§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。

屋面雪荷载：屋面水平投影面上的雪荷载标准值(kN/m 2)式中:为基本雪压(kN/m 2)；为屋面积雪分布系数。

k s k r 0μ=s s 0s r μ屋面积灰荷载：对设计生产中有大量排灰的厂房及其临近建筑时，应考虑屋面积灰荷载的影响。

屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，取两者中的较大值；当有屋面积灰荷载时，积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布活荷载两者中的较大值同时考虑。

注：2 排架结构上的荷载标高相同，或者柱顶标高不同，但由倾斜横梁贯通联结，当排架发生水平位移时，其柱顶的位移相同，如下图所示，在排架计算中，这类排架称为等高排架；若柱顶位移不相等，则称为不等高排架。

对于等高排架，可采用下面介绍的简便方法计算，对于不等高排架，可参阅有关资料按力法进行计算。

3.5 横向排架结构内力分析柱顶水平集中力作用下等高排架的变形和内力单层厂房结构剪力分配系数必满足。

1η=∑i各柱的柱顶剪力V i 仅与F 的大小有关，而与其作用在排架左侧或右侧柱顶处位置无关，但F 的作用位置对横梁内力有影响。

任意荷载作用下等高排架内力分析：等高排架在任意荷载作用下，为了利用剪力分配法求解，通常可采用以下三个步骤来进行这种情况下的排架内力分析。

对承受任意荷载作用的排架，先在排架柱顶部附加一个不动铰等高排架内力分析2、任意荷载作用时的剪力分配3.5 横向排架结构内力分析剪力分配系数必满足。

η=∑i各柱的柱顶剪力V i 仅与F 的大小有关，而与其作用在排架左侧或右侧柱顶处位置无关，但F 的作用位置对横梁内力有影响。

（2）任意荷载作用下等高排架内力分析：等高排架在任意荷载作用下，为了利用剪力分配法求解，通常可采用以下三个步骤来进行这种情况下的排架内力分析。

对承受任意荷载作用的排架，先在排架柱顶部附加一个不动铰支座以阻止其侧移，则各柱为单阶一次超静定柱，应用柱顶反力系数可求得各柱反力R i 及相应的柱端剪力，柱顶假想的不动铰支座总反力为。

=∑i R R 3 等高排架内力分析第三章单层厂房结构3.5 横向排架结构内力分析撤除假想的附加不动铰支座，将支座总反力R 反向作用于排架柱顶，应用剪力分配法可求出柱顶水平力R 作用下各柱顶剪力。

ηi R 将前面的计算结果相叠加，可得到在任意荷载作用下排架柱顶剪力，然后可求出各柱的内力。

η+i i R R 任意荷载作用下等高排架内力分析3 等高排架内力分析【例1】用剪力分配法计算图2-20所示的排架在风荷载作用下的内力。

已知：屋面及天窗架传来的风荷载集中力设计值为kN 0.3=W ，由墙传来的风荷载均布荷载设计值为1W =2.5kN/m ，2W =1.6Kn/m 。

柱截面参数：边柱==C A I I 11 2.13×109mm 4，==C A I I 229.23×109 mm 4， 中柱=B I 1 4.17×109mm 4，=B I 29.23×109mm 4；上柱高均为=1H 3.10m ，柱总高为=H 12.22m 解：(1)计算剪力分配系数：λ=22.1210.3=H H u =0.254， 边柱 231.023.913.2==n ，中柱 452.023.917.4==n查表11-1，得位移系数计算式)1(13130-+=n C λ 边柱C 0=2.85，85.21023.91022.12993C A ⨯⨯⨯⨯==E δδ=69.4E 1(mm) 中柱C 0=2.94，94.21023.91022.12993B ⨯⨯⨯⨯=E δ＝67.2E 1(mm) 剪力分配系数为：ηA ＝ηC ＝4.691/(2×4.691+2.671)=0.33 ηB =2.671/ (2×4.691+2.671)=0.34(2) 计算各柱顶剪力，把荷载分为W 、W 1和W 2三种情况，分别求出各柱顶所产生的剪力，然后叠加。

在W 1的作用下，查表11-1，得反力系数计算式)1(1)1(183131411-+-+⋅=n n C λλ，361.0C 11A 11==C C柱顶不动铰支座反力：==H W C R A 111A 0.361×2.5×12.22=11.0(kN )()←图2-20 例题20图在W 2的作用下，R c =11.0×5.26.1=7.0(k N) (←) 故各柱总的柱顶剪力为V A =ηA (W+R A +R C ) -R A =0.33×(3+11+7)-11= 4.07(kN)(←) V B =ηB (W+R A +R C )=0.34×21=7.14(→)V C =ηC (W+R A +R C ) -R C =0.33×21-7=-0.07(kN) (←)(3)绘制弯矩图。

