司 慧 軍

(山西省化工設(shè)計(jì)院，山西 太原 030024)

單層多跨混凝土排架廠房柱間支撐計(jì)算

司 慧 軍

(山西省化工設(shè)計(jì)院，山西 太原 030024)

闡述了單層廠房的構(gòu)建部分及各部分在單層廠房建筑中的作用，對(duì)單層多跨混凝土排架結(jié)構(gòu)的承受力進(jìn)行了計(jì)算分析，并探討了建筑計(jì)算過(guò)程中需注意的事項(xiàng)，以實(shí)現(xiàn)單層多跨混凝土排架廠房建設(shè)的新發(fā)展。

單層廠房，混凝土排架結(jié)構(gòu)，承受力，計(jì)算

0 引言

在建筑物的設(shè)計(jì)施工過(guò)程中，有許多需要計(jì)算的方面。在實(shí)際的建筑過(guò)程中需要對(duì)建設(shè)過(guò)程中涉及到的建筑材料的種類、總量以及房屋造價(jià)進(jìn)行計(jì)算，這種計(jì)算主要是針對(duì)建設(shè)方而言的。而在房屋的建筑過(guò)程中，需要對(duì)房屋的不同部分的承受力的大小以及各部分的承受力的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，這是施工方在施工過(guò)程中需要考慮的主要問(wèn)題。本文從單層多跨混凝土排架廠房柱間支撐的計(jì)算出發(fā)，具體地描述建筑計(jì)算的過(guò)程、步驟以及需要注意的問(wèn)題等方面的內(nèi)容。

1 單層廠房的構(gòu)建及其作用

在單層廠房的混凝土排架結(jié)構(gòu)的討論過(guò)程中首先需要進(jìn)行研究的就是單層廠房的構(gòu)建部分以及各個(gè)部分在單層廠房建筑中的主要作用。由于不同的構(gòu)建部分處在不同的位置，擁有不同的造型，因此在廠房中的作用也是各不相同。

首先要介紹的就是單層廠房構(gòu)建中的屋蓋結(jié)構(gòu)。屋蓋結(jié)構(gòu)主要由三個(gè)部分構(gòu)成：屋面板、托架和屋架。前者的主要作用是承受施工過(guò)程中的負(fù)荷載重、屋面本身的重量以及整個(gè)屋面板自身的重量。托架存在的意義在于對(duì)屋架的重量進(jìn)行支撐，并通過(guò)這種支撐將力傳遞到排架柱上，保持屋架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。最后一項(xiàng)——屋架的作用就是在屋蓋中形成一個(gè)排架結(jié)構(gòu)，通過(guò)這個(gè)結(jié)構(gòu)承受住來(lái)自于屋蓋的全部荷載，并通過(guò)自身的傳遞作用也把力傳遞到屋架上。

其次要進(jìn)行介紹的就是柱結(jié)構(gòu)。自古以來(lái)柱就在建筑物的存在中發(fā)揮著重要作用。在單層廠房建設(shè)中柱的存在形式主要是排架式，這種排架式的柱結(jié)構(gòu)通過(guò)自身的龐大的傳遞作用，巨大的體積重量來(lái)承擔(dān)來(lái)自水平和豎向兩個(gè)方面的力。

再次，要介紹的構(gòu)建就是圍護(hù)結(jié)構(gòu)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)是廠房存在與發(fā)展過(guò)程中不可缺少的一個(gè)部分，這種結(jié)構(gòu)也可以分為三個(gè)部分：圍護(hù)墻、連系梁和圈梁。這三個(gè)部分在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著不同的作用。圍護(hù)墻屬于整個(gè)廠房的圍護(hù)摻量構(gòu)建的主要組成部分，從作用上看主要承擔(dān)著自身的重量和起風(fēng)時(shí)風(fēng)對(duì)廠房的推力。連系梁是圍護(hù)結(jié)構(gòu)中最重要的組成部分，它是連系呈縱向排列的梁柱結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，主要的作用是增強(qiáng)梁柱結(jié)構(gòu)的縱向的剛度，并通過(guò)多組連接將墻體需要承受的重量轉(zhuǎn)移到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中。圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的另一個(gè)組成部分就是圈梁，它的主要作用是加固房屋，增加廠房的整體的剛度，并通過(guò)自身的圍護(hù)摻量使得地基受力均勻，防止外力作用下廠房的地基出現(xiàn)不自覺(jué)地下沉現(xiàn)象，同時(shí)對(duì)圍護(hù)墻所接收到的風(fēng)帶來(lái)的推力進(jìn)行傳遞。

接下來(lái)要介紹的就是整個(gè)房屋的支撐系統(tǒng)。支撐系統(tǒng)總的來(lái)說(shuō)由兩個(gè)部分組成，這兩個(gè)部分分別是屋蓋支撐和柱間支撐。前者的主要作用是提升整個(gè)廠房的剛度，并且加強(qiáng)屋架結(jié)構(gòu)的平面以外的穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)風(fēng)給予的推力進(jìn)行傳遞。后者的主要功能就是增加廠房的縱向剛度的穩(wěn)定程度，這種存在于柱間的支撐結(jié)構(gòu)還要承受來(lái)自于縱向的水平的負(fù)荷載重，同時(shí)將這種承載傳遞到柱結(jié)構(gòu)或者是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

