排架结构内力计算解析
《排架的内力计算》课件
排架的内力分析步骤
确定排架的受力情况，包括轴力、剪力和弯矩等 计算排架的截面尺寸和材料强度，确定其承载能力 利用结构力学原理，分析排架的内力分布和传递路径 考虑排架的稳定性和抗震性能，进行内力分析的校核和优化
04
排架的内力计算实例
简单排架的内力计算
计算排架的轴力、弯矩和剪 力
确定排架的尺寸和材料
简化步骤：确定简化原则、选择简化方法、进行简化计算 注意事项：简化过程中应避免过度简化导致计算结果失真，同时要 注意简化模型的适用范围和局限性
内力计算结果的校核与调整
校核方法：采用 有限元法、能量 法等方法进行校 核
调整原则：根据 校核结果，对计 算模型进行适当 调整
调整内容：包括 材料参数、截面 尺寸、荷载分布 等
等。
内力计算软件的优势与局限性
优势：计算速 度快，准确性 高，可以节省
大量时间
局限性：需要 一定的专业知 识和操作技能， 对于初学者来 说可能存在一
定的难度
优势：可以模 拟各种复杂的 结构，进行精
确的计算
局限性：对于 一些特殊的结 构，可能需要 进行特殊的处 理，可能会增
加计算难度
感谢观看
汇报人：
目。
在“项目设 置”中，输 入排架的基 本信息，如 材料、截面
尺寸等。
在“荷载设 置”中，输 入排架的荷 载信息，如 风荷载、地 震荷载等。
在“计算设 置”中，选 择计算方法， 如弹性分析、 塑性分析等。
点击“计算” 按钮，开始 计算排架的
内力。
在“结果查 看”中，查 看计算结果， 如内力分布 图、应力比
排架结构的分类
单层排架：由单 层柱和梁组成的
结构
双层排架：由双 层柱和梁组成的
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
。算计法力用采可�架排高等不的等相不移位平水顶柱 。连相通贯梁横斜倾有顶柱但同不高标顶柱及以�的同相 高标顶柱有架排高等。架排高等为�架排的等相移位平水顶柱 架排高等 架 排高 等算 计 法 配 分 力 剪 用
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
。虑 考级一降级等全安。数系力动的5.1以乘并�值准标用采重自柱 。虑考%07的度强计设按�度强土凝混 。算验度宽缝裂和力载承行进应段阶装吊 。处 阶变 在 设 般 一 � 点 吊
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
《排架的内力计算》课件
结论和总结
排架内力计算是结构设计和分析的重要环节，通过合理的计算方法和步骤， 可以确保排架的稳定性和安全性。
4 模型简化
根据计算要求，合理简化排架模型，降低计 算复杂度。
常见问题和解决方法
在排架内力计算中，常会遇到一些问题，以下为一些常见问题及其解决方法：
问题一
如何确定排架的载荷？
解决方法
根据排架的使用情况 和设计要求，评估各 种可能的载荷情况。
问题二
如何处理排架变形对 内力的影响？
解决方法
通过结构力学原理， 考虑变形对内力的修 正和调整。
结构的变形
考虑排架在不同工况下的变形情况，对内力进 行计算。
材料性能
考虑材料的强度和刚度，对内力进行评估。
边界条件
考虑排架与其他结构的连接方式，对内力进行 修正。
应用场景和实例
排架内力计算适用于各种工程和建筑领域的结构设计与分析。
钢结构
计算排架在钢结构中的内力，确 保结构的稳定性。
桥梁
通过计算排架在桥梁中的内力， 确保桥梁的承载能力。
评估结果
4
工况下的内力。
根据内力结果，评估排架的安全性和稳 定性，提出改进建议。
排架内力计算的关键要点
在进行排架内力计算时，需要特别注意以下关键要点：
1 载荷计算
准确确定排架受到的各种载荷，包括静载荷 和动载荷。
2 边界条件
合理设定排架与其他结构的连接方式和支撑 条件。
3 材料参数
根据实际的材料性能，选取适当的参数进行 计算。
2 结构分析
3 预测破坏
通过计算内力，可以了解 排架在不同工况下的受力 情况，从而进行结构分析。
内力计算可以帮助预测排 架的破坏模式，提前采取 措施防止事故的发生。
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：
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。
排架的荷载计算与内力分析
屋架的外形应与厂房的使用要求、 屋架的外形应与厂房的使用要求、跨度以及屋面结 构相适应。同时， 舶弯矩图形， 构相适应。同时，应尽可能接近简支梁 舶弯矩图形， 使杆件内力分布均匀。 跨比一般采用l 使杆件内力分布均匀。屋架高 跨比一般采用l／10~l ／6。屋架节间长度要有利于 改善杆件受力条件和 便于布置天窗架。上弦节间长度一般采用3m 3m， 便于布置天窗架。上弦节间长度一般采用3m，屋架 跨度大时， 和腹杆数，可取4.5~6m 4.5~6m。 跨度大时，为减少节点 和腹杆数，可取4.5~6m。下 弦节点长度一段采用4.5m 6m。 4.5m和 弦节点长度一段采用4.5m和6m。
