混凝土结构设计单层厂房课件.pptx

1、一、单厂的特点一、单厂的特点 1 1、建筑特点、建筑特点 面积及空间大。面积及空间大。 采光：大窗户和天窗。采光：大窗户和天窗。 通风：天窗。通风：天窗。 运转：水平及垂直运转，需设吊车。运转：水平及垂直运转，需设吊车。2 2、结构特点：、结构特点：构件跨度大、基础大。构件跨度大、基础大。 荷载大，吊车有时达几百吨，且承受动载荷载大，吊车有时达几百吨，且承受动载。 3 3、施工特点：、施工特点：基本采用予制装配式，构件多，重量大，土方基本采用予制装配式，构件多，重量大，土方量大。标高尺寸要求严格。量大。标高尺寸要求严格。二、厂房分类二、厂房分类 1、小型厂房：小型厂房： 吊车吨位：吊车吨位：5

2、0KN50KN（50T50T），），跨跨 度：度：15M15M，柱顶标高：柱顶标高：8M8M。结构形式：结构形式：RCRC柱或砖柱柱或砖柱屋屋 架：架：RCRC、轻钢、木混合。、轻钢、木混合。2 2、大型厂房：、大型厂房： 吊车吨位：吊车吨位：1500KN1500KN（150T150T） 跨跨 度度 ：36M36M。 结构形式：钢屋盖，结构形式：钢屋盖，RCRC柱。柱。3 3、中型厂房：规模在大小中间。、中型厂房：规模在大小中间。 三、承重型式三、承重型式1 1、排架、排架 构件种类少，适宜于予制装配，受力明确，设计施工方便，采用较多。 横梁与柱顶铰接。2 2、刚架：、刚架：横梁与柱顶为刚接，

3、用于无吊车或吊车起重小的厂房。2. 2. 单厂的结构组成及布置单厂的结构组成及布置一、结构组成及传力途径一、结构组成及传力途径1 1、屋盖结构、屋盖结构最重要部分，材料用量及土建造价占全部工程的最重要部分，材料用量及土建造价占全部工程的4040。两种屋盖结构：两种屋盖结构：有檩体系：屋架上设檩，檩上放小型屋面板或互材。有檩体系：屋架上设檩，檩上放小型屋面板或互材。 特点：荷载重复传递，不经济，且刚度、特点：荷载重复传递，不经济，且刚度、 整体性不好，较少采用。整体性不好，较少采用。无檩体系：大型屋面板直接放在屋架上。无檩体系：大型屋面板直接放在屋架上。 （屋面大梁上（屋面大梁上）屋盖组成：屋盖

4、组成：屋面板：承受屋面荷载，并使之传递给屋架屋面板：承受屋面荷载，并使之传递给屋架 （天窗架）（天窗架）并起并起围护作用。围护作用。 常用予应力大型屋面板：常用予应力大型屋面板：1.51.5 6 6檩条：有檩体系中起支承小型屋面板的作用。檩条：有檩体系中起支承小型屋面板的作用。 天窗架：承受天窗上的荷载，并传给屋架，天窗架：承受天窗上的荷载，并传给屋架， 常用三铰钢架。常用三铰钢架。屋架、屋面大梁：承受面板传来的荷载，再 传给柱（或托架）。承受悬挂吊车、高架管道等荷载。托架：在扩大柱距时，用于支承屋架或屋面托架：在扩大柱距时，用于支承屋架或屋面 梁，把上部荷载传给柱子。梁，把上部荷载传给柱子。

5、 2 2、吊车梁：、吊车梁： 简支于柱牛腿，承受吊车荷载。 特点：承受反复动载，应作疲劳验算。 形式：鱼腹式：最合理的形式，用于12M大 柱距厂房（施工制作不易）。桁架式：结构轻巧，承力小，用于小起重吊车 的轻型厂房。等高T型、型梁：用于中型厂房。 3 3、柱子：、柱子： 承受屋盖、吊车梁、边系梁传来的水平及竖向荷载及外墙水平风载，并传至基础。截面造型：双肢柱4 4、支撑：、支撑：屋架支撑、天窗架支撑、柱间支撑。作用：加强结构的联系，保证厂房整体工作，传递厂房纵向荷载。5、基础：承受整个上部荷载，并传给地基。常用：矩形单独基础。6、墙体墙体围护围护结构结构 (外墙：围护作用，承受风载及自重，具

6、有一定的外墙：围护作用，承受风载及自重，具有一定的 刚度、稳定性和保温隔热性。刚度、稳定性和保温隔热性。 抗风柱：承受山墙风载，并传给纵向柱列。抗风柱：承受山墙风载，并传给纵向柱列。 沿山墙每沿山墙每6 68 8米一根。米一根。 圈梁：增加墙与柱子的连接及整体性，不承受墙圈梁：增加墙与柱子的连接及整体性，不承受墙重，主要起拉结作用。重，主要起拉结作用。 应尽可能封闭、现浇。应尽可能封闭、现浇。 在柱顶及吊车梁柱高处设置在柱顶及吊车梁柱高处设置 (连系梁连系梁: :高低跨时，置于牛腿上，承受柱外皮高低跨时，置于牛腿上，承受柱外皮( (悬墙悬墙) ) 墙重，可起到增强纵向钢度，传递风载的墙重，可起

