廠房2：排架內(nèi)力計算

1計算簡圖（一）計算單元排架計算（1）柱上端與屋架（或屋面梁）鉸接；（2）柱下端與基礎(chǔ)固接；（3）排架橫梁為無軸向變形的剛桿，橫梁的兩端處的水平位移相等；（4）排架柱的高度：有固定段支柱頂鉸接點處；（5）排架的跨度：以廠房的軸線為準(zhǔn)。（二）計算假定與計算簡圖

廠房跨度

廠房高度：固定端（基礎(chǔ)頂面）至柱頂。排架柱上的荷載荷載的計算1永久荷載(1)屋架自重:柱頂以上所有永久荷載的綜合G1通過屋架的支點作用于柱頂。作用點位于廠房定位軸線內(nèi)側(cè)150mm處。（4）吊車梁及軌道等自重G4(2)上柱自重G2上柱自重G2對下柱的偏心距為e2，則G2對下柱的偏心彎矩為：（3）下柱自重G3作用于下柱，與下柱中心線重合；可變荷載：屋面活荷載、吊車荷載和風(fēng)荷載（1）屋面活荷載：包括屋面均布活荷載、雪荷載和積灰荷載三部分。包括屋面均布活荷載：查規(guī)范。雪荷載：式中，Sk為雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值；為屋面積灰分布系數(shù)；

S0為基本雪壓(KN/m14):它是以一般空曠平坦地面上統(tǒng)計所得30年一遇最大積雪自重確定的。積灰荷載：查閱荷載規(guī)范。吊車荷載吊車豎向荷載Dmax(或Dmin)

最大輪壓Pmax.k:當(dāng)小車在額定最大起重量并開到大車的極限狀態(tài)位置時；在另一側(cè)的輪壓稱為最小輪壓Pmin.k。Pmax,k可以根據(jù)吊車型號、規(guī)格等條件查閱有關(guān)資料。式中，和分別為大車和小車的自重（標(biāo)準(zhǔn)值），均以噸計；為吊車的額定起重量；重力加速度。最大輪壓設(shè)計值Pmax和最小設(shè)計值Pmin取值如下：參與組合的吊車臺數(shù)吊車工作制輕級和中級重級和超重級2340.90.850.80.950.90.85當(dāng)兩臺吊車滿起重量并開到如下位置時，柱子將產(chǎn)生最大豎向力。根據(jù)影響線的概念，P=1，則柱子產(chǎn)生的內(nèi)力：多臺吊車的荷載折減系數(shù)(2)柱最大豎向吊車荷載Dmax，DminDmax、Dmin對下柱是偏心壓力，轉(zhuǎn)換成作用在下柱頂面的軸向壓力和彎矩。e4—吊車梁支座鋼墊板的中心線之下柱軸線的距離。(3)吊車橫向水平荷載Tmax小車吊起起重量以后，在啟動和剎車時產(chǎn)生的慣性力，即為橫向水平荷載。平均傳給兩側(cè)的結(jié)構(gòu)。在計算吊車橫向水平荷載作用下的排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力時，無論是單跨還是多跨最多兩臺吊車同時剎車。對于Q不超過50T的吊車，每一個大車輪傳遞的水平荷載為：

為橫向水平荷載系數(shù)：當(dāng)時，軟吊鉤：當(dāng)時，當(dāng)時，對于硬吊鉤：吊車的參數(shù)：吊車荷載計算示例：根據(jù)可算得吊車梁支座反力影響線吊車荷載作用下支座反力影響線（1）吊車豎向荷載設(shè)計值為：

（2）吊車橫向水平荷載：作用于排架柱上的吊車橫向水平荷載設(shè)計值為：作用于每一個輪子上的吊車橫向水平制動力為：（3）吊車縱向水平荷載T0吊車縱向水平荷載是橋式吊車在廠房縱向啟動和剎車時產(chǎn)生的慣性力。對于單跨和多跨廠房只考慮兩臺吊車同時剎車。n為吊車每側(cè)的制動輪數(shù)，一臺四輪吊車：n=1.