（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 ：
在A柱和 柱的柱顶分别虚加水平不动铰支座。查附录中附表得 柱和B柱的柱顶分别虚加水平不动铰支座。 柱和 柱的柱顶分别虚加水平不动铰支座
例题2-3： 例题 ：
§2-4 单层厂房柱的设计
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：
（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：
12.2.1排架计算解析
6
Dmin
Dmax
Pmin,k Pmax,k
311.54 44 119.2kN 115
Tk
1 4
Ti ,k
1 4
G 2,k
G3,k
1 4
0.12
3.8
10 10
4.14kN
Tmax
D max
Tk Pmax,k
311.54
4.14 115
11.21kN
Tk
1 4
Ti,k
1
4
G2,k
G3,k
6. 风荷载 计算公式:
wk z s z w0
wk---垂直于建筑物表面的风荷载标准值（kN/m2）；
z---高度Z处的风振系数； 对高度小于30单层厂房结构，z=1.0。
s ---风载体形系数，
注意：正值表示该表面为压力，负值为吸力（拉力）。
风速随高度增加的程度与地面粗糙度有关， 《荷载规范》将地面粗糙程度分为A、B、C、D四类。
柱顶离天然地坪的高度10.5+0.3=10.8
查表 z
10.8
z
1 1.14 1.00 10.8 10 1.02
15 10
∴
迎风面： q1k szw0B 0.81.02 0.35 6 1.71
q1 Qq1k 1.41.71 2.39
背风面： q2k szw0B 0.51.02 0.35 6 1.07
➢A类：近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区； ➢B类：房屋稀疏乡镇、田野乡村、城市郊区； ➢C类：有密集建筑群的城市市区； ➢D类：有密集建筑群且房屋较高的城市市区；
z ---风压高度变化系数
作用在柱顶以下墙面上的凤荷载按均布荷载考虑， 其风压高度变化系数可按柱顶标高取值。
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。
风荷载作用下排架内力分析(精)
风荷载作用下排架内力分析1. 左吹风时计算简图如图(1所示q 2(1对于 A 柱: λ=0.288 n=0.15411311113110.34218111.8614.60.3429.287(A n C n R q HC KN λλ⎡⎤⎛⎫+- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦==⎡⎤⎛⎫+- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦=-=-⨯⨯=-←对于 C 柱; λ=0.288 n=0.244411321113110.35718110.9314.60.3574.847( C n C n R q HC KN λλ⎡⎤⎛⎫+- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦==⎡⎤⎛⎫+- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦=-=-⨯⨯=-←A C W R R R F =+-=-9.287-4.847-9.54=-23.674KN(←各柱顶的剪力分别为: A η=0.361 B η=0.545 C η=0.094 A A A V R R η=-=-9.287+0.361×23.674=-0.741KN(←B B V R η=-=0.545×23.647=12.902KN(→C C C V R R η=-=-4.847+0.094×23.674=-2.622KN(←排架内力如下图:2. 右吹风时计算简图如图(2所示 F w(2对于 A 柱: n=0.146 11C =0.342A R =-2q H 11C =0.93×14.6×0.342=4.644KN (对于 C 柱: n=0.244 11C =0.357111C R q HC =-=-1.86×14.6×0.357=9.695KN(→ A C W R R R F =+-=4.644+9.695+9.54=23.879KN(→各柱顶的剪力分别为A η=0.361 B η=0.545 C η=0.094A A A V R R η=-=4.644-0.361×23.879=-3.976KN(← B B V R η=-=-0.545×23.879=13.014KN(→ C C C V R R η=-=9.695-0.094×23.879=7.450KN(→ 排架内力图如下所示A5. Max T 作用于 AB 跨柱: 当 AB 跨作用吊车横向水平荷载时,排架计算简图如下图( 所示1. 