門式剛架設(shè)計結(jié)構(gòu)探討開題報告、文獻(xiàn)綜述

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計開題報告</b></p><p>　　（含文獻(xiàn)綜述、外文翻譯）</p><p>　　題 目 **3號廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計（A） </p><p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 號 </p>&

2、lt;p>　　專業(yè)班級 </p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　指導(dǎo)教師（職稱） ） </p><p>　　二○一二年 十二月 三十日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p><b>

3、;　　開 題 報 告</b></p><p>　?。òㄟx題的意義、可行性分析、研究的內(nèi)容、研究方法、</p><p>　　擬解決的關(guān)鍵問題、預(yù)期結(jié)果、研究進(jìn)度計劃等）</p><p>　　1. 選題的背景和意義</p><p><b>　　1.1選題的背景</b></p><p>　

4、　鋼結(jié)構(gòu)建筑具有輕質(zhì)高強(qiáng)、力學(xué)性能良好、抗震性能優(yōu)越、工業(yè)化程度高、施工速度快、外形美觀、投資回收快、可再次利用及符合可持續(xù)發(fā)展政策等一系列的優(yōu)點。近年來鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國出現(xiàn)了非?？斓陌l(fā)展勢頭，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，目前，我國鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展處在建國以來最好的一個時期。但是，與國外的一些發(fā)達(dá)國家相比，我國在許多方面還存在著明顯差距，如美國、日本、德國等國家，在工程建設(shè)中廣泛采用鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)建筑占整個建筑的40%以上，而目前我國的鋼結(jié)構(gòu)建筑

5、所占比重還不到5%。由此可見，今后我國的鋼結(jié)構(gòu)建筑市場有著巨大的發(fā)展空間。[1]</p><p><b>　　1.2選題的意義</b></p><p>　　考慮到門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋具有自重輕，用鋼省，造價低，抗震性能好的特點，在抗震設(shè)防烈度為7度及以下地區(qū)不需要考慮抗震設(shè)計。而且該種結(jié)構(gòu)可跨越較大的跨度，形式美觀有現(xiàn)代感，能充分滿足使用要求，用途廣泛，施工周期短且

6、不需要大型的施工機(jī)具，因此本工程采用了門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)。</p><p>　　本工程是實際工程，通過此次的設(shè)計過程，可了解實際的操作，掌握具體的流程以及相關(guān)軟件等工具。進(jìn)一步的將理論和實際相結(jié)合，對于今后的工作有著決定性的幫助。另一方面，也鍛煉了自己的獨立分析，閱讀文獻(xiàn)（包括外文）的能力，為自身將來的發(fā)展做下基礎(chǔ)。</p><p><b>　　2．可行性分析</b&g

7、t;</p><p>　　門式剛架輕型房屋以門式剛架為受力體系，外墻采用冷彎薄壁型鋼裸條和壓型鋼板，承重體系和圍護(hù)體系都很輕，施工速度快整休造價低，具有廣闊的發(fā)展前景。一些國外的公司采用計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)和計算機(jī)輔助制造(CAM)相結(jié)合的一體化生產(chǎn)技術(shù)，在國內(nèi)市場有很大的優(yōu)勢。隨著《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的實施，國內(nèi)也相繼開發(fā)出了一些門式剛架設(shè)計軟件。</p><p>　　

8、在大學(xué)四年學(xué)習(xí)期間我已完成鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程，對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計有一定專業(yè)了解。能大概運用工程軟件如PKPM和AUTOCAD等進(jìn)行建模和輔助運算，并且已經(jīng)閱讀了相關(guān)文獻(xiàn)。同時我也已經(jīng)仔細(xì)閱讀了設(shè)計資料，了解工程概況。我還需要參考鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范并結(jié)合設(shè)計目標(biāo)完成設(shè)計任務(wù)，在結(jié)構(gòu)建模方面我還需要學(xué)習(xí)STS鋼結(jié)構(gòu)的使用并結(jié)合計算書進(jìn)行設(shè)計。我相信在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下我能完成預(yù)定設(shè)計任務(wù)。</p><p><b>　　

