【正文】 圖則：，, 柱AB中點(diǎn)處值為；；；梁BC跨中處值為。迎風(fēng)面： kN/m （壓力） 背風(fēng)面： kN/m （吸力）(4) 吊車荷載標(biāo)準(zhǔn)值：最大輪壓產(chǎn)生的荷載值：kN最小輪壓產(chǎn)生的荷載值：kN水平制動(dòng)力：kN 初選截面梁截面： H邊柱、中柱截面：H 截面特性(1)梁截面特性： mm mmmmmm mmcmcm(2) 柱截面特性： mm mmmmmm mmcmcm假設(shè)柱的線剛度和梁的線剛度，則：，以上在計(jì)算線剛度時(shí)，忽略了單位統(tǒng)一，現(xiàn)推導(dǎo)最終單位：。屋面活荷載與雪荷載中較大值： 6＝(3) 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值： kN/m，地面粗糙度系數(shù)按B類??；按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB500092001），房屋高度小于10m，風(fēng)荷載高度變化系數(shù)取10m高度處的數(shù)值=，風(fēng)振系數(shù)。③另外，本文在用鋼量計(jì)算中，未對(duì)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。②同樣對(duì)檁條和墻架粱，當(dāng)跨度大于9m時(shí)，因采用實(shí)腹式變得很不經(jīng)濟(jì)或規(guī)格常受到限制，故采用桁架式。需要說明的是：①因本文考慮的是中級(jí)制工作廠房，吊車的噸位不大。 雪荷載:,考慮屋面坡度1:15,α15176。結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖1?？梢哉f，這三個(gè)廠房從跨度和吊車噸位而言是有很大差別的，都采用6米柱距是否合適？本人以剛架跨度和吊車噸位為主要變量，利用PKPM進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，對(duì)兩廠所采用的實(shí)腹式門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)體系在給定剛架跨度和吊車噸位的條件下，其設(shè)計(jì)用鋼量隨柱距的變化情況作了較系統(tǒng)的研究。從而推動(dòng)門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)體系在我國(guó)的發(fā)展。當(dāng)然，離開了柱距模數(shù)，構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化是無從談起的。(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)。而設(shè)計(jì)用鋼量和柱距的大小是密切相關(guān)的(詳見以下工程實(shí)例) (2)用輕質(zhì)屋面材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)笨重的預(yù)制鋼筋混凝土屋面板，并采用輕型墻體材料，改變了傳統(tǒng)工業(yè)廠房”肥梁，胖柱，重蓋，深基”的做法。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(duì)設(shè)計(jì)的好壞影響極大。過去我國(guó)和前蘇聯(lián)習(xí)慣上將柱距模數(shù)定為3m(常用3m，6m，9m，12m等)，這實(shí)際上是照搬了預(yù)制鋼筋混凝土工業(yè)廠房的模數(shù)制。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。國(guó)外檁條普遍采用高強(qiáng)度低合金鋼，但我國(guó)低合金鋼Q345的沖壓性能不行，只有用Q235的。變形和各種穩(wěn)定系數(shù)均可按毛截面計(jì)算”。剛架整體分析采用的是全截面，如果強(qiáng)度計(jì)算不用凈截面，實(shí)際應(yīng)力將高于計(jì)算值。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。但是，設(shè)計(jì)光靠軟件不行，還要能判斷。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(duì)原有截面要減弱，不能象熱軋型鋼那樣全截面有效。由于連接不同，構(gòu)件內(nèi)力也不同，要的工程斜梁很細(xì)，可能與此有關(guān)。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。多高層建筑中，鋼梁與墻的連接也是如此。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)。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，使屋面變形?？缰写苟确从澄菝尕Q向剛度，剛度太小豎向變形就大。現(xiàn)在應(yīng)該是計(jì)算的?，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”。門式剛架一般符合此條件，與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范保持一致。，但屋面結(jié)構(gòu)，包括屋面板和檁條。大部分設(shè)計(jì)仍沿用現(xiàn)行的普通鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范來進(jìn)行門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，使得設(shè)計(jì)用鋼量指標(biāo)高攀不下，或在沒有充分理論依據(jù)的情況下，憑經(jīng)驗(yàn)一味地追求低用鋼量而造成事故。不僅國(guó)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(guó)內(nèi)市場(chǎng)，國(guó)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)。 column spacing門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)是單層工業(yè)廠房中一種常見的結(jié)構(gòu)形式。 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.Wang Yuantsing Wang Chunguang(Department of Civil Engineering, Tsinghua University)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。安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房最優(yōu)柱距研究結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中柱網(wǎng)布置往往采用模數(shù)化柱距，而對(duì)門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房來說，不合理的模數(shù)柱距會(huì)使用鋼量指標(biāo)過大。本文根據(jù)筆者從事的幾個(gè)實(shí)際工程，對(duì)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。 portal frame。特別是近十多年來，隨著我國(guó)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。但是，由于我國(guó)目前還沒有相應(yīng)的輕鋼設(shè)計(jì)規(guī)范。因此，對(duì)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(shì)在必行?