【正文】 ，(2) 作M圖利用疊加公式：，可得桿端彎 kNm kN ： kN(c)所示圖9. 20(a) M圖( 單位：kNm kNmkNmkNm kNm kN kN作圖，： 圖( 單位：kNm (1) 計(jì)算：利用各桿的載常數(shù)，計(jì)算各桿的固端彎矩及部分剪力： kN (3) 作Q圖和N圖分別取桿件AB、BC、CD、CF、EF為隔離體，建立平衡方程，計(jì)算各桿桿端剪力，(b)所示；分別取結(jié)點(diǎn)B、C、F為隔離體，建立平衡方程，計(jì)算各桿桿端軸力，(c)所示。m kNm kNmkNm，kNm kNm ) 圖9. 14(b) Q圖( 單位：kN )圖9. 14(c) N圖( 單位：kN ) 左跨布置吊車，吊車最大輪壓作用于AB柱 （）圖9. 15 計(jì)算簡圖，對柱AB、DC產(chǎn)生的偏心矩分別為： kN(b)所示。mkNmkNm在EF中點(diǎn)處：kN(2) 作M圖利用疊加公式：，可得桿端彎矩：kNm作圖，： 圖( 單位：kNm kNkN柱AB,EF跨中處： kN(c)所示。m(a)所示。m kNmkNm： kNm，kNm ：kN圖9. 10(a) M圖( 單位：kN(3) 作Q圖和N圖分別取桿件AB、BC、CD、CF、EF為隔離體，建立平衡方程，計(jì)算各桿桿端剪力。mkNmkN(2) 作M圖利用疊加公式：，可得桿端彎矩kNm作圖，： 圖( 單位：kN(c) 、(d)所示。m(a)所示。mkNm：kNm 。m 梁BC的中點(diǎn)：kN 剛架內(nèi)力計(jì)算 結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖及計(jì)算系數(shù) 采用位移法求解位移法求解—不考慮桿件的軸向變形，基本未知量:結(jié)點(diǎn)B處角位移結(jié)點(diǎn)C處的角位移，結(jié)點(diǎn)F處的角位移和結(jié)點(diǎn)F處的線位移（在節(jié)點(diǎn)B、C、F分別施加控制轉(zhuǎn)動的約束，在節(jié)點(diǎn)F施加控制線位移的約束）。 支座加勁肋計(jì)算驗(yàn)算在腹板兩側(cè)成對配置橫向加勁肋：取支座加勁肋為mm。集中荷載增大系數(shù)為：kN按公式計(jì)算腹板局部壓應(yīng)力為N/mm(4) 腹板計(jì)算高度邊緣處的折算應(yīng)力為：N/mm N/mmN/mm(1) 梁的整體穩(wěn)定性，應(yīng)計(jì)算梁的整體穩(wěn)定性，由公式計(jì)算： 因集中荷載并非在跨中附近 mm， mm由公式得： mm 由公式計(jì)算梁的整體穩(wěn)定性系數(shù)為： 按下式修正得： 按下式計(jì)算整體穩(wěn)定性為： N/mm N/mm整體穩(wěn)定性滿足要求。自重影響系數(shù)()，C點(diǎn)的最大彎矩為： kN鋼材采用Q235，焊條為E43型。由于廠房一面的風(fēng)荷載由磚混結(jié)構(gòu)的辦公樓承擔(dān)，所以只需要計(jì)算廠房山墻一面的風(fēng)荷載，取兩者中的較大值。由于，且，所以截面穩(wěn)定性可以滿足。 吊車梁以下的柱間支撐: （壓桿）kN，cm，選用截面為圓鋼管,其幾何特性為：cm，cm，則,查表得?？拐鹪O(shè)防烈度為7度，則十字交叉斜桿最大長細(xì)比為：上斜桿為200，下斜桿為200。因?yàn)閗NkN,可選用于相同的截面，選用截面為圓鋼管。 吊車梁以下的柱間支撐:（壓桿）kN，cm，選用截面為圓鋼管,其幾何特性為：cm，cm。由于廠房一面的風(fēng)荷載由磚混結(jié)構(gòu)的辦公樓承擔(dān)，所以只需要計(jì)算廠房山墻一面的風(fēng)荷載，取兩者中的較大值?？鐑?nèi)最大撓度為： mm mm5 （A 、C）柱間支撐雙等跨門式剛架跨度為18m，鋼材為Q235。；按a類截面 ，由，查表得：。4 抗風(fēng)柱的計(jì)算 設(shè)計(jì)資料抗風(fēng)柱通過彈簧鋼片與屋架鉸接，底端與基礎(chǔ)鉸接，則柱的計(jì)算長度系數(shù)，(屋面坡度為1/20)， m。 （1）有效截面模量 在永久荷載與風(fēng)吸力組合下，按上述方法計(jì)算的截面模量全部有效，同時(shí)不計(jì)孔洞削弱，則： cm cm墻面能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)，在風(fēng)吸力作用下，按公式驗(yàn)算在風(fēng)荷載與墻面永久荷載組合作用下檁條的穩(wěn)定性。