浅析轻型门式刚架厂房用钢量影响因素

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1、浅析轻型门式刚架厂房用钢量影响因素工业厂房设计中柱X布置往往采用模数化柱距,对门式刚架轻型刚架结构工业厂房来说,采用过去的钢筋混凝土厂房模数柱距会使用钢量指标过大。笔者根据从事的几个门式刚架厂房的实际工程,对轻钢厂房的用钢量因素作了一些研究。　　关键词门式刚架用钢量　　门式刚架在我国迅速发展，得到越来越广泛的应用，成为建筑结构中发展最快的结构类型。它已用钢省，造价低，制作安装简便，工期短，使用范围广泛，外形美观，可以拆迁的一系列的优点，深受用户的欢迎，已基本取代了过去长期沿用的大型屋面板和梯形钢屋架式的工业厂房。因此，

2、在门式刚架的设计中，为了充分发挥其优越性，结构工程师应尽可能地优化结构设计，从而达到“用钢量最省”的这个目标。　　影响门式刚架轻钢厂房用钢量的因素较多，主要与荷载、跨度、柱距、檐高、钢材性能、抗震等级等条件有关。　　1、荷载对用钢量的影响　　荷载的大小对于结构用钢有着直接的影响。荷载增加，用钢会随之增加。笔者对实际工作中的一个刚架用钢作了一个比较，当附加吊载从0.2kN/M2增加到0.5kN/M2，即增值为0.3kN/M2时，刚架重量提高1.17倍左右。当附加吊载增值为0.6kN/M2时，刚架重量提高1.25倍左右，由

3、此可见用钢随荷载的增加是非常显著的。　　荷载中屋面恒载是容易确定的，屋面活载按规范取值，但附加吊载则常因厂房而异。因此，在结构设计时必须慎重荷载的取值，应从业主或设计院得到文字依据。　　2、跨度对用钢量的影响　　厂房跨度对用钢量也有影响。跨度大，用钢量也大。门式刚架的经济跨度一般在18m~36m，吊车吨位较大时，经济跨度在24m~36m，无吊车活吊车吨位较小时，经济跨度在18m~24m，采用合理的经济跨度可以节省钢材的5%~15%，总造价降低2%~7%。　　增加中间柱，减少厂房跨度，降低用钢的效果非常显著。当然设不设中

4、间柱要根据工艺等各方面的要求作综合考虑。在方案确定之前，向业主(建设方)提供专业咨询信息，在满足业主工艺需要的同时，又能达到结构的经济跨度，降低用钢量，节约建设费用。　　3、柱距对用钢量的影响　　不少研究都表明，刚架折成每平方米的重量随着柱距的增加而减少，而减少的趋势会随着柱距的增加而趋于平缓。这是因为，一方面柱距增加，每榀刚架的受荷面积随之增加，刚架梁、柱的截面尺寸，从而单榀刚架的重量亦会随之增大。另一方面，由于柱距增加，跨度不变，则刚架折成每平方米的重量随着面积增大而减小。当柱距不大时，例如从6M增至8M，单榀刚架

5、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重量减少较为明显，当柱距进一步增加(例如超过9M)，单榀刚架的重量随着荷载的进一步增大而增幅较大，折算到每平方米的重量的减少就不是很明显了，减少趋势趋于平缓。　　因此，对于常用刚架，建议柱距取7~9m，当无吊车活吊车吨位较小时，柱距可取8~9m，当吊车吨位较大时，柱距可取7m左右，用钢量比常规6m柱距可节省3%~5%，总造价可节省2%~6%。　　4、檐高对用钢量的影响　　当荷载跨度、柱距等因素相同时，檐高(柱长度)愈高，用钢愈大。这不仅仅是由于柱加长了一节，

6、柱高增加，结构的侧向刚度降低，柱顶在水平荷载下的侧移增大，要控制柱顶位移值，必须增加柱截面尺寸。柱长度愈大，柱愈容易受压失稳，其临界压力是与柱长度的平方成反比的。从前面的铰接柱临界力公式P=Π2EI/L2中可以看出，当L不能改变时，要提高柱的临界力，只有增大I，即截面惯性矩(与截面尺寸和截面形状有关)。对于受压构件,多采用对称截面如H截面管形截面，箱形截面等，增大临界力必须要加大截面尺寸，或者减少柱在两个垂直方向上的约束长度，例如增加系杆或隅撑等，这些都会导致用钢量的增加。　　一般地说，建筑物的檐高或层高多是由建筑师或

7、生产工艺所定，在能满足二者的前提下，尽量降低檐口高度，有利于降低用钢量。　　5、钢材强度对用钢量的影响　　这里钢材强度是指钢的屈服强度，因为钢材的设计强度是根据其屈服强度而确定的。国内建筑常用钢材为Q235和Q345，即钢材的屈服强度fy=235N/mm2和fy=345N/mm2。　　一般情况下，当结构构件的用钢是由其强度控制时，Q345的用钢要比Q235节约。但当构件的尺寸是由变形(刚度)和稳定控制时，钢材强度的影响就不十分显著。但是构件由强度控制转化为稳定或刚度控制常常不是一个明确的界限而是一个范围，同时构件在满足

8、稳定和刚度要求时，也需对其强度或组合强度(例如，弯、剪、压共同作用)进行检查或校核。在最优跨度24~30m的范围内，无论柱间距大小，采用Q345钢的用钢量均比Q235钢的用钢量下降16%左右，如今Q345与Q235价格相差不多的情况下，使用强度高一些的钢对节余钢材会有明显的效果。　　6、檩条对用钢量的影响　　轻钢结构中，檩条所占结