广厦10-8-平面桁架和框排架编制要点.docx

第8章 平面桁架和框排架编制要点
1 软件应用范围
1.1 结构形式和杆件
本程序可计算平面任意形状的框、排架或者桁架结构。杆件材料为钢或者混凝土。杆件的截面形式除常见截面外，还包括角钢、方钢、圆管、箱形截面和格构式截面等多种截面形式。支持多种变截面杆件，包括梯形梁杆，拱形梁杆和有支托的梁杆。支座可设置在任意节点上，共有水平约束、竖直约束，双向约束(铰接)和刚接四种型式。杆件间的约束可以是铰接也可以是刚接。计算时考虑了吊车的不利布置。
（1） 下图为程序支持的常见的结构：

（2） 下图表示了程序支持的截面类型

类型
截面图
类型
截面图
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（3） 下图表示了程序支持的变截面类型

类型
变截面图
类型
变截面图
1

2

3

4

5

1.2 解题范围
内力计算采用广厦平面杆系计算程序，程序的解题范围：
总节点数（包括支座的约束点）≤200
杆件数 ≤170
支座约束数 ≤80
2 计算参数的确定
2.1 自重的确定
当用户选择了杆件的截面后程序自动形成杆件的自重。
2.2 计算长度的确定
（1） 平面内计算长度和平面外计算长度
平面内计算长度和平面外计算长度的缺省值为杆长。用户也可以根据实际情况输入。
（2） 混凝土柱计算长度系数
缺省为1.0，根据混凝土结构设计规范表7.3.11-1，可取值如下：
单跨无吊车房屋柱 1.5 多跨无吊车房屋柱 1.25
有吊车房屋柱上柱 2.0 有吊车房屋柱下柱 1.0
露天吊车柱和栈桥柱 2.0
3 吊车荷载计算
程序要求用户输入以下信息：
最大轮压产生的竖向荷载 Dmax；
最小轮压产生的竖向荷载 Dmin；
吊车横向水平荷载 Tmax；
吊车桥架重量 Wg
吊车竖向荷载与左边柱的偏心距 e1
吊车竖向荷载与右边柱的偏心距 e2
吊车水平荷载与柱顶轨道的偏心距 L

对于桥式吊车，其中Wg查吊车资料可得；e1，e2，L由吊车布置决定；Dmax，Dmin和Tmax计算方法如下：

式中：
Pmin——单个轮子的最小轮压力；
Pmax——单个轮子的最大轮压力；
Ag——吊车总重，等于吊车桥架及小车自重之和；
Q ——额定起重量(吊重)；
N ——吊车轮数。
Dmax = Pmax × η1
Dmin = Pmin × η1
Tmin = (Q＋G) η1 η2 / N

式中：
Dmax——单个吊车的最大总轮压；
Dmin——单个吊车的最小总轮压；
Tmin——单个吊车的最小水平力；
η1 ——系数；
η2 ——摩擦系数，当额定起重量Q小于100kN,取0.12，当Q小于500kN，取0.1，其它情况取0.8；
G ——小车重量；
k ——吊车轮距；
l ——垂直刚架方向相邻两跨的距离。

吊车荷载的组合计算方法请参考平面杆系计算程序编制原理有关吊车荷载部分。
4 配筋计算
程序目前只计算了矩形柱的配筋，并有以下假定：
（1） 采用的是对称配筋；
（2） 每侧纵筋单排放置；
（3） 只计算排架方向的配筋，没有计算垂直于排架方向的配筋。
其计算公式如下：

式中：
N——柱轴力设计值；
α1——当混凝土强度等级不超过C50时，α1取1.0，当混凝土强度等级为C80时，α1取0.94，其间按线性内插法确定；
fc——混凝土轴心抗压强度设计值；
b——矩形截面的宽度；
x——混凝土受压区高度；
——普通钢筋抗压强度设计值；
、——受拉区、受压区纵向普通钢筋的截面面积；
σs——受拉边或受压较小边的纵向普通钢筋的应力，程序中等于钢筋抗拉强度设计值；
e——轴向压力作用点至纵向普通受拉钢筋的合力点的距离；
h0——截面的有效高度；
——纵向普通受压钢筋的合力点至截面近边缘的距离；
η——偏心受压构件考虑二阶弯矩影响的轴向压力偏心矩增大系数；
ei——初始偏心矩；
h——截面高度；
a——纵向普通受拉钢筋的合力点至截面近边缘的距离；
e0——轴向压力对截面重心的偏心矩：e0 = M / N；
ea——附加偏心矩，取20mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30两者中的较大值。

式中：
l0——柱的计算长度，由用户给出的混凝土柱计算长度系数乘以柱长度而得；
ζ1——偏心受压构件的截面曲率修正系数，当ζ1＞1.0时，取ζ1 = 1.0；
A——构件的截面面积；
ζ2——构件长细比对截面曲率的影响系数，当l0 / h＜15时，取ζ2 = 1.0。

式中：
ζb——相对界限受压区高度：ζb = xb / h0；
xb——界限受压区高度；
fy——普通钢筋抗拉强度设计值；
Es——钢筋弹性模量；
εcu——非均匀受压时的混凝土极限压应变。

式中：
fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值。
β1 ——当混凝土强度等级不超过C50时，取0.8，当混凝土强度等级为C80时，取0.74，其间按线性内插法确定。
ζ ——相对受压区高度，当≤ζb时构件为大偏压构件，此时ζ = x / h0；当≥ζb时构件为小偏压构件。
5 强度和稳定计算
程序按《钢结构设计规范》（GB50017-2003）计算。
5.1 强度计算
拉弯构件和压弯构件，其强度按下式计算，对于轴心受力构件，由于弯矩为0，公式自然回归到轴心受力构件的强度计算公式。

式中：
N ——轴力设计值；
Mx ——弯矩设计值；
An ——净截面面积；
γx ——与截面模量相应的截面塑性发展系数，按钢结构设计规范表5.2.1采用；
Wnx——腹板抗剪承载力设计值。
5.2 稳定计算
实腹式压弯构件的稳定性按下式计算，对于轴心受压构件，由于弯矩为0，公式自然回归到轴心受压构件的稳定计算公式。
当弯矩作用在对称轴平面内时平面内的稳定公式如下：

式中：
A ——毛截面面积；
φ x ——弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数；
βmx ——等效弯矩系数；
W1x ——在弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量；
λx ——弯矩作用平面内的构件的长细比；

当弯矩作用在对称轴平面内时平面外的稳定公式如下：

式中：
φ y ——弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数；
βtx ——等效弯矩系数；
φ b ——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数；

格构式压弯构件的稳定性按下式计算，对于轴心受压构件，由于弯矩为0，公式自然回归到轴心受压构件的稳定计算公式。
当弯矩作用在对称轴平面内（绕虚轴x轴）时平面内的稳定公式如下：

式中：
=I x / y0，I x为对x轴的毛截面惯性矩，y0为由x轴到压力较大分肢的轴线距离或者到压力较大分肢腹板外边缘的距离，二者取较大者。