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【摘要】轻型门式刚架结构由于具有结构简单、受力合理、自重与用钢量小而使用空间大、施工方便等特点,并便于工厂化、标准化的加工制作,广泛应用轻工业建筑、仓储、超市等商业建筑以及小型机库、体育场馆等公用建筑。对轻型门式刚架用钢量影响的因素比较多,如坡度、跨度、柱高、材质等,本文通过具体实例主要探讨柱距对轻型门式刚架用钢量的主要影响,得出安全合理经济的柱距。
【关键词】轻型门式刚架;刚架柱距;用钢量
轻型门式刚架结构由于具有结构简单、受力合理、自重与用钢量小而使用空间大、施工方便等特点,并便于工厂化、标准化的加工制作,广泛应用轻工业建筑、仓储、超市等商业建筑以及小型机库、体育场馆等公用建筑。对于轻型门式刚架用钢量的影响:不少计算都表明,轻型门式刚架折算成每平方米的用钢量随着刚架柱距的增加而减少。减少的趋势会随着刚架柱距的增加而趋于平缓。这是因为,一方面刚架柱距增加,每榀刚架的受荷面积随之增加,刚架梁、柱的截面尺寸也会加大,单榀刚架的用钢量亦会随之增大。另一方面,由于刚架柱距增加,跨度不变,则刚架折成每平方米的用钢量随着面积增大而减小。当刚架柱距不大时,例如从6m增至8m,单榀刚架荷载增加不很大,单榀刚架的重量增加亦不很大,因此折成每平方米的用钢量减少较为明显,当刚架柱距进一步增加(例如9m或大于9m)时,单榀刚架的用钢量随着荷载的进一步增大而增幅较大,折算到每平方米的用钢量的减少就不是很明显了,减少趋势趋于平缓。
以工程中常见的24m跨,7m檐高的封闭单层单跨轻型门式钢架厂房为例。计算基本荷载取值:屋面恒载:0.3kN/㎡,屋面活载:0.3kN/㎡,基本风压:0.5kN/㎡,基本雪压:0.3kN/㎡,地面粗糙度B类,不考虑地震作用,结构用钢采用Q345,计算结果见表1:
刚架用钢量仅指门式刚架用钢量,结构用钢量中包括除檩条以外的其它所有结构构件用钢量,例如柱间支撑、屋面水平支撑、系杆(包括直拉杆、斜拉杆和撑杆)、隅撑、抗风柱、门框柱、窗框柱和女儿墙立柱等。
从表1可以看出用钢量随刚架柱距增加而减少,但不能说明最终的问题,因为还没有考虑檩条的用钢量。刚架柱距就是檩条的跨度,檩条的用钢量跟刚架的柱距密切相关,仍以上述厂房为例,檩条及墙梁采用Q345,檩条活荷载:0.5kN/㎡,墙梁不考虑墙板自重,计算结果见表2,表3:
结论及建议:从表4可以看出,轻型门式刚架用钢量与刚架柱距的变化关系。从项目投资经济性分析:当柱高不大于8m,跨度范围为18~30m时,对于无吊车轻型门式刚架结构的柱距取为6~8m之间是经济合理的,对于有吊车(吊车重量不大于20吨)的轻型门式刚架结构的理想柱距为7m左右。这时结构用钢量相对较低,可以得到较好的经济效益。在工程项目实践中,在通常使用的跨度范围内,在满足建筑专业的前提下,建议采用7m左右的刚架柱距,这样比较经济合理。大于8m或超过9m以后,结构用钢量显著增加,不经济也不合理,若无特殊要求,不建议采用。
参考文献:
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[2]GB50017-2003钢结构设计规范
[3]GB50018-2002冷弯薄壁型钢结构技术规范
[4]《轻型钢结构设计手册》编制委员会轻钢结构设计手册:北京中国建筑工业出版社,1996
[5]GB50009-2012建筑结构荷载规范
[6]王元清,王春光门式刚架轻型钢结构工业厂房最优柱距研究工业建筑1999
作者简介:
陈华飞(1979-),男,2003年毕业于郑州大学土木工程学院土木工程专业,现从事石油化工项目土建设计工作,工程师。