内力组合计算

1. 荷载计算

（1） 永久荷载：0.3 kN∕m 2 ， （2） 可变荷载：0.5 kN∕m 2 ， （3） 吊车荷载：

竖向：D max =277.63 kN ， D min =159.37 kN ，

M max =D max ⋅0.75=277.63 ×0.75=208.22 kN⋅m ， M min =D min ⋅0.75=159.37 ×0.75=119.52 kN⋅m ； 水平：T max =6.58 kN 。

（4） 风荷载：

图3-1 风载体型系数

① 晋城市的基本风压：ω0=0.45 kN∕m 2 ② 晋城市郊区地面粗糙度为 B ③ 风压高度系数μz ：

H 0=10800mm ，

H 中=12000mm ，

查荷载规范的：

离地面高度10m 时，μz =1.00 ， 离地面高度15m 时，μz =1.13 ，

则有线性插值法求得，当离地面高度为10.8m 时，μz =1.02 。 ωk1=βz μsi μz ω0=1×0.25×1.02×0.45=0.11kN m 2 ， ωk2=βz μsi μz ω0=1×0.55×1.02×0.45=0.25kN m 2 ， q 1k =ωk1×B =0.11×6=0.66 kN∕m ， q 2k =ωk2×B =0.25×6=1.5 kN∕m 。

④ 由于屋面坡度为1/20 ，作用于屋面的风荷载对于整体结构的影响

不大，所以忽略计算。

（5） 地震荷载

① 基本资料：

晋城地区的抗震设防烈度为：6度，a =0.05g 。 设计地震分组为：第三组 ，T g ＝0.65 ， 场地类别为：Ⅲ

δ＝0.05 ，γ＝0.9 ，ε1＝0.02 ，ε2＝1.00 ，ε1＝0.02 。 ② 抗震计算：

取一个柱距的单榀平面排架作为计算单元，假设为质量集中在柱顶标高处的单质点体系。

图3-2 水平地震作用受力简图

初选截面：H 500×300×8×16 A =133.44cm 2 ,

I x =63075.46cm 4。

计算单层厂房集中到屋盖处的重力荷载代表值（标准值）

G 屋盖=0.5×6×21×2=126 kN ，

G 柱= 2×133.44×10−4×10.8+133.44×10−4×12 ×7850×10=35.19kN ， G 纵墙=6×11.5×0.15×2=20.7 kN ， G 雪=0.15×6×21×2=63 kN ， G 桥= 30.304−6.856 ×10=234.5 kN ，

G 吊车梁= 350×778−2×171×750 ×10−6×6×7850×10 =7.44kN ，

G 轨道=44.65×6×10×10−3=2.68 kN ，

G =1.0×G 屋盖+0.25×G 柱+0.25×G 纵墙+0.5×G 雪+0.5×G 桥

=1.0×126+0.25×35.19+0.25×20.7+0.5×63 +0.5×234.5=288.72 kN ，

G i =1.0×G +1.0×G 吊车梁×4=288.72+7.44×4=318.48kN 。 k1=k2=k3 =3×

12EICℎ3G

12×206×109×6.3×10−4

10.83318.48×103

=3×

=3.71×106 N∕m ，

T1=2π 3keg=6.283× 3×3.71×106×10=0.34 ，

1

α1= T⋅η2⋅αmax= 0.34 G eq =G i ，

Tgγ0.450.9

×1×0.12=0.15 ，

F Ek =α1⋅G eq =0.15×318.48=47.8kN 。

1. 单工况下的荷载内力分析

（1） 恒载

① 受力简图

图3-3 永久荷载受力简图

② 轴力

图3-4 永久荷载轴力图

③ 剪力

图3-5 永久荷载剪力图

④ 弯矩

图3-6 永久荷载弯矩图

⑤ 内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

-----------------------------------------------------------------------------------------------

杆端 1 杆端 2 ---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩 -----------------------------------------------------------------------------------------------

1 -17.6087273 -5.33291841 18.7047031 -17.6087273 -5.33291841 -23.9586441 2 -17.6087273 -5.33291841 -23.9586441 -17.6087273 -5.33291841 -42.6238585 3 -6.48911952 17.2162314 -42.6238585 -6.48911952 -20.2342382 -74.0199054 4 -39.5185452 0.00000000 0.00000000 -39.5185452 0.00000000 0.00000000 5 -39.5185452 0.00000000 0.00000000 -39.5185452 0.00000000 0.00000000 6 -6.48911952 20.2342382 -74.0199054 -6.48911952 -17.2162314 -42.6238585 7 -17.6087273 5.33291841 -42.6238585 -17.6087273 5.33291841 -23.9586441 8 -17.6087273 5.33291841 -23.9586441 -17.6087273 5.33291841 18.7047031 --------------------------------------------------------------------------------------------

