某钢结构工业厂房屋面系统的优化设计
某门式刚架轻型钢结构厂房优化设计分析
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２ 优化设计
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１优化模型同
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几何构造 约束条件方面有宽 厚 比、 高厚 比 、 腹板 高度大 于 翼缘宽度 、 大头截 面高度大于小头截 面高度 、 翼缘 厚度大于 腹
２ ｍｍ以上等 。 性能约束考虑弹性范围内强度 的利用 、 刚 ＿ 收 作 稿 者 简 日 期 介 ： ２ 李 ０ １ 建 ３ — 国 ０ １ （ － １ ９ ２ ５ ８ ０ 一 ） ， 男 ， 山 西 平 遥 人 ， 毕 业 于 山 西 农 业 大 学 ， 硕 板厚度 度及平面 内外稳定的性能约束 。 所有 约束条件应符合《 规程 》 的
士； 助教 ， 主要从事房屋建筑学方面的教 学工作。
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建
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２ ０ １ ３年 第 ２期 （ 总１ ９ ０期 ）
规定 ， 并且要在有限元分析的过程 中随着设计变量动态调整［ ３ １ 。
２ ． ２优 化 目标
产 品的厚度 系列 ； ③梁的翼板 和腹扳厚 度差别较大 ，
给材料规格选 型带来不 便。对结构进行 了两 轮三次 的优化设计 ， 优化结果分析如下。
刚架中梁柱用钢 达 ２ ． ９ ６ ｔ ， 单位平米用 钢量 为 ２ ３ ． ６ ｋ ｇ ／ ｍ 。实际工
程 中． 冈 ０ 架 中梁 柱 用 钢 一 般 为 刚架 总重 的 １ ／ ３ ～１ ／ ２ ， 即使 按 上 限
取值 ， 原设计 中门式刚架单位平米用钢量也高达 ４ ７ ｋ ｇ ／ ｍ ， 用钢 量与工程实际和轻钢钢结构 的特点极其不相称。
以单榀 门式 刚架体积最小 ， 即用钢量最少为优化 目标 。
２ ． ３优化步骤
钢结构设计如何实现最优化设计
钢结构设计如何实现最优化设计钢结构设计是建筑工程中重要的一环，其优化设计能够提高结构的安全性、经济性和可靠性。
本文将讨论如何实现钢结构设计的最优化，并提出相应的方法和策略。
一、钢结构设计优化的背景和意义钢结构具有重量轻、强度高、抗震性能好等特点，广泛应用于建筑工程领域。
然而，对于大型复杂的钢结构，传统的设计方法难以满足要求，因此，优化设计成为改善钢结构性能和降低成本的关键。
二、钢结构设计优化的目标钢结构设计的优化目标主要包括以下几个方面：1. 结构强度和刚度的最优匹配：合理选择截面尺寸和材料，确保结构在正常工作状态下具有足够的强度和刚度。
2. 最小化结构重量：在满足强度和刚度要求的前提下，尽量减小结构的自重，实现轻量化设计，以降低建筑物整体的负荷。
3. 成本最小化：通过合理的结构布置和构造设计，降低材料使用量和施工成本，实现整体经济效益的提高。
三、钢结构设计优化的方法和策略1. 选取适当的优化算法：常用的优化算法包括遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等。
根据具体问题及要求，选择相应的算法进行优化计算。
2. 多目标优化设计：钢结构设计往往涉及多个目标函数，例如结构重量、成本和刚度等。
通过多目标优化方法，将多个目标函数综合考虑，得到一组最优解，由设计人员进行最终选择。
