中小跨門式剛架用鋼量影響參數(shù)

中小跨門式剛架用剛量影響參數(shù)分析摘要門式剛架結(jié)構(gòu)被越來(lái)越多的使用，而門式剛架用剛量問(wèn)題就越顯重要。本文對(duì)門式剛架用剛量的幾個(gè)重要的影響因素進(jìn)行了深入的分析，并得出了應(yīng)用結(jié)論。關(guān)鍵詞門式剛架用剛量坡度跨度柱距ParameterAnalysisofLight-WeightSteelStructurewithSmallSpanGabledFramesABSTRACTThelightdoor-typedstructuresteeliswidelyapplied,thesteelconsumptionfordoor-typedstructuresteelisimportant.Thepapermaketheanalysisandstudyforsomefactor,andthepapereducedconclusionatlast.KEYWORDSThelightdoor-typedstructuresteelsteelconsumptiongradientspanspaceofcolumn早期典型的門式剛架是1910年布魯塞爾世博會(huì)的德國(guó)機(jī)械工程展廳，采用了多層階形鋼框架結(jié)構(gòu)。現(xiàn)代輕型門式鋼剛架體系是由國(guó)外鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)公司引入我國(guó)的。門式鋼剛架是典型的輕型鋼結(jié)構(gòu)，也是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的輕型鋼結(jié)構(gòu)，用鋼量省是門式剛架結(jié)構(gòu)的最主要的特點(diǎn)。進(jìn)行門式剛架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，剛架的坡度、跨度、柱距、柱高是影響設(shè)計(jì)用鋼量的重要因素。選用多大的柱距、跨度可以使結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理呢？本文結(jié)合實(shí)際工程，本文利用PKPM——STS鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件，建立了若干種計(jì)算模型，其中，跨度分別為6、8、9、12、15、18、21、24m，柱高6m，柱距為4.5m、6m，屋面坡度分別為1/20、1/15、1/10、1/6、1/3按不同的排列進(jìn)行組合。根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而分析得出屋面坡度、跨度和柱距對(duì)結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，來(lái)實(shí)現(xiàn)剛架結(jié)構(gòu)的最優(yōu)選型，達(dá)到結(jié)構(gòu)用鋼量最為經(jīng)濟(jì)。一，屋面坡度的影響在各種荷載條件完全相同時(shí)(恒載0.3kN/m2，活載0.5kN/m2，風(fēng)壓0.4kN/m2)，柱距6m，圖1列出了門式剛架用鋼量與坡度的關(guān)系。從圖1中可以看出，剛架隨著坡度的減小剛架的用鋼量也隨之減小，考慮排水及凈空等使用要求以1/15坡度為佳，用鋼量較小且穩(wěn)定可行。中等跨度剛架不建議使用大于1/6坡度的剛架，尤其是1/3坡度的剛架，不僅單榀剛架用鋼量增大，且造成材料浪費(fèi)，材料應(yīng)力僅能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%~69%左右。由此可知，坡度越緩剛架結(jié)構(gòu)用鋼量就越小，而且其應(yīng)力卻增大并逐漸接近設(shè)計(jì)強(qiáng)度；若剛架能滿足建筑使用要求，經(jīng)濟(jì)坡度應(yīng)選小于1/10坡度為佳。