（2） 活载

① 受力简图

图3-7 活荷载受力简图

② 轴力

、

图3-8 活荷载轴力图

③ 剪力

图3-9 活荷载剪力图

④ 弯矩

图3-10 活荷载弯矩图

⑤ 内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

-----------------------------------------------------------------------------------------------

杆端 1 杆端 2 ---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩 -----------------------------------------------------------------------------------------------

1 -29.2835903 -9.01965351 32.2921238 -29.2835903 -9.01965351 -39.8651041 2 -29.2835903 -9.01965351 -39.8651041 -29.2835903 -9.01965351 -71.4338914 3 -10.9421017 28.6208529 -71.4338914 -6.81121847 -33.5220002 -122.420077 4 -65.9928192 0.00000000 0.00000000 -65.9928192 0.00000000 0.00000000 5 -65.9928192 0.00000000 0.00000000 -65.9928192 0.00000000 0.00000000 6 -6.81121847 33.5220002 -122.420077 -10.9421017 -28.6208529 -71.4338914 7 -29.2835903 9.01965351 -71.4338914 -29.2835903 9.01965351 -39.8651041 8 -29.2835903 9.01965351 -39.8651041 -29.2835903 9.01965351 32.2921238 --------------------------------------------------------------------------------------------

（3） 吊车竖向荷载

① 大小 大小 i. 受力简图

图3-11 大小 大小受力简图

ii.

轴力

图3-12 大小 大小轴力图

iii.

剪力

图3-13 大小 大小剪力图

iv.

弯矩

图3-14 大小 大小弯矩图

v.

内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

-----------------------------------------------------------------------------------------------

杆端 1 杆端 2 ---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩 -----------------------------------------------------------------------------------------------

1 -277.558770 -18.4150240 25.6475558 -277.558770 -18.4150240 -121.672636 2 0.07122909 -18.4150240 86.5473634 0.07122909 -18.4150240 22.0947792 3 -18.3697478 -1.29249670 22.0947792 -18.3697478 -1.29249670 -4.79666999 4 4.60367985 -2.40028512 -38.5463618 4.60367985 -2.40028512 -50.2597531 5 -432.396320 -2.40028512 38.4402468 -432.396320 -2.40028512 19.2379659 6 -21.0795472 -3.28398470 33.7496918 -21.0795472 -3.28398470 -34.5762913 7 -4.67490895 20.8153091 -34.5762913 -4.67490895 20.8153091 38.2772907 8 -164.044908 20.8153091 -81.2427092 -164.044908 20.8153091 85.2797641 --------------------------------------------------------------------------------------------

② 大小小大 i. 受力简图

图3-15 大小 小大受力简图

ii.

轴力

图3-16 大小 小大轴力图

iii.

剪力

图3-17 大小 小大剪力图

iv.

弯矩

图3-18 大小 小大弯矩图

v.

内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

-----------------------------------------------------------------------------------------------

杆端 1 杆端 2 ---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩 -----------------------------------------------------------------------------------------------

1 -278.537060 -22.5295078 60.2650950 -278.537060 -22.5295078 -119.970968 2 -0.90706020 -22.5295078 88.2490320 -0.90706020 -22.5295078 9.39575441 3 -22.5400587 -0.58926556 9.39575441 -22.5400587 -0.58926556 -2.86439664 4 1.81412041 0.00000000 0.00000000 1.81412041 0.00000000 0.00000000 5 -316.925879 0.00000000 0.00000000 -316.925879 0.00000000 0.00000000 6 -22.5400587 0.58926556 -2.86439664 -22.5400587 0.58926556 9.39575441 7 -0.90706020 22.5295078 9.39575441 -0.90706020 22.5295078 88.2490320 8 -278.537060 22.5295078 -119.970968 -278.537060 22.5295078 60.2650950 --------------------------------------------------------------------------------------------

③ 小大大小 i. 受力简图

图3-19 小大 大小受力简图

ii.