豎向荷載產(chǎn)生的最大彎矩： kN 風(fēng)荷載作用下的撓度計(jì)算風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值： kN/m，按公式 驗(yàn)算其撓度。m 由單側(cè)壓型鋼板對墻梁由于偏心產(chǎn)生的彎矩對墻梁產(chǎn)生扭矩作用，但很小，由于壓型鋼板與墻梁連接很好，可認(rèn)為壓型鋼板是墻梁的翼緣可阻止由于該彎矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)，所以壓型鋼板由于偏心產(chǎn)生的彎矩可以不計(jì)入穩(wěn)定計(jì)算。在墻梁兩分點(diǎn)處設(shè)置一道拉條（φ12），在屋檐處設(shè)置斜拉條。 穩(wěn)定性驗(yàn)算（1）有效截面模量 永久荷載與風(fēng)吸力組合下的彎矩較永久荷載與屋面可變荷載組合下的彎矩小的很多，按上述方法計(jì)算的截面模量全部有效，同時(shí)不計(jì)孔洞削弱，則： cm cm屋面能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)，在風(fēng)吸力作用下，按公式驗(yàn)算在風(fēng)荷載與屋面永久荷載組合作用下檁條（下翼緣）的穩(wěn)定性。m kN 荷載標(biāo)準(zhǔn)值（對水平投影面）(1) 永久荷載： 屋面壓型鋼板自重： 檁條及支撐自重 ： 合 計(jì)： kN/m (2) 可變荷載：，計(jì) kN/m。），屋面材料為壓型鋼板。(2) 屋面構(gòu)造 屋頂彩色壓型鋼采用板，利用C型檁條與剛架梁連接。根據(jù)資料，按200m2的建筑面積匯水1m3的建筑排水計(jì)算天溝截面，故邊柱位置內(nèi)天溝截面尺寸取高度為200mm，寬度為500mm ；中柱位置內(nèi)天溝截面尺寸取高度為200mm，寬度為1000mm。由于廠房中設(shè)有橋式吊車，光線受吊車梁的遮擋，不能有效地進(jìn)入廠房。根據(jù)以上的基本氣象，荷載條件及屋面坡度為1/20，屋面坡度較小，屋面板采用高波板利于屋面排水，墻面板采用底波板屋面板型為：W600型， m；墻面板型為：W600型。由上可得如下數(shù)據(jù)：mmmm取 mm， mm 柱網(wǎng)布置 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)書的要求，廠房的跨度均為18m，柱距為6m。 廠房定位軸線的確定廠房跨度均為18m，每跨各設(shè)有一臺起重量為10t，A3工作制的橋式吊車，吊車數(shù)據(jù)如下：吊車跨度S=，h＝1275mm（小車頂面到軌頂?shù)木嚯x），b＝180mm（軌道中心到吊車邊緣的距離）。廠房內(nèi)通道根據(jù)工藝需要及人員安全疏散要求。為加強(qiáng)對這方面的研究，本文通過對筆者從事的幾個(gè)實(shí)際工程實(shí)例的設(shè)計(jì)中遇到的一些問題及解決辦法的探討。門式剛架輕鋼廠房結(jié)構(gòu)是輕鋼結(jié)構(gòu)的重要分支，這種房屋具有重量輕、用鋼省、造價(jià)低、在7度及以下地區(qū)不需考慮抗震、形式美觀具有現(xiàn)代感、用途廣泛、制作簡單、施工周期短，深受制作、施工企業(yè)和廣大用戶歡迎。 門式剛架的應(yīng)用和展望單層剛架中，輕型門式剛架的應(yīng)用最為普遍。~f還給出了無吊車情況，用鋼量隨柱距的變化情況。呈“浴盆曲線”，這表明，就用鋼量指標(biāo)而言，還是存在一個(gè)最優(yōu)柱距的。②、隨著柱距的增大，作為整個(gè)廠房結(jié)構(gòu)“用鋼量大戶”的剛架，其用鋼量比率是逐漸下降的，并且隨柱距的增加，下降的幅度逐漸趨于平緩。③另外，本文在用鋼量計(jì)算中，未對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，而是根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，～，作為構(gòu)件的總用鋼量。需要說明的是：①因本文考慮的是中級制工作廠房，吊車的噸位不大。結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖見圖1。