最后要介紹的就是單層廠房中兩個(gè)較為獨(dú)立的組成部分。這個(gè)部分也有兩個(gè)內(nèi)容，就是吊車梁和基礎(chǔ)。前者屬于吊車工作承力的一個(gè)部分，它對(duì)吊車所接受到的水平和豎向的荷載負(fù)重進(jìn)行承擔(dān)，然后將這種力傳遞到排架柱之上。而后者是整個(gè)房屋的承力的最終部分，基本上是廠房所接受的承受力的收集者，來(lái)自各個(gè)部分的承受力都通過(guò)房屋自身的傳遞最終進(jìn)入基礎(chǔ)，然后傳入地基進(jìn)行分化。

2 廠房的剛度計(jì)算

廠房的剛度計(jì)算是廠房承受力計(jì)算中的重要組成部分，為了方便計(jì)算過(guò)程的表示，我們首先對(duì)計(jì)算過(guò)程中需要使用到的數(shù)據(jù)進(jìn)行假設(shè)，在這里我們將柱距設(shè)置為6 m，并且給每一個(gè)不同的跨都設(shè)置兩個(gè)吊車。

2.1 排架柱的剛度計(jì)算

排架柱的剛度計(jì)算是廠房剛度計(jì)算的首要問(wèn)題，這里需要進(jìn)行介紹的就是一些主要的計(jì)算步驟和計(jì)算公式。如果在排架結(jié)構(gòu)的混凝土的強(qiáng)度選擇上確定的是C30的強(qiáng)度，那么彈性模量的計(jì)算公式就可以表示為：Ec=3.0×104N/mm2=3.0×107kN/m2，依據(jù)相關(guān)的數(shù)學(xué)計(jì)算公式來(lái)看，排架結(jié)構(gòu)中的上柱的計(jì)算模式就應(yīng)該為：H1=39 m，最后的柱高就可以確立為H2=12.6+0.5=13.1 m，又有公式：

在這個(gè)公式中需要注意的問(wèn)題是ψ的值是1.5，因此這個(gè)柱的側(cè)翼剛度就可以確定為1 238.69 kN/m。

2.2 柱間支撐的剛度計(jì)算

一般來(lái)說(shuō)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，方便不同的力之間的轉(zhuǎn)換，我們通常將所有的列柱的總剛度既定為10%，用數(shù)學(xué)公示表示就是∑Kb=10∑Kc，那么根據(jù)前面所計(jì)算的結(jié)果，列柱間的柱間支撐的剛度就為12 386.9kN/m。這就是我們通過(guò)計(jì)算得到的柱間支撐的結(jié)果。

2.3 縱墻的剛度計(jì)算

∑Kwl=167 602.49kN/m。

3 縱向的地震力計(jì)算

4 縱向的風(fēng)的推力計(jì)算

關(guān)于縱向的風(fēng)的推力有一個(gè)專業(yè)的名稱叫做縱向風(fēng)荷載，這個(gè)計(jì)算在《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》中有具體的計(jì)算公式，表示為：ωk=βz·μz·ω0=0.644 kN/m2，通過(guò)這個(gè)公式所得到的計(jì)算結(jié)果是W1=ωk·A=130.61 kN。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)相關(guān)資料的查閱和具體的計(jì)算過(guò)程的體驗(yàn)我們可以了解單層廠房的計(jì)算是一個(gè)相對(duì)比較精細(xì)復(fù)雜的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中涉及到許許多多的不同的計(jì)算常量、計(jì)算公式等問(wèn)題。在這個(gè)計(jì)算過(guò)程中最需要注意的就是能量相等的基本原理，任何一個(gè)計(jì)算量的增加或減少在整體上來(lái)看是平衡的，不變的，發(fā)生變化的只是計(jì)算過(guò)程中屬于各個(gè)小部分的內(nèi)容。因此，在計(jì)算過(guò)程中特別需要對(duì)整體的量和個(gè)別的量進(jìn)行區(qū)分，然后通過(guò)不同量之間的關(guān)系以及規(guī)定的公式進(jìn)行仔細(xì)的推算，最終要通過(guò)環(huán)環(huán)相扣的計(jì)算過(guò)程得到單層廠房的混凝土排架結(jié)構(gòu)的柱間支撐的值。在計(jì)算過(guò)程中只要牢牢把握住嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度以及精準(zhǔn)的程序，這樣得到的計(jì)算結(jié)果就能保證準(zhǔn)確可靠，能夠應(yīng)用到實(shí)際的工程建設(shè)中。

[1] 陳 昶,薛曾通,董偉民.試論單層廠房柱向支撐的抗震設(shè)計(jì)[J].建筑結(jié)構(gòu),1979(3):9-15.

[2] 郝圣旗,秦羅生,王一戈.單層排架廠房鋼柱計(jì)算長(zhǎng)度的取值及其在大柱距網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中應(yīng)用[J].工業(yè)建筑,2008(9):13-15.

[3] 劉蓉蓉,劉昌緒,楊 廣.國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集《柱間支撐》(柱距7.5 m)(11G336-2)技術(shù)條件[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2014(6):25-27.

The supporting calculation of monolayer multi span concrete frame factory columns

Si Huijun

(ShanxiChemicalDesignInstitute,Taiyuan030024,China)

This paper elaborated the construction parts of monolayer factory and the role of each part in monolayer factory building, calculated and analyzed the supporting force of monolayer multi span concrete frame structure, and discussed the matters needing attention in construction calculation process, to achieve the new development of monolayer multi span concrete frame factory building.

single storey factory building, concrete frame structure, bearing capacity, calculation

2015-01-12

司慧軍(1982- )，男，工程師

1009-6825(2015)09-0047-02

TU378.3

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