7、到增强纵向钢度，传递风载的 作用，多为予制。（可代替牛腿处的圈作用，多为予制。（可代替牛腿处的圈过梁：窗口处设，承窗上墙重，当洞口把圈梁隔断时，过梁：窗口处设，承窗上墙重，当洞口把圈梁隔断时， 过梁应起附加圈梁的作用，其截面尺寸应不小过梁应起附加圈梁的作用，其截面尺寸应不小 于圈梁，搭接长度同右。于圈梁，搭接长度同右。 基础梁：承外墙重，并传至基础。基础梁：承外墙重，并传至基础。 7 7、荷载及传力途径、荷载及传力途径二、厂房平面及剖面布置二、厂房平面及剖面布置 1、平面布置平面布置 柱网柱网厂房跨度（屋架长）厂房跨度（屋架长）1818米时，为米时，为3 3米的模数。米的模数。 1818米时，

8、为米时，为6 6米的模数。米的模数。 必要时有必要时有2121、2727、3333米（工业化）米（工业化）一般为一般为6 6米或米或6 6米的倍数。个别有米的倍数。个别有9 9米柱距。米柱距。 横向定位轴线横向定位轴线 一般与柱中心线重合，其间距即是柱距。一般与柱中心线重合，其间距即是柱距。在厂房尽端在厂房尽端： 与山墙内墙皮重合，山墙内侧第一排柱中与山墙内墙皮重合，山墙内侧第一排柱中心内移心内移600600，并将端跨屋面板一端作成悬壁板，并将端跨屋面板一端作成悬壁板目的目的：1.1. 端屋架与抗风柱的位置不发生冲突。端屋架与抗风柱的位置不发生冲突。2.2. 使端部屋面板与中部屋面板的长度相同

9、。使端部屋面板与中部屋面板的长度相同。3.3. 使屋面板端头与山墙内皮重合，屋面不留隙。使屋面板端头与山墙内皮重合，屋面不留隙。伸缩缝处：定位轴线与缝中心线重合，柱中心线向伸缩缝处：定位轴线与缝中心线重合，柱中心线向 两边偏移两边偏移600 (p91600 (p91图）图） 。 目的：同上，屋面板和墙板与其它柱距相同，数据同一。目的：同上，屋面板和墙板与其它柱距相同，数据同一。 纵向定位轴线纵向定位轴线 与屋架标志尺寸，柱子的尺寸及吊车吨位有关，屋架与屋架标志尺寸，柱子的尺寸及吊车吨位有关，屋架 标志跨度标志跨度L L定位轴线距定位轴线距 纵向定位轴线与墙的位置、柱尺寸及吊车吨位有关。纵向定位

10、轴线与墙的位置、柱尺寸及吊车吨位有关。 吊车吨位吊车吨位Q Q吊吊30T30T时：采用封闭结合（即纵向定位轴线时：采用封闭结合（即纵向定位轴线 与屋架标志尺寸相应）此时屋面板铺至屋架边缘，定位与屋架标志尺寸相应）此时屋面板铺至屋架边缘，定位 轴线与墙内皮重合。轴线与墙内皮重合。 标准厂房，一般吊车轨距标准厂房，一般吊车轨距L Lk k厂房标志跨度厂房标志跨度L L1.51.5米，米， 所以吊车轨中心至定位轴线之距为所以吊车轨中心至定位轴线之距为750750。2、变形缝变形缝 伸缩缝（温度缝） 温度变化时，房屋、地上部分热胀冷缩，而温度变化时，房屋、地上部分热胀冷缩，而地下部分受温度变化影响很小

11、，使上部结构地下部分受温度变化影响很小，使上部结构变形受到限制，从而产生温度压力，引起土变形受到限制，从而产生温度压力，引起土墙、屋面柱裂。墙、屋面柱裂。设缝方法设缝方法: :目前较多采用沿厂房纵、横向设温度缝目前较多采用沿厂房纵、横向设温度缝的方法，把厂房分为若干温度缝区段。的方法，把厂房分为若干温度缝区段。以减小内压力。以减小内压力。作法：纵向设双柱，把结构从基础顶面以上全分作法：纵向设双柱，把结构从基础顶面以上全分开开 横向在柱顶设滚轴支座。（多跨时）横向在柱顶设滚轴支座。（多跨时）最大间距：与厂房类型及围护结构有关最大间距：与厂房类型及围护结构有关 沉降缝沉降缝与结构上部层数荷载或土质

12、情况有较大区别时，与结构上部层数荷载或土质情况有较大区别时，应在变化处设缝。应在变化处设缝。作用：以免不均匀沉降引起上部结构开裂。作用：以免不均匀沉降引起上部结构开裂。作法：从基础到顶部安全分开。作法：从基础到顶部安全分开。 单厂排架结构可以不设，因为排架结构可单厂排架结构可以不设，因为排架结构可以适应不均匀沉陷，当单厂设毗邻或附属砖结构以适应不均匀沉陷，当单厂设毗邻或附属砖结构房屋时（生活间、办公室、库房），两跨吊车吨房屋时（生活间、办公室、库房），两跨吊车吨位相差悬殊，应分开。位相差悬殊，应分开。沉降缝应将建筑物从基础到屋顶全部分开，沉降缝应将建筑物从基础到屋顶全部分开，当两边发生不同沉降

