荷载即永久 荷载：一般包括屋盖自重；上柱自重F2 下柱自重F3 F2； F3； 荷载：一般包括屋盖自重；上柱自重F2；下柱自重F3；吊车 梁和轨道零件自重F4 F4， 梁和轨道零件自重F4，以及有时支承在牛腿上的围护结构等 重力F5 活荷载即可变荷裁，一船包括屋面活荷载F6 F5。 F6， 重力F5。活荷载即可变荷裁，一船包括屋面活荷载F6，吊车 荷载Tmax Dmin、Dmax。均布风载q1 q2以及作用在屋 Tmax， q1， 荷载Tmax，Dmin、Dmax。均布风载q1，q2以及作用在屋 盖支承处的集中风荷载等。 11示出了上述排架荷载 盖支承处的集中风荷载等。图2—11示出了上述排架荷载。 11示出了上述排架荷载。 集中荷载的作用点必须根据实际情况确定，当采用屋架时， 集中荷载的作用点必须根据实际情况确定，当采用屋架时， 屋盖荷载可以认为是通过屋架端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， 交点作用在柱上的；当采用屋面梁时，可认为是通过梁端支 垫板的中心线作用在柱顶的。 承垫板的中心线作用在柱顶的。
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（三）吊车荷载
1、吊车竖向荷载：是指吊车(大车和小车)重量与所吊重 量 吊车竖向荷载：是指吊车(大车和小车) 经吊车梁传给柱的竖向压力。当吊车起重量达到额定最大值， 经吊车梁传给柱的竖向压力。当吊车起重量达到额定最大值， 小车同时驶到大车桥一端的极限位置时， 小车同时驶到大车桥一端的极限位置时，则作用在该柱列吊 车梁轨道上的压力达到最大值，称为最大轮压Pmax Pmax， 车梁轨道上的压力达到最大值，称为最大轮压Pmax，对面 柱列吊车梁上的压力为最小轮压Pmin 。（可查 可查） 柱列吊车梁上的压力为最小轮压Pmin 。（可查） 柱上的最大竖向荷载： 柱上的最大竖向荷载：
雪荷载计算
雪荷载计算
山区的雪荷载应通过实际调查后确定。若无实测资料，可按当 山区的雪荷载应通过实际调查后确定。若无实测资料， 地邻近空旷平坦地面的雪荷载乘以系数1.2采用 采用。 地邻近空旷平坦地面的雪荷载乘以系数 采用。 雪荷载的组合值系数可取0.7;频遇值系数可取 ；准永久值系 频遇值系数可取0.6； 雪荷载的组合值系数可取 频遇值系数可取 数应按雪荷载分区Ⅰ 的不同，分别取0.5 0.2和 0.5、 数应按雪荷载分区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 的不同，分别取0.5、0.2和0; 雪荷载分区应按《荷载规范》中规定采用。 雪荷载分区应按《荷载规范》中规定采用。
（四）风荷载
风荷载计算
排架计算时，作用在柱顶以下墙面上的风荷载按均布考虑， 排架计算时，作用在柱顶以下墙面上的风荷载按均布考虑，其 风压高度变化系数可按柱顶标高取值，这是偏于安全的。 风压高度变化系数可按柱顶标高取值，这是偏于安全的。当基础 顶面至室外地坪的距离不大时，为简化计算， 顶面至室外地坪的距离不大时，为简化计算，风荷载可按柱全高 汁算，不再减去基础项面至室外地坪那一小段多算的风荷载。 汁算，不再减去基础项面至室外地坪那一小段多算的风荷载。若 基础埋置较深时，则按实际情况计算，否则误差较大。 基础埋置较深时，则按实际情况计算，否则误差较大。 柱顶至屋脊的屋盖部分的风荷载，仍取为均布的，但其对排架 柱顶至屋脊的屋盖部分的风荷载，仍取为均布的， 的作用则按作用在柱顶的水平集中风荷载W 考虑。 的作用则按作用在柱顶的水平集中风荷载Wk考虑。这时的风压高 度变化系数可按下述情况确定：有矩形天窗时，按天窗檐口取值 檐口取值； 度变化系数可按下述情况确定：有矩形天窗时，按天窗檐口取值； 无矩形天窗时， 无矩形天窗时，按厂房檐口标高取值 。
2. 荷载组合
3、内力组合 内力组合 一般先进行下面五种组合： 一般先进行下面五种组合：
注意事项
