某重型钢结构工业厂房结构结构分析及优化

摘要

随着国家产业的调整，经济的迅速发展，国家的钢产量也逐年上升，此外钢结构相较其他建筑结构形式还有自重轻，强度高，塑性韧性好，生产周期短等优点，导致近年来钢结构的广泛应用。如何更为合理的对钢结构进行分析、设计、制造等都是亟待研究和解决的问题。一方面，合理的设计能提高建筑物在不同工况下的受荷能力，另一方面还可以减少单位用钢量，降低生产成本。
　　 本文以某新建重型钢结构厂房为背景工程，阐述了国内外现有的设计方法和理念，分析了这类方法的思路及优缺点；利用STPJ软件根据柱距、屋盖体系、格构柱截面，建立不同的结构模型，对背景工程进行计算，通过3D3S的校核及优化得到一个最为经济、合理的结构模型，通过分析找出了设计当中的一些基本规律，同时，通过对结构的优化来降低工程造价。通过以上研究得到如下主要结论：⑴柱子柱距增加对于厂房整体用钢量有明显影响，柱距越大，单位用钢量越大。⑵吊车梁作为最重要的受弯构件，直接影响到单位造价，吊车梁跨度越大，单位用钢量越大。⑶对于重钢厂房，刚架柱和吊车梁用钢量占到总工程用钢量的50％～70％，对其进行合理优化将大大降低单位用钢量。⑷对于重型钢结构厂房，使用全钢的格构式柱子较钢管砼组合形式的柱子要经济。⑸大跨度厂房宜选用实腹式变截面梁做屋面受力构件，牛腿标高或变阶柱以上部分由于没有大吨位吊车作用，屋面荷载较小，可按照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》对其进行计算校核，能取得良好的经济效果。⑹对柱顶位移影响最大的是地震及风荷载，其余荷载趋于从属地位。⑺对于地震烈度小于8.5度区，地震荷载对于二维平面刚架模型计算应力比几乎没有影响。本文结合实际工程进行设计、分析，解决了部分结构设计时的难题，也为工程提供了技术支持，通过结构优化，为项目建设节省了资金，同时获得的主要结论对以后的重型钢结构厂房设计具有一定的指导和参考意义。