13、时不致相互作用。沉降缝可当两边发生不同沉降时不致相互作用。沉降缝可兼作伸缩缝。兼作伸缩缝。 抗震缝抗震缝 对有抗震设计要求的厂房，当结构平面刚度、质量变化大时，由于连接部位压力集中，易破坏，应设抗震缝将其分开。此外，震区、沉降缝宽与温度缝均应满足抗震缝的要求，以免两部分相互撞击，导致破坏。特点：基础不分。3、剖面布置剖面布置 厂房的标高 屋架下弦底标高 H1 吊车轨顶标高H2 天窗：解决采光与通风问题，有以下2种设置方式。 纵向天窗 横向天窗 .厂房的剖面形式按厂房高度不同分为：等高多跨、不等高多跨。按厂房高度不同分为：等高多跨、不等高多跨。按屋盖组成不同分为：有檩、无檩。按屋盖组成不同分为：

14、有檩、无檩。按主体结构分为：横向承重结构、纵向承重结构按主体结构分为：横向承重结构、纵向承重结构。 三、支撑布置三、支撑布置 （一）支撑设置的目的和种类（一）支撑设置的目的和种类与民用建筑和多层工业厂房相比，装配式单层厂房与民用建筑和多层工业厂房相比，装配式单层厂房结构的特点是内部空旷。构件尺寸又大又长、厂结构的特点是内部空旷。构件尺寸又大又长、厂房整体刚度相对较小等。支撑体系是单层厂房所房整体刚度相对较小等。支撑体系是单层厂房所特有的组成部分，是用来联系主要承重构件以保特有的组成部分，是用来联系主要承重构件以保证厂房整体刚度的重要组成部分证厂房整体刚度的重要组成部分 支撑作用：支撑作用：使厂

15、房形成整体的空间骨架，保证其空间刚度。施工和正常使用时，保证构件的稳定和安全承受和传递某些水平荷载（吊车水平载纵向制 动力、山墙风载、纵向地震力）支撑支撑种类种类单层厂房的支撑分屋盖支撑和柱间支撑两类。单层厂房的支撑分屋盖支撑和柱间支撑两类。 包括：包括：屋盖支撑屋盖支撑 屋架上屋架上、下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑、 屋架下弦纵向水平支撑屋架下弦纵向水平支撑、 垂直支撑垂直支撑、系杆系杆 柱间支撑柱间支撑 上柱柱间支撑上柱柱间支撑 下柱柱间支撑下柱柱间支撑 （二）、（二）、屋盖支撑屋盖支撑. 1.1.屋架上弦横向水平支撑。屋架上弦横向水平支撑。上弦横向水平支撑是由交叉角钢及屋架上弦组上弦横

16、向水平支撑是由交叉角钢及屋架上弦组成的水平桁架。成的水平桁架。一般也是在温度区段两侧第一或第二柱间设，一般也是在温度区段两侧第一或第二柱间设，作用：作用：保证上弦压杆的稳定。保证上弦压杆的稳定。 增加屋盖在纵向平面的钢度。增加屋盖在纵向平面的钢度。将山墙水平风载传至两侧纵向柱列。抗风柱支将山墙水平风载传至两侧纵向柱列。抗风柱支于上弦时，若屋架重，产生弯曲变形，则不会于上弦时，若屋架重，产生弯曲变形，则不会传给柱列。传给柱列。在以下情况设置：在以下情况设置：跨度较大的无檩体系屋盖，当大型屋跨度较大的无檩体系屋盖，当大型屋面板与屋架不能保证三点焊接时，且抗面板与屋架不能保证三点焊接时，且抗风柱与屋

17、架上弦相连时。风柱与屋架上弦相连时。有檩体系。有檩体系。当天窗通过伸缩缝，在两侧天窗缺口当天窗通过伸缩缝，在两侧天窗缺口处设。因此段无屋面板，侧向稳定差，处设。因此段无屋面板，侧向稳定差，屋盖纵向刚度不足。屋盖纵向刚度不足。2.2.屋架下弦横向（水平支撑）屋架下弦横向（水平支撑）作用作用: :将屋架下弦受到的纵向水平荷载传给将屋架下弦受到的纵向水平荷载传给纵向排架柱顶纵向排架柱顶; ;防止下弦杆产生振动。防止下弦杆产生振动。设置原则设置原则: :凡具有下列情况之一时，应设置凡具有下列情况之一时，应设置下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑: :1)1)山墙抗风柱与屋架下弦连接时，纵向水山墙抗风柱与屋

18、架下弦连接时，纵向水平荷载通过下弦传递平荷载通过下弦传递; ;2)2)屋架下弦设有纵向运行的悬挂吊车屋架下弦设有纵向运行的悬挂吊车; ;3)3)厂房内设有硬钩桥式吊车或厂房内设有硬钩桥式吊车或5t5t以上锻锤。以上锻锤。3.纵向水平支撑纵向水平支撑:作用作用:提高厂房刚度提高厂房刚度;把局部的横向水平荷载分把局部的横向水平荷载分布到相邻的横向排架上去，增强排架间的空间布到相邻的横向排架上去，增强排架间的空间工作。工作。设置原则设置原则:凡属下列情况之一时，应设置下弦凡属下列情况之一时，应设置下弦纵向水平支撑纵向水平支撑:1)厂房内设有托架时，应在托架所在柱间，并厂房内设有托架时，应在托架所在柱

