经验算,按A4级吊车梁选用表,采用DL——10合适,承载力、疲劳、裂缝均满足要求。
5.吊车轨道联结{04G325}
1).轨道联结
按A4级工作级别,Q=200kN,Lk=22.5m
根据吊车规格参数计算最大轮压设计值:
Pd=1.05×1.4×1.15×Pk=1.05×1.4×1.15×202.0=341.5kN
选用:
轨道联结DGL-11
341.5kN<510kN满足要求。
吊车梁上螺栓孔间距A=240mm,轨道面至梁顶面距离190mm
DGL-11
钢轨0.387kN/m
联结件 0.086kN/m
弹性垫层0.004kN/m
混凝土找平层(0.82×10/1000+0.023×25)=0.583kN/m
1.060kN/m
2).车挡
大车速度V=105.4m/min碰撞时大车速度V0=0.5V=0.88m/sec
冲击体重量G=G0+0.1Q=365+0.1×200=385kN
有利因素ξ=0.8
吊车荷载分项系数γQ=1.4
缓冲器行程S=0.14m
作用于车档的吊车纵向水平撞击力:
选用:
车挡CD-3
Fi=86.8kN<144.4kN满足要求。
6.基础梁{04G320}
墙厚度240mm,砖强度等级≥MU10,砂浆强度等级≥M5。
柱距为4.5m时窗宽2m,柱距为6m时窗宽3m。
安全等级为二级,重要性系数1.0。
1).纵墙(柱距为6m)
ln=4850mmlc=5450-300=5150mm
根据以上资料选用:
JL-3(有门、有窗)
2).山墙
柱距为4.5m
ln=3450mmlc=4450-500=3950mm
根据以上资料选用:
JL-24(有窗)
柱距为6m
ln=4950mmlc=5950-500=5450mm
根据以上资料选用:
JL-3(有门)
7.过梁(GL){G322-1}圈梁(QL)、连系梁(LL)
4.5m柱距:
窗户宽2400mm,选用GL-4240。
梁高180mm,混凝土C20,钢筋HRB235。
6m柱距:
窗户宽4200mm,选用GL-4420。
梁高300mm,混凝土C20,钢筋HRB335。
墙体材料选用机制普通砖,墙厚240mm,门窗洞口宽4200mm,荷载等级为0。
由于考虑三梁合一统一取为GL-4420
8.门窗
4.5m柱距:
窗户2400mm×4200mm、2400mm×4800mm。
6m柱距:
窗户4200mm×4200mm、4200mm×4800mm。
门:
3000mm×3600mm选用:
{03J611-4}SJM1-3036-Y
9.支撑{05G336}
柱间支撑:
采用十字交叉型
计算数据
中间跨
边跨
分配到柱顶处上柱支撑水平荷载作用(标准值)
W1=175.56kNW1/2=87.78kN
W1=87.78kNW1/2=43.89kN
作用于每道上柱支撑上节点处的水平荷载作用设计值:
Vb1=1.4×W1/3
Vb1=1.4×175.56/3=kN
Vb1=1.4×87.78/3=40.96kN
吊车水平制动力(标准值):
T=α(Q+g)/4
21.66kN
21.66kN
作用于下柱支撑上节点处的纵向水平作用组合设计值:
Vb2=1.4(W1+T)
276.11kN
153.22kN
选用支撑
上柱柱间支撑
ZCs—42—1a
下柱柱间支撑
ZCx8—81—32
10.排架柱的材料选用
C30混凝土,fc=14.3N.mm2,ftk=2.01N.mm2,ft=1.43N.mm2
钢筋:
受力筋为HRB400,fy=360N.mm2,Es=2.0×105N.mm2
箍筋为HRB235,fy=210N.mm2
二、柱设计
1).尺寸的确定
1.轨顶标志标高:
8.4m
2.牛腿标高=8.4-1.2-0.19=7.01m(取为7200mm)
3.轨顶构造标高=7.2+1.2+0.19=8.59m
4.柱顶标高=8.59+2.14+0.22=10.95m(取为11400mm)
5.上柱高度H0=1.14-7.2=4.2m
6.下柱高度HL=7.2-(-0.9)=8.1m
7.柱计算高度=4.2+8.1=12.3m
8.初定尺寸
上柱截面400mm×400mm,下柱截面Ⅰ400mm×800mm×100mm×150mm
验算:
hu=400mm≤0.5×(24000-22500)-(260+80)=410mm
计算参数
截面尺寸/mm
面积mm2
惯性矩/mm4
自重/(KN/m)
上柱
400×400
1.6×105
21.3×108
4.0
下柱
Ⅰ400×800×100×150
1.76×105
143.0×108
4.4
9.柱的插入深度应满足:
柱纵筋的锚固长度。
b,吊装时柱的稳定性,不大于吊装时柱长的1/20。
0.9h且≥800
取为:
800mm。
2).荷载计算
1.荷载位置
e1=hu/2-0.15=0.05;e2=hl/2-hu/2=0.4-0.2=0.2;e4=(L-Lk)/2-hl/2=0.75-0.4=0.35;e5=hl/2+0.12=0.52;
(0.12为墙厚一半)
注:
1)以上单位为m;2)hu为上柱截面高;
3)hl为下柱截面高.