9、3．設(shè)計的內(nèi)容</b></p><p>　　本工程為**3號廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用的是門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)廠房。該工程位于位于浙江省嘉善市，其中3號廠房總面積4032m2，為單層鋼結(jié)構(gòu)廠房，屋面和墻分別采用輕鋼和壓型鋼板外包，±0.000處標(biāo)高為3.700m，室內(nèi)外高差為0.150m，建筑高度7.4m。屋面采用單層壓型鋼板，墻面也采用單層壓型鋼板，檁條為薄壁卷邊Z型鋼，墻梁為薄壁卷邊C型鋼，

10、屋面坡度8％。設(shè)計使用年限為鋼結(jié)構(gòu)25年，抗震等級為Ⅲ級，抗震設(shè)防烈度為6度。車間生產(chǎn)類別為戊類，根據(jù)規(guī)范不進(jìn)行防火處理，耐火等級為二級。</p><p>　　3.1 設(shè)計的工作路線</p><p>　　3.2 設(shè)計的主要內(nèi)容</p><p>　　（1）建筑設(shè)計（平面圖、立面圖、剖面圖）；</p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)形式及布置；</

11、p><p><b>　?。?）荷載計算；</b></p><p><b>　　（4）內(nèi)力分析；</b></p><p><b>　?。?）位移計算；</b></p><p>　?。?）節(jié)點設(shè)計（包括梁梁合縫板的計算、梁柱合縫板的計算，初選截面后要進(jìn)行螺栓承載力驗算、合縫板（端板）厚

12、度驗算、節(jié)點域計算）；</p><p>　?。?）檁條、墻梁、隅撐設(shè)計；</p><p><b>　?。?）基礎(chǔ)設(shè)計；</b></p><p>　?。?）繪制各種施工圖，包括結(jié)構(gòu)平面布置圖、柱間支撐布置圖、屋面檁條布置圖、墻梁檁條布置圖、剛架及節(jié)點詳圖。</p><p><b>　　4．研究的方法</b&

13、gt;</p><p>　　4．1涉及的相關(guān)課程</p><p>　　在本畢業(yè)設(shè)計中，主要涉及到結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、理論力學(xué)、土木工程制圖、土木工程材料、房屋建筑學(xué)、鋼結(jié)構(gòu)基本原理、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、PKPM程序應(yīng)用等。</p><p>　　4．2研究的主要方法</p><p>　　在對工程概況和門式剛架的受力形式有了初步的了解之后，即可通過PKP

14、M系列的STS對結(jié)構(gòu)進(jìn)行電算。然后，根據(jù)本次設(shè)計的要求，進(jìn)行了檁條和墻梁的手算，并提取了一榀框架，對其上的合縫板、端板及柱腳進(jìn)行手算。手算和電算的依據(jù)是《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。</p><p>　　在進(jìn)行本次設(shè)計時，主要對書本上的知識進(jìn)行鞏固并結(jié)合實際工作對書本上的知識理論進(jìn)行擴(kuò)展和實際應(yīng)用?？紤]到對今后發(fā)展的需要，對書本上和現(xiàn)行設(shè)計中所采用的不同的設(shè)計方法，大部分以現(xiàn)行的方法為依據(jù)從而與實際工作能有

15、更好的結(jié)合。</p><p>　　4．3研究的主要工具</p><p>　　PKPM-鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計：進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模以及計算檁條、支撐等構(gòu)件的穩(wěn)定性，驗算截面寬度和高度；</p><p>　　AUTOCAD：使用CAD繪制結(jié)構(gòu)布置圖以及節(jié)點詳圖；</p><p>　　WORD：文字處理以及排版，方便修改和后期校正；</p><p

16、>　　EXCEL：方便數(shù)據(jù)統(tǒng)計和運算；</p><p>　　BOX：鋼結(jié)構(gòu)計算機(jī)輔助設(shè)計軟件工具箱；</p><p>　　PMCAD：結(jié)構(gòu)平面計算機(jī)輔助設(shè)計軟件；</p><p>　　CAD-STS：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件。</p><p><b>　　5．預(yù)期研究成果</b></p><p>　　

