【正文】 是受控制的，基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)動(dòng)一般較小，因此假定(1)通常是符合實(shí)際的，但有些情況，例如地基土質(zhì)較差、變形較大或有比較大的荷載(如大面積堆料)等，則應(yīng)考慮基礎(chǔ)位移和轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)排架內(nèi)力的影響。假定(2)對(duì)于屋面梁或大多數(shù)下弦桿剛度較大的屋架是適用的，對(duì)于組合式屋架或兩鉸、三鉸拱屋架應(yīng)考慮其軸向變形對(duì)排架內(nèi)力的影響。計(jì)算簡(jiǎn)圖中，柱的計(jì)算軸線應(yīng)取上、下部柱截面的形心線(圖210c)。200的差值。通過(guò)計(jì)算最后確定的截面尺寸，若其截面慣性矩與初選的截面慣性矩之差在30％以內(nèi)，則可不必重新計(jì)算。 1．恒荷載恒載包括屋蓋、吊車梁和柱的自重，以及支承在柱上的圍護(hù)墻的重量等，其值可根據(jù)構(gòu)件的設(shè)計(jì)尺寸和材料的重力密度進(jìn)行計(jì)算；對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，可從標(biāo)準(zhǔn)圖集上查出。2．屋面活荷載屋面活荷載包括雪荷載、積灰荷載和施工荷載等，其標(biāo)準(zhǔn)值可從《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》中查得。當(dāng)有積灰荷載時(shí)，應(yīng)與雪荷載或施工荷載中的較大者同時(shí)考慮?？蓮摹督ㄖY(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》中查出全國(guó)各地的基本雪壓值。3．吊車荷載 吊車荷載是由吊車兩端行駛的四個(gè)輪子以集中力形式作用于兩邊的吊車梁上，再經(jīng)吊車梁傳給排架柱的牛腿上,如圖212所示，吊車荷載可分為豎向荷載和水平荷載兩種形式。(1）吊車豎向荷載。如圖213所示，當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓窟_(dá)到額定最大值，而小車同時(shí)駛到大車橋一端的極限位置時(shí)，則作用在該柱列吊車梁軌道上的壓力達(dá)到最大值，稱為最大輪壓；此時(shí)作用在對(duì)面柱列軌道上的輪壓則為最小輪壓。當(dāng)與確定后，即可根據(jù)吊車梁(按簡(jiǎn)支梁考慮)的支座反力影響線及吊車輪子的最不利位置，如圖214所示，計(jì)算兩臺(tái)吊車由吊車梁傳給柱子的最大吊車豎向荷載的標(biāo)準(zhǔn)值與最小吊車豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)車間內(nèi)有多臺(tái)吊車共同工作時(shí)，考慮到同時(shí)達(dá)到最不利荷載位置的概率很小，《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》規(guī)定：計(jì)算排架考慮多臺(tái)吊車豎向荷載時(shí)，對(duì)一層吊車的單跨廠房的每個(gè)排架，參與組合的吊車臺(tái)數(shù)不宜多于2臺(tái)；對(duì)一層吊車的多跨廠房的 圖215 吊車的橫向水平荷載 每個(gè)排架，不宜多于4臺(tái)。 (2)吊車水平荷載分為橫向水平荷載和縱向水平荷載兩種。吊車橫向水平荷載的標(biāo)準(zhǔn)值，可按小車重量g與額定起重量G之和的百分?jǐn)?shù)采用，并乘以重力加速度。 n——每臺(tái)吊車兩端的總輪數(shù)一般為4。吊車的縱向水平荷載是指大車剎車或啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力，作用于剎車輪與軌道的接觸點(diǎn)上，方向與軌道方向一致，由廠房的縱向排架承擔(dān)。吊車縱向水平荷載，僅在驗(yàn)算縱向排架柱少于7根時(shí)使用。(3) 多臺(tái)吊車的荷載折減系數(shù)在排架分析中，常?？紤]多臺(tái)吊車的共同作用。