房屋结构设计单层厂房荷.ppt

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1、3.5.2 排架结构上的荷载恒载、屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、吊车荷载和风荷载。除吊车荷载，其他荷载均取自计算单元范围内。,1永久荷载(恒载)包括屋盖、柱、吊车梁及轨道连接件、围护结构等自重。根据构件尺寸、材料容重计算，或由标准图集查得。（1）屋盖自重G1 包括屋架(屋面梁)、屋面板、天沟板、天窗架、屋面构造层(找平层、保温层、防水层等)、屋盖支撑等自重。,（2）悬墙自重G2 包括：连系梁、墙体、窗（3）吊车梁和轨道及连接件自重G3 吊车梁、轨道、轨道连接件 轨道及连接件重力荷载可按（0.81.0）kN/m估算（4）柱自重G4（G5）上柱自重G4、下柱自重G5,需要说明：柱、吊车梁、轨道吊装

2、就位后，屋架未安装，尚未形成排架，则柱在其自重、吊车梁、轨道等作用下，应按竖向悬臂柱计算。由于此状态短暂，且不会对柱内力产生较大影响。为简化计，仍按排架。,各种恒载作用下，排架结构的计算简图,2屋面活荷载 均按屋面水平投影面上进行计算。（1）屋面均布活荷载（标准值）：上人屋面 2.0 kN/m2 不上人屋面 0.5 kN/m2（2）屋面雪荷载（标准值）：（kN/m2）（3）屋面积灰荷载 对具有一定除尘设备和保证清灰制度的机械、冶金、水泥等厂房屋面，应按荷载规范。屋面均布活荷载和雪荷载，不同时考虑，取大值;不上人的屋面均布活荷载和雪荷载，取大值积灰荷载.,屋面活荷载均以集中力的形式作用于柱顶，作

3、用点位置与恒载相同。当多跨厂房时，应考虑屋面活荷载的不利布置。有三种情况:屋面活荷载作用在第1跨;屋面活荷载作用在第2跨;屋面活荷载同时作用在2跨.,3吊车荷载 常用吊车类型：桥式吊车、悬挂式吊车、悬臂吊车、门式吊车、电动葫芦等按吊钩种类分：软钩吊车、硬钩吊车.按动力来源分：电动：起重量大，行驶速度快，启动、起吊、运行、制动 时均有较大振动.手动：起重量小（5t），运行时振动轻微。工作级别：按吊车在使用期内要求的总工作循环次数和载荷状 态分为8个工作级别，作为吊车设计的依据。工作 级别越高，表示其工作繁重程度越高，利用次数越 多。一般厂房中使用的多为软钩、电动桥式吊车。,软钩、电动桥式吊车,由

4、此可知，作用在排架柱上的吊车荷载有三种：（1）吊车竖向荷载（2）吊车横向水平荷载（3）吊车纵向水平荷载,（1）吊车竖向荷载最大轮压Pmax：小车吊有额定最大起重量运行至大车一侧的极 限位置时，小车所在侧每个大车的轮压。最小轮压Pmin：另一侧吊车的每个轮压。吊车竖向荷载:Dmax（Dmin）吊车轮压Pmax（Pmin）在厂房横向排架柱上产 生的竖向 最大（小）压力支座反力,最大轮压Pma、最小轮压Pmin可从吊车产品说明书中查得，且根据平衡条件，有下列关系n（Pmax+Pmin）=G+Q1+Qn吊车每一侧的轮子数。由于吊车荷载为移动荷载，与大车(桥架)、小车位置有关，还与吊车台数有关，需要用影