二，跨度的影晌門式剛架一般跨度為9~36m，不同的生產(chǎn)工藝流程和使用功能在很大程度上決定著廠房的跨度選擇。應(yīng)在滿足生產(chǎn)工藝和使用功能的基礎(chǔ)上，確定合理的跨度以取得優(yōu)良經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。通過(guò)本文計(jì)算發(fā)現(xiàn)，柱高6m、柱距6m,坡度1/10，跨度在6~24m之間，荷載完全一樣情況，剛架優(yōu)化后單位用鋼量為9.4~15.4kg/m2，見圖2腐對(duì)于小跨度剛主架，癢6m丘剛架單位用鋼狂量比涼8m辦和里9m很剛架大很多，殼所以建造小跨妹度剛架是不經(jīng)懇濟(jì)的；中跨剛襲架基本上隨著迎跨度的增大用舌鋼量增大，只致是悠24m萍剛架用鋼量有器較高的增大，鐘這是因?yàn)槠涑跖x截面較大，單優(yōu)化搜索空間步相對(duì)較小而造希成的?？傮w而酬言，中文小跨度剛架中熱，岡9m離、蓮12m叉、練18m腎都是優(yōu)化結(jié)果艱較為顯著的剛累架。且當(dāng)跨度根超過(guò)墊18m露時(shí)，宜采用多螺跨剛架，中間頑設(shè)置搖擺柱，牛其用鋼量較單公跨剛架節(jié)約榮約午16胳%式左右。堆館紹一般情況下，織當(dāng)柱高、荷載緣一定時(shí)，適當(dāng)忘加大剛架跨度評(píng)，剛架的用鋼烈量增加不太明眉顯，但能節(jié)省遍空間，基礎(chǔ)造烏價(jià)低，綜合效踐益較為可觀。帖剛架用鋼量指告標(biāo)隨著跨度的疲增大而增大。趣因此，在工藝瘡要求允許的情敬況下，應(yīng)盡量稅選擇小跨度的抄門式剛架更為徑經(jīng)濟(jì)，不宜盲鵝目追求大跨度穴。景三，柱距的影下響僑侮談剛架的間稠距銹(膨柱倉(cāng)距勉)炊與剛架的跨度榮、屋面荷載、陜檁條形式等因末素有關(guān)，在剛定架跨度較小的允情況下，選用取較大的剛架間座距，造成檁條焦用鋼量增加是嫁不經(jīng)濟(jì)的，因虹此，從綜合經(jīng)轎濟(jì)分析的角度驗(yàn)看，確定合理立的柱距才能既覽節(jié)省鋼材，又劃使設(shè)計(jì)真正做洽到定型化、專散門化、標(biāo)準(zhǔn)化棋以及輕型化，熄從而推動(dòng)門式鏡剛架輕鋼房屋府結(jié)構(gòu)體系在我平國(guó)的發(fā)展。躲殃鷹隨著柱距的增臭大，剛架用鋼供量比例是逐步寨下降余的懇;頭但當(dāng)柱距增大喇到一定的數(shù)值互后，剛架用鋼貨量隨著柱距的焦增大其下降的灌幅度較為平緩盟。而其他如檁粗條、墻梁的用框鋼量隨著柱距悔的增大而增加善，就房屋的總思用鋼量而言，藍(lán)隨著柱距的增個(gè)大先下降而后客上升。綜合各采項(xiàng)用鋼量表明族，對(duì)一定條件衫下的輕鋼房屋依而言存在記憶芒最優(yōu)柱距。莊表狹1為所列即為一般托情況下，柱高占為昏6m孕，各種跨度對(duì)兇應(yīng)的剛架最優(yōu)毒間距。綜合蒸表懸1享所示，一般情盟況下，門式剛攝架的最優(yōu)間距組應(yīng)件在勿6~座9m朗之間，柱距不睬宜超超9m麗。超過(guò)漫9m歡時(shí)，屋面檁條拐與墻梁體系的瓜用鋼量增加太奏多，綜合造價(jià)爺并不經(jīng)濟(jì)。有隊(duì)時(shí)為布置支撐扮的方便，也可眉在大柱距中插脫入個(gè)別小柱距薄，如省12m澇+慰6m鑄的混合柱距。棋表?yè)?廣相同條件下各乘種跨度對(duì)應(yīng)的忙最優(yōu)剛架間距鷹跨度（潑m)錄最優(yōu)柱距（屑m)綱9~12楊5.5敏左右直12~18促6.0特左右色18~36霧6.0~7.躍5碧左右呈36~45溪1/5~1/作6蠻跨度殖45胡以上悼8~9悶在門式剛架優(yōu)郵化設(shè)計(jì)中若能隊(duì)結(jié)合工程特點(diǎn)購(gòu)和條件，采用挺經(jīng)濟(jì)坡度、柱庸高、跨度、柱灑距，可以節(jié)約辰鋼造材創(chuàng)3%~20釘%卻，降低費(fèi)炒用含2%~10玩%澇，具有較高的伶經(jīng)濟(jì)效益，也荷有利于促進(jìn)我隊(duì)國(guó)鋼結(jié)構(gòu)的技姐術(shù)進(jìn)步和工程嗎普及。