折減系數(shù)如表24所示：表24 多臺(tái)吊車的荷載折減系數(shù)參與組合的吊車臺(tái)數(shù)吊車的工作級(jí)別A1～A5A6～A8234注：對(duì)于多層吊車的單跨或多跨廠房，計(jì)算排架時(shí)，參與組合的吊車臺(tái)數(shù)及荷載的折減系數(shù)，應(yīng)按實(shí)際情況考慮。對(duì)懸掛吊車(包括電動(dòng)葫蘆)及工作級(jí)別A1～A5 的軟鉤吊車，；對(duì)工作級(jí)別為A6～A8的軟鉤吊車、硬鉤吊車和其他特種吊車。廠房排架設(shè)計(jì)時(shí)，在荷載準(zhǔn)永久組合中不考慮吊車荷載。表25 吊車荷載的組合值、頻遇值及準(zhǔn)永久值系數(shù)風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算： (27)式中 ——基本風(fēng)壓(kN/m2)，以當(dāng)?shù)乇容^空曠平坦地面上離地10m高統(tǒng)計(jì)所得50年一遇10分鐘平均最大風(fēng)速(m/s)為標(biāo)準(zhǔn)，按＝確定。——高度處的風(fēng)振系數(shù)，對(duì)于單層廠房結(jié)構(gòu)，可取。——風(fēng)壓高度變化系數(shù)，一般來(lái)講，離地面越高，風(fēng)壓值越大，即為建筑物不同高度處的風(fēng)壓與基本風(fēng)壓(10標(biāo)高處)的比值，它與建筑物所處的地面粗糙度有關(guān)，其值可從《砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的有關(guān)表格查出。計(jì)算單層工業(yè)廠房風(fēng)荷載時(shí)，柱頂心下的風(fēng)荷載可按均布荷載計(jì)算，屋面與天窗架所受的風(fēng)荷載一般折算成作用在柱頂上的某種集中水平風(fēng)荷載。單層工業(yè)廠房的橫向排架可分為兩種類型：等高排架和不等高排架。對(duì)于等高排架，可采用下面介紹的簡(jiǎn)便方法計(jì)算，對(duì)于不等高排架，可參閱有關(guān)資料按力法進(jìn)行計(jì)算。因此要使柱頂產(chǎn)生單位水平位移，則需在柱頂施加1/δ的水平力，如圖218b所示。由此可見(jiàn)1/δ反映了柱抵抗側(cè)移的能力，稱之為“抗側(cè)移剛度”，有時(shí)也稱之為“抗剪剛度”。下面就柱頂作用水平力和作用任意荷載兩種情況，分別討論剪力分配法在等高排架內(nèi)力計(jì)算時(shí)的應(yīng)用。 (a) (b) （c）圖218 排架柱頂位移根據(jù)橫梁剛度為無(wú)限大，受力后不產(chǎn)生軸向變形的假定，那么各柱頂?shù)乃轿灰浦祽?yīng)是相等的，即 (29a)在考慮平衡條件時(shí)為了使各柱頂?shù)募袅εc相應(yīng)的柱頂位移相聯(lián)系，可在柱頂上部切開，在各柱的切口處的內(nèi)力為一對(duì)相應(yīng)的剪力(鉸處無(wú)彎矩)，如圖218c所示，并取上部為隔離體，由平衡條件得 (29b)由δ的概念可知，各柱頂?shù)奈灰茷? , 即 ， (29c)將式29c代入式29b，可得： 故 （29d）將△代入式29c,并根據(jù)位移相等條件可得 寫成通式為 (210a)式中 ——i柱的剪力分配系數(shù)，等于該柱本身的抗剪剛度與所有柱總的抗剪剛度之比 (210b)2．任意荷載作用時(shí)為了能利用上述的剪力分配系數(shù)，對(duì)任意荷載就必須把計(jì)算過(guò)程分為兩個(gè)步驟：如圖219所示，先在排架柱頂附加不動(dòng)鉸支座以阻止水平側(cè)移，求出其支座反力R(圖219b)然后撤除附加不動(dòng)鉸支座且加反向作用的R于排架柱頂(圖219c)，以恢復(fù)到原受力狀態(tài)．疊加上述兩步驟中的內(nèi)力，即為排架的實(shí)際內(nèi)力。各種荷載作用下的不動(dòng)鉸支座支反力R可從附表5的附表圖52～58中查得?！纠?】用剪力分配法計(jì)算圖220所示的排架在風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力。