兩臺：n=2風(fēng)荷載垂直于廠房各部分表面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m14）：柱頂—基本風(fēng)壓(kN/m14),不小于0.145kN/m14基本風(fēng)壓：以當(dāng)?shù)乇容^空曠平坦地面上離地10米高由統(tǒng)計所得的50年一遇10分鐘內(nèi)平均最大風(fēng)速為標(biāo)準(zhǔn)，按公式

—風(fēng)荷載體型系數(shù)—風(fēng)荷載高度變化系數(shù)；風(fēng)荷載高度變化系數(shù)，根據(jù)地面粗糙程度查表選取。A類：近海、海面、海島、海岸及沙漠地區(qū)；B類：田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的中小城鎮(zhèn)和大城市郊區(qū)；C類：有密集建筑群的大城市郊區(qū)。排架計算單元寬度范圍內(nèi)風(fēng)荷載的設(shè)計值為：柱頂以上水平集中風(fēng)荷載設(shè)計值為：柱頂以下的風(fēng)荷載可按均布荷載計算；屋面與天窗架所受的風(fēng)荷載一般折算成作用在柱頂上的某種集中水平風(fēng)荷載。

計算時取柱頂標(biāo)高處的風(fēng)壓高度變化系數(shù)；計算：無天窗取廠房檐口標(biāo)高處；有天窗時按天窗檐口標(biāo)高處的風(fēng)壓高度變化系數(shù)。

—風(fēng)荷載高度變化系數(shù)取值

14.2.3排架內(nèi)力分析1等高排架內(nèi)力計算計算的總的原則是按剛度分配的方法.(1)階梯形柱位移的計算主要的目的是求柱子的剪切剛度由結(jié)構(gòu)力學(xué)可知，當(dāng)單位水平力作用于單階懸臂柱頂時，柱頂水平位移為：λ＝，n=,

等高排架內(nèi)力計算（剪力分配法）由于橫梁為剛度無限大，所以各柱頂點的位移相等。任意荷載作用下計算步驟：（1）在排架柱頂附加不動鉸支座，求出支反力以及排架內(nèi)力；（2）撤除不動鉸支座，在此排架柱上反向作用支座反力R，利用剪力分配法求柱頂剪力和排架內(nèi)力；（3）疊加上述兩種情況的內(nèi)力。兩跨等高排架，可用剪力分配法進行排架內(nèi)力分析排架內(nèi)力分析示例：1．屋面恒載作用下排架內(nèi)力分析

(1)AB跨作用屋面活荷載2．屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析對于A柱對于B柱將R反作用于柱頂，計算相應(yīng)的柱頂剪力，并與相應(yīng)的柱頂不動鉸支座反力疊加，可得屋面活荷載作用于AB跨時的柱頂剪力，即3．風(fēng)荷載作用下排架內(nèi)力分析(1）左吹風(fēng)時對于A，C柱各柱頂?shù)募袅Ψ謩e為4.吊車荷載作用下排架內(nèi)力分析作用于A柱對于A柱對于B柱排架各柱頂?shù)募袅Ψ謩e為：排架各柱彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖作用于AB跨

對于B柱對于A柱

排架柱頂總反力R為各柱頂剪力為：

排架各柱的彎矩圖排架內(nèi)力組合的目的是求出控制界面的最不利內(nèi)力,作為柱和基礎(chǔ)設(shè)計的依據(jù).1控制截面控制截面是指對柱配筋和基礎(chǔ)設(shè)計起控制作用的截面.上柱底面I-I,牛腿頂面II-II,下柱底面III-III.14.2.4排架內(nèi)力組合對于一般排架、框架結(jié)構(gòu)，基本組合可采用簡化規(guī)則，并應(yīng)按組合值中取最不利值確定：

