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 discuessed in detial from the point of design steel cost.

　　KeyWords: light steel structure; portal frame; column spacing

　　一、概述

　　 门式刚架轻型钢结构是单层工业厂房中一种常见的结构形式。特别是近十多年来，随着我国经济建设的迅速发展，由于生产的需要，这类结构以其用钢量低，重量轻，造价低，适用范围广等优点而获得广泛的应用。不仅国外的轻钢生产厂家纷纷将整套的厂房结构体系推向国内市场，国内的轻钢生产厂家、设计单位也也纷纷转向这类结构的生产和设计。

　　 但是，由于我国目前还没有相应的轻钢设计规范。大部分设计仍沿用现行的普通钢结构设计规范来进行门式刚架轻钢结构的设计和计算，使得设计用钢量指标高攀不下，或在没有充分理论依据的情况下，凭经验一味地追求低用钢量而造成事故。因此，对门式刚架轻型钢结构进行系统的研究，建立和完善专门的设计规范势在必行。

　　 笔者在中铁建紫荆关金属结构厂涿州分厂焊接车间(以下简称涿州厂，2x24m) 及山西万荣联合收割机厂冲焊车间(以下简称万荣厂，2x18m, 15m)的设计过程中，遇到的合理柱距等问题。通过大量设计方案的研究分析，并结合新规范的制订，提出了不同跨度和吊车吨位时最优柱距的范围，供同行们参考。

　　二、门式刚架轻型钢结构合理柱距的选择

　　 厂房结构设计中首先要解决的问题是如何配合工艺要求进行柱网的平面布置。过去我国和前苏联习惯上将柱距模数定为3m(常用3m，6m，9m，12m等)，这实际上是照搬了预制钢筋混凝土工业厂房的模数制。对门式刚架轻型钢结构是否适用，尚很少有人对此进行专门的研究。然而，从综合经济分析的角度来看，合理的柱距(模数)对设计的好坏影响极大。这是因为：

　　 (1)对门式刚架轻型钢结构而言，任何一项设计，其设计用钢量的多少是评价设计优劣的一项重要指标。而设计用钢量和柱距的大小是密切相关的(详见以下工程实例)。

　　 (2)用轻质屋面材料代替传统笨重的预制钢筋混凝土屋面板，并采用轻型墙体材料，改变了传统工业厂房”肥梁，胖柱，重盖，深基”的做法。设计中可采用由预制钢筋混凝土限制的传统柱距模数，或采用新的模数化柱距，以降低用钢量指标。

　　 (3)厂房的实际用钢量及费用还与钢材的供应情况(品种规格)、构件标准化程度等密切相关。有时因材料替代及非标准构件的采用而造成的额外耗钢还相当可观。当然，离开了柱距模数，构件的标准化是无从谈起的。

　　 因此，只有从研究经济柱距入手，确定合理的柱距模数，才能使门式刚架轻型钢结构真正地实现设计标准化、定型化、专门化^[1]。从而推动门式刚架轻型钢结构体系在我国的发展。

　　笔者在作了涿州厂及万荣厂后，对此深有感触。涿州厂是一个2x24米跨，带有2x(20+10)吨吊车的厂房，万荣厂有两个车间，一个是2x18米跨带有2x(3+5)吨吊车,另一个是15米单跨带有2吨吊车的厂房。可以说，这三个厂房从跨度和吊车吨位而言是有很大差别的，都采用6米柱距是否合适？笔者以刚架跨度和吊车吨位为主要变量，利用SAP91进行结构分析，并开发出相关程序，对两厂所采用的实腹式门式刚架轻型钢结构体系在给定刚架跨度和吊车吨位的

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