中小跨门式刚架用钢量影响参数

中小跨门式刚架用刚量影响参数分析摘要门式刚架结构被越来越多的使用，而门式刚架用刚量问题就越显重要。本文对门式刚架用刚量的几个重要的影响因素进行了深入的分析，并得出了应用结论。关键词门式刚架用刚量坡度跨度柱距ParameterAnalysisofLight-WeightSteelStructurewithSmallSpanGabledFramesABSTRACTThelightdoor-typedstructuresteeliswidelyapplied,thesteelconsumptionfordoor-typedstructuresteelisimportant.Thepapermaketheanalysisandstudyforsomefactor,andthepapereducedconclusionatlast.KEYWORDSThelightdoor-typedstructuresteelsteelconsumptiongradientspanspaceofcolumn早期典型的门式刚架是1910年布鲁塞尔世博会的德国机械工程展厅，采用了多层阶形钢框架结构。现代轻型门式钢刚架体系是由国外钢结构专业公司引入我国的。门式钢刚架是典型的轻型钢结构，也是目前国内应用最为广泛的轻型钢结构，用钢量省是门式刚架结构的最主要的特点。进行门式刚架的结构设计时，刚架的坡度、跨度、柱距、柱高是影响设计用钢量的重要因素。选用多大的柱距、跨度可以使结构经济合理呢？本文结合实际工程，本文利用PKPM——STS钢结构计算软件，建立了若干种计算模型，其中，跨度分别为6、8、9、12、15、18、21、24m，柱高6m，柱距为4.5m、6m，屋面坡度分别为1/20、1/15、1/10、1/6、1/3按不同的排列进行组合。根据计算结果进行对比，从而分析得出屋面坡度、跨度和柱距对结构的影响规律，来实现刚架结构的最优选型，达到结构用钢量最为经济。一，屋面坡度的影响在各种荷载条件完全相同时(恒载0.3kN/m2，活载0.5kN/m2，风压0.4kN/m2)，柱距6m，图1列出了门式刚架用钢量与坡度的关系。从图1中可以看出，刚架随着坡度的减小刚架的用钢量也随之减小，考虑排水及净空等使用要求以1/15坡度为佳，用钢量较小且稳定可行。中等跨度刚架不建议使用大于1/6坡度的刚架，尤其是1/3坡度的刚架，不仅单榀刚架用钢量增大，且造成材料浪费，材料应力仅能达到设计强度的50%~69%左右。由此可知，坡度越缓刚架结构用钢量就越小，而且其应力却增大并逐渐接近设计强度；若刚架能满足建筑使用要求，经济坡度应选小于1/10坡度为佳。二，跨度的影晌门式刚架一般跨度为9~36m，不同的生产工艺流程和使用功能在很大程度上决定着厂房的跨度选择。应在满足生产工艺和使用功能的基础上，确定合理的跨度以取得优良经济指标。通过本文计算发现，柱高6m、柱距6m,坡度1/10，跨度在6~24m之间，荷载完全一样情况，刚架优化后单位用钢量为9.4~15.4kg/m2，见图2腐对于小跨度刚主架，痒6m丘刚架单位用钢狂量比凉8m办和里9m很刚架大很多，壳所以建造小跨妹度刚架是不经恳济的；中跨刚袭架基本上随着迎跨度的增大用舌钢量增大，只致是悠24m萍刚架用钢量有器较高的增大，钟这是因为其初弄选截面较大，单优化搜索空间步相对较小而造希成的。总体而酬言，中文小跨度刚架中热，冈9m离、莲12m叉、练18m肾都是优化结果艰较为显著的刚累架。且当跨度根超过垫18m露时，宜采用多螺跨刚架，中间顽设置摇摆柱，牛其用钢量较单公跨刚架节约荣约午16胳%式左右。堆馆绍一般情况下，织当柱高、荷载缘一定时，适当忘加大刚架跨度评，刚架的用钢烈量增加不太明眉显，但能节省遍空间，基础造乌价低，综合效践益较为可观。帖刚架用钢量指告标随着跨度的疲增大而增大。趣因此，在工艺疮要求允许的情敬况下，应尽量税选择小跨度的抄门式刚架更为径经济，不宜盲鹅目追求大跨度穴。景三，柱距的影下响侨侮谈刚架的间稠距锈(膨柱仓距勉)炊与刚架的跨度荣、屋面荷载、陕檩条形式等因末素有关，在刚定架跨度较小的允情况下，选用取较大的刚架间座距，造成檩条焦用钢量增加是嫁不经济的，因虹此，从综合经轿济分析的角度验看，确定合理立的柱距才能既览节省钢材，又划使设计真正做洽到定型化、专散门化、标准化棋以及轻型化，熄从而推动门式镜刚架轻钢房屋府结构体系在我平国的发展。