2.荷載組合為了求出控制截面的最不利內(nèi)力,就必須按這些荷載同時出現(xiàn)的可能性進行組合1)由可變荷載效應(yīng)控制的組合：(1)永久荷載+0.9（風(fēng)荷載+吊車荷載+屋面活荷載）(2)永久荷載+0.9（風(fēng)荷載+屋面活荷載）(3)永久荷載+0.9（吊車荷載+屋面活荷載）(4)永久荷載+0.9（風(fēng)荷載+吊車荷載）(5)永久荷載+吊車荷載(6)永久荷載+風(fēng)荷載(7)永久荷載+屋面活荷載可變荷載起控制作用常見的荷載組合：

2)由永久荷載效應(yīng)控制的組合

—可變荷載的組合值系數(shù)；對屋面均布活荷載、雪荷載取0.7；對屋面積灰荷載取0.9；對吊車荷載：取0.7（軟鉤）或0.95（硬鉤）；對風(fēng)荷載取0.6(1)永久荷載+0.7屋面活荷載（雪荷載）+0.9積灰荷載

+0.7（0.95）吊車荷載(2)永久荷載+0.7屋面活荷載（雪荷載）+0.9積灰荷載(3)永久荷載+0.7（0.95）吊車荷載永久荷載起控制作用常見的荷載組合：（1）+Mmax及相應(yīng)的N、V；（2）-Mmax及相應(yīng)的N、V；（3）Nmax及相應(yīng)的M、V；（4）Nmin及相應(yīng)的M、V；3.內(nèi)力組合一般考慮以下四種內(nèi)力組合:進行內(nèi)力組合時應(yīng)當(dāng)注意以下主要問題:（1）永久荷載在任何一種內(nèi)力組合時都應(yīng)存在:（2）吊車荷載Dmax應(yīng)當(dāng)分別作用在左柱和右柱；（3）在考慮吊車橫向水平荷載時，必須考慮豎向吊車荷載；（4）應(yīng)當(dāng)考慮左右兩個方向的橫向水平作用；（5）風(fēng)荷載的作用方向考慮左右兩種情況；廠房排架內(nèi)力計算例題柱頂標(biāo)高為9.6m，牛腿頂面標(biāo)高為6m；設(shè)室內(nèi)地面至基礎(chǔ)頂面的距離為0.5m

柱號截面尺寸/

面積/

慣性矩/

自重/

A，C上柱矩400

4001.6

10521.3

1084.0下柱I400

900

100

1501.875

105195.38

1084.69B上柱矩400

6002.4

10572

1086.0下柱I400

1000

100

1501.975

105256.34

1084.94荷載作用位置圖屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為，雪荷載標(biāo)值為，后者小于前者，故僅前者計算。2.屋面活荷載

3.風(fēng)荷載吊車的參數(shù)：4.吊車荷載計算（1）吊車豎向荷載設(shè)計值為：

（2）吊車橫向水平荷載：作用于排架柱上的吊車橫向水平荷載設(shè)計值為：作用于每一個輪子上的吊車橫向水平制動力為：兩跨等高排架，可用剪力分配法進行排架內(nèi)力分析排架內(nèi)力分析1．屋面恒載作用下排架內(nèi)力分析

(1)AB跨作用屋面活荷載2．屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析(2)BC跨作用屋面活荷載3．風(fēng)荷載作用下排架內(nèi)力分析(1）左吹風(fēng)時(2）右吹風(fēng)時4.吊車荷載作用下排架內(nèi)力分析作用于A柱作用于B左