17、1、開題報告書（包括開題報告、文獻(xiàn)綜述、外文翻譯）</p><p>　　2、圖紙：圖紙目錄；結(jié)構(gòu)設(shè)計總說明；屋面結(jié)構(gòu)布置圖剛架詳圖；；柱間支撐布置圖；屋面檁條布置圖；墻梁布置圖；柱腳錨栓布置圖</p><p>　　3、計算書：結(jié)構(gòu)整體計算; 檁條、墻梁、支撐、抗風(fēng)柱計算; 中間榀剛架計算；剛架梁柱連接、柱腳計算。其中論文：10000字以上，包括緒論、正文、結(jié)論、參考文獻(xiàn)等。</p&g

18、t;<p>　　6．設(shè)計工作進(jìn)度計劃</p><p>　　設(shè)計起止時間：2011年11月10日 至 2012年5月20日</p><p>　　詳細(xì)進(jìn)度安排如下：（以周為單位）</p><p><b>　　第七學(xué)期</b></p><p>　　第10－11周：查閱文獻(xiàn)，準(zhǔn)備開始畢業(yè)設(shè)計；</p>

19、<p>　　第12－15周：文獻(xiàn)綜述，外文翻譯；</p><p>　　第16－17周：了解工程的基本情況，完成開題報告；</p><p><b>　　第八學(xué)期</b></p><p>　　第1－8周：設(shè)計、開發(fā)，包括結(jié)構(gòu)總說明，建筑平面，立面圖的繪制，以及結(jié)構(gòu)布置圖、柱間支撐布置圖、檁條和墻梁布置圖、框架詳圖的繪制等；</p&

20、gt;<p>　　第9－12周：撰寫畢業(yè)設(shè)計論文；</p><p>　　第13－14周：論文的修改與答辯。</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p><b>　　文 獻(xiàn) 綜 述</b></p><p>　　（包括國內(nèi)外現(xiàn)狀、研究方向、進(jìn)展情況、存在問題、參考

21、依據(jù)等）</p><p>　　門式剛架設(shè)計結(jié)構(gòu)探討</p><p>　　1.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 </p><p><b>　　1.1國外研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　門式剛架輕型結(jié)構(gòu)體系始于美國。日本和歐洲門式剛架輕型結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用也較多，但美國的門式剛架輕型結(jié)構(gòu)體系發(fā)展最快，應(yīng)用也最廣泛。由于門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)

22、具有許多其他結(jié)構(gòu)所不具備的優(yōu)點，而且經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，因此這種結(jié)構(gòu)形式在國外一經(jīng)推出就得到了廣泛應(yīng)用。國外輕型鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展較早，隨著新型建筑材料的出現(xiàn)、加工設(shè)備的不斷改善、設(shè)計形式的多樣化，門式剛架輕型結(jié)構(gòu)體系漸漸普及到大型工業(yè)廠房、商業(yè)建筑、交通設(shè)施等建筑中，實現(xiàn)了設(shè)計、分析、出圖的程序化(如大型通用化設(shè)計軟件包Loseke Building System Software)，構(gòu)件加工、安裝施工、經(jīng)營管理一體化流程。目前，大部分國外輕鋼

23、公司都具有自己的門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)系列，各公司的輕鋼結(jié)構(gòu)系列大同小異。據(jù)統(tǒng)計，歐美各國由輕鋼結(jié)構(gòu)體系建造的非住宅單層建筑物占總數(shù)的50%以上，日本新建的1-4層建筑大都采用輕鋼結(jié)構(gòu)。在許多國家，如英、美、日、澳大利亞等已作為一種經(jīng)濟(jì)快捷的建筑結(jié)構(gòu)體系，以商品的形式出售。其中，美國門式剛架輕型結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用在各領(lǐng)域比例為:1)商業(yè)(倉庫、小賣店、事務(wù)所、銀行、車庫設(shè)施)占42%;2)制造業(yè)(制造工廠、倉庫)占34%;</p>&

