风荷载作用下排架内力分析(精)
单层厂房课程设计例题-2014.6
2.7单层厂房结构设计实例2.7.1设计任务某厂金工车间的等高排架。
该金工车间平、立面布置如图2-53所示。
柱距除端部为m 5.5，其余均为m 6，跨度m 18 m 18；每跨设有两台吊车，吊车工作制级别为5A 级，轨顶标高为m 2.7，吊车起重量左右跨相同，具体见表2-15。
外墙无连续梁，墙厚mm 240,每开间侧窗面积2m 24，钢窗，无天窗。
图2-53(a) 厂房立面图图2-53(b) 平面图12①11660005001800018000ABCQ =20t /5tQ =20t /5tQ =20t /5tQ =20t /5t 500屋面做法：绿豆砂保护层 二毡三油防水层 20厚水泥砂浆找平层 80厚泡沫砼保温层 预应力砼大型屋面板2.7.2设计参考资料1. 荷载资料,见表2-15：表 2-15 荷载资料基本雪压 2kN/m 4.0 基本风压 2kN/m 5.0 吊车起重量 t 5/20地面粗糙度类型 B屋面活载标准值2kN/m 5.02．吊车起重量及其数据，见表2-16。
表2-16 吊车起重量及其数据起重量 桥跨 轮距 吊车宽起重机 总量小车重 最大轮压吊车顶 至轨顶 轨顶至吊车梁顶 轨中至车外端最小轮压()t Q()m k L()mm L()mm B()kN W()kN g ()kN max P ()mm H ()mm 2H ()mm 1B ()kN min P20/5t16.5 4000 520022368.6174209418223037.53． 地质资料，见表2-17。
表2-17 地质资料层次 地层描述 状态 湿度 厚度(m ) 层底深度(m ) 地基承载力标准值)kN/m (2ak f容重)kN/m (3m γ1 回填土 1.4 1.4 162 棕黄粘土 硬塑 稍湿 3.5 4.9 200 173 棕红粘土可塑湿1.86.7250174.预应力屋面板、嵌板及天沟板选用，见表2-18。
单层厂房排架结构设计实例
单层厂房排架结构设计实例(总35页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--单层厂房排架结构设计实例A Design of Example for Mill Bents of One-story Industrial Workshops设计资料及要求1．工程概况某机修车间为单跨厂房，跨度为24m，柱距均为6m，车间总长度为66m。
每跨设有起重量为20/5t吊车各2台，吊车工作级别为A5级，轨顶标高不小于。
厂房无天窗，采用卷材防水屋面，围护墙为240mm厚双面清水砖墙，采用钢门窗，钢窗宽度为3. 6m，室内外高差为l50mm，素混凝土地面。
建筑平面及剖面分别如图3-76和图3-77所示。
图3-76图3-772．结构设计原始资料厂房所在地点的基本风压为2/35.0m kN ，地面粗糙度为B 类；基本雪压为。
．2/30.0m kN 。
风荷载的组合值系数为，其余可变荷载的组合值系数均为0 7。
土壤冻结深度为，建筑场地为I 级非自重湿陷性黄土，地基承载力特征值为l65kN/m ：，地下水位于地面以下7m ，不考虑抗震设防。
3．材料基础混凝土强度等级为C20;柱混凝土强度等级为C30。
纵向受力钢筋采用HRB335级、HRB400级；箍筋和分布钢筋采用HPB235级。
4．设计要求分析厂房排架内力，并进行排架柱和基础的设计； 构件选型及柱截面尺寸确定因该厂房跨度在l5-36m 之间，且柱顶标高大于8m ，故采用钢筋混凝土排架结构。
为了保证屋盖的整体性和刚度，屋盖采用无檩体系。
由于厂房屋面采用卷材防水做法，故选用屋面坡度较小而经济指标较好的预应力混凝土折线形屋架及预应力混凝土屋面板。
普通钢筋混凝土吊车粱制作方便，当吊车起重量不大时，有较好的经济指标，故选用普通钢筋混凝土吊车粱。
厂房各主要构件造型见表3-16。
