钢框架结构柱网尺寸的技术经济分析

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1、钢框架结构柱网尺寸的技术经济分析提要：钢框架结构[1]具有很好的抗震性能，能够提供宽敞而灵活的使用空间，造价低廉、施工方便，建筑造型的可塑空间大。在建筑设计中，只要选择了钢框架结构，就面临柱网尺寸如何确定的问题。钢框架结构柱网尺寸的选择不仅需要符合建筑设计和使用的要求，同时还要保证经济合理、施工方便。本文定性和定量的分析了影响柱网尺寸确定的主要因素：工程造价、施工技术难易程度等，得出了他们与柱网尺寸的关系，找出最合理的柱网尺寸。关键词：钢框架结构柱网尺寸影响因素一、引言为了确定经济合理的柱网尺寸[2]，掌握其规律性，需要对影响

2、柱网尺寸的因素及确定原则进行研究。为此，首先分析了确定框架结构柱网尺寸的影响因素及它们之间的关系，再利用建筑科学院出版的PKPM2010软件算出实际工程中不同柱网尺寸时对应的钢材消耗量及单平方用钢量，确定最为经济合理的钢框架结构柱网尺寸。二、影响钢框架结构柱网尺寸的主要因素在实际工程中，柱网尺寸的大小往往不是通过单一的平面关系就能确定的，尤其是比较复杂的建筑物。影响框架结构柱网尺寸选择的因素很多，如使用功能、建筑布局和造型、工程造价、施工技术难度等。（1）建筑布局和造型。一幢高层建筑中，有的楼层可能是办公房间，有的楼层是旅馆，

3、有的楼层是公寓，底层可能是商场或某行业的营业大厅，地下室还要做停车场及设备用房等。这时，确定建筑物的柱网就不能仅从单一的功能去考虑，必须对建筑物的各种功能进行权衡，找出既适应各种功能又最经济合理的柱网。（2）工程造价。当柱网尺寸较小时，构件截面满足构造要求即可，所以其强度不能充分发挥，造成材料浪费；当柱网尺寸较大时，构件尺寸增大，结构的造价也可能提高，故只有合理的柱网尺寸才能使造价最低、最经济。（3）施工技术难易程度。当设计柱网尺寸较大时，单根梁的重量可能就比较重了，而由于场地限制吊车又进不去或者没办法伸臂，这是就增加了施工的

4、难度。所以大柱距钢框架有可能既不经济又增加了施工难度。三、试验研究试验计算模型为无填充墙全钢框架结构体系，建筑为三层钢结构厂房，层高3.6m。屋（楼）面恒荷载为4.0KN/m2；基本风压0.45KN/m2；抗震设防烈度为7度,地震分组为第一组；楼板采用组合楼板（楼承板+现浇混凝土板）；框架梁柱钢材材质为Q345-B，楼承板材质为Q235-B,混凝土强度等级为C30，板内钢筋采用HPB400。为了便于分析，假定所设计的钢结构厂房开间数保持不变（共8间），以单位面积上的含钢量作为比较标准。依据建筑设计，其柱网布置如图1所示，其中L

5、0为柱距，分别取L0=4200，4800，5400，6000，6600，7200，7800，8400和9000mm进行计算、分析讨论。图1.钢框架柱网布置图对以上8种不同柱网尺寸条件下的钢框架结构进行设计[3][4]，根据钢框架结构设计进行了技术经济指标的计算和用钢量的分析[5]，在不同活荷载的情况下得出相应的结果，次梁每隔两米横向布置，楼板混凝土和钢筋用量不计。本试验基准计算屋（楼）面活荷载取4.0KN/m2（表1），再取2.0KN/m2（表2）和6.0KN/m2（表3）分别计算与其比较，从而得出比较准确的结论。（1）、在屋

6、（楼）面活荷载取4.0KN/m2情况下表1：在屋（楼）面活荷载取4.0KN/m2情况下，钢结构厂房的含钢量方案一方案（1）方案（2）方案（3）方案（4）方案（5）方案（6）方案（7）方案（8）方案（9）开间L0（mm）420048005400600066007200780084009000恒载（KN/m2）4.04.04.04.04.04.04.04.04.0活载（KN/m2）4.04.04.04.04.04.04.04.04.0梁截面ZL-1H350x200x8x12H350x200x8x12H350x200x8x12H35

7、0x200x8x12H350x200x8x12H400x200x8x12H400x200x8x12H450x200x8x12H500x200x8x12ZL-2H350x200x8x12H350x200x8x12H350x200x8x12H350x200x8x12H350x200x8x12H400x200x8x12H400x200x8x12H450x200x8x12H500x200x8x12CL-1H300x160x6x8H300x160x6x8H350x160x6x8H300x160x6x8H300x160x6x8H350x1

8、80x6x10H350x180x6x10H400x200x8x12H450x200x8x12柱截面H350x250x8x12H350x250x8x12H350x250x8x12H350x250x8x12H350x250x8x12H350x250x8x12H400x260x10