浅谈轻钢结构厂房优化设计
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轻钢厂房在不降低结构安全性的前提下，如何设计得更合理、更经济，是钢结构设计师，也是建设单位关注的问题，因为它直接关系到工程的造价和施工单位的中标与否。据笔者统计分析，在前期规划阶段，影响工程造价的可能性为75%～95%；在初步设计阶段，影响工程造价的可能性为35%～75%；在施工图设计阶段，影响工程造价的可能性为5%～35%。因此，设计质量的好坏、设计方案是否优化，对工程造价将会产生直接影响。如果能在前期决策阶段和设计阶段就事先主动参与，进行优化设计，特别是设计阶段的主体结构方案优化，则可能会产生较大的经济效益，从而使工程项目既安全可靠，又经济实用，当然这需要工程各方特别是建设单位的大力支持和设计施工各方的协助、配合。本文以某厂房优化设计为例，在结构体系、楼层梁、檩条墙梁、支撑系统、围护系统等方面进行简要分析，说明采取优化设计措施对工程造价带来的影响，供类似工程设计时参考。
厂房优化设计采取的措施
结合本工程的建筑特点，根据GB 50017-2003《钢结构设计规范》、CECS 102∶2002《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》等相关的国家规范、规程，在满足原使用要求的基础上，为合理降低造价，减少用钢量，从以下各方面进行了优化设计。
结构体系的选择
在主体结构设计之前，结构体系的选择对工程本身起着至关重要的作用，特别是像这样一个既有吊车又有局部夹层、稍微复杂一些的结构。本工程原设计整个厂房采用的是双向刚接，即横向和纵向都设置了钢梁，钢梁与钢柱之间的连接采用刚性节点，软件计算分析时采用空间三维建模。在优化设计时提出主体结构采用“单向刚架（横向）+支撑（纵向）”体系，厂房总体考虑框排架结构，即一侧为刚架方向（梁柱连接为刚接），另一侧采用设柱间支撑的形式（梁柱连接为铰接）。在主框架结构设计过程中，由于本工程跨度只有12m，为便于构件的制作和实现标准化，夹层梁和屋面梁，尤其是屋面梁均按照等截面梁进行设计。对于其他跨度较大的轻钢厂房（超过15m），建议根据荷载作用下刚架的受力特点，结合考虑构件的制作、运输等情况，对屋面梁进行合理分段和截面设计，框架中间钢梁采用等截面，跨度的两端钢梁采用加腋变截面梁，利用截面变化，使各截面组合内力与材料设计强度的比值尽可能接近，即采用满应力设计，从而使得刚架的设计经济合理。
对于单层有吊车部分，在吊车梁标高处采用吊车梁兼做系杆（沿着吊车梁方向，吊车梁受到山墙风压和吊车制动力，经验算，两者合力比较小，吊车梁承载力远大于两者不利组合，所以此高度可以不设系杆）。在设计时为保证房屋的整体刚度，采取了一些必要的措施，如刚架柱柱顶的刚性系杆不再采用双檩条兼做，而是采用圆钢管做系杆。
该工程施工图整理完毕，经公司内相关部门统计分析比较，原设计图纸主框架用钢量为1 273.7t，优化后图纸主框架用钢量仅为612.9t，主框架一项，用钢量节省了660.8t，可见产生了较大的经济效益。
上海睿玲建筑钢结构工程有限公司，制作钢结构厂房，钢结构阁楼，家庭阁楼，加层钢结构阁楼、钢混结构阁楼，钢木制作结构阁楼，楼梯钢结构。承接大型车间厂房、车棚、雨棚、阳光房、室外钢结构加层加顶工程，多年制作经验，实力雄厚，专业设计师现场测量。
上海睿玲建筑工程有限公司专业服务二十年，您的满意是我们的骄傲。
总部地址：上海市虹口区中山北一路1250号沪办大厦2号楼1803室
联 系 人：孙小姐
手 机：18049713616
电 话：021-56118939 021-55131178
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轻钢厂房在不降低结构安全性的前提下，如何设计得更合理、更经济，是钢结构设计师，也是建设单位关注的问题，因为它直接关系到工程的造价和施工单位的中标与否。据笔者统计分析，在前期规划阶段，影响工程造价的可能性为75%～95%；在初步设计阶段，影响工程造价的可能性为35%～75%；在施工图设计阶段，影响工程造价的可能性为5%～35%。因此，设计质量的好坏、设计方案是否优化，对工程造价将会产生直接影响。如果能在前期决策阶段和设计阶段就事先主动参与，进行优化设计，特别是设计阶段的主体结构方案优化，则可能会产生较大的经济效益，从而使工程项目既安全可靠，又经济实用，当然这需要工程各方特别是建设单位的大力支持和设计施工各方的协助、配合。本文以某厂房优化设计为例，在结构体系、楼层梁、檩条墙梁、支撑系统、围护系统等方面进行简要分析，说明采取优化设计措施对工程造价带来的影响，供类似工程设计时参考。
厂房优化设计采取的措施
结合本工程的建筑特点，根据GB 50017-2003《钢结构设计规范》、CECS 102∶2002《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》等相关的国家规范、规程，在满足原使用要求的基础上，为合理降低造价，减少用钢量，从以下各方面进行了优化设计。
结构体系的选择
在主体结构设计之前，结构体系的选择对工程本身起着至关重要的作用，特别是像这样一个既有吊车又有局部夹层、稍微复杂一些的结构。本工程原设计整个厂房采用的是双向刚接，即横向和纵向都设置了钢梁，钢梁与钢柱之间的连接采用刚性节点，软件计算分析时采用空间三维建模。在优化设计时提出主体结构采用“单向刚架（横向）+支撑（纵向）”体系，厂房总体考虑框排架结构，即一侧为刚架方向（梁柱连接为刚接），另一侧采用设柱间支撑的形式（梁柱连接为铰接）。在主框架结构设计过程中，由于本工程跨度只有12m，为便于构件的制作和实现标准化，夹层梁和屋面梁，尤其是屋面梁均按照等截面梁进行设计。对于其他跨度较大的轻钢厂房（超过15m），建议根据荷载作用下刚架的受力特点，结合考虑构件的制作、运输等情况，对屋面梁进行合理分段和截面设计，框架中间钢梁采用等截面，跨度的两端钢梁采用加腋变截面梁，利用截面变化，使各截面组合内力与材料设计强度的比值尽可能接近，即采用满应力设计，从而使得刚架的设计经济合理。
对于单层有吊车部分，在吊车梁标高处采用吊车梁兼做系杆（沿着吊车梁方向，吊车梁受到山墙风压和吊车制动力，经验算，两者合力比较小，吊车梁承载力远大于两者不利组合，所以此高度可以不设系杆）。在设计时为保证房屋的整体刚度，采取了一些必要的措施，如刚架柱柱顶的刚性系杆不再采用双檩条兼做，而是采用圆钢管做系杆。
该工程施工图整理完毕，经公司内相关部门统计分析比较，原设计图纸主框架用钢量为1 273.7t，优化后图纸主框架用钢量仅为612.9t，主框架一项，用钢量节省了660.8t，可见产生了较大的经济效益。
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