19、间，并向两端各延伸一个柱间设置向两端各延伸一个柱间设置;2)厂房刚度大，软钩桥式吊车厂房刚度大，软钩桥式吊车10t(轻级轻级)或或Q30t(中级中级);3)厂房内设有硬钩吊车、厂房内设有硬钩吊车、5t以上壁行吊车或以上壁行吊车或5t以上锻锤。以上锻锤。 4.4.垂直支撑：垂直支撑：由角钢杆件与屋架中的直腹杆或天窗架中的立柱由角钢杆件与屋架中的直腹杆或天窗架中的立柱组成的垂直桁架，可以是小十字交叉形或组成的垂直桁架，可以是小十字交叉形或WW形。形。垂直支撑的作用：保证屋架及天窗架在承受荷载垂直支撑的作用：保证屋架及天窗架在承受荷载后的平面外稳定，并传递上弦平面水平荷载纵向后的平面外稳定，并传递上

20、弦平面水平荷载纵向水平力。水平力。5.5.系杆：系杆：截面较小的钢杆件，只受拉时，称柔性截面较小的钢杆件，只受拉时，称柔性系杆。受拉、压时，为钢性系杆系杆。受拉、压时，为钢性系杆屋面板肋可以起钢性系杆作用，檩条可屋面板肋可以起钢性系杆作用，檩条可代替上弦水平杆。代替上弦水平杆。与垂直支撑及水平支撑配合使用。与垂直支撑及水平支撑配合使用。 ( (三）柱间支撑。三）柱间支撑。形式：十形式：十字交叉形支撑字交叉形支撑，门架式，门架式位置及作用：位置及作用：上柱柱间支撑：上柱柱间支撑：位于吊车梁上部，用以承受由屋盖及山位于吊车梁上部，用以承受由屋盖及山墙传来的纵向水平荷载，并保证厂房上部墙传来的纵向水

21、平荷载，并保证厂房上部纵向钢度。纵向钢度。位于温度区段两侧与屋盖横向水平支撑位于温度区段两侧与屋盖横向水平支撑相对应的部位，及温度区段中部。相对应的部位，及温度区段中部。下柱柱间支撑：下柱柱间支撑：吊车梁上部、承受上柱柱间支撑传来的纵向水吊车梁上部、承受上柱柱间支撑传来的纵向水平力及吊车传来的纵向水平力，及纵向地震力。平力及吊车传来的纵向水平力，及纵向地震力。温度区段中部与上部柱间支撑对应的部位。温度区段中部与上部柱间支撑对应的部位。3 3 排架计算排架计算分析方法分析方法 部分情况考虑空间作用的平面排部分情况考虑空间作用的平面排架分析方法。架分析方法。纵向平面排架：刚度大，一般不作计算。纵向

22、平面排架：刚度大，一般不作计算。 本节解决的主要问题：本节解决的主要问题：1.1. 求出排架在各种荷载作用下，控制截面的不求出排架在各种荷载作用下，控制截面的不利内力，作为柱截面设计依据。利内力，作为柱截面设计依据。2. 求出柱子传给基础的最不利内力，作为基础求出柱子传给基础的最不利内力，作为基础设计依据。设计依据。 一、计算假定与计算简图一、计算假定与计算简图1 1计算假定。计算假定。(1)(1)屋架或屋面大梁与柱顶连接处屋架或屋面大梁与柱顶连接处, ,设为铰接设为铰接( (实际用予埋件焊牢实际用予埋件焊牢, ,抵抗转动的能力很小抵抗转动的能力很小) )(2)(2)柱下端嵌固于基础顶面：实际

23、作法柱下端嵌固于基础顶面：实际作法 予制予制柱插入拓口基础一定深度，其间用高标号柱插入拓口基础一定深度，其间用高标号细石砖浇筑密实。细石砖浇筑密实。(3)(3)屋架、屋面梁，视为屋架、屋面梁，视为钢性连杆，忽略轴向钢性连杆，忽略轴向变形，水平力作用下，变形，水平力作用下，排架两端柱顶位移相等。排架两端柱顶位移相等。2 2计算单元与计算模型计算单元与计算模型取相邻柱距中线内的结构（取相邻柱距中线内的结构（6 6米柱距）米柱距）3.3.有关数据的确定：有关数据的确定：1.1.排架柱轴线取上下柱各自的几何中心线排架柱轴线取上下柱各自的几何中心线, ,所所以变截面柱时以变截面柱时, ,轴线为折线。轴线

24、为折线。2.2.柱高柱高H H取柱顶到基顶取柱顶到基顶3.3.上柱高上柱高HuHu取牛腿顶面至柱顶取牛腿顶面至柱顶4.4.EIEI1 1、EIEI2 2系根据假定系根据假定的的柱子断面算出值，柱子断面算出值，当与最后选定尺寸误差当与最后选定尺寸误差30P2maxy1、y2，、，、y3，、，、y4一与吊车轮子两对应的一与吊车轮子两对应的支座反力影响线上的竖标，可按图支座反力影响线上的竖标，可按图6的几的几何关系求得何关系求得;P1min、P2min一两台起重量不同的吊车最一两台起重量不同的吊车最小轮压标准值，且小轮压标准值，且P1minP2min。41maxmaxyPDi：多台吊车荷载折减系数。

