輕型門(mén)式剛架經(jīng)濟(jì)性分析

■謝龍魁 ■廈門(mén)朗元建筑設(shè)計(jì)有限公司，福建 泉州 362801

1 引言

輕型門(mén)式剛架的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)合理、成本低廉、易于標(biāo)準(zhǔn)化和工廠化生產(chǎn)，特別適合應(yīng)用在中小型工業(yè)廠房、儲(chǔ)物倉(cāng)儲(chǔ)、臨時(shí)建筑等領(lǐng)域。在技術(shù)水平發(fā)展成熟的時(shí)候，完全可以把預(yù)制式輕型門(mén)式剛架系列產(chǎn)品做成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。雖然現(xiàn)在我國(guó)實(shí)際工程中很少應(yīng)用到該結(jié)構(gòu)體系，但是隨著相關(guān)技術(shù)開(kāi)發(fā)研究的不斷深入，設(shè)計(jì)水平和施工技術(shù)日漸成熟，輕型門(mén)式剛架肯定會(huì)給我們帶來(lái)美好的社會(huì)面貌和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2 輕型門(mén)式剛架經(jīng)濟(jì)性分析

輕型門(mén)式剛架是一個(gè)系統(tǒng)工程，整個(gè)鋼架結(jié)構(gòu)體系主要由壓型板、檁條、系桿，支撐系統(tǒng)以及起主要承重的多榀多跨門(mén)式剛架等組成，其經(jīng)濟(jì)性大小主要取決于各組成構(gòu)件的用鋼量和各構(gòu)件之間的合理布局。例如，在建筑總尺寸一定的時(shí)候，如果柱距變小，那么維護(hù)體系的用鋼量就少，但是結(jié)構(gòu)剛架的數(shù)量會(huì)有所增加，這樣總用鋼量也不一定見(jiàn)得就省了;反之這樣理解，如果柱距調(diào)大，雖然檁條的用鋼量增加了，但門(mén)式剛架的數(shù)量相應(yīng)減少，因此總用鋼量也不一定見(jiàn)得就增加了。因此選擇合理的柱距，可以使總的用鋼量達(dá)到最節(jié)約利用，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)高的優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。對(duì)輕型門(mén)式剛架的用鋼量起關(guān)鍵性作用的還有柱高、跨度等。本章綜合考慮各種影響因素情況下研究輕型門(mén)式剛架的經(jīng)濟(jì)性。即輕型門(mén)式剛架總用鋼量隨廠房跨度，高度，柱距存在特定的變化規(guī)律，以及各組成構(gòu)件用鋼量所占比例的構(gòu)成規(guī)律。

2.1 輕型門(mén)式剛架房屋鋼結(jié)構(gòu)體系用鋼量的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)分析的基本條件為

(1)計(jì)算程序采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院編制的PKPM -STS;(2)基本規(guī)范為《門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS 102 ∶2002);(3)屋面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.15KN/m2，活載標(biāo)準(zhǔn)值0.3KN/m2;(4)基本風(fēng)壓0.8KN/m2，地面粗糙度為B 類;(5)橫向跨數(shù)為單跨;(6)柱距有6m，7m，8m;(7)跨度有12m，15m，18m，21m，24m，27m，30m;(8)檐口高度為6m，7m，8m;(9)屋面坡度為1∶20，均為單跨雙坡，抗震設(shè)防烈度為7 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g。

2.2 經(jīng)濟(jì)性技術(shù)指標(biāo)分析

2.2.1 輕型門(mén)式剛架房屋單方用鋼量的變化規(guī)律

輕型門(mén)式剛架房屋單方用鋼量隨柱距、柱高及跨度的變化規(guī)律詳見(jiàn)圖一

圖一

分析圖中用鋼量的變化規(guī)律，可以得出:(1)輕型門(mén)式剛架房屋單方用鋼量隨柱距變化規(guī)律:隨柱距(6m，7m，8m)的增加，單方用鋼量先變小后變大，7m 柱距最經(jīng)濟(jì);(2)輕型門(mén)式剛架房屋單方用鋼量隨柱高變化規(guī)律:隨柱高(6m，7m，8m)的增加，單方用鋼量呈線性增加。(3)輕型門(mén)式剛架房屋單方用鋼量隨跨度變化規(guī)律:隨跨度(12m，15m，18m，21m，24m，27m，30m)的增加，單方用鋼量先變小后變大。

