輕型門式剛架經濟性分析

■謝龍魁 ■廈門朗元建筑設計有限公司，福建 泉州 362801

1 引言

輕型門式剛架的優點主要體現在結構合理、成本低廉、易于標準化和工廠化生產，特別適合應用在中小型工業廠房、儲物倉儲、臨時建筑等領域。在技術水平發展成熟的時候，完全可以把預制式輕型門式剛架系列產品做成統一標準化，具有廣闊的市場應用價值。雖然現在我國實際工程中很少應用到該結構體系，但是隨著相關技術開發研究的不斷深入，設計水平和施工技術日漸成熟，輕型門式剛架肯定會給我們帶來美好的社會面貌和經濟價值。

2 輕型門式剛架經濟性分析

輕型門式剛架是一個系統工程，整個鋼架結構體系主要由壓型板、檁條、系桿，支撐系統以及起主要承重的多榀多跨門式剛架等組成，其經濟性大小主要取決于各組成構件的用鋼量和各構件之間的合理布局。例如，在建筑總尺寸一定的時候，如果柱距變小，那么維護體系的用鋼量就少，但是結構剛架的數量會有所增加，這樣總用鋼量也不一定見得就省了;反之這樣理解，如果柱距調大，雖然檁條的用鋼量增加了，但門式剛架的數量相應減少，因此總用鋼量也不一定見得就增加了。因此選擇合理的柱距，可以使總的用鋼量達到最節約利用，從而達到經濟性指標高的優化設計的目的。對輕型門式剛架的用鋼量起關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式剛架的經濟性。即輕型門式剛架總用鋼量隨廠房跨度，高度，柱距存在特定的變化規律，以及各組成構件用鋼量所占比例的構成規律。

2.1 輕型門式剛架房屋鋼結構體系用鋼量的經濟性指標分析的基本條件為

(1)計算程序采用中國建筑科學研究院編制的PKPM -STS;(2)基本規范為《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》(CECS 102 ∶2002);(3)屋面恒荷載標準值0.15KN/m2，活載標準值0.3KN/m2;(4)基本風壓0.8KN/m2，地面粗糙度為B 類;(5)橫向跨數為單跨;(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，抗震設防烈度為7 度，設計基本地震加速度為0.15g。

2.2 經濟性技術指標分析

2.2.1 輕型門式剛架房屋單方用鋼量的變化規律

輕型門式剛架房屋單方用鋼量隨柱距、柱高及跨度的變化規律詳見圖一

圖一

分析圖中用鋼量的變化規律，可以得出:(1)輕型門式剛架房屋單方用鋼量隨柱距變化規律:隨柱距(6m，7m，8m)的增加，單方用鋼量先變小后變大，7m 柱距最經濟;(2)輕型門式剛架房屋單方用鋼量隨柱高變化規律:隨柱高(6m，7m，8m)的增加，單方用鋼量呈線性增加。(3)輕型門式剛架房屋單方用鋼量隨跨度變化規律: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律

屋面墻面檁條用鋼量比例隨柱距、柱高及跨度的變化規律詳見圖二

圖二

分析圖中用鋼量比例的變化規律，可以得出:(1)屋面墻面檁條用鋼量比例隨柱距變化規律: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律是成先增加后降低的二次曲線關系。

2.2.3 門式剛架用鋼量比例的變化規律

門式剛架用鋼量比例隨柱距、柱高及跨度的變化規律詳見圖三

圖三

分析圖中用鋼量比例的變化規律，可以得出:(1)門式剛架用鋼量比例隨柱距變化規律:隨柱距(6m，7m，8m)的增加，用鋼量所占比例呈線性減少。(2)門式剛架用鋼量比例隨柱高變化規律:隨柱高(6m，7m，8m)的增加，用鋼量所占比例呈微弱增加。(3)門式剛架用鋼量比例隨跨度變化規律: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 結束語

門式剛架輕型房屋鋼結構作為一個系統工程，其經濟性既決定于各組成構件的用鋼量，又決定于各構件之間的正確組合(即正確的建筑空間)。通過統計分析，探索了門式剛架輕型房屋鋼結構總用鋼量隨廠房跨度，高度，柱距存在特定的變化規律，以及各組成構件用鋼量所占比例的構成規律。其規律是特定的，其中:輕型門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 結論與展望

輕型門式剛架是一種具有經濟合理，性能優越的新型結構體系。為了加快輕型門式剛架結構在實際工程中應用的步伐，還有許多問題需要我們去解決，許多難關需要我們去攻克。目前我國輕型門式剛架結構的研究相對滯后，但由于其獨有的優勢，隨著研究的不斷深入以及相關設計規范的完善，輕型門式剛架在我國低成本房屋、超市以及工業建筑等領域的應用推廣具有廣闊的發展空間和潛力。

［1］李虎.鋼結構建筑的經濟性和造價控制分析［J］.中國建筑金屬結構;2013(12).

［2］常浩.建筑鋼結構設計階段的工程造價控制［J］.中外建筑;2007(10).

［3］趙秀榮，劉繼斌.淺析如何從設計階段控制鋼結構的造價［J］.民營科技;2008(05).

［4］張凱聲，方鴻強.我省建筑鋼結構的發展趨勢、存在問題及相應對策［J］.浙江建筑;2002(S1).

［5］劉金榮.淺議建筑鋼結構發展［A］.2010 年全國建筑鋼結構行業大會論文集［C］.2010.