3. 以性能为导向的设计：传统的设计方法往往以规范要求为基础，而性能导向的设计注重结构的整体性能。
通过预测和分析结构的性能指标，优化设计可以更好地满足具体的功能要求。
4. 结构参数的灵活调整：通过改变结构参数的取值范围和组合方式，进行灵活调整，找到最优设计方案。
这一策略可以利用计算机辅助设计软件实现。
5. 结构与施工的协同设计：在设计过程中，与施工方进行密切合作，共同解决设计和施工中的问题。
通过结构施工一体化的方式，实现结构设计的最优化。
四、钢结构设计优化的应用案例1. 高层建筑钢结构设计优化：通过结构参数的调整和最优化算法的应用，实现高层建筑的结构材料和重量的优化，提高抗震和抗风能力。
工业厂房钢结构屋面改造钢梁混凝土柱连接工程实例
工业厂房钢结构屋面改造钢梁混凝土柱连接工程实例摘要：随着我国工业化发展进程的加快，对工业厂房的安全可靠性要求越来越高，然而建于20世纪七、八十年代的工业厂房，经过几十年的使用，建筑物逐渐出现了不同程度的损坏和质量缺陷，影响厂房的安全使用，因此必须进行加固维修等处理。
本文通过以某工业厂房屋面改造为例，针对其改造处理过程中的梁柱连接节点等相关问题进行了探讨，以期通过本文的阐述为工业厂房改造提供一些参考。
关键词：工业厂房；屋面改造；梁柱连接节点1 工程概况某机加车间建于20世纪70年代末期，单层工业厂房，钢筋混凝土排架结构，双跨，每跨设2台5t单梁吊车，轨高6m，车间跨度15m，柱距6m，车间总长96m。
由于工房使用年限久，距今已超过30a，该工房屋面设有内天沟，内天沟经常积水，加之屋面防水层老化漏水，通过屋面板表面的细微缝隙侵蚀到内部钢筋，钢筋表皮锈蚀膨胀，使裂缝不断加大，混凝土强度下降并发生剥离、钢筋外露、锈蚀更加严重，板肋的混凝土保护层多处出现坠落现象，屋面板损坏程度达到60%以上，给车间的正常生产带来严重的安全隐患。
2 改造要求为保证工房的正常使用，需要对该工房的屋面系统进行加固维修改造。
作为生产场所，屋面改造应遵循安全、经济、可行的原则，以保证生产安全为首要目的，建筑加固维修改造的成本应尽可能小。
正常生产中的企业，停产会给企业、职工造成较大的经济损失，也对生产要素市场产生影响。
因此，应选择合适的、可行的加固、维修、改造方案，将屋面改造施工给企业生产造成的影响降到最小。
3 方案选择3.1 加固法针对大型屋面主肋损坏严重，可采用型钢梁加固法，即将两根槽钢[14放置于屋面板主肋内侧，槽钢两端搁置在屋架上，在支承处用垫板顶紧，槽钢顶面也要求和屋面板小肋底部顶紧，两根加固槽钢的位置固定后用槽钢[8作水平连系杆并焊死。
此加固方法耗钢量大，现场施工难度较大，而且增加屋盖系统的重量，只能适用于个别屋面板损坏的加固。
钢结构工程优化设计方案
钢结构工程优化设计方案首先，在进行钢结构工程优化设计时，需要充分考虑设计的合理性和经济性。
这就需要在设计过程中，通过对结构系统进行分析，选择合适的结构形式，合理配置和利用钢材，降低钢材重量，提高钢材使用效率。
其次，在进行钢结构工程优化设计时，需要充分考虑结构的静动力性能。
这就需要在设计过程中，通过对结构的抗震、抗风性能进行分析，提高结构的整体抗震性能和抗风性能。
另外，在进行钢结构工程优化设计时，需要充分考虑结构的施工可行性。
这就需要在设计过程中，通过对结构的施工过程进行分析，简化结构形式，减少施工工序，提高施工效率，降低施工成本。
在进行钢结构工程优化设计时，还需要充分考虑结构的可维护性和可修复性。
这就需要在设计过程中，通过对结构的维护和修复需求进行分析，选择合适的结构形式和材料，提高结构的可维护性和可修复性。