2.屋盖荷载(永久荷载G,活荷载Q)
G1K=0.5×(跨度×柱距)×(屋面荷载+支撑荷载)+0.5×屋架重+柱距×(天沟自重+天沟构造层重)
=0.5×(24×6)×(2.25+0.05)+0.5×112.75+6×(2.02+1.829)=245.069kN设计值G1=1.2G1K=1.2×245.069=294.083kN
Q1K(挑牛腿边至轴线距为705mm,天沟边至牛腿端为20mm,故天沟外沿相互距离为24+2×0.725=25.45m)
Q1K=(跨度/2+天沟外边至轴线距离)×活载×柱距=25.45/2×0.5×6=38.175kN
3.上柱自重:
G2K=4.0×HU=4×4.2=16.8kN
4.下柱自重:
G3K=4.4•HL=4.4×8.1=35.64kN
5.吊车梁等自重G4K(G4K包括:
吊车梁重,轨道及联结重,吊车梁间灌缝,吊车梁与柱间灌缝。
)
G4K=40.8+1.060×6+0.46+3.32=50.94kN
6.吊车荷载标准值Dmax,Dmin,Tmax
吊车按两台考虑:
S=B-K=5.5-4.4=1.1m
两台吊车Q不相同(P1max>P2max):
Dmax=[P1max(y1+y2)+P2max(y3+y4)]
=[202×(0.267+1)+173×(0.817+0.083)]=411.63kN;
Dmin=[P1min(y1+y2)+P2min(y3+y4)]
=[35×(0.267+1)+43×(0.817+0.083)]=83.045kN;
(T1=α(Q+g)/4=0.1×(365+79.61)/4=11.11kN、
T2=α(Q+g)/4=0.1×(350+71.86)/4=10.55kN)
Tmax=[T1(y1+y2)+T2(y3+y4)]
=[11.11×(0.267+1)+10.55×(0.817+0.083)]=23.57kN
7.围护墙等永久荷载G5k(G5k包括JL,QL,墙体,门窗等重量)。
240厚墙(双面抹灰)自重5.24kN/m3
钢窗自重0.45kN/m2
C1钢窗自重2.4×4.2×0.45=4.54kN
C2钢窗自重4.2×4.2×0.45=7.94kN
C3钢窗自重4.2×4.8×0.45=9.07kN
墙自重(6×13.53-4.2×4.2-4.2×4.8)×5.24=227.3kN
G5k=4.54+7.94+9.07+227.3=248.85kN
8.风荷载
屋面坡度α=arctan(3100-1180)/12000]=9o <15º风载体型系数
μs查规范如下:
ωk=βz•μz•μs•ωo
基本风压ωo=0.55kN/m2
风振系数βz=1.0
风压高度变化系数按地面粗糙变化类别为B类,查规范如下:
离地面(或海面)高度
5m
10m
15m
20m
μz
1.00
1.00
1.14
1.25
中间按线性插入:
柱顶 Z1=11.40+0.4=11.80m:
μz1=1.050
檐口 Z2=11.40+1.53+0.4=13.30m:
μz2=1.092
屋脊 Z3=15.05+0.40=15.45m:
μz3=1.150
排架迎风面和背风面的风荷载标准值分别为:
ω1k=βZ•μs1•μz1•ωo=1.0×0.8×1.050×0.55=0.462kN/m2
ω2k=βZ•μs2•μz2•ωo=1.0×-0.5×1.092×0.55=-0.300kN/m2
则作用于排架计算简图上的风荷载设计值为:
q1k=0.462×6=2.77kN/m
q2k=0.300×6=1.80kN/m
h1=2.3m;h2=1.4m
Fwk=[(μs1-μs2)•μz2•h1+(μs3-μs4)•μz3•h2]•ωo•柱距