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》。國(guó)外這類，而我們無此規(guī)定，遇到超載情況，就要出安全問題?？蚣苄绷旱呢Q向撓度限值一般情況規(guī)定為1/180，除驗(yàn)算坡面斜梁撓度外，是否要驗(yàn)算跨中下垂度？過去不明確，可能不包括屋脊點(diǎn)垂度。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。要的度本來就小，脊點(diǎn)下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。本人有此想法，剛架側(cè)移后，當(dāng)山尖下垂對(duì)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(duì)屋面剛度進(jìn)行控制。在廠房中，的確是有用砼柱和鋼桁架組成的框架，但此時(shí)梁柱只能鉸接，不能剛接。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(dòng)和破壞。應(yīng)當(dāng)指出，砼柱加鋼梁作成排架是可以的，但將剛架的鋼柱換成砼柱，而鋼梁不變，是不行的。 檁條計(jì)算問題較大。有效寬度理論是在《冷彎薄壁型鋼構(gòu)件技術(shù)規(guī)范》（GB50018－2002）中講的，有的設(shè)計(jì)人員恐怕還不了解，甚至有些設(shè)計(jì)軟件也未考慮。軟件未考慮的，自己要考慮。這種減弱，一般達(dá)到615%，對(duì)小截面窄翼緣的梁影響較大?！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。有的單位看到國(guó)外資料中檁條很薄，也想用薄的。國(guó)外是按有效截面計(jì)算承載力的。廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中首先要解決的問題是如何配合工藝要求進(jìn)行柱網(wǎng)的平面布置。對(duì)門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)是否適用，尚很少有人對(duì)此進(jìn)行專門的研究。這是因?yàn)椋?1)對(duì)門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)而言，任何一項(xiàng)設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)用鋼量的多少是評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)優(yōu)劣的一項(xiàng)重要指標(biāo)。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)。有時(shí)因材料替代及非標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件的采用而造成的額外耗鋼還相當(dāng)可觀。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。本畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)米跨，帶有噸吊車的廠房，萬榮廠有兩個(gè)車間，林德發(fā)的畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)米跨，帶有噸吊車,另一個(gè)是米跨，帶有噸吊車的廠房。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。 圖1門式剛架計(jì)算模型（雙跨）為使研究更具有普遍意義和可比性，本文在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)采用以下參數(shù)：鋼材：；風(fēng)載：。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(dòng)橋式起重機(jī)基本參數(shù)和尺寸系列(ZQ162)》。因此在設(shè)計(jì)分析時(shí)，當(dāng)柱距較小(9m)，吊車梁采用加寬上翼緣的實(shí)腹式工形截面梁，以滿足側(cè)向穩(wěn)定的要求；當(dāng)柱距為9m～18m時(shí)，由于采用加寬上翼緣的方式通常需較大的翼緣，故采用制動(dòng)桁架體系。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)。④本文各構(gòu)件最危險(xiǎn)截面考慮穩(wěn)定后最大應(yīng)力(折算應(yīng)力)控制在設(shè)計(jì)值的90％左右。風(fēng)荷載體型系數(shù)：迎風(fēng)面，背風(fēng)面。 剛架內(nèi)力計(jì)算 結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)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(dòng)的約束，在節(jié)點(diǎn)F施加控制線位移的約束）。(2) 基本結(jié)構(gòu)在結(jié)點(diǎn)C有單位轉(zhuǎn)角作用下的計(jì)算:由各桿件形常數(shù)，可得各桿件端彎矩及部分剪力：作圖，： 圖則，； 梁BC跨中處值為(3) 基本結(jié)構(gòu)在結(jié)點(diǎn)F有單位轉(zhuǎn)角作用下的計(jì)算：由各桿件形常數(shù)，可得各桿件端彎矩及部分剪力：作圖，： 圖則：，(4) 基本結(jié)構(gòu)在結(jié)點(diǎn)F有單位水平位移作用下的計(jì)算：由各桿件形常數(shù)，可得各桿件端彎矩及部分剪力：作圖，： 圖則, , ；；。m 梁BC的中點(diǎn)：kNm )則可求得 kNm 。mkNm：kNmkNmkNmkNm(a)所示。(b)所示。(c) 、(d)所示。m )(b) Q圖( 單位：kN )(c) N圖( 單位：kN )考慮到柱的自重為（豎向）：N/m故軸力圖N中應(yīng)加上柱的自重，(d)所示： kN kN kN (d) N圖( 單位：kN ) 活荷載作用 (kN/m)(1) 計(jì)算：利用各桿的載常數(shù)，計(jì)算各桿的固端彎矩：kNm作圖，： 圖( 單位：kNm ，kN(2) 作M圖利用疊加公式：，可得桿端彎矩kNm：kNmkNm梁BC跨中處： kNmkNmkN(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。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。圖9. 10(a) M圖( 單位：kNm kNm ：kNm作圖，： 圖( 單位：kNm，kN(2) 作M圖利用疊加公式：，可得桿端彎矩：kNm： kNm在AB中點(diǎn)處：kNmkNmkNm kNm kNm(a)所示。(b)所示。(c)所示。m ) 圖9. 12(b) Q圖( 單位：kN )圖9. 12(c) N圖( 單位：kN ) 柱間作用于右風(fēng)(kN/m，)(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：kNm kNkN柱AB,EF跨中處： kNm：kNm作圖，： 圖( 單位：kNm，kN(2) 作M圖利用疊加公式：，可得桿端彎矩：kNm： kNm在EF中點(diǎn)處：kNmkNmkNm kNmkNm(a)所示。(b)所示。(c)所示。m ) 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(jiǎn)圖，對(duì)柱AB、DC產(chǎn)生的偏心矩分別為： 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：查有關(guān)資料,得等截面單跨超靜定梁在一彎矩作用下的桿端彎矩和剪力，： 計(jì)算彎矩彎矩剪力kNm kNm kNkN作圖，： 圖( 單位：kNm，kNm kNm