最后，在进行钢结构工程优化设计时，需要充分考虑结构的环保性和节能性。
这就需要在设计过程中，通过对结构的环保性和节能性进行评估，选择合适的结构形式和材料，降低结构的能耗，减少对环境的影响。
基于以上的考虑，在进行钢结构工程优化设计时，需要按照以下步骤进行：步骤一、结构分析和计算。
首先需要根据建筑的功能需求和地理环境，对结构进行分析和计算，确定结构的设计荷载和约束条件，确定结构的受力性能和变形性能。
步骤二、结构系统选择。
在进行结构系统选择时，需要综合考虑结构的强度、刚度、稳定性和施工可行性，选择合适的结构形式，例如框架结构、桁架结构、索网结构等。
步骤三、结构布局。
在进行结构布局时，需要根据建筑的空间布局和使用功能，合理布置结构构件和荷载传递路径，提高结构的空间利用效率和荷载传递效率。
步骤四、材料选择和配置。
在进行材料选择和配置时，需要充分考虑材料的强度、刚度、耐久性和成本，选择合适的钢材型号和截面形状，合理配置和利用钢材，降低钢材重量，提高钢材使用效率。
步骤五、抗震和抗风设计。
在进行抗震和抗风设计时，需要对结构的静动力性能进行分析，提高结构的整体抗震性能和抗风性能，确保结构的安全性和可靠性。
钢结构屋面施工方案屋面隔热层的优化设计与施工要点
钢结构屋面施工方案屋面隔热层的优化设计与施工要点随着现代建筑技术的发展，钢结构屋面在民用建筑和工业建筑中得到了广泛应用。
在钢结构屋面的施工中，屋面隔热层的设计和施工是非常重要的一环。
本文将探讨钢结构屋面隔热层的优化设计和施工要点。
一、屋面隔热层的优化设计钢结构屋面的屋面隔热层设计是保证屋面隔热效果的关键。
在设计隔热层时，需要考虑以下几个方面：1. 材料选择：隔热层的材料应具备较好的隔热性能和耐久性。
目前常用的隔热材料有聚苯板、岩棉板、玻璃棉板等。
根据实际需求和预算限制，选择合适的隔热材料进行设计。
2. 层厚确定：隔热层的层厚应根据当地气候条件和建筑的使用需求来确定。
一般情况下，隔热层的层厚越大，隔热效果越好，但同时也会增加建筑成本。
需要综合考虑隔热效果和经济性，确定合适的层厚。
3. 防潮处理：在钢结构屋面的施工中，要注意屋面隔热层的防潮处理。
在施工过程中，要确保隔热层与结构层之间没有空隙，以防止潮气进入屋面结构。
同时，还可以在隔热层表面进行防潮处理，如加装防潮层或涂刷防潮剂等。
二、屋面隔热层的施工要点钢结构屋面的隔热层施工要点对保证施工质量和屋面隔热效果至关重要。
在进行施工时，需要注意以下几个方面：1. 底层处理：施工前需要对屋面底层进行处理，确保其平整、干燥和清洁。
如有必要，还可以进行底层防潮处理，以提高隔热层的使用寿命。
2. 材料施工：根据设计要求，将隔热材料切割成合适的尺寸，然后粘贴或固定在屋面底层上。
需要注意材料的平整和紧密度，以避免产生空隙和热桥。
3. 接缝处理：在施工过程中，需要注意隔热层接缝的处理。
接缝处应进行粘贴或焊接，确保接缝紧密无漏水。
同时，还可以采用密封胶进行二次密封，提高屋面的防水性能。
4. 防火措施：钢结构屋面的隔热层施工要注意防火措施。
选择具有良好防火性能的隔热材料，并按照相关标准和规范进行施工，以确保建筑的防火安全。
5. 后期维护：施工完成后，还需要对屋面隔热层进行定期检查和维护。
钢结构厂房施工组织优化设计方案
钢结构厂房施工组织优化设计方案1. 项目背景随着我国经济的快速发展，钢结构厂房作为一种新兴的建筑形式，因其施工周期短、抗震性能好、便于工厂化生产等优点，正逐渐成为工业建筑的主流。
然而，在实际的施工过程中，钢结构厂房的施工组织仍存在一些问题，如施工流程不合理、施工管理不规范、施工现场安全问题等。