作用于B柱右

作用于C柱

作用于AB跨

作用于BC跨柱

A柱內(nèi)力設(shè)計值匯總表1.2恒載+1.4屋面活荷載1.2恒載+1.4吊車荷載1.2恒載+1.4風(fēng)荷載1.2恒載＋0.9*1.4（屋面活荷載＋吊車荷載＋風(fēng)荷載）1.2恒載＋0.9*1.4（屋面活荷載＋吊車荷載）1.2恒載＋0.9*1.4（屋面活荷載＋風(fēng)載）1.2恒載＋0.9*1.4（吊車荷載＋風(fēng)載）1.2恒載＋0.9*1.4（吊車荷載＋風(fēng)載）1.35恒載＋0.7*1.4（屋面活荷載＋吊車荷載）A柱內(nèi)力組合表而截面的內(nèi)力均小于，則都屬于大偏心受壓，所以選取偏心距較大的一組內(nèi)力作為最不利內(nèi)力。即取

柱截面設(shè)計以A柱為例

混凝土強度等級為C30,采用HRB400級鋼筋.1．上柱配筋計算上柱截面共有4組內(nèi)力。取M=78.783;N=237.61上柱的計算長度應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)且選318垂直于排架方向柱的計算長度滿足彎矩作用平面外的承載力要求附加偏心距下柱配筋計算

II-II,III-III截面的內(nèi)力均小于,則都屬于大偏心受壓。所以選取偏心距最大的一組內(nèi)力作為最不利內(nèi)力下柱計算長度?。ù笥?0mm)先假定中和軸位于翼緣內(nèi)，則14.3單層廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算與設(shè)計鋼筋混凝土柱設(shè)計a矩形柱；bI形柱；c、

d雙肢柱柱的截面形式一般可按柱截面高度h參考以下原則選用當(dāng)h≤600mm時，采用矩形。

當(dāng)600≤h≤1400mm時，采用Ⅰ形。

當(dāng)h≥1400mm時，采用雙肢柱。單層廠房邊柱常用截面單層廠房中柱常用截面采用剛性屋蓋的單層工業(yè)廠房和露天吊車棧橋柱的計算長度——從基礎(chǔ)頂面算起的柱全高；——從基礎(chǔ)頂面至裝配式吊車梁底面或現(xiàn)澆式吊車梁頂面的柱下部高度；——從裝配式吊車梁底面或從現(xiàn)澆式吊車梁頂面算起的柱上部高度。表中有吊車廠房排架柱的計算長度，當(dāng)計算中不考慮吊車荷載時，可按無吊車廠房的計算長度采用；但上柱的計算長度仍按有吊車廠房采用。柱箍筋封閉式；s不應(yīng)＞400和柱短邊尺寸；和15dmin。直徑不應(yīng)＜0.25dmax、6mm；當(dāng)配筋率＞3％直徑不應(yīng)＜8；間距不應(yīng)＞10dmin＆200mm，末端做成135°彎鉤，其直線段長度不小于箍筋直徑的10倍。縱向筋搭接長度范圍內(nèi)箍筋間距應(yīng)加密：受拉時5dmin、100mm；受壓時10dmin、200mm。單個箍筋：b不大于400mm或每一邊縱向受力筋不多于3根，否則應(yīng)設(shè)置附加箍筋。4）構(gòu)造筋：h≥600時，兩側(cè)設(shè)置間距≤500直徑10～16的縱向構(gòu)造筋；5）柱與外縱墻拉接：@500設(shè)置直徑6的鋼筋；6）柱與其他構(gòu)件的連接柱在吊裝運輸時的受力狀態(tài)與其使用階段不同，故應(yīng)進行施工階段的承載力及裂縫寬度驗算。吊裝時柱的混凝土強度一般按設(shè)計強度的70%考慮，當(dāng)?shù)跹b驗算要求高于設(shè)計強度的70％方可吊裝時，應(yīng)在設(shè)計圖上予以說明。吊點一般設(shè)在變階處，故應(yīng)按圖中的1-1,2-2,3-3三個截面進行吊裝時的承載力和裂縫寬度的驗算。驗算時，柱自重采用1.5倍設(shè)計值。排架柱吊裝運輸階段的驗算柱的吊裝驗算承載力驗算時，考慮到施工荷載下的受力狀態(tài)為臨時性質(zhì)，安全等級可降一級使用。裂縫寬度驗算時，可采用受拉鋼筋應(yīng)力為：柱的吊裝驗算示例設(shè)柱插入杯口深度為0.85m；柱吊裝時總長度為10.95m。柱吊裝階段的荷載為柱自重重力荷載

