第四节 排架的内力计算一、排架的排架的计算算简图 1、计算单元的确定计算单元的确定 排架的内力计算计算单元计算单元计算时，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排架的内力计算2 2排架结构的基本假定排架结构的基本假定 (1)柱下端固接于基础顶面，横梁铰接在柱上；(2)横梁为没有轴向变形的刚性杆件。排架的内力计算3 3排架结构的计算简图排架结构的计算简图(a)排架结构 (b)变截面排架柱的实际轴线(c)排架结构计算简图 排架的内力计算二二、排架上的荷排架上的荷载1 1恒恒载(1)(1)屋盖恒载屋盖恒载 (a)屋盖荷载与上、下柱的关系(b)计算简图 排架的内力计算包括屋面构造层、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。 排架的内力计算(2)(2)柱、吊车梁和轨道联结重力荷载柱、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排架的内力计算柱的重力荷载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。 排架的内力计算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12kN/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。排架的内力计算(3)(3)墙体荷载墙体荷载排架的内力计算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 排架的内力计算2 2吊车荷载吊车荷载排架的内力计算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。 排架的内力计算(1)(1)吊车竖向荷载吊车竖向荷载 最大轮压最大轮压P Pmaxmax和最小轮压和最小轮压P Pminmin 排架的内力计算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)。排架的内力计算多台吊车的荷载折减系数多台吊车的荷载折减系数 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。 排架的内力计算多台吊车的荷载折减系数多台吊车的荷载折减系数 表表 参与组合的吊车台数 吊车工作制 轻、中级 重、超重级 2 0.9 0.95 40.8 0.85 排架的内力计算吊车对排架柱产生的最大竖向荷载吊车对排架柱产生的最大竖向荷载D Dmaxmax和最小竖向荷载和最小竖向荷载D Dminmin排架的内力计算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=Pimaxyi Dmin=Piminyi 排架的内力计算式中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-K2)/2排架的内力计算吊车竖向荷载对排架下柱产生的力吊车竖向荷载对排架下柱产生的力矩矩M Mmaxmax、M Mminmin排架的内力计算最大(最小)竖向荷载Dmax(Dmin)对下柱几何中心线产生的力矩为 Mmax=Dmaxe4 Mmin=Dmine4 式中e4为吊车梁中心线和下柱中心线间的距离。求出Dmax、Dmin、Mmax、Mmin后即可得到排架在吊车竖向荷载作用下的计算简图，如上图所示。值得注意的是，Dmax、Mmax也可能施加在B柱上，与此相应的是Dmin、Mmin作用在A柱上。排架的内力计算(2)(2)吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载 吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载T T排架的内力计算桥式吊车的横向水平荷载是由吊车上的小车在启动或制动时引起的惯性力而产生的。荷载规范建议吊车的横向水平荷载在两边轨道上平均分配，分别由车轮传至轨顶，并经轨道和埋设在吊车梁顶面的连接件传给上柱。因此，吊车横向水平荷载施加于排架的作用点，就在吊车梁顶面标高处，且有向左或向右两种可能性，如上图所示。考虑多台吊车水平荷载时，由于同时制动的机遇很小，荷载规范规定：对单跨或多跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不应多于2台。计算排架承受的水平荷载标准值时，也应乘以荷载折减系数。因此，对一般4轮桥式吊车，每个轮子上产生的横向水平荷载标准值T，可按下式计算： 排架的内力计算T=(Q+Q1)g/4 (kN) 式 中 Q 吊 车 的 额 定 起 重 量 (t)；Q1横行小车重量(t)； g 重力加速度(9.81，可近似取10)； 横向水平荷载系数(或称小车制动力系数)。 对于软钩吊车： 当Q10t时，=12；当Q=1550t时，=10； 当Q75t时，=8； 对于硬钩吊车 =20。排架的内力计算吊车横向最大水平荷载吊车横向最大水平荷载T Tmaxmax作用下的计作用下的计算简图算简图排架的内力计算吊车横向水平荷载也是移动荷载，也要用影响线才能求出吊车对排架柱产生的最大水平荷载Tmax。吊车的位置与计算吊车竖向荷载Dmax时相同，所用公式类似，即： Tmax=Ti yi 吊车横向水平荷载作用下的计算简图如上图所示。排架的内力计算(3)(3)吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载排架的内力计算桥式吊车的纵向水平荷载是吊车的大车在启动或制动时引起的惯性力产生的，通过大车制动轮与钢轨间的摩擦传给厂房纵向结构。因此，吊车纵向水平荷载的作用点位于刹车轮与轨道的接触点，其方向与轨道方向一致。作用在一边轨道上的吊车纵向水平荷载标准值Te可按下式计算(取吊车的大车制动力系数为0.1)： Te=0.1nPmax 式中n吊车每侧制动轮数(一台四轮桥式吊车，n=1)； Pmax刹车轮的最大轮压。 排架的内力计算3 3风荷载风荷载排架的内力计算4. 4. 雪荷载、屋面积灰荷载和屋面均布活雪荷载、屋面积灰荷载和屋面均布活荷载荷载(1)(1)雪荷载雪荷载作用于屋面水平投影面上的雪荷载标准值Sk(kN/m2) (2)(2)屋面积灰荷载屋面积灰荷载应按荷载规定确定。(3)(3)屋屋面面均均布布活活荷荷载载不上人屋面均布活荷载，按0.7 kN/m2计算。详见荷载规范。排架的内力计算