柱截面參數(shù)：109mm4，109 mm4， 109mm4，109mm4；，解：(1)計(jì)算剪力分配系數(shù)：λ==， 邊柱 ，中柱 查表111，得位移系數(shù)計(jì)算式 邊柱C0=，=(mm)中柱C0=，＝(mm)剪力分配系數(shù)為：ηA＝ηC＝/(2+)=ηB=/ (2+)=(2) 計(jì)算各柱頂剪力，把荷載分為W、W1和W2三種情況，分別求出各柱頂所產(chǎn)生的剪力，然后疊加。由上述柱頂剪力值，即可根據(jù)柱本身所受荷載情況，繪制出各柱的彎矩圖，如圖220所示。 1．控制截面 為便于施工，階形柱的各段均采用相同的截面配筋，并根據(jù)各段柱產(chǎn)生最危險(xiǎn)內(nèi)力的截面(稱為“控制截面”)進(jìn)行計(jì)算。下柱：在吊車豎向荷載作用下，牛腿頂面處ⅡⅡ截面的彎矩最大；在風(fēng)荷載 圖221 排架柱的控制截面或吊車橫向水平力作用下，柱底截面ⅢⅢ的彎矩最大，故常取此兩截面為下柱的控制截面。 2．荷載組合 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》中規(guī)定：對(duì)于一般排架、框架結(jié)構(gòu)基本組合，可采用簡(jiǎn)化規(guī)則，并應(yīng)按下列組合值中取最不利值確定：（1）由可變荷載效應(yīng)控制的組合: （211） (212)（2）由永久荷載效應(yīng)控制的組合：按下式計(jì)算 （213）式中 —永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)；—第i 個(gè)可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)，其中為可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)；—按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值； —按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值,其中為諸可變荷載效應(yīng)中起控制作用者；—可變荷載的組合值系數(shù)； —參與組合的可變荷載數(shù)。，輪次以各可變荷載效應(yīng)為，選其中最不利的荷載效應(yīng)組合。常用的幾種荷載效應(yīng)組合分為：(1)恒載+(屋面活載十吊車荷載十風(fēng)載)；(2)恒載+(吊車荷載十風(fēng)載)；(3)恒載+(屋面活載十風(fēng)載)；(4)＋(5)＋(6)＋(7)＋（＋＋）(8)＋（＋）(9)＋(）(10)＋(＋）(11)＋(＋）(12)＋（＋）3．內(nèi)力組合單層排架柱是偏心受壓構(gòu)件，其截面內(nèi)力有177。對(duì)稱配筋構(gòu)件，當(dāng)一定時(shí)，無(wú)論大、小偏壓，越大，則鋼筋用量也越大。因此，在未能確定柱截面是大偏壓還是小偏壓之前，一般應(yīng)進(jìn)行下列四種內(nèi)力組合：(1)與相應(yīng)的；(2) 與相應(yīng)的；(3) 與相應(yīng)的(取絕對(duì)值較大者)；(4)與相應(yīng)的(取絕對(duì)值較大者)； (5) 及相應(yīng)的和；組合時(shí)以某一種內(nèi)力為目標(biāo)進(jìn)行組合,例如組合最大正彎矩時(shí),其目的是為了求出某截面可能產(chǎn)生的最大彎矩值，所以，凡使該截面產(chǎn)生正彎矩的活荷載項(xiàng)，只要實(shí)際上是可能發(fā)生的，都要參與組合，然后將所選項(xiàng)的值分別相加。其方向可左，可右，不論單跨還是多跨廠房，因?yàn)橹豢紤]兩臺(tái)吊車，故組合時(shí)只能選擇向左或向右；(4)同一跨內(nèi)的與不一定同時(shí)發(fā)生，但組合時(shí)不能僅選用，而不選或，因?yàn)椴荒苊撾x吊車豎向荷載而獨(dú)立存在；(5)左、右向風(fēng)不可能同時(shí)發(fā)生；(6)在組合或時(shí)，應(yīng)使相應(yīng)的也盡可能大些，這樣更為不利。M雖不為最大，但其相應(yīng)的卻比時(shí)的大得多(小偏壓時(shí))或小得多(大偏壓時(shí))，則有可能更為不利．