=[(0.8+0.5)×1.092×2.3+(-0.6+0.5)×1.150×1.4]×0.55×6=10.24kN
四.横向排架内力分析
控制截面为:
Ⅰ-Ⅰ上柱底面;Ⅱ-Ⅱ下柱顶面(截面尺寸取牛腿下);Ⅲ-Ⅲ基础顶面。
1.恒载作用下的内力计算
1)在G1K作用下内力计算
由于结构对称,荷载对称,故结构可取半边计算,上端为不动铰支座。
求支反力R的系数C1、C2:
M1K作用时,
M2K作用时,
内力正向:
以截面顺时针旋转为正。
M1K=-G1Ke1=-245.069×0.05=-12.25kN.m
M2K=-G1Ke2=-245.069×0.2=-49.01kN.m
R=(M1KC1+M2KC2)/h2=(-12.25×2.035+-49.01×1.256)/12.3=-7.03kN
V1k=-R=7.03kN(→)
求出未知反力R后,求解静定结构的内力:
由图一∑M=0得:
M=12.3V1k-M1K-M2K=12.3×7.03-12.25-49.01=25.21kN.m
由图二∑M=0得:
M=4.2V1k-M1K=4.2×7.03-12.25=17.28kN.m
由图三∑M=0得:
M=4.2V1k-M1K-M2K=4.2×7.03-12.25-49.01=-31.73kN.m
2)在G2k,G3k,G4k作用下的内力
在上述荷载作时柱底端固定上端自由的悬臂柱,属静定结构。
M4K=G4Ke4-G2Ke2=50.94×0.35-16.8×0.2=14.47kN.m
NK=G2k+G3k+G4k=16.8+35.64+50.94=103.38kN
2.活载Q1K作用下的内力计算
Q1K内力图与G1K内力图成比例,比例系数k=Q1K/G1K=38.175/245.069=0.156
3.吊车荷载Dmax作用在A柱上,Dmin作用于B柱上时内力(当Dmin作用于A柱,Dmax作用于B柱上时内力,利用对称性即可求出内力):
MaK=Dmaxe4=411.63×0.35=144.07kN.m
MbK=Dmine4=83.045×0.35=-29.06kN.m
VaK=-C2(MaK-MbK)/2h2=-1.256×(144.07+29.06)/(2×12.3)=-8.84kN
VbK=-VaK=8.84kN
1)求A柱弯矩:
由图一∑M=0得:
M=MaK-12.3VAk=144.07-12.3×8.84=35.34kN.m
由图二∑M=0得:
M=-4.2VAk=-4.2×8.84=-37.13kN.m
由图三∑M=0得:
M=MaK-4.2VAk=144.07-4.2×8.84=106.94kN.m
2)求B柱弯矩:
由图一∑M=0得:
M=12.3Vbk-MbK=12.3×8.84-29.06=79.67kN.m
由图二∑M=0得:
M=4.2Vbk=4.2×8.84=37.13kN.m
由图三∑M=0得:
M=4.2VAk–MbK=4.2×8.84-29.06=8.07kN.m
利用对称性当Dmin作用于A柱时内力图:
4.在吊车水平荷载Tmax作用下:
当不考虑厂房空间作用时,利用对称性可简化为静定的下端固定上端自由的二阶柱。
吊车梁顶:
M=0
吊车梁底:
M=1.2×Tmax=1.2×23.57=28.28kN.m
柱底:
M=(8.1+1.2)×Tmax=(8.1+1.2)×23.57=219.20kN.m
5.在风荷载(Fwk,q1k,q2k)作用下,以左风→作用进行计算。
(右风←作用时,利用对称性A,B两柱内力值对换,符号相反即可,不必另算。
)
在风荷载作用下柱底端固定上端不动铰支座,超一次静定结构。
Vak=-R=0.5Fwk-0.5(q1k-q2k)h2C3
=0.5×10.24-0.5×(2.772-1.801)×12.3×0.329=3.16kN(→)
