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1、浅谈轻钢结构厂房优化设计 摘要：由于钢结构整体刚度和抗震性能好、施工速度快、自重轻、承载力高，在大跨度及超高层建筑中代替了钢筋混凝土结构，但也存在着防火性能差、易腐蚀等缺点，在设计中根据其特点扬长避短才能更好地发挥钢结构的作用，本文中笔者就钢结构工业厂房优化设计进行了阐述。 关键词：轻钢结构厂房优化设计 中图分类号：TU391文献标识码：A 一、轻钢结构厂房的优缺点 截至目前，我国轻钢结构厂房还处于起步阶段，同传统钢筋混凝土结构建筑相比，轻钢结构厂房具有如下优点： 1、抗震性能好 轻钢结构材料的抗震性能较好，钢材具有良好的抗拉性、抗压性、抗剪性，能够
2、承载较大弯曲，是一种延展性较强的材料；此外，钢材自身重量较轻，同钢筋混凝土结构相比，跨度相同、荷载相同的情况下，轻钢结构钢屋架的重量是钢筋混凝土结构屋架的25%-30%。能够满足地震设防烈度相对较高的地点对厂房的要求，轻钢结构的综合经济性优于传统建筑中的钢筋混凝土结构。 2、安装简便、环保 轻钢结构建筑的搭建不受季节影响，一栋200平米左右的建筑，5个熟练工人便可在20日内完成从地基到装修的整个施工过程，大大缩短了施工时间，提高施工效率。轻钢结构建筑的材料回收了达100%，是真正的无污染建筑。 3、耐久性 建筑中采用的轻钢结构大多是冷弯薄壁钢构件，钢骨都进行
3、防腐处理，这样便可避免在施工及使用的过程出现钢板锈蚀现象，进而增加了钢板的使用寿命，部分轻钢结构的使用寿命可达100年。 4、舒适性好 与砖瓦结构建筑相比，采用轻钢墙体的建筑具有呼吸功能，能够自行调节室内空气的干湿，另外房屋屋顶还具有通风功能，在房屋内部上空可以形成流动的空气间，从实现屋顶房屋通风散热的需求。 5、轻钢结构缺点 轻钢结构容易受到腐蚀，防火性能较差，因此厂房设计人员在设计中应当充分考虑轻钢结构自身特点，扬长避短，才能使轻钢结构在厂房建设中发挥更大的作用。 二、轻钢结构的特点及适用范围 1、结构特点 轻钢结构与普通(传统)钢结构相比,除具有
4、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、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PSXX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(
5、超市、娱乐体育设施、车站候车室、码头建筑) 三、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,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)
6、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,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
7、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,计算假定可能与实际情况不符,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,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