此外，階結(jié)合輕型鋼結(jié)已構(gòu)的生產(chǎn)、施父工特點(diǎn)，促進(jìn)斗工業(yè)化定型生廣產(chǎn)，建議門式棋剛架的坡度按菌本文推薦模數(shù)天選用，柱高?？?jǐn)?shù)慮取蜓l恢m畜或慨1.5m道并結(jié)合使用要苦求選用，柱距惕模數(shù)罷取匙l取m皆或棚1.5m匙，跨度模數(shù)按監(jiān)原來(lái)的馳3m隱采用。四，小結(jié)延惠毅本文結(jié)合實(shí)際限工程，建立了祝若干種計(jì)算模紐型，跨度范圍盯為起6~亭24m捧，柱距為拜4.5m扎、旅6m粱，柱高擔(dān)6m索，屋面坡度范探圍除為豈1/20~淘1/三3逢。根據(jù)計(jì)算結(jié)翼果進(jìn)行優(yōu)化前日后對(duì)比，得出破屋面坡度、柱質(zhì)高、跨度和柱顛距對(duì)結(jié)構(gòu)的影沸響規(guī)律如下：獲陵1酷）對(duì)于中小跨蠶度的門式剛架歪，在跨度相同多的條件下，剛題架的屋面坡度盼越小，結(jié)構(gòu)用紀(jì)鋼量越省，且去應(yīng)力越能接近血設(shè)計(jì)強(qiáng)港度悅;企而剛架屋面坡犁度越大，其表餡現(xiàn)為受力性能舍越好，但由于路坡度大的剛架衫斜梁長(zhǎng)，中小儀跨度剛架變截胳面是有限的，愿其用鋼量相對(duì)專大，尤其是在炭小跨度剛架中堂為甚。另外，平坡度越大，其悟屋面圍護(hù)材料妥的用量越大。掉因此，變截面宴或是等截面斜芽梁門式剛架結(jié)糟構(gòu)，在防水要掉求不高時(shí)，小柄坡度優(yōu)于大坡著度，建議暮選喜1/20,蹈1/15,萌1/1鹽0兇較經(jīng)濟(jì)。網(wǎng)踏2洪）在屋面坡度碎、荷載相同的凳條件下，剛架熊的柱高越小用屬鋼量就越省，還但是柱高的選桃擇首先得滿足張建筑功能的使渡用要求。所以習(xí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情位況選用，不可內(nèi)在空間上有壓箭抑感也不必浪擠費(fèi)空間。詳校3澤）荷載條件相塑同的剛架用鋼巖量普遍隨跨度秩的增大而增大爸。不同的生產(chǎn)臣工藝流程和使并用功能在很大喪程度上決定著些廠房的跨度，頑在盡可能滿足奪生產(chǎn)工藝和使秩用功能的基礎(chǔ)咬上，應(yīng)根據(jù)房青屋的高度確定扶較為合理的跨標(biāo)度。一般情況伍下，當(dāng)柱高、魯荷載一定時(shí)，魂適當(dāng)加大跨度踐，剛架的用鋼載量增加不太明她顯，但節(jié)省空氣間、基礎(chǔ)造價(jià)賊低，綜合效益筒較為可觀。尼4燒）應(yīng)選用本文凡所列經(jīng)濟(jì)柱距是進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)罪，當(dāng)然考慮結(jié)箱構(gòu)經(jīng)濟(jì)性時(shí)，煩不只要考慮鋼夫結(jié)構(gòu)的費(fèi)用，魔同時(shí)要考慮柱嫩下獨(dú)立基礎(chǔ)的喪費(fèi)用，只有這場(chǎng)樣才能真正有殼效的控制項(xiàng)目辮的結(jié)構(gòu)投資。參考文獻(xiàn)質(zhì)(1)CE藏CS10雄2尖二里200她2搜，門式剛架輕饞型房屋鋼結(jié)構(gòu)頃技術(shù)規(guī)首程破[S]依.累北航京市:繁中國(guó)計(jì)劃出版艙社耗，寧2003-0擾3-O1免(2跑)胖中華人民共和爺國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《叉冷彎薄壁型鋼濟(jì)結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范擇》錫(GB500職018-20爭(zhēng)02)[S]摩.威北抹京鄰:對(duì)中國(guó)建筑工業(yè)互出版社蚊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