24、lt;p>　　在日本，門式剛架輕型結(jié)構(gòu)體系有兩種類型:第一種是日本自身發(fā)展起來的，已實現(xiàn)了構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化、定型化、裝配化;經(jīng)營管理、設(shè)計、生產(chǎn)、施工、售后服務(wù)系統(tǒng)化。第二種是1989年以來，在從美國引進(jìn)的輕鋼結(jié)構(gòu)體系的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。日本工程界目前正就主剛架在地震力作用時保有水平耐力(即構(gòu)件達(dá)到塑性階段時的承載力)所需的D，值的取法(D、為地震空間結(jié)構(gòu)分維，反映地震空間結(jié)構(gòu)的相似性)，大斷面Z型冷彎薄壁型鋼擦條及墻梁、高強(qiáng)度螺栓在橢

25、圓孔處的受力狀態(tài)等幾個方面進(jìn)行研究 [4]</p><p>　　1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀</p><p>　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國已成為世界上鋼產(chǎn)量大國，發(fā)展建筑鋼結(jié)構(gòu)是我國新的建筑技術(shù)政策。首先，從發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)的主要物質(zhì)基礎(chǔ)來看，自1996年開始我國鋼的總產(chǎn)值就已超過1億噸，居世界首位。而且隨著鋼材產(chǎn)量和質(zhì)量持續(xù)提高，其價格正逐步下降，輕鋼結(jié)構(gòu)的造價也相應(yīng)有較大幅度的降低。與之相應(yīng)的是，輕

26、鋼結(jié)構(gòu)配套的新型建材也得到了迅速發(fā)展。其次，從發(fā)展輕鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)基礎(chǔ)來看，薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)、門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)、壓型鋼板結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)焊接和高強(qiáng)度螺栓連接等方面的設(shè)計、施工、驗收規(guī)范規(guī)程及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已發(fā)行。有關(guān)規(guī)范規(guī)程的不斷完善為輕鋼結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用奠定了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。第三，從發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)的人才素質(zhì)來看，經(jīng)過幾年來的發(fā)展，專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計人員已經(jīng)形成一定的規(guī)模，而且他們的專業(yè)素質(zhì)在實踐中得到不斷提高。[5]</p><p&g

27、t;　　目前國內(nèi)常用的輕鋼結(jié)構(gòu)承重體系包括：焊接門式剛架結(jié)構(gòu)體系、冷彎薄壁型結(jié)構(gòu)體系、多層房屋鋼結(jié)構(gòu)體系、金屬拱型波紋屋蓋體系等。[6]</p><p><b>　　2．研究方向</b></p><p>　　2.1門式剛架的優(yōu)化問題研究</p><p>　　(1) 門式剛架的優(yōu)化問題可以定義為:</p><p>　　W=

28、L（++） （1a）</p><p>　　S．t． ， （1b）</p><p><b>　?。?c）</b></p><p>　　，， （1d）[7] [8]</p><p>　　式中

29、，W為結(jié)構(gòu)總重；為材料密度;L為第構(gòu)件的長度;，，，，分別為第構(gòu)件的外翼緣寬度和厚度、內(nèi)緣緣寬度和厚度及腹板厚度;而和互為第i構(gòu)件兩端的腹板高度;為第k點在第l工況下的水平位移。為該點標(biāo)高;為相應(yīng)的側(cè)移比限值;為第m號梁在第l工況下的撓度; 為梁跨度:為相應(yīng)的撓度限值;和分別為第s截面在第l工況下的強(qiáng)度及其限值; 和分別為第構(gòu)件以緣和腹板的允許寬厚比。其它尚有構(gòu)件穩(wěn)定性等要求也須考慮，此處不一一列出。 [9]</p>&l

30、t;p>　　優(yōu)化設(shè)計是一種尋找確定最優(yōu)設(shè)計方案的技術(shù)。所謂“最優(yōu)設(shè)計”，指的是一種方案可以滿足所有的設(shè)計要求，而且所需的支出（如重量，面積，體積，應(yīng)力，費用等）最小。實際上，設(shè)計方案的任何方面都是可以優(yōu)化的，如結(jié)構(gòu)的尺寸（厚度，高度，寬度等）、形狀（如過度圓角的大小）、支撐位置、制造費用、自然頻率、材料特性等。也就是說，最優(yōu)方案就是一個最有效率的方案。[10]</p><p>　　(2) 建筑空間優(yōu)化<