当 Max T 向右作用时对于 A 柱n=0.146 λ=0.288 , 得 a=(4.2m-1.2m/4.2m=0.714 ,((235321231211a a a n C n λλλ⎡⎤+--+⎢⎥⎢⎥⎣⎦=⎡⎤⎛⎫+- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦=0.624 5A Max R T C =-=-20.6×0.624=-12.854KN(← 同理对于 B 柱n=0.171 , λ=0.288 , a=0.714 , 5C =0.6355B Max R T C =-=-20.6×0.635=-13.081KN(← 排架柱顶总反力为: A B R R R =+=-12.854-13.081=--25.935KN(←各柱顶剪力为:A A A V R R η=-=-12.854+0.361×25.935=-3.491KN(← B B B V R R η=-=-13.081+0.545×25.935=1.054KN(→ C C V R η=-=0.094×25.935=2.438KN(→ 排架各柱的弯矩图及柱底剪力图如图( 所示当 Max T 向左作用时,弯矩图和剪力图只改变符号,方向不变。
第二章排架计算
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。
吊车竖向荷载Dmax,k和Dmin,k沿吊车梁
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
（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
Qck—与吊车额定起重质量Q相对应的重力标准值， 以“KN”计，等于以“t”计的额定起吊质量Q与 重力加速度g 的乘积， Qck = Q g
每榀排架上作用的吊车竖向荷载指的是 几台吊车组合后通过吊车梁传给柱的可能 的最大反力。
由于吊车荷载是移动荷载，每榀排架 上作用的吊车竖向荷载组合值需用影响线 原理求出。作用在排架上的吊车竖向荷载 的组合值与吊车的台数及吊车沿厂房纵向 运行所处位置有关。
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。
Mmax,k =Dmax,ke4
Mmin,k =Dmin,ke4
e4_— 吊车梁支座刚垫板的中心线至下部 柱轴线的距离。
厂房2：排架内力计算
1.40.8 0.41.049 2.15m - 0.6 0.51.0781.05m
1.0 0.5kN/m2 6.0m
10.89kN
14.2.3排架内力分析
1 等高排架内力计算 计算的总的原则是按刚度分配的方法. (1)阶梯形柱位移的计算 主要的目的是求柱子的剪切刚度 K 1
10.1m
对于B柱
n 0.281 0.356
1 2 1 1
C1
3 2
1
3
1
n 1
1.781
n
RB
M 1B H
C1
5.67kN m 1.781 1.00kN
10.1
R RA RB 1.31kN 1.00kN 2.31kN ()
将R反作用于柱顶，计算相应的柱顶剪力，并与相应的柱顶不动铰支 座反力叠加，可得屋面活荷载作用于AB跨时的柱顶剪力，即
yi
为横向水平荷载系数：
当 Q 10t 时， 0.12 软吊钩： 当 Q 15 50t 时， 0.10
当 Q 75t 时， 0.08
对于硬 吊钩：
0.20
吊车荷载计算示例：
吊车的参数：20 / 5t
Q 200kN g 68.6kN
Pmax 174kN
Pmin 37.5kN B 5.2m
（2）吊车横向水平荷载：
作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力为：
T 1 a(Q g) 1 0.1 (200kN 68.6kN ) 6.715kN
4
4
作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为：
Tmax QT yi 1.4 6.715kN 2.15 21.30kN
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
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）
《排架计算》PPT课件
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。
