轻型门式刚架经济性分析

■谢龙魁 ■厦门朗元建筑设计有限公司，福建 泉州 362801

1 引言

轻型门式刚架的优点主要体现在结构合理、成本低廉、易于标准化和工厂化生产，特别适合应用在中小型工业厂房、储物仓储、临时建筑等领域。在技术水平发展成熟的时候，完全可以把预制式轻型门式刚架系列产品做成统一标准化，具有广阔的市场应用价值。虽然现在我国实际工程中很少应用到该结构体系，但是随着相关技术开发研究的不断深入，设计水平和施工技术日渐成熟，轻型门式刚架肯定会给我们带来美好的社会面貌和经济价值。

2 轻型门式刚架经济性分析

轻型门式刚架是一个系统工程，整个钢架结构体系主要由压型板、檩条、系杆，支撑系统以及起主要承重的多榀多跨门式刚架等组成，其经济性大小主要取决于各组成构件的用钢量和各构件之间的合理布局。例如，在建筑总尺寸一定的时候，如果柱距变小，那么维护体系的用钢量就少，但是结构刚架的数量会有所增加，这样总用钢量也不一定见得就省了;反之这样理解，如果柱距调大，虽然檩条的用钢量增加了，但门式刚架的数量相应减少，因此总用钢量也不一定见得就增加了。因此选择合理的柱距，可以使总的用钢量达到最节约利用，从而达到经济性指标高的优化设计的目的。对轻型门式刚架的用钢量起关键性作用的还有柱高、跨度等。本章综合考虑各种影响因素情况下研究轻型门式刚架的经济性。即轻型门式刚架总用钢量随厂房跨度，高度，柱距存在特定的变化规律，以及各组成构件用钢量所占比例的构成规律。

2.1 轻型门式刚架房屋钢结构体系用钢量的经济性指标分析的基本条件为

(1)计算程序采用中国建筑科学研究院编制的PKPM -STS;(2)基本规范为《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102 ∶2002);(3)屋面恒荷载标准值0.15KN/m2，活载标准值0.3KN/m2;(4)基本风压0.8KN/m2，地面粗糙度为B 类;(5)横向跨数为单跨;(6)柱距有6m，7m，8m;(7)跨度有12m，15m，18m，21m，24m，27m，30m;(8)檐口高度为6m，7m，8m;(9)屋面坡度为1∶20，均为单跨双坡，抗震设防烈度为7 度，设计基本地震加速度为0.15g。

2.2 经济性技术指标分析

2.2.1 轻型门式刚架房屋单方用钢量的变化规律

轻型门式刚架房屋单方用钢量随柱距、柱高及跨度的变化规律详见图一

图一

分析图中用钢量的变化规律，可以得出:(1)轻型门式刚架房屋单方用钢量随柱距变化规律:随柱距(6m，7m，8m)的增加，单方用钢量先变小后变大，7m 柱距最经济;(2)轻型门式刚架房屋单方用钢量随柱高变化规律:随柱高(6m，7m，8m)的增加，单方用钢量呈线性增加。(3)轻型门式刚架房屋单方用钢量随跨度变化规律:随跨度(12m，15m，18m，21m，24m，27m，30m)的增加，单方用钢量先变小后变大。

2.2.2 屋面墙面檩条用钢量比例的变化规律

屋面墙面檩条用钢量比例随柱距、柱高及跨度的变化规律详见图二

图二

分析图中用钢量比例的变化规律，可以得出:(1)屋面墙面檩条用钢量比例随柱距变化规律:随柱距(6m，7m，8m)的增加，用钢量所占比例随着增加。(2)屋面墙面檩条用钢量比例随柱高变化规律:随柱高(6m，7m，8m)的增加，用钢量所占比例随着减少。(3)屋面墙面檩条用钢量比例随跨度变化规律:随跨度(12m，15m，18m，21m，24m，27m，30m)的增加，用钢量所占比例的变化规律是成先增加后降低的二次曲线关系。

2.2.3 门式刚架用钢量比例的变化规律

门式刚架用钢量比例随柱距、柱高及跨度的变化规律详见图三

图三

分析图中用钢量比例的变化规律，可以得出:(1)门式刚架用钢量比例随柱距变化规律:随柱距(6m，7m，8m)的增加，用钢量所占比例呈线性减少。(2)门式刚架用钢量比例随柱高变化规律:随柱高(6m，7m，8m)的增加，用钢量所占比例呈微弱增加。(3)门式刚架用钢量比例随跨度变化规律:随跨度(12m，15m，18m，21m，24m，27m，30m)的增加，用钢量所占比例呈线性增加较快。

3 结束语

门式刚架轻型房屋钢结构作为一个系统工程，其经济性既决定于各组成构件的用钢量，又决定于各构件之间的正确组合(即正确的建筑空间)。通过统计分析，探索了门式刚架轻型房屋钢结构总用钢量随厂房跨度，高度，柱距存在特定的变化规律，以及各组成构件用钢量所占比例的构成规律。其规律是特定的，其中:轻型门式刚架房屋单方用钢量随柱距(6m，7m，8m)的增加，单方用钢量先变小后变大;随柱高(6m，7m，8m)的增加，单方用钢量呈线性增加;随跨度(12m，15m，18m，21m，24m，27m，30m)的增加，单方用钢量先变小后变大。屋面墙面檩条用钢量比例柱距(6m，7m，8m)的增加，用钢量所占比例增加;随柱高(6m，7m，8m)的增加，用钢量所占比例减少;随跨度(12m，15m，18m，21m，24m，27m，30m)的增加，用钢量所占比例减少。门式刚架用钢量比例随柱距(6m，7m，8m)的增加，用钢量所占比例减少;随柱高(6m，7m，8m)的增加，用钢量所占比例增加;随跨度(12m，15m，18m，21m，24m，27m，30m)的增加，用钢量所占比例增加。

4 结论与展望

轻型门式刚架是一种具有经济合理，性能优越的新型结构体系。为了加快轻型门式刚架结构在实际工程中应用的步伐，还有许多问题需要我们去解决，许多难关需要我们去攻克。目前我国轻型门式刚架结构的研究相对滞后，但由于其独有的优势，随着研究的不断深入以及相关设计规范的完善，轻型门式刚架在我国低成本房屋、超市以及工业建筑等领域的应用推广具有广阔的发展空间和潜力。

［1］李虎.钢结构建筑的经济性和造价控制分析［J］.中国建筑金属结构;2013(12).

［2］常浩.建筑钢结构设计阶段的工程造价控制［J］.中外建筑;2007(10).

［3］赵秀荣，刘继斌.浅析如何从设计阶段控制钢结构的造价［J］.民营科技;2008(05).

［4］张凯声，方鸿强.我省建筑钢结构的发展趋势、存在问题及相应对策［J］.浙江建筑;2002(S1).

［5］刘金荣.浅议建筑钢结构发展［A］.2010 年全国建筑钢结构行业大会论文集［C］.2010.