6.2 排架计算
单层厂房是一个空间结构，但是为了设计方便，根据其受力特点可以简化为纵、横向平面排架。纵向平面排架的柱较多，其水平刚度通常较大，每根柱承受的水平力不大，因而往往不必计算。本节只介绍横向平面排架的计算。排架计算是为设计柱和基础提供内力数据的，主要内容为：确定计算简图、荷载计算、内力计算和内力组合。
6.2.1 计算简图
由相邻柱距的中线截出的一个典型区段，称为计算单元（见图6-7中的阴影部分）。除吊车等移动的荷载外，阴影部分就是一个排架的负荷图6-7计算单元范围。为了简化计算，根据构造和实践经验，对横向排架的计算简图做如下假定：
①柱下端固接于基础顶面，上端铰接于横梁。
②横梁为没有轴向变形的刚性连杆。根据以上假定，单层单跨横向排架的计算简图如图6-8所示。其中柱的计算轴线应取上、下柱截面的形心线。柱高按以下规定确定：柱总高（H2）=柱顶标高+基础底面标高的绝对值-初步拟定的基础高度；上部柱高（H1）=柱顶标高+轨顶标高+轨道构造高度+吊车梁支承处的梁高。
6.2.2 排架荷载计算
如图6-9所示，作用在排架上的荷载可分为恒载和活载。恒载包括屋盖自重P1、上柱自重P2、下柱自重P、吊车梁和轨道等零件自重P。以及有时支承在柱牛腿上的围护结构自重。活载包括：屋面活载P。；吊车荷载Tm，Dmx，Dam；均布风载q1，q2以及作用在屋盖支承处的集中风荷载W等。
1.恒载
各种恒载数值应根据各部分材料的体积与容重计算求得，采用标准构件时可从标准图上直接查得。
2.屋面活载
屋面活载包括屋面均布活载、雪载和积灰荷载三种，均按屋面的水平投影面积计算。在排架内力计算时，屋面均布活载不与雪载同时考虑，仅取两者中的较大值。
3.吊车荷载
桥式吊车对排架的作用有竖向荷载和水平荷载两种。过去吊车的工作制等级与现行规范吊车工作级别的对应关系见表6-1。表6-1过去吊车的工作制等级与现行规范吊车工作级别的对应关系工作制等级轻级中级重级超重级工作级别A1-A3A4,A5A6,A7A8
（1）作用在排架上的吊车竖向荷载D、D.…
当小车吊有额定最大起重量开到大车某一侧极限位置时，如图6-10所示，在这一侧的每个大车轮压称为吊车的最大轮压P，在另一侧的称为最小轮压P。P与P.同时发生。P通常可根据吊车产品目录查得。吊车是移动的，因此必须用吊车梁的支座竖向反力影响线来求出由轮压产生的支座最大竖向反力D，而在另一侧排架柱上，则由P产生D。。D.与D.。就是作用在排架上的吊车竖向荷载，两者同时发生。利用支座反力影响线，如图6-11所示，D、D分别按式（6-1）和式（6-2）计算：
D-=P-(0n+n+n+y.)=P-Z(6-）
Dm=Paa（yn+yn+yn+yx)=Pa∑y.(6-2)
式中：y.一一各轮子下影响线纵标的总和。
（2）吊车横向水平荷载T
吊车横向水平荷载了。…是指当小车带着吊重在大车轨道上启动和制动时，小车自重和吊重的水平惯性力。每个轮子传给吊车轨道的横向水平制动力了是移动荷载，依据影响线原理，可以按式（6-3）计算吊车横向水平荷载：
Tom=T(1+y2+yn+x)=TZ（6-3)
式中：了—一每个轮子传来的吊车横向水平荷载标准值，具体计算可参考相应规范。因为小车沿横向刹车时可能向左，也可能向右，因此一根柱上受到的吊车横向水平荷载也有向左或向右两种可能。对于设有多台吊车多跨厂房，最多考虑两台吊车的水平荷载。
（3）吊车的纵向水平荷载
大车制动时整个吊车和吊重的惯性力，以纵向水平荷载的形式传到吊车梁的钢轨顶面。吊车纵向水平荷载由厂房纵向排架承受，一般不必计算。
（4）风荷载
作用在建筑物表面上的风荷载标准值W计算如下：
式中：W——风荷载标准值，kN/m2；
——高度z处的风振系数，对于高度小于30m或高宽比小于l.5的房屋，不考虑风振系数，即A.=1.0；
——风压高度变化系数，具体数值可查《建筑荷载规范》中相应表格；
u.——风荷载体形系数；
W—一基本风压值，按《建筑荷载规范》中全国各城市的50年一遇雪压和风压表查得，但不得小于0.3kN/m2。
6.2.3 排架内力的计算
如果各桂顶标高相同，当排架发生水平位移时，各柱顶位移相同。在排架计算中，将这类排架称为等高排架。
1.对称荷载作用在对称排架上
忽略排架的侧移，可简化为上端不动饺支座下端为固定端的一次超静定构件，可以查计算手册求得不动铰支座反力进而求得排架柱的内力。
2.排架柱顶作用有水平集中荷载F
柱的抗剪刚度是反应构件抗侧移能力的一个力学指标，其含义为柱顶产生单位水平位移时，作用在柱顶的水平力为1/8。
设有n根柱，任一柱i的抗剪刚度为1/6，则其分担的柱顶剪力可由平衡和变形条件求得，即式中：7——柱剪力分配系数，它等于自身的抗剪刚度与所有柱总的抗剪刚度之比。对单跨排架来说，左右两柱对称，上述公式可理解为每柱分别承担一半水平集中荷载。
3.任意荷载作用在对称排架上
在任意荷载作用下，排架的内力计算过程可分为三个步骤：
①先在直接受力的排架柱顶附加不动铰支座，如图6-12所示，并求出其支座反力R及应的内力。
②撤除附加不动铰支座，将R反向作用于排架柱顶，求出其相应的应力。
③叠加上述两个步骤中的内力，图6-12所得结构内力即为排架实际内力。
6.2.4 内力组合
在排架内力计算中只是求出了各种荷载单独作用下的内力，但排架在使用中可能同时承受多种荷载的共同作用，其中恒载是水久作用的。因此在结构设计中应选择起控制作用的截面，根据厂房在使用过程中各种荷载同时作用的可能性，进行内力的最不利组合，为柱和基制的截面设计提供计算依据。
1.控制截面
排架计算主要是算出控制截面的内力。控制截面是指能对柱内配筋起控制作用的截面。一般单阶柱中，整个上柱截面的配筋相同，整个下柱截面的配筋也相同，而上柱底截面的内力一般比上柱其他截而大，因此取它作为上柱的控制截面。对下柱来说，牛腿贡面Ⅱ-Ⅱ和柱底截面Ⅲ-Ⅲ的内力较大，因此取为下柱的二|与-。控制截面，如图6-13所示，柱底截面的内力值也是设计柱下基础的依据。
2.内力组合项目
①+Mm及相应的N，V；
②-Mm及相应的N，V；
③-N及相应的M，V；图6-13排架桂的控制截面
④N.及相应的M，V。每次组合都必须把恒载产生的内力考虑进去，并注意按规定取用恒载分项系数。对多台吊车组合情况，吊车竖向荷载最多可考虑四台。当两台吊车参与组合时，其多台吊车折减系数为0.9；当四台吊车参与组合时，其多台吊车折减系数为0.8；吊车横向水平荷载最多可考虑两台，其多台吊车折减系数为0.9。
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