作用在横向平面排架上的荷载可分为恒载及活载两大类。排架的内力计算主要是得到排架柱的内力,而并不关心屋架或屋面梁的内力,所以在确定荷载时应将荷载作用于排架柱上。
1.恒载
屋盖结构全部自重G1:主要包括屋面板、上部构造层(防水、保温、隔热层)、屋架(屋面梁)、屋盖支撑及天窗架自重。作用点位置距纵向定位轴线150mm。
柱自重:分上柱自重G2和下柱自重G3,沿柱中心线作用,作用在上柱和下柱底。
吊车梁及轨道自重G4:作用在吊车梁与牛腿连接处的中心点,作用点位置离纵向定位轴线距离750mm。
连系梁及梁上墙自重:作用在柱上伸出的小牛腿上。
排架柱恒荷载如图2.15所示。
图2.15 排架柱恒载
2.活载
(1)屋面荷载。
1)屋面均布活荷载:屋面水平投影面上的均布活荷载,按荷载规范采用。见表2.4。
表2.4 屋面均布活荷载
注 1.不上人屋面,当施工或维修荷载较大时,应按实际情况采用;对不同结构应按有关设计规范的规定,将标准值作0.2kN/m2的增减。
2.上人的屋面,当兼作其他用途时,应按相应楼面活荷载采用。
3.按积水的可能深度确定屋面活荷载。
2)雪荷载:积雪对屋面水平投影面上单位面积的均布压力称雪荷载。标准值按下式计算:
式中 sk——雪荷载标准值,kN/m2;
μr——屋面积雪分布系数;
s0——基本雪压,kN/m2。
基本雪压按荷载规范的附表或附录给出的50年一遇的雪压计算。屋面积雪分布系数查荷载规范的积雪分布系数图。
屋面均布活荷载与雪荷载不同时参与组合。
3)屋面积灰荷载:对于生产中有大量排灰的机械、冶金、水泥厂房,水平投影面上的屋面积灰荷载可直接查荷载规范。如:无屋面挡风板的机械厂铸造车间(冲天炉),屋面积灰荷载的标准值为0.5kN/m2。
(2)风荷载。水平方向作用在厂房墙面的风压力称风荷载,计算时主要考虑两个相互垂直方向的风荷载,分别是厂房的纵向和横向,纵向风荷载由纵向平面排架承受,横向风荷载由横向平面排架承担。风荷载标准值按下式计算。
式中 wk——风荷载标准值,kN/m2;
βz——高度z处的风振系数,单层厂房取βz=1;
μs——风荷载体型系数;
μz——风压高度变化系数;
w0——基本风压,kN/m2。
基本风压为垂直于墙面的单位面积上风的压力值,按荷载规范的附表或附录给出的离地10m高50年一遇的基本风压计算。风荷载体型系数按厂房横截面形状的不同查荷载规范采用。如图2.16所示。
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图2.16 风荷载体型系数
空气流动速度随离地面高度的增加而增加,所以风压随高度变化而变化,风压高度系数不仅考虑厂房高度,还需考虑周围环境。风压高度变化系数μz按表2.5取用。
表2.5 风压高度变化系数μz
注 1.A类:指近海海面的海岛、湖岸及沙漠地区。
2.B类:指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区。
3.C类:指有密集建筑群的城市市区。
4.D类:指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。
(3)吊车荷载。桥式吊车由大车(桥架)和小车组成,大车通过在轨道上的4个轮子沿厂房的纵向行驶,小车通过在大车上的轨道沿厂房横向行驶。带有吊钩的卷扬机固定在小车上。吊车在排架上产生的荷载包括吊车竖向荷载、吊车横向水平荷载和吊车纵向水平荷载。如图2.17和图2.18所示。吊车竖向荷载通过吊车梁作用于排架柱牛腿的顶面,横向水平荷载通过吊车梁翼缘与柱之间的预埋件作用于上柱。纵向水平荷载由纵向平面排架承担,在这里不考虑。
图2.17 吊车荷载
图2.18 吊车竖向荷载影响线
1)吊车竖向荷载。吊车竖向荷载用轮压来体现,当吊车的小车吊钩上起吊最大起重货物且小车运行到大车一侧的极限位置时,大车这一侧的两个轮子上就产生最大轮压Pmax,而另一侧的两个大车轮子上产生最小轮压Pmin,吊车的最大轮压可由生产厂家的产品目录上查得。轮压通过吊车梁传递到排架柱牛腿上作用于排架的竖向荷载就是吊车竖向荷载Dmax。由于吊车在运行过程中Pmax的作用位置是在变化的,所以要计算出Dmax,需采用支承反力影响线。Dmax同Pmax的关系如下:
式中 β——考虑多台吊车的荷载折减系数。
2)吊车横向水平荷载。吊车横向水平荷载是由大车上的小车刹车引起的,小车刹车时的作用力通过大车作用于大车的四个轮子,轮子上产生水平力T,它的作用方向是水平的,沿厂房的横向作用,通过吊车梁的翼缘传递到计算排架的上柱位置而作用于排架。由于小车刹车时大车位置不同,T的作用位置也在变化,同样需要采用支承反力影响线。
每个轮子上产生横向水平制动力的标准值为:
式中 g——小车自重标准值;
Q——吊车额定起重量标准值;
α——制动系数,见表2.6。
表2.6 吊车制动系数α
吊车横向水平荷载为:
3)吊车纵向水平荷载。吊车纵向水平荷载在计算横向平面排架时不需要,但在计算纵向平面排架的连接件时要采用。吊车纵向水平荷的标准值按下式计算:
式中 n——吊车一侧的制动轮数。
4)多台吊车的组合。计算排架考虑多台吊车竖向荷载时,对单跨厂房的每个排架,参与组合的吊车台数≤2台;对多跨厂房的每个排架,不宜多于四台;考虑多台吊车水平荷载时,对单跨或多跨厂房的每个排架,参与组合的吊车台数不应多于两台。
表2.7 多台吊车的荷载折减系数
计算排架考虑多台吊车时,竖向荷载和水平荷载的标准值应乘表2.7中规定的折减系数β。
吊车工作级别是根据吊车在设计使用年限中的吊车在厂房内来回运行的频率来确定的,随运行频率提高,工作级别由A1提高到A8。
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