25、 注注:1:1）DmaxDmax（MmaxMmax）在）在A A柱时柱时DminDmin（MminMmin）在）在B B柱柱; ;同样可以同样可以DmaxDmax（MmaxMmax）在）在B B柱同时柱同时DminDmin（MminMmin）在）在A A柱。柱。 (4)(4)吊车竖向荷载作用下的计算简图吊车竖向荷载作用下的计算简图(5)(5)桥式吊车的水平荷载桥式吊车的水平荷载 作用在排架柱上的吊车横向水平力。小车刹车及启动时，（由于小车及重物的惯性引起）施加给桥架（大车）的摩擦力。传递：小车轮吊车桥架（大车）钢轨吊车梁柱子该水平力作用于吊车梁顶面（因为它由埋设在吊车梁顶面的连接件传给上柱）方

26、向可左、可右。实测表明：小车制动力可近似简化为由支承吊车桥的两侧相应的排架柱共同承受，各分担50，即小车刹车力均分由大车四个轮子承受。一四轮桥式吊车荷载运行时，每个轮子上产生的横向水平制动力为（标准值）)(41gQTQ ：吊车额定起重量的重力荷载g ：卷扬机小车的重力荷载：横向水平制动系数 根据荷载规范：对单跨、多跨厂房的每个排架，参与水平荷载组合的吊车台数最多两台，在T的作用下，反力影响线同Dmax ，所以吊车施加于排架上的横向水平力标准值： ：多台吊车荷载折减系数。 ：对单跨时有两种可能（左、右），双跨时有四种可能。41maxyTTi例题例题1 已知已知 有一单跨厂房，跨度有一单跨厂房，跨

27、度l8m，柱距，柱距6m，设计时考虑两台设计时考虑两台10t中级工作制桥式吊车，中级工作制桥式吊车，吊车桥架跨度吊车桥架跨度lk=1.65m。求求 Dmax、Dmin和和Tmax。解解: 由吊车产品目录由吊车产品目录ZQ1一一62查得，桥查得，桥架宽度架宽度B=5.55m，轮距，轮距K=4.40m，小车质，小车质量量 m2= 3 . 8 t ， 吊 车 最 大 轮 压 标 准 值， 吊 车 最 大 轮 压 标 准 值Pmax,k=1l5kN，大车质量，大车质量m1=18t。 这里，这里，g为重力加速度，取为为重力加速度，取为10m/s2。查表得查表得=0.9。吊车梁支座竖向反力影响线及求Dma

28、x时的吊车位置 4.4.风荷载风荷载 风载作用在厂房外墙上，其取值与厂房高风载作用在厂房外墙上，其取值与厂房高度、体型、尺寸有关。度、体型、尺寸有关。w wk k =z z s s z z w w0 0 w wk k(kN/m(kN/m2 2) )施加于厂房表面上的风载标准值施加于厂房表面上的风载标准值 w w0 0(kN/m(kN/m2 2) )某地区基本风压某地区基本风压. w. w0 0系以当地比系以当地比较空旷平坦地面、离地面较空旷平坦地面、离地面l0ml0m高，统计所得的高，统计所得的 3030年一遇的年一遇的10min10min平均最大风速平均最大风速(m/s) v(m/s) v0

29、 0为标准，为标准，按按w w0 0=v=v0 0/1600/1600确定。确定。w w0 0越大，说明风越大。其越大，说明风越大。其大小可由大小可由荷载规范荷载规范查得查得 s s: : 风载体型系数（是表面实际压、吸力与理论值之比）风载体型系数（是表面实际压、吸力与理论值之比）与厂房体型、尺寸等几何量有关，：压力与厂房体型、尺寸等几何量有关，：压力 ：吸力：吸力 z z ：风压高度变化系数，与当地面高及地面粗糙度有：风压高度变化系数，与当地面高及地面粗糙度有关（关（A A、B B、C C）H H越高，越高， z z越大。越大。风载取值方法：风载取值方法：柱顶以下：近似按均布计算，柱顶以下：

30、近似按均布计算， z z按柱顶标高确定。按柱顶标高确定。柱顶以上：以集中力形式作用于柱顶。柱顶以上：以集中力形式作用于柱顶。 有天窗时，取天窗檐口标高求有天窗时，取天窗檐口标高求 z z 。 无天窗时，按各部分平均高出室外地面的高度计算。无天窗时，按各部分平均高出室外地面的高度计算。 坡屋面：只考虑风的水平压力，坡屋面：只考虑风的水平压力， 按坡顶平均标高按坡顶平均标高取。取。风荷载是变向的，故排架计算时应考虑左风和右风荷载是变向的，故排架计算时应考虑左风和右风两种情况。风载下单跨排架需进行内力计算的风两种情况。风载下单跨排架需进行内力计算的计算简图计算简图 例题例题2已知：某金工车间，外形尺