5、响线理论计算。对两台吊车情况，由吊车梁的支座反力影响线可求得吊车竖向荷载,吊车竖向荷载 Dmax 和 Dmin 分别作用在同一跨两侧排架柱的牛腿顶面，其位置与吊车梁自重同。对有吊车的两跨等高排架结构，吊车竖向荷载下的计算简图：,当多台吊车，在排架计算和内力组合时，单跨厂房的每个排架不宜多于2台，多跨厂房的每个排架：不宜多于4台。由于吊车的振动，计算吊车梁及其连接的强度时，吊车竖向荷载应乘以动力系数，如软钩吊车取1.051.10。,（2）吊车横向水平荷载 小车吊起起重量以后，在启动和刹车时产生的惯性力，即为横向水平荷载。传递路线：小车制动轮（摩擦力）大车吊车轨道吊车梁 排架柱（连接钢板）作用方向

6、：可向左，可向右。荷载分配：由于荷载通过轮与轨道的摩擦力传递，应按两侧柱侧移刚度分配。为简化计算，规定：水平荷载平均分于桥架两端，分别由轨道上的车轮平均传至轨道，其方向与轨道垂直。,一般四轮桥式吊车，大车每轮传给吊车梁的横向水平制动力,横向水平荷载系数（或称小车制动力系数），根据起重量和吊车类型取值。,两台并行吊车，由影响线理论可求得吊车横向水平荷载Tmax,吊车横向水平荷载 Tmax 作用在同一跨每侧排架柱的吊车梁顶面，需考虑正、反两个方向。对有吊车的两跨等高排架结构，吊车竖向荷载下的计算简图,多台吊车组合，单跨或多跨厂房的每个排架：不应多于2台,（3）吊车纵向水平荷载 吊车纵向水平荷载是桥

7、式吊车在厂房纵向启动和刹车时产生的惯性力。传递路线：吊车两端制动轮（磨擦力）吊车轨道吊车梁 纵向柱列或柱间支撑 作 用 点：刹车轮与轨道的接触点，其方向与轨道方向一致。有柱间支撑，全部由柱间支撑承受；无柱间支撑，由柱承担,按各柱纵向抗侧刚度比分配柱吊车纵向水平荷载T0，按作用在一边轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的10%采用,n为施加在一边轨道上所有刹车轮数之和，对于一般的四轮吊车，取 n=1。计算吊车纵向水平荷载时，一侧的整个纵向排架上最多考虑2台吊车。,一、简支梁的绝对最大弯矩1、定义:发生在简支梁的某一截面,而比其它任意截面的最大弯矩都大的弯矩.。,简支梁的绝对最大弯矩,2、如何确定绝对最

8、大弯矩:（1）绝对最大弯矩必是该截面的最大弯矩。（2）绝对最大弯矩必然发生在某一荷载之下。（3）集中荷载是有限的。取某一集中荷载作为产生绝对最大弯矩的临界荷载，计算该荷载移动过程中的最大弯矩；类似地，求出其它荷载下的最大弯矩并加以比较，其中最大者即为绝对最大弯矩。,3、PK位置的确定,P1,Pk,R,Pn,A,B,P2,P,l/2,l/2,x,a,l-x-a,k,PK所在截面的弯矩：Mk(x)=RA x-M左-（1）式中M左为PK以左所有荷载k截面的弯矩。,MB=0:RAl-R(l-x-a)=0 RA=R(l-x-a)/l-(2),代(2)入(1):Mk(x)=R(l-x-a)x/l-M左,求

9、MK(X)的极值:dMk(x)/dx=R(l-2x-a)/l=0 x=(l-a)/2 或x=l-x-a,PK位置为:PK与梁上所有荷载的合力对称于中截面。,RA,3、计算步骤（1）先找出可能使跨中产生最大弯矩的临界荷载。（2）使上述荷载与梁上所有荷载的合力对称于中截面，计算此时临界荷载所在截面的最大弯矩。（3）类似地，计算出其它截面的最大弯矩并加以比较，其中最大者即为绝对最大弯矩。,例题 求图示简支梁在吊车荷载作用下的绝对最大弯矩。已知：P1=P2=P3=P4=280KN,4。8m,4.8m,1.44m,P1,P2,P3,P4,A,B,6m,6m,解：1、考虑P2为临界荷载的情况(1)梁上有4

