钢结构单层厂房结构计算书第二节
三、内力分析
考虑本工程刚架跨度较小、厂房高度较低、荷载情况及刚架加工制造方便，刚架采用等截面，梁柱选用相同截面。柱脚按铰接支承设计。采用弹性分析方法确定刚架内力。引用《钢结构设计与计算》（包头钢铁设计研究院编著，机械工业出版社）中表2－29（铰接柱脚门式刚架计算公式）计算刚架内力。
1．在恒荷载作用下
λ=l/h=18/6=3
ψ=f/h=0.9/6=0.15
k=h/s=6/9.0449=0.6634
μ=3+k+ψ(3+ψ)=3+0.6634+0.15×(3+0.15)=4.1359
HA=HE=qlλΦ/8=4.02×18×30.5289/8=14.35KN
MC=ql2[1－(1+ψ) Φ]/8=4.02x182[1－(1+0.15)×0.5289]=63.78KN·m
MB=MD=－ql2Φ/8=－4.02×182×0.5289/8=－86.11KN·m
刚架在恒荷载作用下的内力如图。
内力计算的“+、－”号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，在弯矩图中画在受拉侧；轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。
2．在活荷载作用下
VA=VE=27.00KN
HA=HE=3.00×18×3×0.5289/8=10.71KN
MC=3.00×182[1－(1+0.15)×0.5289]/8=47.60KN·m
MB=MD=－3.00×182×0.5289/8=－64.26KN·m
刚架在活荷载作用下的内力如图。
3．在风荷载作用下
对于作用于屋面的风荷载可分解为水平方向的分力qx和竖向的分力qy。现分别计算，然后再叠加。
(1)在迎风面横梁上风荷载竖向分力qw2y作用下
VA=2.82×9－6.35=19.03KN
HA=HE=qlλΦ/4=2.82×18×3×0.1322/4=5.03KN
MB=MD=5.03×6=30.18KN·m
MC= ql2[α2－(1+ψ) Φ]/4=2.82×182×[0.52－1.15×0.1322]/4=22.38KN·m
刚架在qw2y作用下的内力如图
(2)在背风面横梁上风荷载竖向分力qw4y作用下
VA=1.83×9－4.12=12.35KN
HA=HE=qlλΦ/4=1.83×18×3×0.1322/4=3.27KN
MB=MD=3.27×6=19.62KN·m
MC= ql2[α2－(1+ψ) Φ]/4=1.83×182×[0.52－1.15×0.1322]/4=14.52KN·m
刚架在qw4y作用下的内力如图。
(3)在迎风面柱上风荷载qw1作用下
α=1，
VA=－VB=－qh12/2L=－0.71×62/(2×18)=－0.71KN
HE=0.71×6－3.22=1.04KN
MD=1.04×6=6.24KN·m
刚架在qw1作用下的内力如图。
(4)在背风面柱上风荷载qw3作用下
VA=－VB=－qh12/2L=－1.55×62/(2×18)=－1.55KN
HA=1.55×6－7.02=2.28KN
MD=7.02×6－1.55×62/2=14.22KN·m
MB=2.28×6=13.68KN·m
刚架在qw3作用下的内力如图。
(5) 在迎风面横梁上风荷载水平分力qw2x作用下
α=1，β=0
HA=2.82×0.9(1+0.0202)/2=1.29KN
HE=2.82×0.9－1.29=1.25KN
MB=1.29×6=7.74KN·m
MD=1.25×6=7.50KN·m
刚架在qw2x作用下的内力如图。
(6) 在背风面横梁上风荷载水平分力qw4x作用下
HA=1.83×0.9(1+0.0202)/2=0.84KN
HE=1.83×0.9－0.84=0.81KN
MB=0.81×6=4.86KN·m
MD=0.84×6=5.04KN·m
刚架在qw4x作用下的内力如图。
(7)用叠加绘制在风荷载作用下刚架的组合内力。
四、内力组合
刚架结构构件按承载能力极限状态设计，根据《建筑结构荷载规范》(GB50009－2001)的规定，采用荷载效应的基本组合：γ0S≤R。本工程结构构件安全等级为二级，γ0=1.0。
对于基本组合，荷载效应组合的设计值S从下列组合值中取最不利值确定：
A．1.2×恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4×活荷载标准值计算的荷载效应
B．1.0×恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4×风荷载标准值计算的荷载效应
C．1.2×恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4×活荷载标准值计算的荷载效应+0.6×1.4×风荷载标准值计算的荷载效应
D．1.2×恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4×风荷载标准值计算的荷载效应+0.7×1.4×活荷载标准值计算的荷载效应
E．1.35×恒荷载标准值计算的荷载效应+0.7×1.4×活荷载标准值计算的荷载效应
本工程不进行抗震验算。最不利内力组合的计算控制截面取柱底、柱顶、梁端及梁跨中截面，对于刚架梁，截面可能的最不利内力组合有：
梁端截面：(1)Mmax及相应的N、V； (2)Mmin及相应的N、V
梁跨中截面：(1)Mmax及相应的N、V； (2)Mmin及相应的N、V
对于刚架柱，截面可能的最不利内力组合有：
(1)Mmax及相应的N、V； (2)Mmin及相应的N、V
(3)Nmax及相应的±Mmax、V ； (4)Nmin及相应的±Mmax、V
内力组合见表1。
刚架内力组合表（以左半跨为例）
表1
截面
内力组组合项目
荷载组合方式
荷载组合项目
M
（KN·m）
N
（KN）
V
（KN）
刚
架
柱
柱顶（B点）
Mmax及相应的N、V
A
1.2×恒+1.4×活
193.30
81.22
－32.21（←）
Mmin及相应的N、V
B
1.0×恒+1.4×风
－7.89
1.05
－1.67（←）
Nmax及相应的±Mmax、V
A
1.2×恒+1.4×活
193.30
81.22
－32.21（←）
Nmin及相应的±Mmax、V
B
1.0×恒+1.4×风
－7.89
1.05
－1.67（←）
柱底（A点）
Mmax及相应的N、V
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