從而推動門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)體系在我國的發(fā)展。(3)廠房的實(shí)際用鋼量及費(fèi)用還與鋼材的供應(yīng)情況(品種規(guī)格)、構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化程度等密切相關(guān)。然而，從綜合經(jīng)濟(jì)分析的角度來看，合理的柱距(模數(shù))對設(shè)計(jì)的好壞影響極大。如果用Q235的，又想用得薄，計(jì)算時(shí)還不考慮有效截面，荷載稍大時(shí)檁條就要垮。變形和各種穩(wěn)定系數(shù)均可按毛截面計(jì)算”。再有，設(shè)計(jì)人員往往忽略強(qiáng)度計(jì)算要用凈斷面，忽略釘孔減弱。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(shí)要屈曲，強(qiáng)度計(jì)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。有些設(shè)計(jì)，在門式剛架設(shè)計(jì)好之后，又根據(jù)業(yè)主要求將鋼柱換成砼柱，而梁截面不變。少數(shù)設(shè)計(jì)的門式剛架，采用鋼筋混凝土柱和輕鋼斜梁組成，斜梁用豎放式端板與砼柱中的預(yù)埋螺栓相連，形成剛接，目的是想節(jié)省鋼材和降低造價(jià)?？缰写苟确从澄菝尕Q向剛度，剛度太小豎向變形就大?，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“偷工減料”。，但屋面結(jié)構(gòu)，包括屋面板和檁條。不僅國外的輕鋼生產(chǎn)廠家紛紛將整套的廠房結(jié)構(gòu)體系推向國內(nèi)市場，國內(nèi)的輕鋼生產(chǎn)廠家、設(shè)計(jì)單位也紛紛轉(zhuǎn)向這類結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵字：輕型鋼結(jié)構(gòu)，門式剛架，柱距The Study on Optimumal Column Spacing of the Portal Frame Light Steel Sructure of Industrial Building.Abstract: Spacing module is often used in the layout of column system of industrial building. But in the portal frame light steel structure industrial building, unsuitable module can cause too large design steel cost. This paper introduces some problem and cooresponding solutions in the several practical projects the author engaged. The optimumal column spacing in the light steel structure industrial building is discussedin detial from the point of design steel cost.KeyWords: light steel structure。本文根據(jù)筆者從事的幾個(gè)實(shí)際工程，對輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的最優(yōu)柱距問題從設(shè)計(jì)用鋼量的角度作了較詳細(xì)的研究討論。特別是近十多年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，由于生產(chǎn)的需要，這類結(jié)構(gòu)以其用鋼量低，重量輕，造價(jià)低，適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)而獲得廣泛的應(yīng)用。因此，對門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)的研究，建立和完善專門的設(shè)計(jì)規(guī)范勢在必行。