房屋结构设计-单层厂房-荷.ppt

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+Q n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,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：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个荷载（图一）,R=2804=1120kn a=1.44/2=0.72m MB=0 RA 12-1120 (6-0.36)=0 RA =526.4kn MX=5.64= RA5.64280 4.8 =1624.9kn.m,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 m MB=0 RA 12-840(6+0.56)=0 RA =439.2kn MX=6.56= RA6.56-2804.8=1668.4kn.m,比较(1)、(2)，绝对最大弯矩 MX=6.56= 1668.4kn.m ,2、考虑P3为临界荷载的情况： 通过与前面类似地分析，可知另一绝对最大弯矩： MX=5.44= 1668.4kn.m,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” 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