由上述柱顶剪力值，即可根据柱本身所受荷载情况，绘制出各柱的弯矩图，如图2-20所示。

12.2.4 内力组合1、控制截面所谓内力组合，就是将排架柱在各单项荷载作用下的内力，按照它们在使用过程中同时出现的可能性，求出在某些荷载共同作用下，柱控制截面可能产生的最不利内力，作为柱和基础配筋计算的依据。

第三章单层厂房结构3.5 横向排架结构内力分析6 内力组合所谓内力组合，就是将排架柱在各单项荷载作用下的内力，按照它们在使用过程中同时出现的可能性，求出在某些荷载共同作用下，柱控制截面可能产生的最不利内力，作为柱和基础配筋计算的依据。

（1）柱的控制截面控制截面是指对截面配筋起控制作用的截面。

当柱高度较大时，下柱中间某截面也可能为控制截面。

当柱上作用有较大的集中荷载（如悬墙重量等）时，可根据其内力大小还需将集中荷载作用处的截面作为控制截面。

图12-35 单阶排架柱的控制截面2、不同种类内力的组合通常选择以下四种内力组合作为截面最不利内力组合：2.当对Q1k无法明显判断时，轮次以各可变荷载效应为Q1k，选其中最不利的荷载效应组合。

3.当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时，参与组合的可变荷载仅限于竖向荷载。

常用的几种荷载效应组合分为：(1)恒载+0.9(屋面活载十吊车荷载十风载)；(2)恒载+0.9(吊车荷载十风载)；(3)恒载+0.9(屋面活载十风载)；(4)1.2永久荷载效应＋1.4屋面荷载效应(5)1.2永久荷载效应＋1.4吊车荷载效应(6)1.2永久荷载效应＋1.4风荷载效应(7)1.2永久荷载效应＋0.9⨯（1.4吊车荷载效应＋1.4风荷载效应＋1.4屋面荷载效应）(8)1.2永久荷载效应＋0.9⨯（1.4吊车荷载效应＋1.4风荷载效应）(9)1.2永久荷载效应＋0.9⨯(1.4风荷载效应1.4屋面荷载效应）(10)1.2永久荷载效应＋0.9⨯(1.4风荷载效应＋1.4屋面荷载效应）(11)1.2永久荷载效应＋0.9⨯(1.4吊车荷载效应＋1.4屋面荷载效应）(12)1.35永久荷载效应＋0.7⨯（1.4吊车竖向荷载效应＋1.4屋面活荷载效应）4、内力组合表及注意事项第三章单层厂房结构3.5 横向排架结构内力分析（4）内力组合注意事项每次内力组合时，都必须考虑恒荷载产生的内力。

每次内力组合时，只能以一种内力为目标来决定可变荷载的取舍，并求得与其相应的其余两种内力。

在吊车竖向荷载中，同一柱的同一侧牛腿上有D max 或D min 作用，两者只能选择一种参加组合。

吊车横向水平荷载T max 同时作用在同一跨内的两个柱子上，向左或向右，组合时只能选取其中一个方向。

6 内力组合单层排架柱是偏心受压构件，其截面内力有±M ，N ,0V±因有异号弯矩，且为便于施工，柱截面常用对称配筋,即ss A A '=。

对称配筋构件，当N 一定时，无论大、小偏压，M 越大，则钢筋用量也越大。

当M 一定时，对小偏压构件，N 越大，则钢筋用量也越大；对大偏压构件，N 越大，则钢筋用量反而减小。

因此，在未能确定柱截面是大偏压还是小偏压之前，一般应进行下列四种内力组合：(1)max M +与相应的N ； (2)max M -与相应的N ； (3)m ax M 与相应的M ±(取绝对值较大者)；(4)min N 与相应的max M +(取绝对值较大者)；(5) m ax V及相应的M 和N ；组合时以某一种内力为目标进行组合,例如组合最大正弯矩时,其目的是为了求出某截面可能产生的最大弯矩值，所以，凡使该截面产生正弯矩的活荷载项，只要实际上是可能发生的，都要参与组合，然后将所选项的N 值分别相加。

内力组合时，需要注意的事项有：(1)永久荷载是始终存在的，故无论何种组合均应参加； (2)在吊车竖向荷载中，对单跨厂房应在max R与min R 中取一个，对多跨厂房，因一般按不多于四台吊车考虑，故只能在不同跨各取一项；(3)吊车的最大横向水平荷载m ax T同时作用于其左、右两边的柱上。