2.2.2 屋面墻面檁條用鋼量比例的變化規(guī)律

屋面墻面檁條用鋼量比例隨柱距、柱高及跨度的變化規(guī)律詳見(jiàn)圖二

圖二

分析圖中用鋼量比例的變化規(guī)律，可以得出:(1)屋面墻面檁條用鋼量比例隨柱距變化規(guī)律:隨柱距(6m，7m，8m)的增加，用鋼量所占比例隨著增加。(2)屋面墻面檁條用鋼量比例隨柱高變化規(guī)律:隨柱高(6m，7m，8m)的增加，用鋼量所占比例隨著減少。(3)屋面墻面檁條用鋼量比例隨跨度變化規(guī)律:隨跨度(12m，15m，18m，21m，24m，27m，30m)的增加，用鋼量所占比例的變化規(guī)律是成先增加后降低的二次曲線關(guān)系。

2.2.3 門(mén)式剛架用鋼量比例的變化規(guī)律

門(mén)式剛架用鋼量比例隨柱距、柱高及跨度的變化規(guī)律詳見(jiàn)圖三

圖三

分析圖中用鋼量比例的變化規(guī)律，可以得出:(1)門(mén)式剛架用鋼量比例隨柱距變化規(guī)律:隨柱距(6m，7m，8m)的增加，用鋼量所占比例呈線性減少。(2)門(mén)式剛架用鋼量比例隨柱高變化規(guī)律:隨柱高(6m，7m，8m)的增加，用鋼量所占比例呈微弱增加。(3)門(mén)式剛架用鋼量比例隨跨度變化規(guī)律:隨跨度(12m，15m，18m，21m，24m，27m，30m)的增加，用鋼量所占比例呈線性增加較快。

3 結(jié)束語(yǔ)

門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)作為一個(gè)系統(tǒng)工程，其經(jīng)濟(jì)性既決定于各組成構(gòu)件的用鋼量，又決定于各構(gòu)件之間的正確組合(即正確的建筑空間)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，探索了門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)總用鋼量隨廠房跨度，高度，柱距存在特定的變化規(guī)律，以及各組成構(gòu)件用鋼量所占比例的構(gòu)成規(guī)律。其規(guī)律是特定的，其中:輕型門(mén)式剛架房屋單方用鋼量隨柱距(6m，7m，8m)的增加，單方用鋼量先變小后變大;隨柱高(6m，7m，8m)的增加，單方用鋼量呈線性增加;隨跨度(12m，15m，18m，21m，24m，27m，30m)的增加，單方用鋼量先變小后變大。屋面墻面檁條用鋼量比例柱距(6m，7m，8m)的增加，用鋼量所占比例增加;隨柱高(6m，7m，8m)的增加，用鋼量所占比例減少;隨跨度(12m，15m，18m，21m，24m，27m，30m)的增加，用鋼量所占比例減少。門(mén)式剛架用鋼量比例隨柱距(6m，7m，8m)的增加，用鋼量所占比例減少;隨柱高(6m，7m，8m)的增加，用鋼量所占比例增加;隨跨度(12m，15m，18m，21m，24m，27m，30m)的增加，用鋼量所占比例增加。

4 結(jié)論與展望

輕型門(mén)式剛架是一種具有經(jīng)濟(jì)合理，性能優(yōu)越的新型結(jié)構(gòu)體系。為了加快輕型門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中應(yīng)用的步伐，還有許多問(wèn)題需要我們?nèi)ソ鉀Q，許多難關(guān)需要我們?nèi)スタ?。目前我?guó)輕型門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)的研究相對(duì)滯后，但由于其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，隨著研究的不斷深入以及相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的完善，輕型門(mén)式剛架在我國(guó)低成本房屋、超市以及工業(yè)建筑等領(lǐng)域的應(yīng)用推廣具有廣闊的發(fā)展空間和潛力。

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