31、寸及部分风载已知：某金工车间，外形尺寸及部分风载体 型 系 数 如 图体 型 系 数 如 图 ( a ) 所 示 ， 基 本 风 压所 示 ， 基 本 风 压wo=0.35kN/m2，柱顶标高，柱顶标高+10.5m，室外，室外天然地坪标高为天然地坪标高为-0.30m，h1=2.lm，h2=1.2m，地面粗糙类别为，地面粗糙类别为B，排架计算，排架计算宽度宽度B=6m。求：求： 作用在排架上风荷载的设计值作用在排架上风荷载的设计值W。 解解 (1)求求q1、q2风压高度变化系数按柱顶离室外天然地风压高度变化系数按柱顶离室外天然地坪的高度坪的高度10.5+0.3=10.8m取值。取值。查表得查表得

32、:离地面离地面10m时，时，z=1.00;离地面离地面15m时，时，z=1.14。用插入法求出离地面。用插入法求出离地面10.8m的的z值值:(2)求求W三、排架内力计算三、排架内力计算等高排架等高排架-柱顶水平位移相等的排架柱顶水平位移相等的排架 不等高排架不等高排架-柱顶水平位移不相等的排架柱顶水平位移不相等的排架 属于按等高排架计算的两种情况 1 1等高排架在柱顶集中力作等高排架在柱顶集中力作用下的内力计算用下的内力计算(1)(1)变阶柱的抗侧刚度变阶柱的抗侧刚度. . - -柱在顶点单位力作用下的柱在顶点单位力作用下的顶点位移，顶点位移， 柔度。柔度。 1/-1/-柱抗侧刚度，单位位移

33、柱抗侧刚度，单位位移需加侧力。需加侧力。CIHE023)11(1330ncHHuIIlun （2）、等高排架在柱顶水平力）、等高排架在柱顶水平力P下的剪力下的剪力计算（剪力分配法）计算（剪力分配法） ninVVVP11外力平衡：)(1EAi横梁变形协调：iiiV物理方程：KViiPiiiiiKKVPPiiiiKKV柱的剪力分配系数(悬臂梁）2 2等高排架在任意荷载作用等高排架在任意荷载作用下的内力计算。下的内力计算。1)1)在柱顶设不动铰支座，用力法求反力在柱顶设不动铰支座，用力法求反力R R和内和内力。力。 查附表。查附表。2)2)将将R R反向作用于柱顶（撤掉不动铰），由剪反向作用于柱顶（

34、撤掉不动铰），由剪力分配法求柱顶剪力。力分配法求柱顶剪力。3)叠加上述两步骤中求出的内力，即为排架的叠加上述两步骤中求出的内力，即为排架的实际内力，然后绘出内力图。实际内力，然后绘出内力图。剪力正负：以使柱顺时针转动为正。（即柱顶剪力正负：以使柱顺时针转动为正。（即柱顶向右）向右）弯矩正负：以柱左受拉为正弯矩正负：以柱左受拉为正 例题例题3已知已知:某金工车间的排架计算简图，如图所示，某金工车间的排架计算简图，如图所示，A柱与柱与B柱形状和尺寸等均相同。柱形状和尺寸等均相同。求求:在在Mmax=103kNm和和Mmin=35.9kNm联合联合作用下按剪力分配法计算的排架内力。作用下按剪力分配法

35、计算的排架内力。 解解:(1)计算参数计算参数n和和：上部柱截面惯性矩：上部柱截面惯性矩：(2)在柱顶虚加不动铰支座在柱顶虚加不动铰支座在在A柱和柱和B柱的柱顶分别虚加水平不动铰柱的柱顶分别虚加水平不动铰支座，如图支座，如图(d)所示。查附录得所示。查附录得C3=1.3。因此不动铰支座反力因此不动铰支座反力:因此因此A柱和柱和B柱的柱顶剪力为柱的柱顶剪力为:(3) 撤消 附加的 不 动铰支座为 了 撤消 附加的不 动铰支座 ，需在排架 的 柱顶 施加水平 集 中 力 -RA 和-RB，如图(b)所示。因为A柱与B柱相同，故剪力分配系数=1/2 ，于是在 -RA及-RB作用下，各柱分配到的柱顶剪

36、力：VA，2= VB，2 =(一RA一RB) /2 =(12.17一4.24)/2 = 3.97kN (+ ) (4) 叠加叠加 (2) 和和 (3) 两两 个状个状 态态叠加叠加(2)和和(3)两个状态，恢复结构原两个状态，恢复结构原有受力状况有受力状况 ，这时，这时 总总 的的 柱顶柱顶 剪力：剪力：VA= VA，1 + VA，2 =-12.17+3.97=-8.20kN (- )VB= VB，1 + VB，2 =424+397=8.21kN (+ )相应相应 的的 内内 力力 图图 (弯弯 矩矩 图图 和剪和剪 力力 图图 ) 如如 图图 (d)、 (e) 所示所示 。 3 3不等高排架

37、的内力计算不等高排架的内力计算1）在柱顶水平力作用下内力计算）在柱顶水平力作用下内力计算 变形方程变形方程力法方程力法方程2).2).在其它荷载作用下在其它荷载作用下内力计算内力计算 四、单厂排架内力分析中的空间作四、单厂排架内力分析中的空间作用计算。用计算。空空间作用的基本概念：间作用的基本概念：厂房为一空间体，按平面计算是有出入的。厂房为一空间体，按平面计算是有出入的。例：一局部集中力作用于例：一局部集中力作用于A榀排架柱顶，此时外力并非只榀排架柱顶，此时外力并非只引起引起A榀排架位移榀排架位移,由于楼盖有一定刚度由于楼盖有一定刚度,故可以传递荷故可以传递荷载给其它排架载给其它排架,各排架