10、个荷载（图一）,R=2804=1120kn a=1.44/2=0.72mMB=0 RA 12-1120(6-0.36)=0 RA=526.4kn MX=5.64=RA5.64280 4.8,4。8m,4.8m,1.44m,P1,P2,P3,P4,A,B,6m,6m,(2)梁上有3个荷载(图二)：,R=2803=840kn依合力矩定理：Ra=P14.8-P31.44 a=280(4.8-1.44)/840=1.12 mMB=0 RA 12-840(6+0.56)=0 RA=439.2kn MX=6.56=RA,比较(1)、(2)，绝对最大弯矩 MX=6.56=,2、考虑P3为临界荷载的情况：通过

11、与前面类似地分析，可知另一绝对最大弯矩：MX=5.44=,例题 求图示简支梁在吊车荷载作用下的绝对最大弯矩。已知：P1=P2=P3=P4=280KN,4风荷载 风的形成：空气从气压大的地方向气压小的地方流动。风 荷 载：风以一定的速度向前流动遇到建筑物的阻塞时，在建筑物上产生风压。作用方向：垂直于建筑物表面，压力和吸力两种情况。考虑左吹风、右吹风。垂直于建筑物表面上的风荷载标准值：,计算中作如下简化：（1）柱顶以下按均布，按柱顶标高确定。（2）柱顶以上按均布，仅考虑水平分力，且以集中荷载形式作用在排架柱顶。,排架内力分析,目的：求柱各截面的弯矩和剪力。要点：只要求出柱顶剪力，就变为静定悬臂柱的

12、计算问题.柱顶剪力：先求横梁内力，再求柱顶剪力力法 直接求柱顶剪力剪力分配法剪力分配法 对等高排架，假定横梁轴向刚度无穷大，柱顶集中力直接按各柱的侧向刚度比例进行分配；对任意荷载作用下的等高排架，需将荷载等效成柱顶集中力，然后用剪力分配法计算。柱顶不动铰支点反力,3.5.3 等高排架内力分析等高排架：各柱顶标高相等、或柱顶标高虽不相等,但柱顶由倾斜横梁相连的排架。,特点：等高排架在任意荷载作用下各柱顶侧移相等方法：剪力分配法,1单阶一次超静定柱在任意荷载作用下的柱顶反力计算简图：柱顶不动铰支、柱底固定、单阶变截面柱，承受外 力，用力法求柱顶反力。,力法方程,因主要与柱的形状有关，称其为“形常数

13、”因与荷载有关，称其为“载常数”,，由图乘法可求得,可求得,为柱顶位移系数；为在变阶处集中力矩下的柱顶反力系数；,由上可知，若柱顶位移系数和反力系数已知，可求得柱顶的反力R，且C0和CM仅与柱的尺寸有关。按照上述方法，可求得其他荷载情况下的柱顶反力系数。,2柱顶水平集中力作用下等高排架内力分析,将各柱的柱顶处切开，在切口处用一对相应的剪力Vi来代替，则,平衡条件,变形条件,物理条件,由物理条件和变形条件，得,代入平衡条件，得即,柱的抗侧移刚度，或称为抗剪刚度,剪力分配系数,柱顶剪力已知后，可求结构内力。,说明：(1)在柱顶水平集中力下，各柱的剪力按其抗剪刚度与 各柱抗剪刚度总和的比例分配，故称剪力分配法。(2)剪力分配系数满足(3)柱顶剪力Vi仅与F的大小有关，而与其作用在排架左 侧或右侧柱顶处无关，但F的作用位置对横梁内力有 影响。,3任意荷载作用下等高排架内力分析,计算步骤：（1）柱顶附加不动铰支座，求各柱反力Ri，不动铰支座总反 力为。（2）将支座总反力R反向作用于排架柱顶，求出柱顶水平力R 作用下各柱顶剪力。（3）计算结果叠加，得任意荷载作用下排架柱顶剪力。,3.5.4 不等高排架内力分析通常用结构力学中的力法进行分析。,