排架的荷载
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§12.2 排架计算 12.2.1排架计算简图1.计算单元作用在厂房排架上的各种荷载,如结构自重、雪荷载、风荷载等(吊车荷载除外),沿厂房纵向都是均匀分布的;横向排架的间距一般都是相等的。
在不考虑排架间的空间作用的情况下,每一中间的横向排架所承担的荷载及受力情况是完全相同的。
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。
第三章单层厂房结构3.5 横向排架结构内力分析1 排架计算简图(1)计算单元:可在结构平面图上由相邻柱距的中线截出一个典型的区段,作为排架的计算单元。
计算单元和计算模型第三章单层厂房结构3.5 横向排架结构内力分析(2)基本假定和计算简图:为了简化计算,对于钢筋混凝土排架结构通常作如下假定:柱下端与基础顶面为刚接;柱顶与排架横梁(屋架或屋面梁)为铰接;横梁(即屋架或屋面梁)为轴向刚度很大的刚性连杆。
根据上述假定,可得到横向排架的计算简图。
1 排架计算见图第三章单层厂房结构3.5 横向排架结构内力分析横向排架的计算简图1 排架计算见图12.2.2 荷载计算 第三章单层厂房结构3.5 横向排架结构内力分析2 排架结构上的荷载作用在横向排架结构上的荷载有恒载、屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、吊车荷载和风荷载等,除吊车荷载外,其它荷载均取自计算单元范围内。
(1)恒载:屋盖自重G 1:屋盖自重包括屋架或屋面梁、屋面板、天沟板、天窗架、屋面构造层以及屋盖支撑等重力荷载。
悬墙自重G2 :当设有连系梁支承围护墙体时,排架柱承受着计算单元范围内连系梁、墙体和窗等重力荷载。
吊车梁和轨道及连接件自重G3 。
柱自重G4(G5):第三章单层厂房结构3.5 横向排架结构内力分析恒载作用位置及相应的排架计算简图2 排架结构上的荷载第三章单层厂房结构3.5 横向排架结构内力分析(2)屋面活荷载:包括屋面均布活荷载、屋面雪荷载和屋面积灰荷载三部分。
其荷载分项系数均为1.4。
屋面均布活荷载:屋面水平投影面上的屋面均布活荷载标准值,按下列情况取:不上人的屋面为0.5kN/m 2;上人的屋面为2.0kN/m 2。
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。
6计算参数:钢管强度为205.0 N/mm2,钢管强度折减系数取1.00。
双排脚手架,搭设高度40米,6米以下采用双管立杆,6米以上采用单管立杆。
立杆的纵距1.30米,立杆的横距1.10米,内排架距离结构0.50米,立杆的步距1.80米。
钢管类型φ48×3.0,连墙件采用2步3跨,竖向间距3.6米,水平间距3.9米。
施工活荷载为3.0kN/m2,同时考虑2层施工。
脚手板采用竹笆片,荷载为0.10kN/m2,按照铺设4层计算。
栏杆采用竹笆片,荷载为0.17kN/m,安全网荷载取0.0100kN/m2。
脚手板下大横杆在小横杆上面,且主结点间增加2根大横杆。
基本风压0.30kN/m2,高度变化系数1.0000,体型系数0.6000。
地基承载力标准值170kN/m2,底面扩展面积0.250m2,地基承载力调整系数0.40。
钢管惯性矩计算采用 I=π(D4-d4)/64,抵抗距计算采用 W=π(D4-d4)/32D。
6.1 大横杆的计算大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算,大横杆在小横杆的上面。
按照大横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。
6.1.1 均布荷载值计算大横杆的自重标准值 P1=0.038kN/m脚手板的荷载标准值 P2=0.100×1.100/2=0.055kN/m活荷载标准值 Q=3.000×1.100/2=1.650kN/m静荷载的计算值 q1=1.2×0.038+1.2×0.055=0.112kN/m活荷载的计算值 q2=1.4×1.650=2.310kN/m大横杆计算荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度)大横杆计算荷载组合简图(支座最大弯矩)6.1.2 抗弯强度计算最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩跨中最大弯矩计算公式如下:跨中最大弯矩为M1=(0.08×0.112+0.10×2.310)×1.3002=0.406kN.m支座最大弯矩计算公式如下:支座最大弯矩为M2=-(0.10×0.112+0.117×2.310)×1.3002=-0.476kN.m我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算:σ=0.476×106/4491.0=105.922N/mm2→→ 