摘要：通过对某钢屋架下弦杆内力的理论计算，得出吊车的最不利位置，便于下弦杆的优化设计。
关键字：钢屋架，下弦杆，内力计算，最不利位置
一、厂房概况
某单层钢结构厂房高度15.5m，平面尺寸48mx108m；横向两跨，跨度均为24m，柱距9m，柱顶高度13m，厂房端部布置夹层，层高6m。梯形钢屋架标高为13m，采用方钢管。每跨布置悬挂2t吊车一台，吊车钩底净高不低10m。吊车单梁长度21m。吊车起重量为3.2吨，起重机总量为7.07吨，小车重量为0.37吨。
图3计算简图
首先求左边吊点即f1（x）的支座影响线。设吊车荷载f（x）=1，当吊车位于1点处，即x=0时，用力法解图示超静定结构，求出f1（0），当吊车位于2点处时，即x=1.5m时，用力法解图示超静定结构，求出f1（1.5），当吊车位于3点处时，即x=6m时，用力法解图示超静定结构，求出f1（6），……当吊车位于7点处时，即x=21m时，用力法求出f1（21）。由以上过程我们可以求出f1（x）支座影响线的7个已知点，分别是（0，f1（0）），（1.5，f1（1.5）），（6，f1（6）），（10.5，f1（10.5）），（15，f1（15）），（19.5，f1（19.5）），（21，f1（21））。用EXCEL画出f1（x）的支座影响线图，并得出其曲线近似方程为f1（x）=-0.0055x2+0.1718x-1.2253
同理做出f2（x）和f3（x）的支座影响线并求出它们的曲线方程。
f2（x）=0.0111x2-0.2326x+0.284，f3（x）=-0.0055x2+0.0607x-0.0587
3．计算屋架下弦杆的轴力
将f1（x），f2（x），f3（x）反作用在三个吊点处，用截面法分别求出屋架下弦杆的轴力，其计算简图如图4所示。
图4屋架下弦杆的计算简图
最终计算结果为
F1=-0.038x+0.840
当x=0m时，杆1的轴力最大为0.840
F2=-0.004x2+0.038x+1.306=-0.004（x-4.75）2+1.396
当x=4.75m时，杆2的轴力最大为1.396
F3=-0.013（x-8.962）2+1.813
当x=8.962m时，杆3的轴力最大为1.813
F4=-0.020（x-10.025）2+2.318
当x=10.025m时，杆4的轴力最大为2.318
F5=-0.018（x-10.917）2+2.238
当x=10.917m时，杆5的轴力最大为2.238
F6=-0.010（x-12.05）2+1.534
当x=12.05m时，杆6的轴力最大为1.534
F7=-0.003（x-17.667）2+1.008
当x=17.667m时，杆7的轴力最大为1.008
F8=-0.0004（x+43.75）2-1.082
当x=21m时，杆8的轴力最大为1.082
由结果可以看出，杆1，杆2下轴力受两端支座的影响较大，分别在x=0m，x=21m时才取得最大值，而杆4，杆5离支座较远，受影响较小，当吊车位于中间吊点附近时，它们才取得最大值，而且它们的轴力值最大。由此，我们可以推测，当跨度更大时，吊点增加且为奇数时，屋架下弦杆的轴力最大值位于最中间的那一个或者两个杆，且当吊车位于中间吊点时取得最大。
三、总结
当吊车位于中间吊点附近时，屋架下弦杆最中间的两个杆的轴力值最大。由于跨度和吊点数以及屋架两端支座的影响，我们可以推论，当吊车位于吊点附近时，其吊点两侧的下弦杆的轴力值达到最大，其中最中间吊点两侧下弦杆的轴力值是最大的。按着这个规律，我们在对吊车荷载下屋架下弦杆的计算时，不用每个杆都计算，只需假设吊车位于中间吊点，计算该吊点两侧下弦杆的轴力即可，这样就减少了很多计算量。
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论文作者:卢燕燕,郝振奋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第11期
论文发表时间:2018/9/18
标签：吊车论文; 下弦论文; 屋架论文; 求出论文; 支座论文; 荷载论文; 静定论文; 《建筑学研究前沿》2018年第11期论文;