由设计资料可知，吊车轨顶标高为9. 80m 。
对起重量为20/5t 、工作级别为A5的吊车，当厂房跨度为24m 时，可求得吊车的跨度k L =24-0. 75×2=22. 5m ，由附表4可查得吊车轨顶以上高度为;选定吊车梁的高度b h =，暂取轨道顶面至吊车梁顶面的距离a h =，则牛腿顶面标高可按下式计算：牛腿顶面标高=轨顶标高-b h -a h =由建筑模数的要求，故牛腿顶面标高取为8. 40m 。
排架结构内力计算(完整)知识讲解
2.5.5 单层厂房排架考虑整体空间作用的计算
1、空间作用的基本概念
当单层厂房各榀之间的刚度不同，或各榀所受的荷载不同时， 它们各自在荷载作用下的位移就会受到其他排架的制约。这种 排架之间互相制约的作用称为单层厂房结构的空间作用。
柱 顶 水 平 位 移 的 比 较
柱 顶 水 平 位 移 的 比 较
JC（%）
平均50年使用次数
600万次
300万次
——
运行速度（m/min）
80~150
60~90
<60
（1）作用在排架上的吊车竖向荷载Dmax 和Dmin
Q2
Pmax
Pmin
Q1
Pmin
Dmin
Pmax
Dmax
Qc
Pmi n, k
Pmax,k
Q1 ,k
Q2 ,k 2
Qc ,k
g
（1）作用在排架上的吊车竖向荷载Dmax 和Dmin
Q1
3、吊车荷载：吊车竖向荷载、吊车水平荷载。 吊车种类（悬挂吊车、手动吊车、电动葫芦及桥式吊车）； 吊车工作制（轻、中、重和超重级A8）
工作制
经常起重量/额定起重 量（%）
重级 A6~A7
50~100
中级 A4~A5
<50
轻级 A1~A3
——
每小时平均操作次数
240
120
60
接电持续率
40
25
15
4、风荷载
风荷载标准值：
wk Z SZ w0
迎风面上的均布风荷载：
q1 S1Z w0B
背风面上的均布风荷载：
q2 S2Z w0B
柱顶至屋脊的屋盖部分的风荷载：
任意荷载作用下等高排架的内力计算步骤
一、概述等高排架是建筑工地上常见的一种脚手架结构，用于支撑和搭设施工人员或物料。
在实际施工过程中，等高排架需要承受各种不同的荷载，如风荷载、活载、静荷载等。
了解等高排架在不同荷载作用下的内力计算步骤，对于保证排架的稳定性和安全性具有重要意义。
二、静态荷载作用下的内力计算步骤1. 建立等高排架的结构模型在进行内力计算之前，首先需要对等高排架进行结构分析，建立荷载作用下的结构模型。
可以根据实际情况采用不同的计算方法，如梁柱模型、有限元模型等。
2. 荷载分析对于静态荷载作用下的等高排架，需要进行荷载分析，包括分析荷载的大小、方向和作用点位置等。
根据具体情况，可以考虑风荷载、自重荷载、施工荷载等。
3. 内力计算通过建立结构模型和荷载分析，可以进行等高排架内力的计算。
根据静力学的原理，可以计算出等高排架在不同部位受力的情况，包括受力大小、受力方向等。
4. 结果分析对于内力计算的结果，需要进行全面的分析和评估。
根据计算结果，可以判断等高排架的承载能力和稳定性，为后续的施工和使用提供参考依据。
三、动态荷载作用下的内力计算步骤1. 建立动态荷载模型对于等高排架在动态荷载作用下的内力计算，需要首先建立相应的动态荷载模型。
根据实际情况，可以考虑施工机械的振动、人员活动带来的荷载等。
2. 振动分析对于动态荷载作用下的等高排架，需要进行振动分析，包括振动的频率、振幅、方向等。
通过振动分析，可以评估等高排架在动态荷载下的受力情况。
3. 内力计算在建立动态荷载模型和振动分析的基础上，进行等高排架内力的计算。
根据动力学的原理，可以计算出等高排架在动态荷载下的受力情况，包括受力大小、受力方向等。
4. 结果评估对于动态荷载作用下的内力计算结果，需要进行全面的评估。
根据计算结果，可以判断等高排架在动态荷载下的承载能力和稳定性，为施工安全提供参考依据。
四、结论通过上述静态荷载和动态荷载作用下的内力计算步骤，可以全面、客观地评估等高排架的受力情况。
剪力分配法例题.