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2
图2 .1 排架计算单元及计算简图
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3
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，
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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1
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
屋面活荷载标准值用Q1k表示，设计
值用Q1表示，作用点和计算简图与屋盖
恒荷载相同。
屋面活荷载包括屋面均布活荷载、 雪荷载和积灰荷载三种。均按屋面的水
（1） 屋面均布活荷载
屋面均布活荷载按《荷载规范》采 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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13
（2） 雪荷载
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15
2 .1.2.3 吊车荷载
吊车按生产工艺要求和吊车本身构造特点
有多种不同的型号和规格。
桥式吊车为厂房中常用的一种吊车形式，
桥式吊车由大车（桥架）和小车组成，大车在
吊车梁的轨道上沿厂房纵向行驶，小车在大车
桥架的轨道上沿横向运行；带有吊钩的起重卷
扬机安装在小车上，如图2 .5所示。
2.2排架结构分析
吊车竖向荷载是作用在厂房横向排架柱上的 吊车梁最大支座反力 Dmax 和 Dmin 。 Pmax和 Pmin分别由 Dmax Dmin 所产生，与厂 房内的吊车台数和吊车作用位置有关。厂房 中同一跨内可能有多台吊车，根据厂房纵向 柱距大小和横向跨数以及各吊车同时聚集在 同一柱距范围内的可能性。
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ ↓↓↓↓↓
22
5
横向排架
Hu 计算单元 Ec I u Ec I u Hu
上柱顶标高
4
3
牛腿顶部
H
EcIl EcIl
H
0.0
2
基顶
1 A A B B
基底标高
A
轨顶标高
基础高度
轨道高度 吊车梁高度
A
纵向排架
23
三、结构简图
基本假定
柱子下端固接于基础顶面，上端铰接于屋面梁（屋 架）； 屋面梁（屋架）为没有轴向变形的刚杆。
C
D X2=1 E H G
A 7
B
F
7
10
M2 图
1 7 7 3640 1 p 20 7 2 3 60 7 2 3 EI EI 2 2
1 1 2 1470 2 p 7 60 EI 2 2 EI 2
Dmax, k 、Dmin, k
小车开到极限位置时轮子受到的压力（轮 压），由根据平衡条件得：
n Pmax,k Pmin,k G Q g 2 Pmax,k Pmin,k G Q g
49
《荷载规范》规定：对于一层吊车厂房： 水平荷载最多考虑2台；多跨时，竖向荷载 最多考虑4台。
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11
(3)墙体荷载
12
• 当外墙墙体或大型墙板搁置在连系梁(墙 梁)上，连系梁又支承在柱的牛腿上时， 排架柱将受到墙体、墙体上的窗重以及 连系梁自重产生的偏心荷载G5，e5为墙体 中心线到排架柱中心线的距离，墙体荷 载作用下的计算简图如上图(b)所示
13
2．吊车荷载
14
吊车荷载：吊车竖向荷载、吊车水平荷载。
10
• ②吊车梁和轨道联结的重 力荷载 G4 可从相应的标准 图集中查得，轨道联结也 可按 1 ～ 2kN/m 沿吊车梁长 度方向的均布荷载计算。 G4 的作用线与吊车梁轨道 中心线相重合，距柱纵向 定 位 轴 线 一 般 为 750mm ， 并作用在柱牛腿顶面。 G4 对下柱截面中心的偏心距 离为 e4 ，故 G4 对下柱截面 中心有一外力矩 G4e4 ，如 上图(c)所示。
24
• 式中 Pimax 、 Pimin 分别为第 i 台吊车最大、最小 轮压， yi 为各轮压对应的反力影响线的竖值。 桥式吊车基本参数Pmax、Pmin、桥宽B、轮 距K等，可按所采用的桥式吊车规格，从产品 说明书或有关专业标准中查得。在上图中， B1、K1为吊车1的桥宽和轮距；B2、K2为吊车2 的桥宽和轮距； C为两台吊车最大轮压 P1max和 P2max 作 用 点 的 间 距 ( 见 上 图 ) ， 其 值 为 C=(B1-K1)/2+(B2-的实际轴线(c)排架结构计算简图 柱子下端固接于基础顶面，横梁与柱铰接； 二、结构简图 横梁为没有轴向变形的刚杆。