故在上述四種組合中，不一定包括了所有可能的最不利組合。如圖222所示，若廠房某一排架柱頂受一水平集中力P的作用，當(dāng)按平面排架計(jì)算時(shí)，力P完全由這一榀排架單獨(dú)承擔(dān)，將產(chǎn)生柱頂平面位移Δ(圖222a)。令空間位移與平面位移的比值為： μ= (214)稱為廠房的“空間作用分配系數(shù)”，顯然廠房的空間作用愈好，值就愈小。根據(jù)實(shí)測(cè)及理論分析，值的大小主要與下列因素有關(guān)：(1)屋蓋剛度。因此，無(wú)檁屋蓋的值小于有檁屋蓋。山墻的橫向剛度很大，能分擔(dān)大部分的水平荷載。(3)廠房長(zhǎng)度。 (4)荷載形式。目前在單層廠房計(jì)算中，僅在分析吊車荷載內(nèi)力時(shí)，才考慮廠房的空間作用。 表26 單跨廠房空間作用分配系數(shù)平面排架考慮廠房的空間作用的計(jì)算方法，與排架內(nèi)力計(jì)算中的任意荷載作用時(shí)相類似，僅在其排架頂部加一彈性支承即可。平面排架考慮廠房的空間作用后，其所負(fù)擔(dān)的荷載及側(cè)移值均減少，故排架柱的主筋可節(jié)約5～20％左右；但直接承受荷載的上柱，其彎矩值則有所增大，需增加配筋。（a）加有彈性支承的排架結(jié)構(gòu)； （b）吊車荷載下求內(nèi)力； （c）作用下求內(nèi)力圖224 廠房排架考慮空間作用的計(jì)算 (a)矩形截面柱；（b）I形柱；（c）平腹桿雙肢柱；(d)斜腹桿雙肢柱；（e）管柱圖225 柱的形式但當(dāng)截面高度后，自重較大，吊裝較困難，故使用范圍受到一定限制。前者構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造方便，在一般情況下受力合理，且腹部整齊的矩形孔洞便于布置工藝管道，故應(yīng)用較廣泛。雙肢柱與I形柱相比，自重較輕，但整體剛度較差，構(gòu)造復(fù)雜，用鋼量稍多。前兩種采用離心法生產(chǎn)，質(zhì)量好，自重輕，但受高速離心制管機(jī)的限制，且節(jié)點(diǎn)構(gòu)造較復(fù)雜；后一種利用方鋼管或圓鋼管內(nèi)澆膨脹混凝土后，可形成自應(yīng)力(預(yù)應(yīng)力)鋼管混凝土柱，可承受較大荷載作用。通常應(yīng)根據(jù)有無(wú)吊車、吊車規(guī)格、柱高和柱距等因素，做到受力合理、模板簡(jiǎn)單、節(jié)約材料、維護(hù)簡(jiǎn)便，同時(shí)要因地制宜，考慮制作、運(yùn)輸、吊裝及材料供應(yīng)等具體情況。柱高可按表21確定，柱的常用截面尺寸，邊柱查表22，中柱查表23。 當(dāng)有吊車時(shí)還需要進(jìn)行牛腿設(shè)計(jì)。柱的截面尺寸可按表21～23確定。I形柱的腹板可以開孔洞，當(dāng)孔洞的橫向尺寸小于柱截面高度的一半，豎向尺寸小于相鄰兩孔洞中距的一半時(shí)，柱的剛度可按實(shí)腹工形柱計(jì)算，承載力計(jì)算時(shí)應(yīng)扣除孔洞的削弱部分。 2．截面配筋設(shè)計(jì)根據(jù)排架計(jì)算求得的控制截面的最不利內(nèi)力組合、和，按偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行截面配筋計(jì)算(詳見(jiàn)第五章)。具有剛性屋蓋的單層廠房柱和露天棧橋柱的計(jì)算長(zhǎng)度可按表27取用； 表27 采用剛性屋蓋的單層工業(yè)廠房和露天吊車棧橋柱的計(jì)算長(zhǎng)度注：①——從基礎(chǔ)頂面算起的柱全高； ——從基礎(chǔ)頂面至裝配式吊車梁底面或現(xiàn)澆式吊車梁頂面的柱下部高度； ——從裝配式吊車梁底面或從現(xiàn)澆式吊車梁頂面算起的柱上部高度。柱在吊裝運(yùn)輸時(shí)的受力狀態(tài)與其使用階段不同，故應(yīng)進(jìn)行施工階段的承載力及裂縫寬度驗(yàn)算。如圖226所示，吊點(diǎn)一般設(shè)在變階處，故應(yīng)按圖中的11,22,33三個(gè)截面進(jìn)行吊裝時(shí)的承載力和裂縫寬度的驗(yàn)算。 圖226 柱的吊裝驗(yàn)算裂縫寬度驗(yàn)算時(shí)，可采用受拉鋼筋應(yīng)力為：