q2 1.25kN / m ，试用剪力分配法计算该排架内力。
风荷载作用下排架各柱的弯矩图、轴力图如图所示
风荷载作用下排架内力图
【习题】
如图所示风荷载作用下排架的计算简图，条件如下：
IuA IuC 3.275 109 mm 4 ，IlA IlC 8.955 109 mm 4 ， IuB 5.450 109 mm 4 ， IlB 8.955 109 mm 4 ，Hu 3.1m ，H 12.2m
1
1 109 E
C A
u A
0.027
H3
0.32
1
2 109 E 1 109 E
ui 0.027
H 3 0.024
H3
B 1 A C 1 0.32 0.32 0.36
2）计算各柱顶剪力 先分别计算作用下的内力，然后进行叠加
C9
3[1 8[1
4 (1/ 3 (1/
n n
【例题】
如图所示风荷载作用下排架的计算简图，条件如下：
IuA IuC 2.13 109 mm 4 ， IlA IlC 1.44 1010 mm 4 ，
IuB 7.20 109 mm 4 ， IlB 1.44 1010 mm 4 ，Hu 4.1m ，H 13m
作用在排架上的风荷载如图所示，试用剪力分配法计算该 排架内力。
1)] 1)]
3[1 8[1
0.3154 (1/ 0.148 1)] 0.3153 (1/ 0.148 1)]
0.336
RA q1HC9 3.61 13.0 0.336 15.77 kN(←) RC q2 HC9 2.18 13.0 0.336 9.52 kN(←) 则不动铰支座总反力为：
焊接车间单跨单层厂房屋建设设结构设计说明
焊接车间单跨单层厂房建设结构设计一、结设计资料1.1 工程概况某工厂拟建一个焊接车间，根据工艺布置的要求，车间为单跨单层厂房，跨度为18m，设吊车15/3t、20/5t吊车各一台，两台吊车工作级别均为A5，厂房不设天窗，地面工作级别为B类。
1.2 结构设计资料a 自然条件基本雪压：0.5kN/m2。
基本风压：0.3kN/m2。
屋面活载：0.5 kN/m2。
抗震设防烈度：该工程位于非地震区，故不需抗震设防。
b 地质条件场地平坦，地面以下0~1.5m为素填土层，1.5m以下为粉质粘土层，ηb=0.3，ηd=1.5。
该土层ƒak =230 kN/m2，Es=8.9MPa，场地地下水位较低，可不考虑其对地基的影响。
1.3建筑设计资料屋面：采用25mm卷材防水屋面，0.3kN/m2，不设保温层，不考虑积灰荷载。
围护墙：采用240mm厚蒸压粉煤灰砖墙，16kN/m3。
外墙为水刷石，0.5kN/m2。
内墙为混合灰砂浆抹面，0.34kN/m2。
门窗：钢门、钢窗，0.45kN/m2。
地面：采用150厚C15素混凝土地面，室内外高差为300mm。
1.4 吊车资料表1 吊车参数1.5 材料a 柱混凝土取C30，主筋用HRB400，箍筋选用HPB235。
b 基础混凝土选用C25，钢筋选用HPB235或HRB335。
二、结构选型2.1 确定屋面做法APP改性沥青防水层20厚水泥砂浆找平层100厚水泥蛭石保温层APP改性沥青隔气层20厚水泥砂浆找平层预应力混凝土大型屋面板围护结构：240mm厚蒸压粉煤灰砖墙，柱距范围内塑钢窗宽度3.6m。
2.2 屋面板选型APP改性沥青防水层 0.3kN/m220厚水泥砂浆找平层 20kN/m3×0.02m=0.4kN/m2100厚水泥蛭石保温层 5kN/m3×0.1m=0.5kN/m2APP改性沥青隔气层 0.05kN/m220厚水泥砂浆找平层 20kN/m3×0.02m=0.4kN/m2——————————————————————————————————共计G1.65kN/m21屋面活荷载为0.5kN/m2，雪荷载为0.5kN/m2。
混凝土结构与砌体结构设计中册(第四版)_十二 十三 十四章思考题答案
混凝土结构与砌体结构设计中册(第四版) 十一章思考题答案12.1单层厂房排架结构中，哪些构件是主要承重构件?单层厂房中的支撑分几类?支撑的主要作用是什么?答：主要承重构件有：屋盖结构、吊车梁、排架柱、抗风柱、基础梁、基础单层厂房中的支撑：屋架间垂直支撑、横向、纵向水平支撑以及天窗架支撑和柱间支撑支撑的主要作用是：增强空间刚度及稳定性，传递风荷载和水平吊车荷载。
2.2排架内力分析的目的是什么?排架内力分析的步骤是怎样的?排架内力分析的目的是：为了获得排架柱在各种荷载作用下，控制截面的最不利内力，作为设计柱的依据；同时，柱底截面的最不利内力，也是设计基础的依据，并绘制出排架柱的弯矩图、轴力图及剪力图（M图、N图及V图）。