大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!6.1.3 挠度计算最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度计算公式如下:静荷载标准值 q1=0.038+0.055=0.093kN/m活荷载标准值 q2=1.650kN/m三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度V=(0.677×0.093+0.990×1.650)×1300.04/(100×2.06×105×107780.0) =2.183mm→→ 大横杆的最大挠度小于1300.0/150与10mm,满足要求!6.2 小横杆的计算小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算,大横杆在小横杆的上面。
荷载计算图2.2-3 荷载作用位置◆恒载:●屋盖恒载F1(包括屋面板及构造层、天窗架、屋架及支撑自重);●上柱自重F2、牛腿自重F3、下柱自重F6;●吊车梁及轨道、连接件等自重F4;●围护墙体自重F5(包括柱牛腿上连系梁、围护墙、柱上的墙板)。
◆活载●屋面活载Q1;●吊车荷载吊车横向水平荷载Tmax吊车竖向荷载Dmax、Dmin;●风载q、Fw。
图2.2-4恒载F1作用的位置图2.2-5 恒载作用下排架结构的计算简图1.屋盖恒载F1包括屋面板及构造层、天窗架、屋架及支撑的自重,按屋面构造详图及各种构件标准图进行计算。
◆F1的作用位置●当采用屋架时,F1通过屋架上、下弦中心线的交点作用于柱顶,一般屋架上、下弦中心线的交点至柱外边缘的距离为150mm;●当采用屋面梁时,F1通过梁端支承垫板的中心线作用于柱顶。
◆屋盖恒载F1作用内力计算简图●将屋面横梁截断,在柱顶加以不动铰支座,简化为一次超静定悬臂梁进行内力计算;●在计算过程中,可将柱顶偏心屋面恒载移至相应上柱或下柱的截面中心线处,并附加偏心弯矩。
图2.2-6 F1内力计算简图2.恒载F2、F3、F4、F5计算方法同F1。
对竖向偏心荷载F2、F3、F4、F5换算成轴心荷载和偏心弯矩时,相应的换算偏心弯矩为:●M2=F2∙e2 式中e2为上、下柱轴线间的距离;作用于下柱柱顶截面中心;●M3=F3 ∙e3 式中e3为牛腿截面中心线至下柱中心线的距离;作用于牛腿梯形截面中心;●M4=F4 ∙e4 式中e4为吊车梁纵向至下柱截面中心线之间的距离;作用于吊车梁轨道中心;●M5=F5 ∙e5 式中 e5为连系梁中心线至柱中心线间的距离;作用于柱上牛腿连系梁截面中心。
图2.2-7 其它恒载内力计算简图3.屋面活荷载Q1包括屋面均布活荷载、雪荷载及积灰荷载,按屋面的水平投影面积计算。
(1)屋面均布活荷载:● 一般不上人的钢筋混凝土屋面:0.5kN/m2 ● 轻屋面、瓦材屋面:0.3kN/m2(2) 积灰荷载:由GB50009-2001查得(3)雪荷载:k r 0S S μ=● 屋面均布活荷载不与雪荷载同时组合,取大值参与组合。
第1 页/共14 页支承梁的内力可按弹性理论式考虑内力塑性重分布的调幅法计算。
4.无梁楼盖无梁楼盖的计算主意可按弹性理论、塑性理论计算。
其中,按弹性理论计算主意中有经验系数法(或称直接设计法)、等效框架法等。
经验系数法计算时,不考虑可变荷载的不利布置,按所有均布荷载作用,求得每个区格板在两个方向的总弯矩值,然后将该弯矩值乘以一个系数再分配给柱上板带和跨中板带的支座和跨中截面,再举行配筋。
当按塑性理论计算时,考虑可变荷载的不利布置,板的破坏情况有:一类是内跨在带形可变荷载作用下,浮上平行于带形荷载方向的跨中塑性铰线和支座塑性铰线;另一类是在延续满布可变荷载作用下,每个区格内的跨中板带浮上正弯矩的塑性铰线,柱顶及柱上板带浮上负弯矩的塑性铰线。
在竖向荷载作用下,有柱帽的无梁楼板内跨因为存在着穹顶作用,故按塑性理论计算结果应予考虑折减。
除边跨及边支座外,其余部分截面的弯矩设计值可乘0.8的折减系数。
无梁楼盖的配筋。
板的配筋分成柱上板带、跨中板带,当跨中或支座的同一区域两个方向具有同号弯矩时,应将较大弯矩方向的受力钢筋置于外层。
柱帽的配筋应按柱帽边缘处平板的抗冲切承载力计算箍筋量。
无梁楼盖的周边应设置边梁,其截面高度不小于板厚的2. 5倍,且边梁需配抗扭的构造钢筋。
5.单层厂房的组成和布置单层厂房的结构组成包括屋盖结构、柱子、吊车梁、支撑、基础,以及围护结构。
屋盖结构分无檩和有檩两种体系。
无檩体系由大型屋面板、屋面梁或屋架(包括屋盖支撑)所组成;有檩体系由小型屋面板、檩条、屋架(包括屋盖支撑).所组成。
屋盖结构偶尔还设有天窗架、托架,屋盖结构起围护和承重双重作用。
支撑包括屋架支撑、天窗架支撑和柱间支撑等,其作用是:保证厂房结构的纵向及横向水平刚度,并将平面结构联结成整体空间结构,加强厂房的稳定性和空间刚度;传递某些局部水平荷截(如纵向风荷载、吊车纵向制动力等)到主要承重结构构件;在施工和使用阶段,保证结构构件的稳定性。
㈤脚手架荷载标准值作用脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。