Vbk=0.5Fwk+0.5(q1k-q2k)h2C3
=0.5×10.24+0.5×(2.772-1.801)×12.3×0.329=7.08kN(→)
求内力图如下:
(当左风→作用时A柱的内力)
由上图∑Mx=0得:
Vx=0=Vak=3.16kNVx=0=Vbk=7.08kN
Vx=4.2=3.16+2.772×4.2=14.80kNVx=4.2=7.08+1.801×4.2=14.64kN
Vx=12.3=3.16+2.772×12.3=37.26kNVx=12.3=7.08+1.801×12.3=29.23kN
内力图见下图:
用同样的方法可求出右风的内力图。
五.荷载组合及最不利内力组合
考虑的是以下四种的内力组合:
(1)+Mmax及相应的N,V;
(2)-Mmax及相应的N,V;
(3)Nmax及相应的M,V;
(4)Nmin及相应的M,V;
以上四种内力组合中的某一种就是我们要寻求的最不利内力(即在截面尺寸,材料强度相同条件下,使截面配筋量最大的内力)。
在寻求上述四种内力时,考虑这些荷载同时出现以及同时出现且达到最大值的可能性。
为此,我们在寻求最不利内力组合时还要考虑荷载组合。
按《荷载规范》中对于一般排架、框架结构由可变荷载效应控制的组合的表达式为:
S=γG•SGK+γQ1•SQ1K及S=γG•SGK+0.9∑γQi•SQiK
据此,对一般排架结构的荷载组合有下列两类:
(1)永久荷载+一个可变荷载;
(2)永久荷载+0.9(两个或两个以上可变荷载)。
内力组合下要点:
(1)内力组合目标是寻找各控制截面的+Mmax,-Mmax,Nmax和Nmin四组内力,内力组合中要注意几种荷载同时出现的可能性以及荷载的折减;
(2)组合原则:
恒载恒在,有T必有D,有D可无T;
(3)对Ⅲ-Ⅲ截面无D的荷载效应组合(通常为永久荷载+风荷载),往往起控制作用,因无D时柱计算长度Lo为1.5H2,有D时Lo为H1;
(4)由于R.C受压构件在大偏心受压破坏时,当M接近时,随N↑而As↓。
组合中应注意次要因素起控制的组合;
(5)荷载效应的标准组合用于裂缝控制和地基的承载力验算。
A柱内力汇总表
下面根据内力汇总表进行A柱的内力最不利组合计算。
计算以下三个截面:
Ⅰ——Ⅰ截面:
上柱下端处;Ⅱ——Ⅱ截面:
下柱上端处;Ⅲ——Ⅲ截面:
下柱下端处。
(一)Ⅰ——Ⅰ截面:
1.+Mmax及相应的N,V组合
荷载组合项目:
SM=1.2×(①+②)+1.4×⑦
SN=1.2×(①+②)+1.4×⑦
荷载效应组合设计值:
M=1.2×(17.28+0)+1.4×37.72=73.544kN.m
N=1.2×(245.069+16.8)+1.4×0=314.24kN
荷载效应组合标准值:
M=17.28+0+37.72=55kN.m
N=245.069+16.8+0=261.87kN
2.-Mmax及相应的N,V组合
荷载组合项目:
SM=1.2×(①+②)+0.9×1.4×(0.9×(④+⑥)+⑧)
SN=1.2×(①+②)+0.9×1.4×(0.9×(④+⑥)+⑧)
荷载效应组合设计值:
M=1.2×(17.28+0)+0.9×1.4×(0.9×(-37.13-28.28)-45.62)
=-110.92kN.m
N=1.2×(245.069+16.8)+0=314.24kN
荷载效应组合标准值:
M=17.28+0-45.62+0.7×(-37.13-28.28)=-74.13kN.m
N=245.069+16.8+0=261.87kN
3.Nmax及相应的M,V组合
荷载组合项目:
SM=1.2×(①+②)+1.4×③
SN=1.2×(①+②)+1.4×③
荷载效应组合设计值:
M=1.2×(17.28+0)+1.4×2.91=24.81kN.m
N=1.2×(245.06