排架内力分析的步骤是：等高排架在水平荷载作用下的内力分析方法采用剪力分配法，步骤如下：（1）在柱顶水平集中力F作用下等高排架在柱顶作用一水平集中力F，在F作用下，柱顶产生水平位移。
沿柱顶将横梁与柱切开，在切口处代之一对剪力，如图2-4-16(b)所示。
取横梁为脱离体，由平衡条件有：又知，在单位水平力F=1作用下，柱顶水平侧移为。
反之要使柱顶产生单位水平位移即u=1，则需在柱顶施加的水平集中力。
如图2-4-17所示。
对于相同材料的柱，柱越粗，所需的越大,即所需施加的水平力越大。
反映了柱子抵抗侧移的能力,故称为柱子的抗侧刚度。
切开后的排架拄顶作用有水平力，在作用下产生柱顶位移为，根据上面分析可得等高排架，当各跨横梁EA时，有：将(2)、(3)式代入(1)式，得：由此可得：将(5)式代回(2)式得：式中称为第i根柱的剪力分配系数，它等于i柱的抗侧刚度与整个排架柱总的杭侧刚度的比值,且。
值可按附图１计算，由可求出分配系数，从而求出各柱顶剪力，最后按静定悬臂柱求出在已知作用下的柱截面内力。
附图１由此可见，剪力分配法就是将作用在顶部的水平集中力F按抗侧刚度分配给各柱,再按静定悬臂柱求解柱子内力的方法。
钢筋混凝土装配式单层单跨厂房设计
1XX钢筋混凝土装配式单层单跨厂房设计一、设计资料：1、工程情况：本工程为某城市郊区某铸造车间，无抗震设防要求。
工艺要求为一单跨单层厂房，跨度为18m，长度为66m，柱距为6m。
选用二台Q=150/30kN的中级工作制桥式吊车，吊车轨顶标高为9.2m，由于散热要求需设置天窗和挡风板。
厂房采用钢筋混凝土装配式结构。
2、工程地质情况：由勘探资料得知天然地面下1.2m处为褐黄色粘土老土层,可作为基础的持力层，该层土修正后的地基承载力特征值f a为105kN/m2。
初见地下水位在天然地面下0.7m（标高为-0.85m）处，无侵蚀性。
345、土：柱用C20 6吊车轨道联结[G159]二、结构选型：选用的结构形式：1、 屋面板：选自[G410㈠]，见图20板重：1.3kN/m 2(沿斜面)嵌缝重：0.1kN/m 2(沿斜面) 2、 天沟板：选自[G410㈢]，见图21 3、 天沟重（包括水重）：17.4kN/根 4、5、 预[G415㈠]榀屋架重图236、 7、 8910a ）b ）×150mm ，1、恒载（1（防水层+隔气层）自重2/35.0m kNmm 20厚水泥砂浆找平层33/40.002.0/20m kN m m kN =⨯预应力混凝土屋面板（包括灌缝）2/40.1m kN 屋盖钢支撑2/05.0m kN 天窗架kN 7.37天沟重（包括水重）根/4.17kN屋架重力荷载为榀/5.60kN ，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值： （2）吊车梁及轨道重力荷载设计值： （3）柱自重重力荷载设计值：上柱kN m m kN G G B A 28.176.3/42.144=⨯⨯== 下柱kN m m kN G G B A 76.444.8/44.42.155=⨯⨯== 2、屋面活荷载屋面活荷载标准值为2/5.0m kN ,学荷载标准值为2/2.0m kN ，后者大于前者，故仅按前者计算。
1Q 3k ω=按4150/30kN p max ,的平衡关系：g Q G F F p p ++=+)(2min ,max ,得：kN F p 5.65min ,=。
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风荷载作用下排架内力分析
1. 左吹风时计算简图如图(1所示
q 2
(1
对于 A 柱: λ=0.288 n=0.15
411311113110.34218111.8614.60.3429.287(
A n C n R q HC KN λλ⎡⎤⎛⎫+- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦==⎡⎤⎛⎫+- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦=-=-⨯⨯=-←
对于 C 柱; λ=0.288 n=0.244
411321113110.35718110.9314.60.3574.847( C n C n R q HC KN λλ⎡⎤⎛⎫+- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦==⎡⎤⎛⎫+- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣
