門式剛架荷載計算及內力組合

1、(a)載荷分析和應力圖：1.恒載永久荷載包括結構構件的自重和懸掛在結構上的非結構構件的重力荷載，如屋頂、檁條、支撐、天花板、墻構件和剛架的自重。恒載標準值(對于水平投影平面):0.30千牛頓/用于板材和保溫層檁條0.10kn/懸掛設備0.10kn/0.50千牛頓/轉換為線路負載：2.可變負載的標準值門式剛架結構設計的主要依據(jù)是鋼結構設計規(guī)范 (gb50017-2003)和冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范 (gb50018-2002)。對于屋蓋結構，鋼結構設計規(guī)范規(guī)定活荷載為0.5kn/，但荷載面積大于60的構件的倍增折減系數(shù)為0.6，且門式剛架滿足此條件，因此活荷載標準值為0.3kn/。根據(jù)荷載規(guī)范，

2、大連市雪荷載標準值為0.40千牛頓/。屋面活荷載取0.30千牛頓/雪荷載為0.40千牛頓/。較大值為0.40千牛頓/。轉換為線路負載：3.風荷載標準值：(1)基本風壓值(2)z高度處的風振系數(shù)取1.0(門式剛架高度不大于30m，高寬比不大于1.5，不考慮風振系數(shù))(3)風壓高度變化系數(shù)地面粗糙度為乙級，查表顯示：h=10m，=1.00；h=15m米，=1.14插值：低跨度剛架，h=10.5m米，=1.014；高跨度剛架，h=15.7m米，=1.155。(4)風荷載體型系數(shù)其中=各部分風荷載標準值的計算：w=7.51.00.81.0140.6825=4.15千牛/米w=7 . 51 . 00 .

3、 0321 . 0140 . 6825=0.17千牛/米w=7 . 51 . 0(-0.6)1.0140.6825=-3.11 kn/mw=7.51.00.3691.0140.6825=1.91千牛/米w=7 . 51 . 0(-0.2)1.0140.6825=-1.04千牛/米w=w=w=7 . 51 . 0(-0.5)1.0140.6825=-2.60千牛/米w=w=7.51.0(-0.4)1.0140。6825=-2.08千牛/米pkpm計算的門式剛架風荷載如下：其中=4.2kn/m=4.15kn/m。=0.2千牛頓/米=0.17千牛頓/米；=-3.1n/m=-3.11 kn/m；=2.

4、2千牛頓/米=1.91千牛頓/米；=-1.2千牛頓/米=-1.04千牛頓/米；=-3.0kn/m=-2.60 kn/m；=-3.0kn/m=-2.60 kn/m；=-2.6kn/m=；=-2.1千牛頓/米=-2.08千牛頓/米；=-2.1千牛頓/米=-2.08千牛頓/米.與計算機計算相比，人工計算與計算機計算相差不大，可以認為是正確的，計算滿足要求。4.地震作用一般來說，在輕型屋蓋門式剛架中，豎向荷載通常是設計控制荷載，地震作用一般沒有控制作用，因此對門式剛架整體應力影響很小，所以不考慮。起重機載荷1)起重機設計數(shù)據(jù)：(1)設計要求兩側小跨度采用帶中間工作系統(tǒng)的起重機(大連重工起重集團有限公司

5、dqqd型)，起重能力5t，工作系統(tǒng)a5，跨度22.5米，主鉤提升高度16米，軌道型號43，總重量20.977噸，小車重量2.126噸，最大輪壓98kn，最小輪壓46.7kn(2)設計要求中高跨度采用重型起重機(大連重工起重集團有限公司dqqd型)，最大提升能力32t，工作系統(tǒng)a6，跨度22.5米，提升高度16米；對于主鉤；副鉤18米，軌道類型為qu70，總重量為42.832噸，小車重量為11.652噸，最大輪壓為299千牛，最小輪壓為81.7千牛.2)根據(jù)建筑荷載規(guī)范 (gb50009-2001)計算起重機載荷。兩側低跨距起重機負載：(1)起重機垂直載荷標準值采用起重機最大輪壓98kn；(2