38、受力及位移大小，视屋盖钢度而各排架受力及位移大小，视屋盖钢度而定。定。此时，可以把屋盖当作水平梁，把柱子对屋盖的侧向支承此时，可以把屋盖当作水平梁，把柱子对屋盖的侧向支承作用看作弹簧，在集中力作用下，屋盖看作一弹性地基作用看作弹簧，在集中力作用下，屋盖看作一弹性地基梁。梁。1.当屋盖在平面内刚度无穷大时，屋盖产生平移。当屋盖在平面内刚度无穷大时，屋盖产生平移。2.当屋盖的抗弯、剪切刚度很小时，只有受载排架柱发生当屋盖的抗弯、剪切刚度很小时，只有受载排架柱发生侧移，外力全部由该平面排架承受。侧移，外力全部由该平面排架承受。3.一般排架，屋盖刚度介于上述二情况之间，在外一般排架，屋盖刚度介于上述二

39、情况之间，在外力作用下，受载排架的受力及变形均大于其它排力作用下，受载排架的受力及变形均大于其它排架，其它排架从受力排架两侧依次有变形及受力架，其它排架从受力排架两侧依次有变形及受力明显减小（呈明显的剪切型变形规律），所以由明显减小（呈明显的剪切型变形规律），所以由于厂房的纵向联结，使排架之间有机作用，不互于厂房的纵向联结，使排架之间有机作用，不互相独立。相独立。定义：排架与排架之间，排架与山墙之间，相互定义：排架与排架之间，排架与山墙之间，相互关联的整体作用，即为空间作用。关联的整体作用，即为空间作用。 吊车荷载下厂房空间作用的计算方法：吊车荷载下厂房空间作用的计算方法：空间作用空间作用 系

40、数：系数：mk称为荷载作用下的厂房空间作用分配系数，称为荷载作用下的厂房空间作用分配系数，mk 1 mk愈小，空间作用愈大。愈小，空间作用愈大。五、排架内力组合五、排架内力组合1.1.目的：把排架作用的各种单项荷载，按照各自目的：把排架作用的各种单项荷载，按照各自在厂房使用过程中同时出现的可能性，进行组合，在厂房使用过程中同时出现的可能性，进行组合，找出控制截面的最不利内力。找出控制截面的最不利内力。排架内力组合需要解决三个问题排架内力组合需要解决三个问题: :一是确定哪些一是确定哪些截面上的内力可能最不利，即确定控制截面截面上的内力可能最不利，即确定控制截面; ;二二是考虑哪几种活荷载同时作

41、用可能引起最不利内是考虑哪几种活荷载同时作用可能引起最不利内力，并考虑活荷载同时达到其设计值的可能性进力，并考虑活荷载同时达到其设计值的可能性进行活荷载类型的挑选和组合，即荷载组合行活荷载类型的挑选和组合，即荷载组合; ;三是三是确定控制截面上可能控制配筋量的内力确定控制截面上可能控制配筋量的内力(M(M、N N、V)V)之间的搭配，即确定最不利内力组合。之间的搭配，即确定最不利内力组合。 2. 2. 荷载组合荷载组合 、 荷载效应组合荷载效应组合 、 内力内力组合组合 、 最不利内力组合最不利内力组合 几个概念区别几个概念区别与联系与联系1)1)“荷载效应组合荷载效应组合”与与“内力组合内力

42、组合”荷载是指作用在结构上的外力，包括永久荷载是指作用在结构上的外力，包括永久荷载荷载( (恒荷载恒荷载) )和可变荷载和可变荷载( (活荷载活荷载) )。各种。各种荷载的作用结果是结构内部产生内力荷载的作用结果是结构内部产生内力(M(M、N N、V V等等) )、应力、应变、位移等，这些内、应力、应变、位移等，这些内力、位移等统称为力、位移等统称为“荷载效应荷载效应”，单厂的，单厂的荷载效应组合就是内力组合，内力组合设荷载效应组合就是内力组合，内力组合设计值通常用计值通常用S S表示表示2)2)荷载组合荷载组合 与与 内力组合内力组合 “组合组合”二字在二字在“荷载组合荷载组合”和和“内力组

43、合内力组合”两个概念中，两个概念中，含义完全不同。在含义完全不同。在“内力组合内力组合”中它意为叠加，只是有时中它意为叠加，只是有时要经过分析有选择地将内力进行叠加，当排架结构内力组要经过分析有选择地将内力进行叠加，当排架结构内力组合要组合风荷载的内力时，就要分析左风、右风下哪一种合要组合风荷载的内力时，就要分析左风、右风下哪一种风向下的内力使组合目标内力值增加，从而决定选择那一风向下的内力使组合目标内力值增加，从而决定选择那一种来进行叠加种来进行叠加; ;在在“荷载组合荷载组合”中，中，“组合组合”是同时考虑是同时考虑的意思。依据使结构内力最不利原则，从活荷载中挑选出的意思。依据使结构内力最