静荷载标准值包括以下内容:⑴每米立杆承受的结构自重标准值(KN/m);本例为0.1278NG1=0.128×22.00=2.812KN;⑵脚手板的自重标准值(KN/m2);本例采用竹笆片脚手板,标准值为0.30NG2=0.300×4×1.600×﹙1.050+0.3﹚/2=1.296KN;⑶栏杆与挡脚手板自重标准值(KN/m);本例采用栏杆竹笆片,标准值为0.15NG3=0.150×4×1.600/2=0.480KN;⑷吊挂的安全设施荷载,包括安全网KN/m2);0.005NG4=0.005×1.600×22.000=0.176KN;经计算得到,静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=4.764KN;活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和,内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。
经计算得到,活荷载标准值NQ=3.000×1.050×1.600×2/2=5.040KN;风荷载标准值应安照以下公式计算W =0.7U·U·W0其中Wo—基本风压(KN/m2),按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:W O=0.600KN/m2;Uz—风荷载高度变化系数,按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:Uz=0.840Us—风荷载体型系数:Us=1.200;经计算得到,风荷载标准值WK=0.7×0.600×0.840×1.200=0.423(KN/m2);不考虑风荷载时,立杆的轴向压力计值计算公式N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×4.764+0.85×1.4×5.040=11.714KN;风荷载设计值产生的立杆段弯钜MW计算公式为:Mw=0.85×1.4WKLah2/10=0.850×1.4×0.423×1.600×1.8002/10=0.261KN.m;㈥立杆的稳定性计算不组合风荷载时,立杆的稳定性计算公式为σ= ≦[ƒ]立杆的轴心压力设计值:N=12.772KN;计算立杆的截面回转半径:i=1.58㎝;计算长度附加系数:K=1.155;计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.得:U=1.500计算长度,由公式1o=kuh 确定:1o=3.119m;Lo/i=197.000;轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比1o/i的结果查表得到:φ=0.186;立杆净截面面积:A=4.89㎝2;立杆净截面模量(抵抗矩):W=5.08㎝3;钢管立杆抗压强度设计值:[ƒ]=205.000N/㎜2;σ=12772.000、﹙0.186×489.000﹚=140.426 N/㎜2;立杆稳定性计算σ=140.426小于[ƒ]=205.000 ] N/㎜2满足要求!考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式σ= ≦[ƒ]立杆的轴心压力设计值:N=11.714KN;计算立杆的截面回转半径:i=1.58㎝;计算长度附加系数:K=1.155;计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3:U=1.500计算长度,由公式1o=kuh确定:1o=3.119m;Lo/i=197.000;轴心受压立杆的稳定系数Φ,由长细比Lo/i的结果查表得到:φ=0.186立杆净截面面积:A=4.89㎝2;立杆净截面模量(抵抗矩):W=5.08㎝3;钢管立杆抗压强度设计值:[ƒ]=205.000N/㎜2;σ=11713.920/﹙0.186×489.000﹚+261169.091/5080.000=180.201 N/㎜2;立杆稳定性计算σ=180.201小于[ƒ]=205.000 N/㎜2满足要求!㈦最大搭设高度的计算不考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架柯搭设高度按照下式计算:H=构配件自重标准值产生的轴向力NG2K(KN)计算公式为:NG2K=NG2+NG3+NG4=1.952KN; 活荷载标准值:NQ=5.040KN;每米立杆承受的结构自重标准值:GK=0.128KN/mHS= [0.186×4.890×10-4×205.000×103-﹙1.2×1.952+1.4×5.040﹚]/ ﹙1.2×0.128﹚=60.297M;脚手架搭设高度HS等于或大于26米,按照下式调整且不超过50米:[H ]=[H ]=60.297/﹙1+0.001×60.297﹚=56.868m;[H ]=56.868和50比较取较小值。