轴力

图3-20 小大 大小轴力图

iii.

剪力

图3-21 小大 大小剪力图

iv.

弯矩

图3-22 小大 大小弯矩图

v.

内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

-----------------------------------------------------------------------------------------------

杆端 1 杆端 2 ---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩 -----------------------------------------------------------------------------------------------

1 -163.066619 -16.7008253 50.6622249 -163.066619 -16.7008253 -82.9443778 2 -3.69661965 -16.7008253 36.5756221 -3.69661965 -16.7008253 -21.8772665 3 -16.9092363 2.58075356 -21.8772665 -16.9092363 2.58075356 31.8174184 4 7.39323930 0.00000000 0.00000000 7.39323930 0.00000000 0.00000000 5 -547.866760 0.00000000 0.00000000 -547.866760 0.00000000 0.00000000 6 -16.9092363 -2.58075356 31.8174184 -16.9092363 -2.58075356 -21.8772665 7 -3.69661965 16.7008253 -21.8772665 -3.69661965 16.7008253 36.5756221 8 -163.066619 16.7008253 -82.9443778 -163.066619 16.7008253 50.6622249 --------------------------------------------------------------------------------------------

④ 小大小大 i. 受力简图

图3-23 小大 小大受力简图

ii.

轴力

图3-24 小大 小大轴力图

iii. 剪力

图3-25 小大 小大剪力图

iv.

弯矩

图3-26 小大 小大弯矩图

v.

内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

-----------------------------------------------------------------------------------------------

杆端 1 杆端 2 ---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩 -----------------------------------------------------------------------------------------------

1 -164.044908 -20.8153091 85.2797641 -164.044908 -20.8153091 -81.2427092 2 -4.67490895 -20.8153091 38.2772907 -4.67490895 -20.8153091 -34.5762913 3 -21.0795472 3.28398470 -34.5762913 -21.0795472 3.28398470 33.7496918 4 4.60367985 2.40028512 38.5463618 4.60367985 2.40028512 50.2597531 5 -432.396320 2.40028512 -38.4402468 -432.396320 2.40028512 -19.2379659 6 -18.3697478 1.29249670 -4.79666999 -18.3697478 1.29249670 22.0947792 7 0.07122909 18.4150240 22.0947792 0.07122909 18.4150240 86.5473634 8 -277.558770 18.4150240 -121.672636 -277.558770 18.4150240 25.6475558 --------------------------------------------------------------------------------------------

（4） 吊车水平荷载

① 左左

i. 受力简图

图3-27 左 左受力简图

ii.

轴力

图3-28 左 左轴力图

iii.

剪力

图3-29 左 左剪力图

iv.

弯矩

图3-30 左 左弯矩图

v.

内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

-----------------------------------------------------------------------------------------------

杆端 1 杆端 2 ---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩 -----------------------------------------------------------------------------------------------

1 1.33407173 7.58876205 -47.4547440 1.33407173 7.58876205 13.2553523 2 1.33407173 1.00876205 13.2553523 1.33407173 1.00876205 16.7860195 3 1.09502644 -1.26422520 16.7860195 1.09502644 -1.26422520 -9.51721797 4 0.00000000 -2.01752411 -19.0344359 0.00000000 -2.01752411 -28.8799535 5 0.00000000 11.1424758 -28.8799535 0.00000000 11.1424758 60.2598535 6 -1.09502644 -1.26422520 9.51721797 -1.09502644 -1.26422520 -16.7860195 7 -1.33407173 1.00876205 -16.7860195 -1.33407173 1.00876205 -13.2553523 8 -1.33407173 7.58876205 -13.2553523 -1.33407173 7.58876205 47.4547440 --------------------------------------------------------------------------------------------

② 左右

i. 受力简图

图3-31 左 右受力简图

ii.

轴力

图3-32 左 右轴力图

iii.

剪力

图3-33 左 右剪力图

iv.