44、不利原则，从活荷载中挑选出那些共同作用时，结构的内力可能不利的几种活荷载，与那些共同作用时，结构的内力可能不利的几种活荷载，与恒荷载组成一组，同时考虑，这就叫一组或称一种荷载组恒荷载组成一组，同时考虑，这就叫一组或称一种荷载组合。由于没有办法预先确定哪一种组合情况结构的内力最合。由于没有办法预先确定哪一种组合情况结构的内力最不利，故只能把可能导致结构内力最不利的那些荷载组合不利，故只能把可能导致结构内力最不利的那些荷载组合全部列出，这也就是为什么单层厂房排架结构中有七种荷全部列出，这也就是为什么单层厂房排架结构中有七种荷载组合的原因。可见荷载组合的过程不进行任何计算。它载组合的原因。可见荷载组

45、合的过程不进行任何计算。它是内力组合之前要做的工作。是内力组合之前要做的工作。内力组合就是在荷载组合完成后，将每一组荷内力组合就是在荷载组合完成后，将每一组荷载组合中各种荷载的内力进行叠加载组合中各种荷载的内力进行叠加( (对风荷载对风荷载和吊车横向荷载下的内力要进行分析、选择，和吊车横向荷载下的内力要进行分析、选择，然后叠加然后叠加) )。对构件的每一控制截面，有几种。对构件的每一控制截面，有几种荷载组合，就对应着几种内力组合（荷载组合，就对应着几种内力组合（荷载效荷载效应组合）应组合）。由于几种活荷载同时达到最大值几乎是不可能由于几种活荷载同时达到最大值几乎是不可能的，所以的，所以荷载规范

46、荷载规范规定，当荷载组合中，规定，当荷载组合中，含有两个或两个以上的活荷载，而且其中包括含有两个或两个以上的活荷载，而且其中包括风荷载，那么进行对应的内力组合时，应将上风荷载，那么进行对应的内力组合时，应将上述各种活荷载的内力叠加后乘以组合系数述各种活荷载的内力叠加后乘以组合系数0 08585，然后与恒载下的内力叠加。其他情况组合系数然后与恒载下的内力叠加。其他情况组合系数取取1 10 0。3)3)内力组合内力组合 与与 最不利内力组合最不利内力组合 柱的最不利内力组合就是从柱内力组合结果柱的最不利内力组合就是从柱内力组合结果中挑选出的。但当掌握了一定规律后，对于中挑选出的。但当掌握了一定规律

47、后，对于明显不会产生柱最不利内力组合的内力组合明显不会产生柱最不利内力组合的内力组合可不进行计算。为简化计算，通常对每个控可不进行计算。为简化计算，通常对每个控制截面，先判断哪种荷载组合下的内力组合制截面，先判断哪种荷载组合下的内力组合结果可能是最不利的内力组合结果可能是最不利的内力组合( (柱柱) )，仅对这，仅对这些荷载组合情况进行相应的内力组合。即以些荷载组合情况进行相应的内力组合。即以控制截面上的最不利内力或最不利内力组合控制截面上的最不利内力或最不利内力组合为目标，来选择荷载组合形式，再对其进行为目标，来选择荷载组合形式，再对其进行内力组合。内力组合。3 3控制截面控制截面-上柱根部

48、上柱根部 上柱的最大内力截面上柱的最大内力截面（整个上柱配筋相同）（整个上柱配筋相同）-牛腿顶面下边处：此处在吊车竖牛腿顶面下边处：此处在吊车竖向力作用下向力作用下MM最大。计算截面尺寸最大。计算截面尺寸取下柱净截面。取下柱净截面。-下柱根部：风载、吊车水平力下柱根部：风载、吊车水平力在此产生的内力可能最大。在此产生的内力可能最大。4 4内力组合原则：内力组合原则： 可变荷载的组合系数，当两个或两个以上活载包括风可变荷载的组合系数，当两个或两个以上活载包括风载组合时，载组合时， 0.850.85，其它，其它 1.0 1.0 对不考虑抗震设防的单厂，有以下组合种类：对不考虑抗震设防的单厂，有以下

49、组合种类：较多时：较多时：1)1.21)1.2恒载标准值恒载标准值0.850.851.41.4（屋面活吊车载（屋面活吊车载风载）标准值。风载）标准值。2)1.22)1.2恒载标准值恒载标准值0.850.851.41.4（风吊车）标准值。（风吊车）标准值。3)1.23)1.2恒载标准值恒载标准值0.850.851.41.4（屋面活风载）标（屋面活风载）标准值。准值。风小时：风小时：4)1.24)1.2恒载标准值恒载标准值1.41.4（屋面活吊车载）（屋面活吊车载）5)1.25)1.2恒载标准值恒载标准值1.41.4吊车标准值吊车标准值风大时：风大时：6)1.26)1.2恒载标准值恒载标准值1.4

50、1.4风载标准值风载标准值QcrGCrikQiQiKGGS2 . 1rG4 . 1rQ5 5内力组合项目（目标）内力组合项目（目标）Mmax Mmax 及相应及相应N N、V VMmax Mmax 及相应及相应N N、V V ，偏心时，偏心时，MM越大越危险。越大越危险。Nmax Nmax 及相应及相应M(M(尽可能大），或尽可能大），或MmaxMmax（小（小偏心，偏心，N N大不利）大不利） Nmin及相应及相应Mmax或或Mmax及及V（大偏心，（大偏心，N小不利）小不利） 6 6组合注意事项组合注意事项应作到：目标明确，相应取舍，不漏项，不重复。应作到：目标明确，相应取舍，不漏项，不重