6、)起重機縱向水平載荷的標準值為作用在一條軌道上的所有制動輪的最大輪壓之和的10%，即29810%=19.6千牛；(3)起重機橫向水平載荷標準值，取橫向小車重量與額定起重量之和的下列百分比，乘以重力加速度，即額定起重量q=5t，h=kn(4)起重機的動力系數(shù)在計算吊車梁及其連接強度時，吊車的豎向荷載應乘以動力系數(shù)。工作水平為a5的軟鉤起重機，動力系數(shù)=1.05；(5)起重機載荷增加系數(shù)吊車梁系統(tǒng)承受的各種自重荷載包括吊車梁的自重和軌道、制動結構及支撐系統(tǒng)的自重，可以用輪壓乘以荷載增加系數(shù)來近似。小跨度吊車梁由q345鋼制成，跨度為24m，查表=1.09。(6)計算吊車梁的強度、穩(wěn)定性和連接強度時

7、，應采用荷載設計值(荷載分項系數(shù)取=1.4)；在正常使用狀態(tài)下計算疲勞和變形時，應采用載荷標準值。(7)荷載設計值起重機最大輪壓設計值：p=p=1 . 091 . 051 . 498=157.03千牛頓橫向水平荷載設計值：h=2.101.4=2.93kn.中型大跨度起重機的載荷計算；(1)起重機垂直載荷標準值采用起重機最大輪壓322千牛；(2)起重機縱向水平載荷的標準值為作用在一條軌道上的所有制動輪的最大輪壓之和的10%，即232210%=64.4千牛；(3)起重機橫向水平載荷標準值取橫向小車重量和額定提升重量之和的以下百分比，乘以重力加速度。額定最大提升能力為32t，h=kn(4)起重機的動

8、力系數(shù)在計算吊車梁及其連接強度時，吊車的垂直荷載應乘以動力系數(shù)。工作水平為a6的軟鉤起重機，動力系數(shù)=1.10；(5)起重機載荷增加系數(shù)吊車梁系統(tǒng)承受的各種自重荷載包括吊車梁的自重和軌道、制動結構及支撐系統(tǒng)的自重，可以用輪壓乘以荷載增加系數(shù)來近似。中間大跨度吊車梁采用q345鋼，跨度30m，查表=1.11。(6)計算吊車梁的強度、穩(wěn)定性和連接強度時，應采用荷載設計值(荷載分項系數(shù)取=1.4)；在正常使用狀態(tài)下計算疲勞和變形時，應采用載荷標準值。(7)荷載設計值起重機最大輪壓設計值：p=p=1 . 111 . 11 . 4322=550.43千牛橫向水平荷載設計值：h=10.691.4=14.9

9、7kn.3)起重機荷載下的內力計算由于吊車荷載為動載荷，應先確定各內力所需吊車荷載的最不利位置，然后根據(jù)該位置計算梁的最大彎矩及相應的剪力、支座的最大剪力和橫向水平荷載作用下的水平方向最大彎矩。兩側跨度?。?1)垂直車輪壓力根據(jù)結構力學知識，利用影響線來安排吊車荷載作用下吊車梁的最不利位置：(1)起重機一側兩個車輪的合力作用點恰好在起重機橫梁的中點；此時，梁中點b處彎矩的標準值=982=193.55kn.m。梁支座剪力標準值=98 ()=98kn起重機一側的一個車輪正好位于起重機橫梁的中點：此時，軸承b處彎矩的標準值=98 ()=193.55kn.m。梁支撐處的標準剪力=98 ()=144.3

10、9千牛梁上車輪壓力合力作用線與最近車輪之間的距離除以梁的中心線此時，梁處彎矩的標準值d=kn.m吊車梁支撐處剪力的標準值=131.97千牛通過比較這三個不利位置的彎矩和剪力標準值，中梁d處的彎矩為最不利彎矩，即=214.06kn.m；布置時，梁支座處的剪力為梁的最不利剪力，即=144.39kn(2)橫向水平力其作用位置與垂直輪壓相同。因此，橫向水平力產生的最大彎矩和支座的水平反力可以根據(jù)荷載比例關系直接得到：由pkpm計算的起重機載荷圖如下：計算：起重機最大輪壓(標準值)引起的最大垂直彎矩=214.287kn.m起重機橫向水平荷載(標準值)引起的最大水平彎矩=4.584kn.m起重機橫向水平荷