躲殃鹰随着柱距的增臭大，刚架用钢供量比例是逐步寨下降余的恳;头但当柱距增大喇到一定的数值互后，刚架用钢货量随着柱距的焦增大其下降的灌幅度较为平缓盟。而其他如檩粗条、墙梁的用框钢量随着柱距悔的增大而增加善，就房屋的总思用钢量而言，蓝随着柱距的增个大先下降而后客上升。综合各采项用钢量表明族，对一定条件衫下的轻钢房屋依而言存在记忆芒最优柱距。庄表狭1为所列即为一般托情况下，柱高占为昏6m孕，各种跨度对凶应的刚架最优毒间距。综合蒸表悬1享所示，一般情盟况下，门式刚摄架的最优间距组应件在勿6~座9m朗之间，柱距不睬宜超超9m丽。超过漫9m欢时，屋面檩条拐与墙梁体系的瓜用钢量增加太奏多，综合造价爷并不经济。有队时为布置支撑扮的方便，也可眉在大柱距中插脱入个别小柱距薄，如省12m涝+慰6m铸的混合柱距。棋表拥1广相同条件下各乘种跨度对应的忙最优刚架间距鹰跨度（泼m)录最优柱距（屑m)纲9~12杨5.5敏左右直12~18促6.0特左右色18~36雾6.0~7.跃5碧左右呈36~45溪1/5~1/作6蛮跨度殖45胡以上悼8~9闷在门式刚架优邮化设计中若能队结合工程特点购和条件，采用挺经济坡度、柱庸高、跨度、柱洒距，可以节约辰钢造材创3%~20钉%却，降低费炒用含2%~10玩%涝，具有较高的伶经济效益，也荷有利于促进我队国钢结构的技姐术进步和工程吗普及。此外，阶结合轻型钢结已构的生产、施父工特点，促进斗工业化定型生广产，建议门式棋刚架的坡度按菌本文推荐模数天选用，柱高模恐数虑取蜓l恢m畜或慨1.5m道并结合使用要苦求选用，柱距惕模数罢取匙l取m皆或棚1.5m匙，跨度模数按监原来的驰3m隐采用。四，小结延惠毅本文结合实际限工程，建立了祝若干种计算模纽型，跨度范围盯为起6~亭24m捧，柱距为拜4.5m扎、旅6m粱，柱高担6m索，屋面坡度范探围除为岂1/20~淘1/三3逢。根据计算结翼果进行优化前日后对比，得出破屋面坡度、柱质高、跨度和柱颠距对结构的影沸响规律如下：获陵1酷）对于中小跨蚕度的门式刚架歪，在跨度相同多的条件下，刚题架的屋面坡度盼越小，结构用纪钢量越省，且去应力越能接近血设计强港度悦;企而刚架屋面坡犁度越大，其表馅现为受力性能舍越好，但由于路坡度大的刚架衫斜梁长，中小仪跨度刚架变截胳面是有限的，愿其用钢量相对专大，尤其是在炭小跨度刚架中堂为甚。另外，平坡度越大，其悟屋面围护材料妥的用量越大。掉因此，变截面宴或是等截面斜芽梁门式刚架结糟构，在防水要掉求不高时，小柄坡度优于大坡着度，建议暮选喜1/20,蹈1/15,萌1/1盐0凶较经济。网踏2洪）在屋面坡度碎、荷载相同的凳条件下，刚架熊的柱高越小用属钢量就越省，还但是柱高的选桃择首先得满足张建筑功能的使渡用要求。所以习应根据实际情位况选用，不可内在空间上有压箭抑感也不必浪挤费空间。详校3泽）荷载条件相塑同的刚架用钢岩量普遍随跨度秩的增大而增大爸。不同的生产臣工艺流程和使并用功能在很大丧程度上决定着些厂房的跨度，顽在尽可能满足夺生产工艺和使秩用功能的基础咬上，应根据房青屋的高度确定扶较为合理的跨标度。一般情况伍下，当柱高、鲁荷载一定时，魂适当加大跨度践，刚架的用钢载量增加不太明她显，但节省空气间、基础造价贼低，综合效益筒较为可观。尼4烧）应选用本文凡所列经济柱距是进行结构设计罪，当然考虑结箱构经济性时，烦不只要考虑钢夫结构的费用，魔同时要考虑柱嫩下独立基础的丧费用，只有这场样才能真正有壳效的控制项目辫的结构投资。参考文献质(1)CE藏CS10雄2尖二里200她2搜，门式刚架轻馋型房屋钢结构顷技术规首程破[S]依.累北航京市:繁中国计划出版舱社耗，宁2003-0扰3-O1免(2跑)胖中华人民共和爷国国家标准《叉冷弯薄壁型钢济结构技术规范择》锡(GB500职018-20争02)[S]摩.威北抹京邻:对中国建筑工业互出版社蚊，楼2002做(3按)吼《轻型钢结构旬设计手册轿》筑[M]染.絮北应京喷:哪中国建筑工业承出版社锄(4等)防中华人民共和圈国国家标准《基建筑结构荷载洗规范宵》凉(GB500恳09-200国1)[S]挪.厉北敌京困:免中国建筑工业厅出版堆社竟2002柱(5庭)违张炳华、侯早叔通.陈土建结构优化保设谜计桥[M]桂.皇上贩海睬:挤同济大学菠，晌1988当(逝6)摊KimSE诸,Chen勒WF.Pr类actica拣lAdva感ncedA龟nalysi谜sfor涝Braced知Steel森Frame称sDesi腔gn[J]伏，深Journa匠lofS谣tructu祸ralEn榴gineer肯ing(A帮SCE),1结9