⎦=-=-⨯⨯=-←
A C W R R R F =+-=-9.287-4.847-9.54=-23.674KN(←
各柱顶的剪力分别为: A η=0.361 B η=0.545 C η=0.094 A A A V R R η=-=-
9.287+0.361×23.674=-0.741KN(←
B B V R η=-=0.545×23.647=12.902KN(→
C C C V R R η=-=-4.847+0.094×23.674=-2.622KN(←
排架内力如下图:
2. 右吹风时计算简图如图(2所示 F w
(2
对于 A 柱: n=0.146 11C =0.342
A R =-2q H 11C =0.93×
14.6×0.342=4.644KN (
对于 C 柱: n=0.244 11C =0.357
111C R q HC =-=-1.86×
14.6×0.357=9.695KN(→ A C W R R R F =+-=4.644+9.695+9.54=23.879KN(→
各柱顶的剪力分别为A η=0.361 B η=0.545 C η=0.094
A A A V R R η=-=4.644-0.361×
23.879=-3.976KN(← B B V R η=-=-0.545×
23.879=13.014KN(→ C C C V R R η=-=9.695-0.094×
23.879=7.450KN(→ 排架内力图如下所示
A
5. Max T 作用于 AB 跨柱: 当 AB 跨作用吊车横向水平荷载时,排架计算简图如下图( 所示
1. 当 Max T 向右作用时对于 A 柱n=0.146 λ=0.288 , 得 a=(4.2m-
1.2m/4.2m=0.714 ,
((235321231211a a a n C n λλλ⎡⎤+--+⎢⎥⎢⎥⎣⎦=⎡⎤⎛⎫+- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣
⎦=0.624 5A Max R T C =-=-20.6×
0.624=-12.854KN(← 同理对于 B 柱n=0.171 , λ=0.288 , a=0.714 , 5C =0.635
5B Max R T C =-=-20.6×
0.635=-13.081KN(← 排架柱顶总反力为: A B R R R =+=-12.854-13.081=--25.935KN(←
各柱顶剪力为:
A A A V R R η=-=-12.854+0.361×
25.935=-3.491KN(← B B B V R R η=-=-13.081+0.545×
25.935=1.054KN(→ C C V R η=-=0.094×
25.935=2.438KN(→ 排架各柱的弯矩图及柱底剪力图如图( 所示当 Max T 向左作用时,弯矩图和剪力图只改变符号,方向不变。
6. Max T 作用于 BC 跨柱:
当 BC 跨作用吊车横向水平荷载时,排架计算简图如下图( 所示
1. 当 Max T 向右作用时对于 B 柱n=0.171 λ=0.288 , 得 a=(4.2m-
0.9m/4.2m=0.786,
((235321231211a a a n C n λλλ⎡⎤+--+⎢⎥⎢⎥⎣⎦=⎡⎤⎛⎫+- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣
⎦=0.604 5B Max R T C =-=-8.98×
0.604=-5.424KN(← 同理对于 C 柱n=0.244 , λ=0.288 , a=0.786 , 5C =0.625
5C Max R T C =-=-8.98×
0.625=-5.613KN(← 排架柱顶总反力为 B C R R R =+=-5.424-5.613= -
11.037KN(← 各柱顶剪力为:
A A V R η=-=0.361×
11.037=3.984KN (→ B B B V R R η=-=-5.424+0.545×
11.037=0.591KN(→ C C C V R R η=+=-5.613+0.094×
11.037=-4.576KN(← 排架各柱的弯矩图及柱底剪力图如图( 所示当 Max T 向左作用时,弯矩图和剪力图只改变符号,方向不变。