排架内力组合解析-混凝土结构与砌体结构

内力组合的目的是把作用在排架结构上各种单项荷载算得的内力，按照它们各自在使用过程中同时出现的可能性进行组合，求出起控制作用的构件截面的最不利内力设计值，作为排架结构中两个主要构件——柱和基础按承载能力极限状态进行设计的依据。

1）控制截面

在图14-42所示的单阶排架柱中，整个上柱各截面的配筋相同，而上柱底部截面Ⅰ—Ⅰ的内力一般比上柱其他截面大，因此，可以取它作为上柱的控制截面。对于下柱，截面Ⅱ—Ⅱ在吊车竖向荷载作用下弯矩最大，截面Ⅲ—Ⅲ在吊车横向水平荷载和风荷载作用下的弯矩最大，因此，可以取截面Ⅱ—Ⅱ和截面Ⅲ—Ⅲ作为下柱的控制截面。一般下柱钢筋统一按数值大的取用。如果Ⅱ—Ⅱ截面需要的钢筋较少，为了节约钢材，有时也可在下柱中部再取一个控制截面，以便切断部分钢筋。

图14-42 单阶排架柱的控制截面

此外，对基础计算来说，需要的是通过截面Ⅲ—Ⅲ传来的内力。

2）荷载组合原则

在前述的排架内力分析中，只是求出了各种荷载单独作用下控制截面的内力，为了求得控制截面的最不利内力，就必须按这些荷载同时出现的可能性进行组合，即进行荷载组合。

对于一般排架结构，荷载的基本组合可采用简化规则，并按下列组合值中取最不利值确定：

（1）由可变荷载控制的组合

（2）由永久荷载控制的组合

式中 γ0——结构重要性系数；

γG——永久荷载的分项系数，对由可变荷载控制的组合，应取1.2；对由永久荷载控制的组合，应取1.35；

γQi——第i个可变荷载的分项系数，一般情况下应取1.4；(www.xing528.com)

SGk、SQik——分别为永久荷载标准值Gk 和第i个可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值；

ψci——可变荷载Qi 的组合值系数。

在以上各种组合中，吊车荷载都应考虑表14-6规定的折减系数ζ。

进行单层厂房结构的内力组合时，还应注意以下特点：①恒荷载在任何一种内力组合下都存在；②风荷载虽然是活荷载，但由于风荷载有向左吹、向右吹两种情况，其中，总有一种情况起不利作用，故在任何一种内力组合下一般都存在，但只能考虑其中一种情况参与组合；③吊车竖向荷载Dmax可分别作用在一跨的左柱或右柱，对于这两种情况，每次只能选择其中一种情况参与内力组合，对单跨厂房，参与组合的吊车不宜多于两台，对多跨厂房，参与组合的吊车不宜多于四台。④在考虑吊车横向水平荷载时，该跨必然相应作用有该吊车的竖向荷载；但在考虑吊车竖向荷载时，该跨不一定作用有该吊车的横向水平荷载；⑤在考虑吊车横向水平荷载时，对于单跨或多跨厂房，参与组合的吊车不应多于两台；对于多跨厂房，可能有两种情况：任意一跨内的两台吊车引起的；任意两跨内的吊车引起的（每跨一台吊车）；对上述两种情况均应考虑不同方向制动的两种情况，但只能选其中一种情况参与组合；⑥对有吊车的厂房，当不考虑吊车荷载时，柱的计算长度应按无吊车厂房采用。

此外，由于基础设计的需要，对于截面Ⅲ-Ⅲ，尚应考虑荷载的标准组合。荷载的标准组合的效应设计值Sk 按下列公式确定：

3）内力组合

控制截面上的内力有轴向力N、弯矩M 和剪力V。对同一控制截面，这三种内力应该怎样组合，其截面的承载力是最不利的？这就需要进行内力组合，以便作出判断。

由偏心受压正截面的Mu-Nu 相关曲线（承载力曲线）可知：对于大偏心受压截面，当M 不变，N 越小，或当N 不变，M 越大，则配筋量越多；对于小偏心受压截面，当M 不变，N越大，或当N 不变，M 越大，则配筋量越多。因此，对于矩形、I形截面排架柱，为了求得其能承受最不利内力的最大配筋量，一般应考虑以下四种内力组合。

（1）+Mmax及相应的N、V；

（2）-Mmax及相应的N、V；

（3）Nmax及相应的+M（或-M）、V；

（4）Nmin及相应的+M（或-M）、V。

当柱截面采用对称配筋及采用对称基础时，第（1）、（2）两种组合可合并为一种，即｜M｜max及相应的N、V。

除上述四种内力之外，还可能存在更不利的内力组合。例如，对大偏心受压构件，偏心距e0=M／N 越大（即M 越大，N 越小）时，截面配筋量越多。因此，有时M 不是最大值，但仅比最大值略小，而它所对应的N 若减小许多，那么这组内力所要求的截面配筋量反而会大些。但是，在一般情况下，按上述四项进行内力组合，已能满足工程设计要求。需要指出的是：排架结构受力后，柱内同时产生弯矩M、轴力N 和剪力V，但对柱的截面配筋说来，一般V 不起控制作用，因此，除双肢柱外，都不需要考虑V。但对基础设计来说，Ⅲ-Ⅲ截面的M、N、V 的影响都是不可忽视的。