梅冬生

(安徽水利水电职业技术学院,安徽 合肥 231603)

1 案例选择

本文所选择的柱距分别为门式刚架中具有代表性的三种：6 m、7.5 m、9 m。为便于比较，跨度统一为具有代表性的24 m，不考虑吊车。檐口高度统一为8 m。基本风压：0.4 kN/m2；基本雪压：0.6 kN/m2。屋面恒荷载为：0.3 kN/m2；屋面活荷载：0.5 kN/m2。抗震设防烈度为7度，建筑场地土类别为Ⅱ类，地震分组为第一组。屋面排水坡度均为5%。厂房平面尺寸为24 m×90 m，三种不同柱距所对应的纵向柱列分别为6 m×15、7.5 m×12、9 m×10。

2 主刚架模型建立及计算

建模所采用的软件为PKPM2010结构设计软件 10版V5.1.1中门式刚架模块。设计所采用的主要设计规范为《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》(GB 51022-2015)、《钢结构设计标准》(GB 50017-2017)、《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010，2016年版)等。作用弯矩与抗弯承载力比值控制标准一致均为0.9。钢梁及钢柱截面均采用实腹式焊接H型钢，钢材钢号采用Q345。钢柱柱脚采用铰接，刚架计算简图如图1所示。图中钢柱截面为GZ1，钢梁截面分别为GL1、GL2。经计算三种不同柱距分别对应的GZ1、GL1、GL2截面见表1。

图1 主刚架立面简图

表1 不同柱距对应的主要构件截面型号

三种不同柱距的刚架用钢量见表2。

表2 主刚架用钢量对比表

3 次要结构计算

钢结构厂房次要构件主要包括屋面檩条、墙面檩条、系杆、屋面支撑、水平支撑等，本文比选时，主要针对屋面檩条、墙面檩条、系杆构件用钢量进行统计。其余次要构件就本案例而言对工程造价影响较小，本次统计可暂不考虑。屋面檩条构件均采用斜卷边Z型钢，墙面檩条构件均采用卷边C型钢，系杆采用圆钢钢管，钢材钢号采用Q235。经计算各次要构件主要截面型号见表3。

表3 次要构件截面型号

屋面檩条用钢量统计见表4、墙面檩条用钢量统计见表5、系杆用钢量统计见表6。

表4 屋面檩条用钢量对比表

表5 墙面檩条用钢量对比表

表6 系杆檩条用钢量对比表

4 对比分析

针对主刚架用钢量：6 m柱距由于刚架榀数较多，用钢量较高；9 m柱距刚架榀数较少，主刚架用钢量较低。但由于9 m柱距较大，纵向次要构件截面均高于6 m和7.5 m柱距，并且用钢量差别较大。在门式刚架房屋中，次要构件的用钢量所占比例也是非常大的，对工程造价影响比较明显。现将主刚架及次要构件用钢量汇总于表7。

表7 主要构件用钢量汇总对比表

5 结束语

从表7可以看出，采用7.5 m柱距时综合用钢量最经济。从结构安全及经济合理方面考虑，本文建议在门式刚架柱距选择时可选择7.5 m柱距，也可以根据厂房实际尺寸选择7.5 m左右柱距。当然影响门式刚架工程的因素有很多，除了本文所列举的主要因素外，还有水平支撑、垂直支撑、隅撑、拉条、地基承载力、维护彩钢板等等，设计时可根据具体情况进行综合考虑。