國外這類，而我們無此規(guī)定，遇到超載情況，就要出安全問題。一般是將構(gòu)件分段，用等截面程序計(jì)算，每段都要計(jì)算水平和豎向位移，不能大于允許值，等于要驗(yàn)算跨中垂度。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(shí)（例如使坡度小于1/20），要驗(yàn)算山尖垂度，以便對屋面剛度進(jìn)行控制。因?yàn)榛炷潦且环N脆性材料，雖然構(gòu)件可以通過配筋承受彎矩和剪力，但在連接部位，它的抗拉、抗沖切的性能很并，在外力作用下很容易松動和破壞。 檁條計(jì)算問題較大。軟件未考慮的，自己要考慮?！兑?guī)范》、9條規(guī)定：“結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受拉強(qiáng)度應(yīng)按凈截面計(jì)算；受壓強(qiáng)度應(yīng)按有效截面計(jì)算；穩(wěn)定性應(yīng)按有效截面計(jì)算。國外是按有效截面計(jì)算承載力的。對門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)是否適用，尚很少有人對此進(jìn)行專門的研究。設(shè)計(jì)中可采用由預(yù)制鋼筋混凝土限制的傳統(tǒng)柱距模數(shù)，或采用新的模數(shù)化柱距，以降低用鋼量指標(biāo)。因此，只有從研究經(jīng)濟(jì)柱距入手，確定合理的柱距模數(shù)，才能使門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)真正地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、定型化、專門化。主要考慮跨度：12m、15m、18m、24m、30m、36m；吊車噸位：0t、2t、5t、10t、15t、20t；及柱距為3m、6m、9m、12m、15m、18m的情況。吊車荷載：吊車基本參數(shù)和尺寸依據(jù)《5～50一般用途電動橋式起重機(jī)基本參數(shù)和尺寸系列(ZQ162)》。當(dāng)跨度小于9m時(shí)，檁條和墻架梁采用冷彎薄壁型鋼，詳見參考文獻(xiàn)。從上圖可以看出：①、對門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)體系而言，剛架用鋼量是最主要的，當(dāng)剛架跨度較小時(shí)，剛架用鋼量甚至占總用鋼量的50％以上，而其它各單用鋼量，特別是墻架梁、柱間支撐、屋面支撐，其用鋼量只占比例較小的一部分，因此，如何設(shè)計(jì)好門式剛架對降低總用鋼量具有重要意義。④、整個(gè)單層廠房上部結(jié)構(gòu)，其總用鋼量隨柱距的增加先是逐漸減少，而后增加。研究還表明，而對其它跨度和吊車噸位的情況，最優(yōu)柱距是不斷變化的。實(shí)際上，影響最優(yōu)柱距及設(shè)計(jì)用鋼量的因素眾多，如目前研究方興未艾的蒙皮效應(yīng)，空間協(xié)同作用等等，在此不再作詳細(xì)討論。后者主要用于凈跨度較大的建筑，而實(shí)腹式門式剛架由于其外形美觀、線條醒目、安裝方便、節(jié)省鋼材和易于實(shí)現(xiàn)構(gòu)件制作標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于單層工業(yè)廠房、超市、展覽館、體育館或倉庫式工業(yè)建筑，取得了非常好的經(jīng)濟(jì)與社會效益。輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的規(guī)范化設(shè)計(jì)尚處于探索階段，96年建設(shè)部已組織有關(guān)專家編寫《門式剛架房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》(草稿)。其橫向定位軸線均與柱中心線重合；兩邊縱向定位軸線與柱外緣相重合，中間定位軸線與柱中心線重合。廠房平面圖詳見建筑繪圖部分圖02。18=+++2K+2 ，得安全距離為K=195mm80mm，滿足要求。該地區(qū)較為溫暖，但是雨量較大。 采光及通風(fēng)設(shè)計(jì)根據(jù)廠房生產(chǎn)狀況，查表知廠房的采光等級為III級，且雙跨廠房采用單側(cè)采光，其窗地比取1/