在上述荷載作用下，柱各控制截面的彎矩為：

根據(jù)柱吊裝階段承載力及裂縫寬度驗算表牛腿設(shè)計按照集中力作用線至柱下邊緣的距離a1,分為兩種：a1>h0,長牛腿a1<=h0,短牛腿（1）牛腿的受力特點和破壞形態(tài)彈性階段、裂縫出現(xiàn)與開展階段、破壞階段。裂縫的出現(xiàn)與開展：20%-40%極限荷載，出現(xiàn)裂縫1；40%-60%極限荷載，出現(xiàn)裂縫2；繼續(xù)加載，破壞；破壞形態(tài)：壓彎破壞：見圖（a）斜壓破壞：見圖（b,c）剪切破壞：見圖（d）牛腿截面尺寸的確定寬度與柱同，主要是截面高度的確定-作用于牛腿頂部按荷載標(biāo)準(zhǔn)值組合計算的水平拉力值；

-裂縫控制系數(shù)。疲勞驗算，其它牛腿

-豎向力作用點至下柱邊緣的距離；

-牛腿寬度；

-牛腿與下柱交接面的垂直截面的有效高度；，當(dāng)α>45°時，取α=45°，c為下柱邊緣到牛腿外邊緣的水平長度。

-作用于牛腿頂部按荷載標(biāo)準(zhǔn)值組合計算的豎向力值；牛腿的外邊緣高度h1不應(yīng)小于h/3,且不應(yīng)小于200mm。

在牛腿頂面的受壓面上，由豎向力Fvk所引起的局部壓應(yīng)力不應(yīng)超過0.75fc牛腿的承載能力計算（a）縱向受拉鋼筋的確定沿牛腿頂部配置的縱向受力鋼筋，宜采用HRB335級或HRB400級鋼筋。全部縱向受力鋼筋及彎起鋼筋宜沿牛腿外邊緣向下伸入下柱內(nèi)150mm后截斷。

承受豎向力所需的縱向受力鋼筋的配筋率，按牛腿有效截面計算不應(yīng)小于0.2%及0.45ft/fy,也不宜大于0.6%，鋼筋數(shù)量不宜小于4根，直徑不宜小于12mm。牛腿應(yīng)設(shè)置水平箍筋，水平箍筋的直徑宜為6-12mm，間距宜為100-150mm，且在上部2h0/3范圍內(nèi)的水平箍筋總截面面積不宜小于承受豎向力的受拉鋼筋截面面積的1/2.當(dāng)牛腿的剪跨比≥0.3，宜設(shè)彎起鋼筋，宜采用HRB335級或HRB400級鋼筋。彎起鋼筋宜沿牛腿外邊緣向下伸入下柱內(nèi)150mm后截斷。

截面面積不宜小于承受豎向力的受拉鋼筋截面面積的1/2；不宜小于0.0015bh，數(shù)量不宜小于2根，直徑不宜小于12mm。范圍：l/6~l/2范圍內(nèi).牛腿設(shè)計示例根據(jù)吊車梁支承位置、截面尺寸及構(gòu)造要求，初步擬定牛腿尺寸腿截面寬度b=400mm，牛腿截面高度h=600mm；有效高度=565mm(1)牛腿截面高度驗算故截面高度滿足要求2)牛腿配筋計算因而該牛腿可按構(gòu)造要求配筋縱筋不宜少于4根，直徑不宜少于12mm，所以選用416由于由于則可以不設(shè)置彎起鋼筋，箍筋按構(gòu)造配置;牛腿上部2/3范圍內(nèi)水平箍筋的總截面面積不應(yīng)小于承受

