7.2 排架结构荷载及内力计算（课件）-《建筑结构》同步教学（上海交通大学出版社）

模块7 单层厂房排架结构 单层厂房的组成和布置 7.1 排架结构荷载及内力计算 7.2 单层厂房柱的设计 7.3 知识目标 （1）了解单层厂房的组成和布置，熟悉排架的计算简图、内力组合和控制截面。 （2）掌握排架荷载的计算方法。 （3）掌握柱下独立基础和牛腿的设计方法。 模块7 单层厂房排架结构 7.2 排架结构荷载及内力计算 7.2.1 排架结构的计算单元和计算简图 单层厂房排架结构实际上是一个空间结构体系，设计时为简化计算，一般将厂房按横向平面排架和竖向平面排架分别计算。由于横向平面排架承担着厂房的大部分主要荷载，因而在单层厂房的结构设计中，排架的计算分析主要以横向平面排架为主。纵向柱列只有在考虑地震时才进行计算。 7.2 排架结构荷载及内力计算 计算单元 1. 由于横向平面排架沿厂房纵向一般为等间距均匀排列，作用于厂房上的各种荷载（吊车荷载除外）沿厂房纵向基本为均匀分布，因而计算时可以通过任意相邻纵向柱距的中心线截取出有代表性的一段作为整个结构的横向平面排架的计算单元，如图7-15（a）中的阴影部分所示。除吊车等移动荷载外，阴影部分就是排架的负荷范围，或称为从属面积。 7.2 排架结构荷载及内力计算 计算简图 2. 在确定排架结构的计算简图时，为简化计算做出以下假定： （1）柱上端与屋架（或屋面梁）为铰接。屋架或屋面梁在柱顶一般采用预埋钢板焊接或预埋螺栓与柱连接，在构造上只能传递竖向力和水平力，而不能传递弯矩，故计算时按铰接节点考虑。 （2）柱下端固接于基础顶面。由于预制排架柱插入基础杯口足够的深度，并用高强度等级的细石混凝土浇筑密实，因而排架柱与基础连接处可按固定端考虑。 7.2 排架结构荷载及内力计算 （3）排架横梁为无轴向变形刚性杆，横梁两侧柱顶的水平位移相等。一般单层厂房结构中常用的钢筋混凝土屋架或预应力混凝土屋架，下弦刚度较大，均符合这一假定。 （4）排架柱的高度由固定端算至柱顶铰接节点处，排架柱的轴线为柱的几何中心线。当柱为变截面柱时，取上柱和下柱截面重心的连线，排架柱的轴线为一折线。 根据以上假定，横向平面排架的计算简图如图7-15（b）所示。 7.2 排架结构荷载及内力计算 图7-15 横向平面排架的计算单元和计算简图 (a)计算单元(b)计算简图 7.2 排架结构荷载及内力计算 7.2.2 排架的荷载计算 作用在排架上的荷载分恒荷载和活荷载两类。恒荷载一般包括屋盖自重F1、上柱自重F2、下柱自重F3、吊车梁与轨道连接件自重F4及有时支承在柱牛腿上的围护结构自重F5等。活荷载一般包括屋面活荷载F6，吊车荷载Tmax和Dmax（Dmin），均布风荷载q1、q2，以及作用在屋盖支承处的集中风荷载Fw，等等。图7-16为作用在排架上的荷载。 7.2 排架结构荷载及内力计算 图7-16 作用在排架上的荷载 7.2 排架结构荷载及内力计算 恒荷载 1. 各种恒荷载的数值可按材料重力密度和结构的有关尺寸由计算得到，标准构件的恒荷载可从标准图上直接查得。在排架计算中，取恒荷载的荷载分项系数γG=1.2。 7.2 排架结构荷载及内力计算 屋面活荷载 2. 屋面活荷载包括屋面均布活荷载、雪荷载和屋面积灰荷载，各荷载数值均按屋面水平投影面积计算，其荷载分项系数都取γQ=1.4。 （1）屋面均布活荷载。房屋建筑的屋面，其水平投影面上的屋面均布活荷载应按《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）表5.3.1采用（见附表15）。 （2）雪荷载。作用在建筑物或构筑物顶面上计算用的雪压，称为雪荷载。屋面水平投影面上的雪荷载标准值应按式（7-3）计算。 sk=μrs0 （7-3) 7.2 排架结构荷载及内力计算 式中，sk为雪荷载标准值；μr为屋面积雪分布系数，应根据不同类型的屋顶形式，按《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）表7.2.1采用；排架计算时，可近似按积雪全跨均匀分布考虑，取μr=1；s0为基本雪压，它是以当地一般空旷平坦地面上统计所得50年重现期最大积雪的自重确定的。全国各城市的基本雪压应按《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）附录E中附表E.5重现期R为50年的值采用。 7.2 排架结构荷载及内力计算 （3）屋面积灰荷载。设计生产中有大量排灰的厂房及其邻近建筑物时，应考虑积灰荷载。对于具有一定除尘设施和保证清灰制度的机械、冶金、水泥等的厂房屋面，其水平投影面上的屋面积灰荷载标准值及其组合值系数、频遇值系数和准永久值系数，应分别按《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）表5.4.1-1和表5.4.1-2采用（见附表16和附表17）。 对