31、;/p><p>　　門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)投資經(jīng)濟(jì)性決定于諸多方面。如功能、吊車噸位、建筑高度、柱距、跨度、屋面荷載等。在設(shè)計過程中若能較合理地選擇各種因素，對于建筑經(jīng)濟(jì)性起到至關(guān)重要的作用。在設(shè)計中對建筑的具體功能和工藝要求一定要做到非常地熟悉。如生產(chǎn)線對跨度的要求;過跨平車對柱距的約束;吊車起吊高度以及庫房堆積高度對廠房凈高的限制等。在滿足功能的基本前提下，做到空間不要浪費。同時將結(jié)構(gòu)分析的意見，特別是對投資影響

32、較大的限制條件反饋給工藝設(shè)計人員或建設(shè)方，在不影響功能或?qū)δ苡绊戄^小的前提下，做適當(dāng)功能或工藝調(diào)整后，使得建筑的空間最為節(jié)省。吊車噸位往往是功能的特定要求，但吊車的選擇對建筑投資卻起到非常重要的作用。單梁橋式吊車自重輕，適用于工廠倉庫對貨物吊裝量不大且運轉(zhuǎn)不甚頻繁的作業(yè)場所，小車采用電動葫蘆與之配套。在生產(chǎn)允許的情況下，應(yīng)盡可能選擇自重輕，輪壓小的吊車，單梁橋式吊車較雙梁橋式吊車對廠房的經(jīng)濟(jì)性更為有利。合理的柱距對廠房用鋼量有較大的影

33、響。</p><p>　　(3) 結(jié)構(gòu)構(gòu)件優(yōu)化</p><p>　　結(jié)構(gòu)構(gòu)件的優(yōu)化是在給定的類型、材料、布局和外形的情況下，優(yōu)化各個組成構(gòu)件的截面尺寸，使結(jié)構(gòu)最輕或最經(jīng)濟(jì)。截面優(yōu)化的實現(xiàn)方法有二種。一是用最優(yōu)化理論來解決，把問題歸結(jié)為一個單目標(biāo)規(guī)劃問題，優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)是用鋼量最少或造價最低，各種設(shè)計條件如結(jié)構(gòu)反應(yīng)(應(yīng)力、位移等)的允許范圍等都可作為約束條件，用數(shù)學(xué)規(guī)劃的理論來尋求最優(yōu)解或最

34、滿意解。另一種方法是窮舉法，即把各種合理的構(gòu)件截面形式都進(jìn)行計算比較，在滿足設(shè)計要求的情況下，以用鋼量最少或造價最低為控制條件，得到滿意的截面尺寸。如門式剛架常采用變化構(gòu)件的截面來適應(yīng)彎矩變化以達(dá)到節(jié)約鋼材的目的。除腹板高度變化外，厚度也可根據(jù)需要變化;上下翼緣可用不同截面;相鄰單元的翼緣也可采用不同截面。因此，影響整個剛架用鋼量的因素有上翼緣的寬度、厚度;下翼緣的寬度、厚度;腹板的厚度;構(gòu)件大頭、小頭的高度;而且這些因素之間也互相影響

35、，互相不獨立。工程設(shè)計從形式上看，是一種基于嚴(yán)格的力學(xué)和數(shù)學(xué)法則的精確運算過程;實際上，結(jié)構(gòu)設(shè)計中起重要作用的并不是那些運算方法和數(shù)學(xué)處理，而是一系列難以用精確的計算解決的，具有主觀色彩的決策問題，所以，完全用最優(yōu)化理論來實現(xiàn)截面優(yōu)化設(shè)</p><p>　　2.2剛架設(shè)計其他問題研究</p><p>　　近二十年來，鋼結(jié)構(gòu)在我國進(jìn)入了快速的全面的發(fā)展和應(yīng)用時期。在輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)體系中，門式