弯矩

图3-34 左 右弯矩图

v. 内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

-----------------------------------------------------------------------------------------------

杆端 1 杆端 2 ---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩 -----------------------------------------------------------------------------------------------

1 -0.42557469 2.75012875 -11.0609757 -0.42557469 2.75012875 10.9400542 2 -0.42557469 -3.82987125 10.9400542 -0.42557469 -3.82987125 -2.46449509 3 -3.84966484 0.17061134 -2.46449509 -3.84966484 0.17061134 1.08521322 4 0.85114939 0.00000000 0.00000000 0.85114939 0.00000000 0.00000000 5 0.85114939 0.00000000 0.00000000 0.85114939 0.00000000 0.00000000 6 -3.84966484 -0.17061134 1.08521322 -3.84966484 -0.17061134 -2.46449509 7 -0.42557469 3.82987125 -2.46449509 -0.42557469 3.82987125 10.9400542 8 -0.42557469 -2.75012875 10.9400542 -0.42557469 -2.75012875 -11.0609757 --------------------------------------------------------------------------------------------

③ 右右

i. 受力简图

图3-35 右 右受力简图

ii.

轴力

图3-36 右 右轴力图

iii.

剪力

图3-37 右 右剪力图

iv.

弯矩

图3-38 右 右弯矩图

v. 内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

-----------------------------------------------------------------------------------------------

杆端 1 杆端 2 ---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩 -----------------------------------------------------------------------------------------------

1 -1.33407173 -7.58876205 47.4547440 -1.33407173 -7.58876205 -13.2553523 2 -1.33407173 -1.00876205 -13.2553523 -1.33407173 -1.00876205 -16.7860195 3 -1.09502644 1.26422520 -16.7860195 -1.09502644 1.26422520 9.51721797 4 0.00000000 2.01752411 19.0344359 0.00000000 2.01752411 28.8799535 5 0.00000000 -11.1424758 28.8799535 0.00000000 -11.1424758 -60.2598535 6 1.09502644 1.26422520 -9.51721797 1.09502644 1.26422520 16.7860195 7 1.33407173 -1.00876205 16.7860195 1.33407173 -1.00876205 13.2553523 8 1.33407173 -7.58876205 13.2553523 1.33407173 -7.58876205 -47.4547440 --------------------------------------------------------------------------------------------

④ D. 右左

i. 受力简图

图3-39 右 左受力简图

ii.

轴力

图3-40 右 左轴力图

iii.

剪力

图3-41 右 左剪力图

iv.

弯矩

图3-42 右 左弯矩图

v.

内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

-----------------------------------------------------------------------------------------------

杆端 1 杆端 2 ---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩 -----------------------------------------------------------------------------------------------

1 0.42557469 -2.75012875 11.0609757 0.42557469 -2.75012875 -10.9400542 2 0.42557469 3.82987125 -10.9400542 0.42557469 3.82987125 2.46449509 3 3.84966484 -0.17061134 2.46449509 3.84966484 -0.17061134 -1.08521322 4 -0.85114939 0.00000000 0.00000000 -0.85114939 0.00000000 0.00000000 5 -0.85114939 0.00000000 0.00000000 -0.85114939 0.00000000 0.00000000 6 3.84966484 0.17061134 -1.08521322 3.84966484 0.17061134 2.46449509 7 0.42557469 -3.82987125 2.46449509 0.42557469 -3.82987125 -10.9400542 8 0.42557469 2.75012875 -10.9400542 0.42557469 2.75012875 11.0609757 -------------------------------------------------------------------------------------------

（5） 风荷载

① 左风

i. 受力简图

图3-43 左风受力简图

ii.

轴力

图3-44 左风轴力图

iii.

剪力

图3-45 左风剪力图

iv.

弯矩

图3-46 左风弯矩图

v.

内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

-----------------------------------------------------------------------------------------------

杆端 1 杆端 2 ---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩 -----------------------------------------------------------------------------------------------

1 1.30635171 9.83729866 -43.1193417 1.30635171 3.11729866 8.69904757 2 1.30635171 3.11729866 8.69904757 1.30635171 0.17729866 14.4645928 3 0.26355541 -1.29171520 14.4645928 0.26355541 -1.29171520 -12.4105964 4 -0.45440918 4.14963361 -23.8559371 -0.45440918 4.14963361 -3.60572509 5 -0.45440918 4.14963361 -3.60572509 -0.45440918 4.14963361 29.5913437 6 4.26089662 -1.13706153 11.4453406 4.26089662 -1.13706153 -12.2121528 7 -0.85194253 -4.32693227 -12.2121528 -0.85194253 2.18306773 -15.9639158 8 -0.85194253 2.18306773 -15.9639158 -0.85194253 17.0630677 61.0206260 --------------------------------------------------------------------------------------------

② 右风 i. 受力简图

图3-47 右风受力简图

ii.