二、柱截面配筋（采用对称配筋） 柱截面配筋（采用对称配筋）
三、吊装运输验算
吊装阶段应进行承载力和裂缝宽度验算。 吊装阶段应进行承载力和裂缝宽度验算。 混凝土强度：按设计强度的 考虑。 混凝土强度：按设计强度的70%考虑。 考虑 吊点：一般设在变阶处。 吊点：一般设在变阶处。 柱自重采用标准值，并乘以 的动力系数 的动力系数。 柱自重采用标准值，并乘以1.5的动力系数。安全等级降一级考 虑。
二、内力计算
（一）柱顶作用水平集中力时ຫໍສະໝຸດ （一）柱顶作用水平集中力时
（一）柱顶作用水平集中力时
为柱的剪力分配系数， 为柱的剪力分配系数，即柱自身的抗剪 刚度与所有柱抗剪刚度之和之比。 刚度与所有柱抗剪刚度之和之比。 各柱柱顶剪力计算后，各柱可按独立悬臂柱求内力。 各柱柱顶剪力计算后，各柱可按独立悬臂柱求内力。
（四）风荷载
（四）风荷载
例题2-2 例题 已知：某金工车间，外形尺寸及部分风载体型系数如图 已知：某金工车间，外形尺寸及部分风载体型系数如图2-18（a) （ 所示，基本风压w 柱顶标高+10.5m，室外地坪标 所示，基本风压 o=0.35kN/m2，柱顶标高 ， 高-0.30m，h1=2.1m，h2=1.2m，地面粗糙类别为 ，排架计算 ， ， ，地面粗糙类别为B， 宽度B=6m。求作用在排架上的风荷载设计值 。 宽度 。求作用在排架上的风荷载设计值W。
（三）吊车荷载
吊车的最大横向水平荷载 ：
吊车的纵向水平荷载 ：
（三）吊车荷载
3、多台吊车的荷载折减系数
例题
例题
例题
（四）风荷载
垂直于建筑物表面的风荷载标准值： 垂直于建筑物表面的风荷载标准值：
（四）风荷载
（四）风荷载
（四）风荷载
建筑物处于近地风的风流场中， 建筑物处于近地风的风流场中，近地风的风速随高度而增加的 规律与地面粗糙度有关。通常认为在离地面300~500m 300~500m时 规律与地面粗糙度有关。通常认为在离地面300~500m时，风速 才不再受地面粗糙度的影响。 荷载规范》建议， 才不再受地面粗糙度的影响。《荷载规范》建议，地面粗糙度可 分为A 四类： 分为A、B、C、D四类： A类指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区； 类指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区； B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中、小城 类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中、 镇和大城市郊区； 镇和大城市郊区； C类指有密集建筑群的大城市市区； 类指有密集建筑群的大城市市区； D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。 类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。 风压高度变化系数应根据地面租糙度类别按《荷载规范》 风压高度变化系数应根据地面租糙度类别按《荷载规范》中表 6.2.1确定 确定， 6.2.1确定，表2—2列出了此表的一部分。 2列出了此表的一部分。
（二）任意荷载作用时
例题2-3： 例题 ： 已知：某金工车间的排架计算简图如图所示， 柱与 柱与B柱形状和 已知：某金工车间的排架计算简图如图所示，A柱与 柱形状和 尺寸相同。 尺寸相同。 求：在Mmax=103kN.m和Mmin=35.9kN.m联合作用下按剪力分配 和 联合作用下按剪力分配 法计算的排架内力。 法计算的排架内力。 解：
排架荷载示意图
（一）恒荷载