36、鋼構(gòu)具有施工快、造價低、擴(kuò)建靈活，維護(hù)費用低等特點，在工業(yè)建筑市場上占據(jù)了主導(dǎo)地位。[12]真因為其發(fā)展的快速性，我們不得不去研究除優(yōu)化以為的所存在的問題，包括荷載，屋脊垂度，柱子，檁條等。</p><p><b>　　3．進(jìn)展情況</b></p><p>　　3.1 剛架的具體優(yōu)化問題（合理跨度和最優(yōu)間距確定）</p><p>　　（1）合理

37、跨度的確定</p><p>　　不同的生產(chǎn)工藝流程和使用功能在很大程度上決定著廠房的跨度。有的業(yè)主甚至要求輕鋼生產(chǎn)廠家根據(jù)自己的使用功能，確定較為經(jīng)濟(jì)的跨度，在盡可能滿足生產(chǎn)工藝和使用功能的基礎(chǔ)上，應(yīng)根據(jù)房屋的高度確定較為合理的跨度。一般情況下，當(dāng)柱高、荷載一定時，適當(dāng)加大跨度，剛架的用鋼量增加不太明顯，但節(jié)省空間，基礎(chǔ)造價低，綜合效益較為可觀。通過大量計算發(fā)現(xiàn)當(dāng)檐高為6m、柱距為7.5m,荷載情況完全一致情況下

38、(恒載0.4kN/m，活載0.5kN/m，基本風(fēng)壓0.4kN/m，無吊車)，跨度在18-48m之間的剛架單位用鋼量(Q235-B)為18-35kg/m;當(dāng)檐高為12m時(其他情況同上)，跨度在18-48m之間的的剛架用鋼量(Q235-B)為25-40kg/m,當(dāng)檐高超過18m時，宜采用多跨剛架(中間設(shè)置搖擺柱)，其用鋼量較單跨剛架節(jié)約16.7%左右，因此，設(shè)計者應(yīng)根據(jù)具體要求在選擇方案時選擇較為經(jīng)濟(jì)的跨度，不宜盲目求大跨度。</p

39、><p>　?。?）剛架最優(yōu)間距的確定</p><p>　　剛架的間距與剛架的跨度、屋面荷載、檁條形式等因素有關(guān)，在剛架跨度較小的情況下，選用較大的剛架間距，增加檁條的用鋼量是不經(jīng)濟(jì)的，因此從綜合經(jīng)濟(jì)分析的角度看，確定合理的柱距才能既節(jié)約鋼材，又使設(shè)計真正作到定型化、專門化、標(biāo)準(zhǔn)化以及輕型化，從而推動門式剛架輕鋼房屋結(jié)構(gòu)體系在我國的發(fā)展。經(jīng)過大量計算，筆者發(fā)現(xiàn):隨著柱距的增大，剛架用鋼量比例是

40、逐漸下降的，但當(dāng)柱距增大到一定數(shù)值后，剛架用鋼量隨著柱距的增大下降的幅度較為平緩。而其他如檁條、吊車梁、墻梁的用鋼量隨著柱距的增大而增加，就房屋的總用鋼量而言，隨柱距的增大先下降而后又上升。綜合各項用鋼量表明，對一定條件下的輕鋼房屋而言存在一最優(yōu)柱距。表1所列即為一般情況下，柱高為6m，各種跨度對應(yīng)的剛架最優(yōu)間距。</p><p>　　表1 相同條件下各種跨度對應(yīng)的最優(yōu)剛架間距</p><

41、p>　　綜合表1所示，一般情況下，門式剛架最優(yōu)間距應(yīng)在6—9m之間，柱距不宜超過9m，超過9m時，屋面檁條與墻架體系的用鋼量增加太多，綜合造價并不經(jīng)濟(jì)。[13]</p><p>　　3.2 剛架設(shè)計非優(yōu)化問題研究</p><p>　?。?）屋面活荷載取值</p><p>　　框架荷載取0.3kN/m已經(jīng)沿用多年，不打算修改。但屋面結(jié)構(gòu)，包括屋面板和檁條，其活荷