轴力

图3-48 右风轴力图

iii.

剪力

图3-49 右风剪力图

iv.

弯矩

图3-50 右风弯矩图

v. 内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

-----------------------------------------------------------------------------------------------

杆端 1 杆端 2 ---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩 -----------------------------------------------------------------------------------------------

1 -0.85194253 -17.0630677 61.0206260 -0.85194253 -2.18306773 -15.9639158 2 -0.85194253 -2.18306773 -15.9639158 -0.85194253 4.32693227 -12.2121528 3 4.26089662 1.13706153 -12.2121528 4.26089662 1.13706153 11.4453406 4 -0.45440918 -4.14963361 23.8559371 -0.45440918 -4.14963361 3.60572509 5 -0.45440918 -4.14963361 3.60572509 -0.45440918 -4.14963361 -29.5913437 6 0.26355541 1.29171520 -12.4105964 0.26355541 1.29171520 14.4645928 7 1.30635171 -0.17729866 14.4645928 1.30635171 -3.11729866 8.69904757 8 1.30635171 -3.11729866 8.69904757 1.30635171 -9.83729866 -43.1193417 --------------------------------------------------------------------------------------------

（6） 水平地震作用

① 左震

i. 受力简图

图3-51 左震受力简图

ii.

轴力

图3-52 左震轴力图

iii.

剪力

图3-53 左震剪力图

iv.

弯矩

图3-54 左震弯矩图

v.

内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

--------------------------------------------------------------------------------------------

---

杆端 1 杆端 2 ---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩 -----------------------------------------------------------------------------------------------

1 0.94838031 31.6452911 -159.703327 0.94838031 31.6452911 93.4590013 2 0.94838031 -20.3547088 93.4590013 0.94838031 -20.3547088 22.2175203 3 -20.2469819 -2.29637100 22.2175203 -20.2469819 -2.29637100 -25.5603532 4 3.36320426 10.4429580 -59.6968596 3.36320426 10.4429580 -8.73522442 5 3.36320426 10.4429580 -8.73522442 3.36320426 10.4429580 74.8084398 6 -10.1759012 -3.64466733 34.1365063 -10.1759012 -3.64466733 -41.6937733 7 -4.31158458 9.91175083 -41.6937733 -4.31158458 9.91175083 -7.00264538 8 -4.31158458 9.91175083 -7.00264538 -4.31158458 9.91175083 72.2913613 --------------------------------------------------------------------------------------------

② 右震

i. 受力简图

图3-55 右震受力简图

ii.

轴力

图3-56 右震轴力图

iii.

剪力

图3-57 右震剪力图

iv.

弯矩

图3-58 右震弯矩图

v.

内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

--------------------------------------------------------------------------------------------

---

杆端 1 杆端 2 ---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩 -----------------------------------------------------------------------------------------------

1 -4.31158458 -9.91175083 72.2913613 -4.31158458 -9.91175083 -7.00264538 2 -4.31158458 -9.91175083 -7.00264538 -4.31158458 -9.91175083 -41.6937733 3 -10.1759012 3.64466733 -41.6937733 -10.1759012 3.64466733 34.1365063 4 3.36320426 -10.4429580 59.6968596 3.36320426 -10.4429580 8.73522442 5 3.36320426 -10.4429580 8.73522442 3.36320426 -10.4429580 -74.8084398 6 -20.2469819 2.29637100 -25.5603532 -20.2469819 2.29637100 22.2175203 7 0.94838031 20.3547088 22.2175203 0.94838031 20.3547088 93.4590013 8 0.94838031 -31.6452911 93.4590013 0.94838031 -31.6452911 -159.703327 --------------------------------------------------------------------------------------------

2. 梁柱截面内力汇（截面选取如图所示）

（1） 边柱内力汇总

边柱内力汇总表

表3-1

（2） 中柱内力汇总

中柱内力汇总表 表3-2

（3） 梁截面内力汇总

梁截面内力汇总表 表3-3

3. 梁柱截面内力组合

通过查阅荷载规范和钢结构设计手册，并对可能产生最不利荷载组合的工况进行筛选，得到如下情况。 （1） 边柱工况组合

边柱工况组合表1 表3-4

边柱工况组合表2 表3-5

（2） 中柱工况组合

中柱工况组合表2 表3-7

（3） 梁截面工况组合

梁截面工况组合表1 表3-8