3.3 如图3-102所示单跨排架结构,两柱截面尺寸相
同,上柱u I =49mm 100.25⨯,下柱l I =48mm 108.174⨯,
混凝土强度等级为C30。
吊车竖向荷载在牛腿顶面处
产生的力矩1M =378.94m kN ⋅,2M =63.25m kN ⋅。
求
排架柱的剪力并绘制弯矩图。
解:(1)剪力分配系数
30.02
.139.3===H H u λ 143.010
8.174100.2588
=⨯⨯==l u I I n 剪力分配系数
5.0B A ===ηηη
(2)计算各柱顶剪力
在A 柱和B 柱的柱顶分别虚加水平不动铰支座,由表3-9中的简图3得
3C =1.17
因此不动铰支座反力
59.3317.12
.1394.37831A -=⨯-==C H M R kN (←) 61.517.12
.1325.6332B =⨯==C H M R kN (→) 撤销附加的不动铰支座,在排架柱顶施加水平集中力A R -和B R -,进行剪力分配:
99.1361.559.335.0B A 2,B A,2=-⨯=--==)()(R R V V ηkN (→)
叠加上述两个状态,恢复结构原有受力状况,即把各柱分配到的柱顶剪力与柱顶不动铰支座反力相加,即得该柱的柱顶剪力:
60.1999.1359.33A 2,A A -=+-=+=R V V kN (←)
60.1999.1361.5B 2B B =+=+=R V V ,kN (→)
(3)绘制弯矩图和剪力图
柱顶剪力求出后,按悬臂柱求弯矩图和剪力图,如题3.3图所示。
A V =19.60kN
B V =19.60kN
m kN ⋅2M =63.25(a )
-19.60kN +19.60kN
m kN ⋅
(b ) (c )
题3.3图 排架弯矩图和剪力图
3.4 如图3-103所示两跨排架结构,作用吊车水
平荷载m a x T =17.90kN 。
已知○A 、○C 轴上、下柱
的截面惯性矩分别为48mm 1030.21⨯和
48mm 1038.195⨯,○B 轴上、下柱的截面惯性矩
分别为48mm 1000.72⨯和48mm 1034.256⨯,三根
柱的剪力分配系数分别为285.0C A ==ηη,430.0B =η,空间作用分配系数9.0=μ。
求各柱剪力,并与不考虑空间作用(0.1=μ)的计算结果进行比较分析。
解:1.考虑空间作用(9.0=μ)的计算
(1)计算各柱顶剪力
在A 柱、B 柱和C 柱的柱顶分别虚加水平不动铰支座,由表3-9中的简图5得
A 柱、C 柱:5C =0.60,
B 柱:5
C =0.67
计算过程:
u H =3.9m ,30.09.129.3===H H u λ,
329.36.2==a , A 柱、C 柱:11.01038.1951030.2188
=⨯⨯==l u I I n
由表3-9中的简图5得
60.0)11(12)32()1)(2(323235=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+÷⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡---++-=n a n a a a C λλλ
B 柱:28.01034.2561000.7288
=⨯⨯==l u I I n
由表3-9中的简图5得
67.0)11(12)32()1)(2(323235=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+÷⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡---++-=n a n a a a C λλλ
因此不动铰支座反力
78.1060.090.175A -=⨯-==TC R kN (←)
96.1167.090.175B -=⨯-==TC R kN (←)
0C =R
74.22096.1178.10C B A -=---=++=R R R R kN (←)
(2)将柱顶反力R 乘以空间作用分配系数9.0=μ,并将它反方向施加于该榀排架的柱顶,按剪力分配法求出各柱顶剪力:
83.574.229.0285.0A 2,C A,2=⨯⨯=-==R V V μηkN (→)
80.874.229.0430.0B B,2=⨯⨯=-=R V μηkN (→)
(3)将上述两项计算求得的柱顶剪力叠加,即为考虑空间作用的柱顶剪力:
95.483.578.102,A A 'A -=+-=+=V R V kN (←)
16.380.896.112B B 'B -=+-=+=,V R V kN (←)
83.52C C 'C =+=,V R V kN (→)
根据柱顶剪力和柱上实际承受的荷载,按静力悬臂柱可求出各柱的内力,如题3.4图(a )
所示。
m kN ⋅
-4.95kN kN
+12.95kN kN kN
题3.4图(a ) 考虑空间作用排架弯矩图和剪力图
2. 不考虑空间作用(0.1=μ)的计算
(1)将柱顶反力R 反方向施加于该榀排架的柱顶,按剪力分配法求出各柱顶剪力:
48.674.22285.0A 2,C A,2=⨯=-==R V V ηkN (→)
78.974.22430.0B B,2=⨯=-=R V ηkN (→)
(2)将上述两项计算求得的柱顶剪力叠加,即为各柱顶剪力:
30.448.678.102,A A A -=+-=+=V R V kN (←)
18.278.996.112B B B -=+-=+=,V R V kN (←)
48.62C C C =+=,V R V kN (→)
根据柱顶剪力和柱上实际承受的荷载,按静力悬臂柱可求出各柱的内力,如题3.4图(b )所示。
m kN ⋅
-4.30kN kN
+13.60kN kN kN
题3.4图(b )不考虑空间作用排架弯矩图和剪力图
3.将考虑空间作用(9.0=μ)与不考虑空间作用(0.1=μ)的计算结果进行比较,可见,考虑厂房整体空间作用时,上柱内力将增大;又因为'V 与m ax T 方向相反,所以下柱内力将减小。
由于下柱的配筋量一般比较多,故考虑空间作用后,柱的钢筋总用量有所减少。