42、載要提高到0.5kN/m,《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》征求意見稿規(guī)定不上人屋面的活荷載為0.5kN/m，但構(gòu)件的荷載面積大于60m的可乘折減系數(shù)0.6。門式剛架一般符合此條件，所以可用0.3kN/m，與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范保持一致。國外這類，要考慮0.15-0.5kN/m的附加荷載，而我們無此規(guī)定，遇到超載情況，就要出安全問題.設(shè)計時可適當(dāng)提高至0.5kN/m?，F(xiàn)在有的框架梁太細(xì)，檁條太小，明顯有人為減少荷載情況，應(yīng)特別注意，決不允許在有限的活荷載中“

43、偷工減料”。</p><p>　?。?）屋脊垂度要控制</p><p>　　框架斜梁的豎向撓度限值一般情況規(guī)定為1/180,除驗算坡面斜梁撓度外，是否要驗算跨中下垂度?過去不明確，可能不包括屋脊點垂度。現(xiàn)在應(yīng)該是計算的。一般是將構(gòu)件分段，用等截面程序計算，每段都要計算水平和豎向位移，不能大于允許值，等于要驗算跨中垂度。跨中垂度反映屋面豎向剛度，剛度太小豎向變形就大。有的度本來就小，脊點下垂

44、后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。</p><p>　　有的工程由于屋面豎向剛度過小，第一榀剛架與山墻間的屋面出現(xiàn)斜坡，使墾面變形。本人有此想法，剛架側(cè)移后，當(dāng)山尖下垂對坡度影響較大時(例如使坡度小于1/20)，要驗算山尖垂度，以便對屋面剛度進(jìn)行控制。</p><p><b>　　（3）鋼柱換硂柱</b></p><p>　　少數(shù)單位設(shè)計的門式

45、剛架，采用鋼筋混凝土柱和輕鋼斜梁組成，斜梁用豎放式端板與硂柱中的預(yù)埋螺栓相連，形成剛接，目的是想節(jié)省鋼材和降低造價。在廠房中，的確是有用硂柱和鋼桁架組成的框架，但此時梁柱只能鉸接，不能剛接。多高層建筑中，鋼梁與墻的連接也是如此。因為混凝土是一種脆性材料，雖然構(gòu)件可以通過配筋承受彎矩和剪力，但在連按部位，它的抗拉，抗沖切的性能很弱，在外力作用下很容易松動和破壞。還有的單位，在門式剛架設(shè)計好之后，又根據(jù)業(yè)主要求將鋼柱換成硂柱，而梁截面不變。

46、應(yīng)當(dāng)指出，硂柱加鋼梁作成排架是可以的，但將剛架的鋼柱換成硂柱，而鋼梁不變，是不行的。由于連接不同，構(gòu)件內(nèi)力也不同，有的工程斜梁很細(xì)，可能與此有關(guān)。</p><p>　　（4）檁條計算不安全</p><p>　　檁條計算問題較大。檁要是冷彎薄壁構(gòu)件，受壓板件或壓彎板件的寬厚比大，在受力時要屈曲，強(qiáng)度計算應(yīng)采用有效寬度，對原有截面要減弱，不能象熱軋型鋼那樣全截面有效。有效寬度理論是在《冷彎薄壁

47、型鋼構(gòu)件技術(shù)規(guī)程》中講的，有的設(shè)計人員恐怕還不了解，甚至有些設(shè)計軟件也未考慮。但是，設(shè)計光靠軟件不行，還要能判斷。軟件未考慮的，自己要考慮。否則就不需要工程師了。[14]</p><p><b>　　4. 存在問題</b></p><p>　　4.1 規(guī)范還需進(jìn)一步完善</p><p>　　我國關(guān)于輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計涉及到的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)很多，交叉性很強(qiáng)，

48、有國家標(biāo)準(zhǔn)，也有協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)文件。如《鋼規(guī)》、《抗規(guī)》等為國家標(biāo)準(zhǔn)，《門規(guī)》為協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)。不同的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對于同樣問題的規(guī)定也不盡相同，為設(shè)計人員的選用造成了困難。如前面所述的《門規(guī)》與《鋼規(guī)》主要限值的不同，是根據(jù)門式剛架的自身特點從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)對其進(jìn)行了適當(dāng)?shù)姆艑?，是可以理解的，但《門規(guī)》與《全國民用建筑工程技術(shù)設(shè)計措施結(jié)構(gòu)》(2003版)中同樣關(guān)于門式剛架，也有很多要求和限值都不相同?！堕T規(guī)》中規(guī)定的剛架形式均為單屋脊的情況，而在