的受拉宗縱筋總面積的1/2;（1）構(gòu)造要求：錨板HPB235，厚度宜大于0.6d（d為錨筋直徑）；受拉和受彎預(yù)埋件的錨板厚度應(yīng)大于b/8(b為錨筋間距)；（2）錨筋：HPB300或HRB400；受力直錨筋不宜少于4根，不宜多于4排；直徑不宜＜8mm；不宜＞25mm；（3）受剪和受壓直錨筋的錨固長度不應(yīng)＜15d預(yù)埋件設(shè)計：（3）直錨筋與錨板應(yīng)采用T形焊，錨筋直徑不大于20mm時，宜優(yōu)先采用壓力埋弧焊；＞20mm，宜采用穿孔塞焊；手工焊時，焊縫高度不宜小于6mm，且對300Mpa級鋼筋，不宜＜0.5d，其他不宜＜0.6d。（4）錨筋中心至構(gòu)件邊緣的距離不應(yīng)＜2d及20mm；受拉和受彎預(yù)埋件其錨筋間距以及至構(gòu)件邊緣的距離均不應(yīng)＜3d及45mm；受剪預(yù)埋件：錨筋間距不應(yīng)＞300mm，且b1、c1不應(yīng)＜6d和70mm，且b、c不應(yīng)＜3d和45mm預(yù)埋件設(shè)計：承受剪力、法向拉力和彎矩共同作用的承受剪力、法向壓力和彎矩共同作用的預(yù)埋件，鋼筋的面積按下列兩個公式計算預(yù)埋件設(shè)計屋架與柱的連接吊車梁與柱的連接構(gòu)造處理上應(yīng)滿足：一是在水平方向應(yīng)有可靠的連接，以保證有效地傳遞風(fēng)荷載；二是在豎向應(yīng)使屋架與抗風(fēng)柱之間有一定的相對豎向位移的可能性，抗風(fēng)柱與屋架的連接柱與連系梁的連接柱間支撐與柱的連接鋼筋混凝土柱下獨立基礎(chǔ)種類:獨立基礎(chǔ);條形基礎(chǔ);十字交叉基礎(chǔ);筏板基礎(chǔ);樁基礎(chǔ)等.(1)獨立基礎(chǔ)底面尺寸的確定A軸心受壓柱下基礎(chǔ)：設(shè)d為基礎(chǔ)埋置深度，基礎(chǔ)和土的平均重度為柱下擴展基礎(chǔ)的設(shè)計假定基礎(chǔ)底面的壓力按線性分布，基礎(chǔ)邊緣的最大和最小應(yīng)力：M-作用于基礎(chǔ)底面的彎矩設(shè)計值；W-基礎(chǔ)底面面積的抵抗矩，B偏心受壓柱下基礎(chǔ)則當(dāng)e<l/6時，pmin>0,地基反力分布圖為梯形；當(dāng)e=l/6時，pmin=0,地基反力分布圖為三角形；當(dāng)e>l/6時，pmin<0,地基一部分為拉應(yīng)力,則基礎(chǔ)底面的實際壓力分布為3al,根據(jù)平衡關(guān)系：確定偏心受壓柱下基礎(chǔ)底面尺寸時，應(yīng)符合下列條件：確定偏心受壓基礎(chǔ)底面積時，采用以下方法（試算法）：（1）按軸心受壓基礎(chǔ)公式計算，計算基礎(chǔ)底面積A1（2）考慮偏心影響，A=（1.1-1.4）A1（3）確定最大和最下基底壓力（4）驗算是否滿足要求,修改b*l,直到符合條件為止。根據(jù)抗沖切條件確定基礎(chǔ)的高度：bt-為沖切破壞最不利一側(cè)斜截面的上邊長；bb-為沖切破壞最不利一側(cè)斜截面的下邊長；h0-基礎(chǔ)沖切破壞錐體的有效高度；