任意荷载作用下等高排架的内力计算，需要首先求解单阶超静定柱在各种荷载作用下的柱顶反力。图3-42 任意荷载作用下的等高排架内力分析2.不等高排架的内力计算不等高排架在任意荷载作用下，由于高、低跨的柱顶移位不相等，因此，不能用剪力分配法求解，通常用力法进行分析。下面以图3-43a所示两跨不等高排架为例，说明其内力计算方法。解力法方程求得未知力x1、x2后，就可通过平衡条件求得该两跨不等高排架各柱的内力。......
2023-08-30
混凝土结构设计-排架内力组合
【摘要】：排架结构内力组合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进行组合。在对钢筋混凝土结构构件进行裂缝宽度验算时，应采用荷载效应的准永久组合；在进行地基承载力验算时，应采用荷载效应的标准组合。为此，需要确定可能的最不利弯矩和轴力组合。对不考虑抗震设防的排架柱，箍筋一般由构造控制，故在柱的截面设计时，可不考虑最大剪力对应的不利内力组合，以及其他不利内力组合对应的剪力值。
排架结构内力组合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进行组合。目的是为了求出构件控制截面可能产生的最不利内力，以作为柱配筋计算的依据。
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。对上柱来说，底部Ⅰ—Ⅰ截面（牛腿以上截面）的弯矩和轴力都比其他截面大，故通常取Ⅰ—Ⅰ截面作为上柱的控制截面。对下柱来说，在起重机竖向荷载作用下，一般在牛腿顶截面处的弯矩最大；在风荷载和起重机横向水平荷载作用下，柱底截面的弯矩最大，因此通常取Ⅱ—Ⅱ截面（牛腿顶截面）和Ⅲ—Ⅲ截面（柱底截面）作为下柱的控制截面。如图3-46所示。同时，柱下基础设计也需要Ⅲ—Ⅲ截面的内力值。
柱上作用有较大的集中荷载（如悬墙重量等）时，还需将集中荷载作用处的截面作为控制截面。当柱高度较大时，下柱中间某截面也可能成为控制截面。
图3-46 柱的控制截面
2.荷载效应组合
为求得柱控制截面上的最不利内力，首先需找出哪几种荷载同时作用时才是最不利的，即考虑各单项荷载同时出现的可能性；其次，由于几种活荷载同时作用又同时达到其设计值的可能性较小，为此，需对活荷载进行折减，即考虑活荷载组合值系数。
《建筑结构荷载规范》规定：对于一般排架结构，荷载效应组合的设计值S应从下列组合值中取最不利值确定：
（1）可变荷载效应控制的组合
S=1.2SGk+γLγQ1SQ1k （3-23）
（2）由永久荷载效应控制的组合
式中 SGk——按永久荷载标准值Gk计算的荷载效应值；
SQik——按可变荷载标准值Qk计算的荷载效应值，其中SQ1k为诸可变荷载效应中起控制作用者；
γL——考虑结构设计使用年限的荷载调整系数，设计使用年限为50年取1.0，设计使用年限为100年取1.1；
γQi——第i个可变荷载的分项系数，其中γQ1为可变荷载Q1k的分项系数，一般情况下取1.4；
ψci——可变荷载的组合值系数；
n——参与组合的可变荷载数。
在对钢筋混凝土结构构件进行裂缝宽度验算时，应采用荷载效应的准永久组合；在进行地基承载力验算时，应采用荷载效应的标准组合。对一般排架结构，荷载效应的标准组合可参照承载能力极限状态的基本组合，按式（3-23）～式（3-25）进行组合，但各项荷载分项系数均取1.0。
作用于排架上的可变荷载通常有屋面活荷载、风荷载和起重机荷载。按上述原则组合时，应考虑各种荷载出现的可能性。按式（3-25）组合时，参与组合的可变荷载仅限于竖向荷载。
对有起重机的单层厂房，考虑到多台起重机同时满载，且小车又同时处于最不利位置的概率较小，因此《建筑结构荷载规范》规定，在计算排架时，多台起重机的竖向荷载和水平荷载均应进行折减，即起重机竖向荷载和水平荷载的标准值均应乘以表3-4规定的折减系数。
表3-4 多台起重机的荷载折减系数
3.不利内力组合
排架柱控制截面上同时作用有弯矩M、轴力N和剪力V时，对矩形、I形等截面实腹柱，属偏心受压构件，其纵向受力钢筋数量主要取决于控制截面上的弯矩和轴力。由于弯矩M和轴力N有很多种组合，通常难以判别哪一种组合是决定截面配筋的最不利内力。一般先求出几种可能的最不利内力的组合值，经过截面配筋计算，通过比较后加以确定。为此，需要确定可能的最不利弯矩和轴力组合。
通常选择以下四种内力组合作为截面最不利内力组合：+Mmax及相应的N、V；-Mmax及相应的N、V；Nmax及相应的M、V；Nmin及相应的M、V。当柱采用对称配筋及采用对称基础时，前两种内力组合可合并为一种，即Mmin及相应的N和V。对不考虑抗震设防的排架柱，箍筋一般由构造控制，故在柱的截面设计时，可不考虑最大剪力对应的不利内力组合，以及其他不利内力组合对应的剪力值。
在进行内力组合时，还应注意以下几点：
1）每次内力组合时，都必须考虑恒荷载产生的内力。
2）每次内力组合时，只能以一种内力（如Mmax或Nmax或Nmin）为目标来决定可变荷载的取值，并求得与其相应的其余两种内力。
3）在起重机竖向荷载中，同一柱的同一侧牛腿上有Dmax或Dmin作用，两者只能选择一种参加组合。
4）起重机横向水平荷载Tmax同时作用在同一跨内的两个柱子上，可能向左也可能向右，组合时只能选取其中一个方向。
5）在同一跨内，Dmax、Dmin与Tmax不一定同时发生，故组合Dmax或Dmin产生的内力时，不一定要组合Tmax产生的内力。考虑到Tmax既可向左又可向右作用的特性，所以若组合了Dmax或Dmin产生的内力，则同时组合相应的Tmax产生的内力才能得到最不利的内力组合。如果组合时取用了Tmax产生的内力，则必须取用相应的Dmax或Dmin产生的内力。
6）当以Nmax或Nmin为目标进行内力组合时，因为在风荷载及起重机水平荷载作用下轴力N为零，虽然将其组合并不改变组合目标，但可使弯矩M值增大或减小，故要取相应可能产生的最大正弯矩或最大负弯矩的内力项。
7）风荷载有向左、向右两种情况，只能选择一种风向参加组合。
8）由于多台起重机同时满载的可能性较小，所以当多台起重机参与组合时，起重机竖向荷载和水平荷载作用下的内力应乘以表3-4规定的荷载折减系数。
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2023-08-30
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