49、實際工作中，對于跨度方向較大的廠房，由于工藝流程或業(yè)主對外觀等的要求經(jīng)常會遇到采用多屋脊的情況，結(jié)構(gòu)形式、吊車級別、主要結(jié)構(gòu)材料等均與門剛結(jié)構(gòu)差不多，若設(shè)計時按照《鋼規(guī)》的規(guī)定，會造成不必要的浪費，也不太合理，因此設(shè)計人員往往會參照《門規(guī)》來進(jìn)行設(shè)計，此時會遇到一些比較具體的問題，在《門規(guī)》中并沒有相關(guān)的規(guī)定，如風(fēng)荷載體型系數(shù)的選擇等。因此，建議規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)做必要的說明，以指導(dǎo)設(shè)計人員的實際工作。</p><p>　

50、　4.2 進(jìn)一步降低工程造價</p><p>　　隨著門剛結(jié)構(gòu)的迅速發(fā)展，如何更好的利用發(fā)揮材料的性能并進(jìn)一步降低用鋼量必然會成為研究的主要方向?！堕T規(guī)》中提到的塑性設(shè)計以及考慮應(yīng)力蒙皮效應(yīng)，都是很有效的辦法，在國外已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于實際工程中，但由于其計算過程較為復(fù)雜，很難以手工完成，所以目前在我國應(yīng)用較少。因此，加速計算機(jī)相關(guān)軟件的研究，完善輕鋼結(jié)構(gòu)軟件，是我國輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)展的關(guān)鍵，同時，也建議規(guī)范對相關(guān)部分

51、做出更明確的計算方法和規(guī)定。[15]</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 董愛梅．談鋼結(jié)構(gòu)房屋的發(fā)展前景和應(yīng)用[J]．山西建筑，2005，31(15)：52.</p><p>　　[2] 李一凡，劉福勝，孫勇．門式剛架輕型結(jié)構(gòu)房屋的發(fā)展現(xiàn)狀[J]．2006，2(21)：1.</p><p

52、>　　[3] 楊娜，王娜，吳知豐．輕型門式剛架結(jié)構(gòu)及其最優(yōu)腹板高度的研究[J].哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報，2001,34(1):16.</p><p>　　[4] 習(xí)守中，華愛軍，郭愛香．某些地震學(xué)預(yù)報方法的分類及初步優(yōu)選[J]．內(nèi)陸地震，2000，14(1): 15-23.</p><p>　　[5] 尹壓西．門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展?fàn)顩r[J]．大科技，2010（11）.</p>

53、;<p>　　[6] 王元清，石永久，陳宏，張勇，李少甫．現(xiàn)代輕鋼結(jié)構(gòu)建筑及其在我國的應(yīng)用[J]．建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，2002，23（1）：3.</p><p>　　[7] MTR Jayasinghe, SS Subaaharan, M Mahendran. Improvements to Portal Frame Design Using Stressed Skin Action of Sandwis

54、h Panels[J]. Australian Journal of Structural Engineering, 2004, 5 (3): 199-210.</p><p>　　[8] Leonard Spiegel,George F.Limbrunner. Applied Structural Steel Design (Fourth Edition)[M]. Beijing: Tsing-Hua U

55、niversity Press,2005.</p><p>　　[9] 劉鵬．門式剛架的優(yōu)化設(shè)計[J]．工業(yè)建筑，2001，31（7）：58-59.</p><p>　　[10] 趙熙元等. 《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計資料集鋼結(jié)構(gòu)分冊》[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007年3月：64-90.</p><p>　　[11] 熊偉．門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求[J]．F

56、ORTUNE WORLD 2010,3（7）：124-133.</p><p>　　[12] 徐良.門式輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的幾個問題[J]．科技風(fēng)，2010,21（8）：176-178.</p><p>　　[13] 龍亞海．門式剛架輕型房屋的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2008,34（7）：67-70.</p><p>　　[14] 高場．門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)