5
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
<50
120 25 300万次 60~90
60 15
——
<60
15
• 吊车荷载是移动荷载，作用在厂房排架 上的桥式吊车荷载一般有三种形式：(1) 吊车竖向荷载Dmax、Dmin；(2)吊车横向水 平荷载Tmax；(3)吊车纵向水平荷载。第 (1)、(2)种作用在厂房横向排架上(如上 图所示)，第(3)种作用在厂房纵向排架 上。
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（%）
每小时平均操作次数 接电持续率 JC（%） 平均50年使用次数 运行速度（m/min） 重 级 A6~A7 中 级 A4~A5 轻 级 A1~A3
——
50~100
240 40 600万次 80~150
8
(2)柱、吊车梁和轨道联结重力荷载
a)就位后的柱和吊车梁 (I―固定柱用的钢楔)(b)柱重力荷 载用下的计算简图(c)吊车梁和轨道结 作用下的计算简图
9
• ①柱的重力荷载G2、G3 分别按上、下柱(下柱包 括牛腿)的实际体积计算。 上柱自重G2作用于上柱 重心，它的作用线与上 柱中心线相重合，对下 柱截面中心线有偏心距 e2，对牛腿顶面处下柱 截面中心有一个外力矩 G2e2；下柱自重G3作用于 下柱的重心，它的作用 线与下柱中心线相重合， 如上图(b)所示。
排架结构内力计算
横向排架与纵向排架 排架计算：为柱、基础设计提供内力数据 主要内容：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；
排架的水平位移。
1
2
3 排架结构分析
单层工业厂房是由纵横向排架组成的空间结构。为方便，可简 化为纵、横向平面排架分别进行分析。除进行抗震和温度应力 分析，纵向排架一般不计算。
18
②多台吊车的荷载折减系数ζ
• 当有多台吊车时，对一层吊车单跨厂房的 每个排架，参与组合的吊车台数不宜多于2台； 对一层吊车多跨厂房的每个排架，不宜多于4 台。对于多层吊车的单跨或多跨厂房，应按实 际使用情况考虑。当按两台或两台以上吊车计 算排架时，多台吊车的竖向荷载标准值应乘以 下表所示的折减系数ζ 后采用，这是考虑到多 台吊车同时满载，且小车位置也同时处于最不 利位置的概率是很小的。
g
21
③作用在排架上的吊车竖向荷载Dmax 和Dmin
22
③作用在排架上的吊车竖向荷载Dmax 和Dmin
23
• • 一般预制吊车梁为简支梁，利用简支梁的反 力影响线可求出吊车对排架柱产生的最大竖 向荷载Dmax(另一侧排架柱为最小竖向荷载 Dmin)。分析表明，只有当两台吊车挨紧运行， 且其中起重量大的一台的轮子行至排架柱的 位置时(见上图)，作用于计算排架柱的吊车 竖向荷载才是最大值Dmax(另一侧排架柱为最 小值Dmin)。由反力影响线得(见上图)： Dmax=Σ Pimaxyi Dmin=Σ Piminyi
6
三、排架上的荷载
• 1．恒载 (1)屋盖恒载
(a)屋盖荷载与上、下柱 的关系 (b)计算简图
7
包括屋面构造层、屋面板、天窗架、屋架、屋盖支撑 以及与屋架连接的各种管道的重力荷载。它们都以集 中力Gl的形式施加于柱顶，作用点位于屋架上下弦几 何中心线汇交处(对标准屋架通常在纵向定位轴线内侧 l50mm处)。Gl对上柱截面中心往往有偏心距el，对下 柱截面中心又增加另一偏心距e2(e2为上下柱中心线间 距)，所以Gl对柱顶截面中心有一个外力矩Glel，对变 截面处下柱截面中心有一个附加力矩Gle2，如上图(b) 所示。
19
多台吊车的荷载折减系数ζ
表
吊车工作制 参与组合的吊车 台数 轻、中 级 2 0.9 重、超重 级 0.95
4
0.8
0.85
20
③作用在排架上的吊车竖向荷载Dmax 和Dmin Pmin
Q2 Q1
Pmin
Pmax Pmax
Dmin
Dmax
Qc
Pmin,k Pmax,k
Q1 ,k Q2 ,k Qc ,k 2
16
(1)吊车竖向荷载 ①最大轮压Pmax和最小轮压Pmin
17
• 吊车竖向荷载是吊车满载运行时通过轮 压传给排架柱的竖向移动荷载。桥式吊 车竖向荷载标准值应采用吊车的最大轮 压 Pmax 和吊车的最小轮压 Pmin 。当吊车满 载且卷扬机小车行驶到吊车桥架一侧的 极限位置时，小车所在一侧轮压将出现 最大轮压Pmax；同时，另一侧吊车轮压出 现最小轮压Pmin(见上图)。
1 3.2.1 分析模型 一、计算单元 从整体结构中选取有代 表性的一部分作为计算的对 象，该部分称为计算单元。 2
3
4
EIu
EIl
5
B
EIu
EIl
uH
H
计算单元
A
A
B
3
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
4
排架结构的计算简图