各类常用材料的自重的标准值可查《建筑结构荷载规范》 各类常用材料的自重的标准值可查《建筑结构荷载规范》 （二）屋面活荷载 包括展面均布活荷载、雪荷载和屋面积灰荷载三种， 包括展面均布活荷载、雪荷载和屋面积灰荷载三种，都按 屋面的水平投影向积计算。 屋面的水平投影向积计算。 1、屋面均布活荷载 按《荷载规范》中的采用。不上人屋面，当施工荷载较大 荷载规范》中的采用。不上人屋面， 时应核实际情况采用。 时应核实际情况采用。 2、雪荷载 作用在建筑物或构筑物顶面上计算用的雪压，称为雪荷载。 作用在建筑物或构筑物顶面上计算用的雪压，称为雪荷载。 屋顶水平投影图上的雪荷载标准值按下式计算： 屋顶水平投影图上的雪荷载标准值按下式计算： 图上的雪荷载标准值按下式计算
（二）任意荷载作用时
步骤： 对任意荷载就必须把计算过程分为两个 步骤： 1、先在排架柱顶附加不动铰支座以阻止水平侧移，求出其支座 先在排架柱顶附加不动铰支座以阻止水平侧移， 反力R 反力R； 2、然后撤除附加不动铰支座，将支座反力反向作用于排架 柱 然后撤除附加不动铰支座， 以恢复到原受力状念。 顶， 以恢复到原受力状念。 的实际内力。 3、叠加上述两步骤中的内力，即为排架 的实际内力。 叠加上述两步骤中的内力，
（三）吊车荷载
（三）吊车荷载
（三）吊车荷载
建筑结构荷载规范》规定：计算排架考虑多台吊车竖向荷载 建筑结构荷载规范》规定： 层吊车的单跨厂房的每个排架． 时，对一 层吊车的单跨厂房的每个排架．参与组合的吊车 台数不宜多于2台；对一层吊 车的多跨厂房的每个排架，不 台数不宜多于2 车的多跨厂房的每个排架， 宜多于4 宜多于4台。 2、吊车水平荷载 吊车水平荷载分为横向水平荷载和纵向水平荷载两种。 吊车水平荷载分为横向水平荷载和纵向水平荷载两种。 吊车每个轮子所传递的横向水平力： 吊车每个轮子所传递的横向水平力：
一、排架内力组合
1. 控制截面
1-1截面：上柱底面 截面： 截面 2-2截面：下柱柱顶截面 截面： 截面 3-3截面：下柱柱底截面 截面： 截面
2. 荷载组合
《建筑结构荷载规范》中规定：对于一般排架、框架结构， 建筑结构荷载规范》中规定：对于一般排架、框架结构， 基本组合可采用简化规则， 基本组合可采用简化规则，应按下列组合值中取最不利值确 定：
例题2-2 例题
二、内力计算
用剪力分配法计算等高排架 等高排架 柱顶水平位移相等的排架，为等高排架。 柱顶水平位移相等的排架，为等高排架。等高排架有柱顶标高 相同的，以及柱顶标高不同但柱顶有倾斜横梁贯通相连。 相同的，以及柱顶标高不同但柱顶有倾斜横梁贯通相连。 柱顶水平位移不相等的不等高排架，可采用力法计算。 柱顶水平位移不相等的不等高排架，可采用力法计算。 等高排架的内力计算方法---剪力分配法 等高排架的内力计算方法 剪力分配法 由结构力学知，当单位水平力作用在单阶悬臂柱顶时， 由结构力学知，当单位水平力作用在单阶悬臂柱顶时，柱顶水 平位移
3、屋面积灰荷载
设计生产中有大量排灰的厂房及其邻近建筑物时， 设计生产中有大量排灰的厂房及其邻近建筑物时，应考虑 积灰荷载。对于具有一定除尘设施和保证清灰制度的机械、 积灰荷载。对于具有一定除尘设施和保证清灰制度的机械、 冶金、水泥厂的厂房屋面， 冶金、水泥厂的厂房屋面，其水平投影面上的屋面积灰荷载 应分别按《荷载规范》中表4 4.1—1和表4.4.1 采用。 4.4.1—2 应分别按《荷载规范》中表4．4.1 1和表4.4.1 2采用。 排架计算时，屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑， 排架计算时，屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，仅取 两者中的较大值，同样， 两者中的较大值，同样，屋面积灰荷载应与雪荷载或与屋面 均布活荷载两者中的较大值同时考虑。 均布活荷载两者中的较大值同时考虑。 屋面均布活荷载、雪荷载、 屋面均布活荷载、雪荷载、屋面积灰荷载的荷载分项系数 =1.4。 rQ=1.4。
（2）求不动铰支座反力 A、RB ）求不动铰支座反力R C1=1.3。因此不动铰支座反力 。
例题2-3： 例题 ：