高烈度地震作用和大吨位吊车刹车力作用下马鞍板的支座反力探析.pdfVIP

高烈度地震作用和大吨位吊车刹车力作

用下马鞍板的支座反力探析

在《山西建筑》2012年28期一文中介绍了，单层厂房马鞍板屋面混凝土排

架结构，屋面马鞍板和槽型天沟托梁的水平面等效刚度较大，在其变形协调下，

屋面纵向和横向侧移大大减小，整体空间作用效应明显，并提出了天沟托梁及其

与马鞍板支座连接设计的定性加强措施。本文对该种结构在高烈度地震作用和大

吨位吊车刹车力下的空间作用进一步分析，定量探析马鞍板传给托梁的支座反力，

为天沟托梁及其与马鞍板支座连接设计提供内力依据；定量探析了天沟托梁的内

力值，为天沟托梁设计提供了依据；也进一步明确了单层排架厂房在高烈度地震

作用和大吨位吊车刹车力作用下构件内力的传递流向，为今后设计类似厂房提供

了借鉴。

关键词马鞍板整体空间作用变形协调高烈度大吨位吊车

1结构概况。单层厂房马鞍板屋面混凝土排架结构厂房跨度30m，开间9m，

牛腿标高11m，柱顶标高16m，吊车100吨，每跨2台。下柱截面尺寸

600mmx1500mm，上柱截面尺寸600mmx700mm，天沟托梁截面尺寸300mmx750mm，

天沟底板厚150mm，排架梁柱混凝土标号C30；下柱支撑为2[25a双槽钢格构式

组合，上柱支撑为2[18a双槽钢格构式组合，钢材牌号Q235；工字形吊车梁截面

尺寸220x1800（上翼缘200x600下翼缘340x210），吊车梁混凝土标号C40；屋

面马鞍板选自《预应力混凝土马鞍形壳板》苏G/T14-2019中的YMB-30-Ⅰ，双曲

抛物面，板宽度2960mm，板的横截面矢高1115mm，板的纵截面矢高318mm，板的

折算厚度120mm，马鞍板每侧端部有2个墩支座，间距为1350mm，马鞍板混凝土

标号C50。厂房共6间，分单跨和双跨作对比分析。图1为吊装时的单块马鞍板，

图2为安装后的屋面马鞍板。

图1

图2

2结构简图。采用北京构力科技有限公司软件PKPM中的PMCAD建模，采

用PKPM中的SATWE分析。马鞍板按水平面刚度相等原则等效成1350mm宽285mm

厚的平板，周边用100mmx100mm虚梁围合，忽略马鞍板纵向矢高影响。为了真实

计算在水平地震力和水平刹车力下的构件内力，将该平板在SATWE中定义成弹性

膜，平面内刚度真实，面外刚度为0。安装后的马鞍板，相邻板之间留有间隙

40mm，故模型中板与板之间不相连。柱间支撑按斜杠建模，与柱连接处设为简支；

屋面天沟梁和吊车梁均为简支梁。马鞍板通过底部托座搁置在天沟梁上，为了能

够查看到支座反力，把托座模拟成300高小立柱，中心距按实际取1350。马鞍板

托座与天沟梁焊接，故小立柱柱脚设为铰接。忽略下柱柱间支撑下节点到基础顶

面的距离影响。单跨和双跨排架全楼模型见图3。

图3

3荷载输入。梁柱自重软件自动计算。马鞍板自重折算到1350mm宽度范围

为6.6kN/m2，不计屋面活载。设防烈度8度（0.3g），Ⅳ类场地。纵向最不利工

况是，当满载吊物的小车在单跨排架右侧柱列时大车纵向刹车，或满载吊物的小

车在双跨排架中柱列时大车纵向刹车。100吨吊车最大轮压401kN，最大纵向刹

车力401x4x0.1=160kN，按活荷载输入在单跨排架的右侧柱列（小车行驶至最右

侧柱列）的一个牛腿节点上和双跨排架中柱列（两跨小车均行驶至中柱列处）的

一个牛腿节点上。吊车最小轮压86.5kN，最小纵向刹车力86.5x4x0.1=34.6kN，

按活载输入在单跨排架的左侧柱列的一个牛腿节点上和双跨排架的两个边柱列的

一个牛腿节点上。横向最不利工况是，满载吊物的小车突然刹车。按吊车的轮距

分布，用影响线算得最大横向刹车力传给牛腿的反力34.2kN，输入在任意两榀排

架的牛腿节点上。忽略吊车自重的重力荷载代表值。

4支座反力。高烈度地震作用及大吨位吊车刹车力作用下马鞍板支座反力见

图4、图5和表1，支座位移见表2。限于篇幅，仅列出典型工况下的支座反力和

支座位移。

图4（横向地震作用下）

图5（单跨纵向地震作用下）