资源描述：
《浅议轻钢结构厂房优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、浅议轻钢结构厂房优化设计 【摘要】轻钢结构建筑将成为结构发展的一个重要方向，潜力巨大、前景广阔。本文就轻钢结构厂房优化设计进行了详细探讨。【关键词】钢结构厂房设计中图分类号：TU391文献标识码：A前言轻钢厂房在不降低结构安全性的前提下，如何设计得更合理、更经济，是钢结构设计师，也是建设单位最关注的问题，因为它直接关系到工程的造价和施工单位的中标与否。据有关统计分析，在前期规划阶段，影响工程造价的可能性为75％～95％；在初步设计阶段，影响工程造价的可能性为35％～75％；在施工图设计阶段，影响工程造价的可能性为5％～35％。因此，设计质量的好坏、设计方
2、案是否最优化，对工程造价将会产生直接影响。如果能在前期决策阶段和设计阶段就事先主动参与，进行优化设计，特别是设计阶段的主体结构方案优化，则可能会产生较大的经济效益，从而使工程项目既安全可靠，又经济实用，当然这需要工程各方特别是建设单位的大力支持和设计施工各方的协助、配合。一、轻钢结构的特点及适用范围1、结构特点5轻钢结构与普通(传统)钢结构相比,除具有普通钢结构的自重较轻、材质均匀、应力计算准确可靠、加工制造简单、工业化程度高、运输安装方便外,还有以下特点:(1)用钢更省,主框架钢材可省40%~50%。(2)轻钢结构的设计制作和安装已形成工业产品化、系列化
3、、标准化的运行模式,效率更高,质量也更有保证。(3)设计程序化,生产联网自动化。现在有许多比较成熟的轻钢结构设计程序,如同济大学研制出的3D3S程序、中冶集团建筑研究总院开发的PS2000及阿依艾公司的SSDD等。2、适用范围轻钢门式刚架通常用于跨度9~36m,柱距6m(7.5m或9m),柱高4.5~12m、设有吊车起重量较小的单层工业厂房或公共建筑(超市、娱乐体育设施、车站候车室、码头建筑)二、轻钢结构厂房优化设计要点1、合理选择柱网尺寸在门式刚架的设计中,从综合经济分析的角度,合理的柱网布置对整个结构的优化设计至关重要。门式刚架房屋由多榀刚架组成,形式
4、通常为“门”字形,端部设抗风柱,各榀刚架间通过支撑和系杆连成整体。这种结构竖向荷载由刚架梁传至刚架柱,横向作用由各榀刚架承担,5纵向作用则由柱间支撑承担。刚架的跨度和柱间距是影响结构用钢量的主要因素,另外,结构高度、材料强度、荷载大小、有无吊车、单跨多跨等都对结构用钢量变化有明显的综合影响。根据设计经验,在确定柱网尺寸时可综合考虑下列因素影响:（1)不论是否设有吊车,门式刚架的跨度宜为12.0m~36.0m,较经济的跨度建议在18.0m~24.0m范围内采用,其合理的最大跨度不宜大于36.0m。（2)不论是否有吊车,门式刚架的合理柱距宜为6.0m~9.0m
5、,建议采用7.5m左右的较大柱距,对无吊车刚架采用较大柱距经济性更为明显。（3)门式刚架的跨度及荷载较大,或设有吊车时,建议刚架及吊车梁宜采用强度较高的Q345钢。（4)门式刚架结构的柱距直接影响次结构构件(包括吊车梁)的经济性,次结构构件的用钢量有时可达总钢量的50%,并起到重要的调节平衡作用,故应当重视而且合理做好次结构构件的设计工作。（5)屋盖荷载增加(跨度敏感)或柱高增加(风荷载敏感)均会引起用钢量较明显的增加,设计时应注意正确的计算荷载取值。2、节点设计单层刚架厂房,柱子与基础连接处往往设计成铰接,柱子与横梁处为刚接,但由于种种原因,5计算假定可
6、能与实际情况不符,譬如吊车厂房的上柱与屋面梁的连接,或多层刚架厂房上柱与屋面梁的连接处,与梁端截面相比较,上柱截面高度往往较小,柱顶节点往往如图1形式。尽管采用高强螺栓按固接计算进行连接节点设计,看似固接,但由于梁端截面远远大于柱顶截面高,二者刚度比相差很大,柱子刚度小,对梁起不了或不能很好产生嵌固作用,就形不成理想刚性,使这个节点近似于固接与铰接之间的状态,产生的结果将是梁的挠度增大,跨中实际弯矩值增加,对正常使用状态与承载能力极限状态均是不利的,严重时甚至影响刚架的几何不可变性。看似是节点处理问题,实质是对刚架整体受力状态的把握有偏差。柱顶处梁端的嵌固
7、必须以柱子本身刚度来保证。譬如,图1节点梁、柱和翼缘的厚、宽均相同。腹板等厚,梁截面高600mm,柱截面高400mm,其刚度比为31375B1,刚度小几倍的柱顶肯定无法对刚度大的梁端形成有效嵌固。图1不同刚度梁柱端部示意3、作用效应计算变截面门式刚架应采用弹性分析方法确定各种内力。等截面门式刚架允许采用塑性分析方法,并按现行国家标准的规定进行设计。轻钢结构允许采用塑性设计,5但仅适用于不直接承受动力荷载的固定梁、连续梁以及由实腹构件组成的单层和二层框架结构。采用塑性设计的结构或构件,按承载能力极限状态设计时,应采用荷载设计值,考虑构件截面内塑性的发展及由此
8、引起的内力重分布,用简单的塑性铰理论进行内力分析。按塑性设计时,钢