11、載h=2.098kn。計算結果幾乎完全等于手工計算，所以手工計算和手工計算都是一樣的梁支座剪力標準值=322=161千牛梁上車輪壓力合力作用線與最近車輪之間的距離除以梁的中心線這時，梁處彎矩的標準值d=402.5千牛米吊車梁支撐處剪力的標準值=214.67千牛根據(jù)這三個不利位置彎矩和剪力標準值的比較，中間梁的最大彎矩為最不利彎矩，即=603.75千牛頓米；(1)布置時，梁支座處的剪力為梁的最不利剪力，即=322千牛。(2)橫向水平力其作用位置與垂直輪壓相同。因此，橫向水平力產生的最大彎矩和支座的水平反力可以根據(jù)荷載比例關系直接得到：由pkpm計算的起重機載荷圖如低跨距所示，可計算如下：起重機最

12、大輪壓(標準值)引起的最大垂直彎矩=604.234kn.m起重機橫向水平荷載(標準值)產生的最大水平彎矩=20.066kn.m起重機橫向水平荷載h=10.702kn。計算結果幾乎完全等于人工計算，因此人工計算和pkpm計算都可以認為是正確的，上述荷載可以用于內力組合和計算。(2)內力計算：利用pkpm軟件對上述荷載標準值和應力圖進行分析計算，得到恒載、活載和風荷載標準值的荷載效應圖，如下：1.恒載下的內力圖：2.活載內力圖：3.風荷載下的內力：4.彎矩包絡圖：(3)荷載組合(設計值)荷載組合一般應符合建筑結構荷載設計規(guī)范 gb50009-2001的規(guī)定。根據(jù)門式剛架的特點，應采用以下組合原則：

13、(a)均勻分布在屋頂上的活荷載不應與雪荷載同時考慮，取較大值。(b)灰塵荷載應與雪荷載或均勻分布在屋頂上的活載同時考慮。除了屋面材料或檁條的自重之外，不得同時考慮施工或維護的集中荷載和其他荷載。多臺起重機的組合應符合建筑結構荷載設計規(guī)范的規(guī)定。當需要考慮地震作用時，不應將風荷載與地震作用同時考慮。(f)對于自重輕的屋頂，檢查屋架構件、檁條等截面應力的影響。在永久荷載和風吸力作用下的組合荷載下，取永久荷載的分項系數(shù)為1.0。根據(jù)建筑結構荷載設計規(guī)范:當恒載效應對結構不利時，永久荷載分項系數(shù)取1.2，活載分項系數(shù)取1.4，荷載效應組合的設計值s應取可變荷載效應控制的組合：當恒載效應對結構有利時，恒

14、載分項系數(shù)為1.35，活載分項系數(shù)為1.0。風荷載組合系數(shù)為0.6，活載和吊車荷載組合系數(shù)為0.7。因此，對門式剛架的每個控制點進行以下工況下的荷載組合：1.工況1:恒載活載(恒載效應對結構不利)2.工況2:恒載風荷載3.工況3:恒載風荷載活載4.工況4:恒載起重機荷載(活載風荷載)5.工況5:恒載活載起重機荷載6.工況6:恒載活載(恒載效應有利于結構)首先，檢查荷載組合下各關鍵節(jié)點的彎矩：(1)檢查小跨度檐口處斜梁與斜柱的交點：=-179.9千牛頓米，=-137.2千牛頓米，=71.6千牛頓米，=74.4千牛頓米，=-54.48千牛頓.米.由于風荷載產生的彎矩與恒載和活載產生的彎矩相反，風荷

15、載的組合不能是最不利的組合，只需以下組合即可：工況1: 1.2恒載1.4活載1.2(-179.9)+1.4(-137.2)=407.96千牛米；工況5: 1.2恒載1.4活載1.40.7吊車荷載1.2(-179.9)+1.4(-137.2)1 . 40 . 7(-54.48)=434.34千牛頓.米；工況6: 1.35恒載1.0活載1.35(-179.9)+1.0(-137.2)=-380.07千牛頓米交流電由于風荷載產生的彎矩與恒載和活載產生的彎矩相反，風荷載的組合不能是最不利的組合，只需以下組合即可：工況1: 1.2恒載1.4活載1.2(-256.9)+1.4(-206.1)=-596.82千牛米；工況5: 1.2恒載1.4活載1.40.7吊車荷載1.2(-256.9)+1.4(-206.1)+1 . 40 . 7(-26.53)=-622.82