为了提高钢结构厂房的施工质量和效率，降低施工成本，有必要对施工组织进行优化设计。
2. 优化目标（1）提高施工质量：确保工程质量满足设计和规范要求，减少施工过程中的质量问题。
（2）提高施工效率：缩短施工周期，提高工程进度，降低人力、物力资源的浪费。
（3）降低施工成本：通过合理的施工组织和成本控制，降低工程造价。
（4）保障施工现场安全：加强安全管理，减少安全事故的发生。
3. 优化措施3.1 施工流程优化（1）提前编制详细的施工方案，明确施工顺序、施工方法、质量标准等。
（2）加强施工过程中的动态管理，及时调整施工计划，确保工程进度。
（3）采用先进的施工工艺和设备，提高施工效率。
3.2 施工管理优化（1）建立健全施工现场管理制度，明确各岗位职责，加强现场管理。
（2）加强施工现场沟通协调，确保各施工单位、部门之间的协同配合。
（3）加强施工人员培训，提高施工技能和质量意识。
3.3 资源配置优化（1）合理配置人力、物力、财力等资源，确保施工过程中的需求。
（2）采用信息化手段，对施工现场进行实时监控，提高资源利用率。
（3）加强供应链管理，确保原材料和构件的质量和供应。
3.4 施工现场优化（1）加强施工现场安全防护，严格执行安全规定，减少安全事故的发生。
（2）加强施工现场环境保护，严格执行环保法规，降低施工对环境的影响。
（3）提高施工现场文明施工水平，营造良好的施工氛围。
4. 总结本优化设计方案从施工流程、施工管理、资源配置和施工现场四个方面对钢结构厂房的施工组织进行了全面优化。
通过实施本方案，有望提高钢结构厂房的施工质量、效率和安全性，降低施工成本，为我国钢结构厂房建设提供有力的支持。
某钢结构工业厂房屋面系统的优化设计
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图 ２ 屋架下弦支撑 平面布置 图
屋面布置结构形式 为 ： 每个柱距间设置 １ ２ｉ ｎ钢托架一榀 ， 钢 屋架 每 ６１ 设置一榀 。上下弦按结构要求设置水平支 撑 、 Ｉ Ｔ 垂直 支
注： Ｇ为 系杆 ； ｃ为垂直支撑 ；Ｃ为水平支撑 ； Ｘ ０ Ｓ ＷＪ 为钢屋架 ；】 １ 为托架
图 ４ 檩 条 平 面 布 置 图二
撑、 系杆等。屋 面檩 条跨 度 ６ｍ， 设计 间距 １ ５ｍ， 条选用 ｃ型 ． 檩 于是 本着 优化 设计 的原 则 ， 采用 如下设计 方案 ： 拟 取消全 部 钢 ０ ×７ ×２ ０ ５ ０×３ 天窗架形式为 弧形 天窗 ， ； 与屋架构成一个稳 １ Ｉ ２Ｉ 托架及托架上 的钢屋架 ， Ｔ 加大檩条 。具体为 ： 取消托架后该处
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的屋面结构体 系才 能更好 的使其发挥作用 。
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谢 静 静 马 路 杨 勇
摘 要 ： 出轻钢加层 结构 阻尼 比是 计算此类结构在地 震作 用下动力响应的重要参数 ， 指 通过对 目前使用 的几 种确定 轻钢
加层结构 阻尼 比的方法进行简要论述说 明， 总结 了各 自的优缺 点， 从而为相应 的工程积 累经验 。
关键 词 ： 轻钢 加 层 ， 尼 比， 震 响应 。 量 法 阻 地 能 中 图 分 类 号 ： Ｕ３ １４ Ｔ １ ． 文献标识码 ： Ａ
大型轧钢厂房屋面系统方案分析
大型轧钢厂房屋面系统方案分析摘要:轧钢厂建筑设计是整个轧钢厂设计中最为重要的组成部分之一,而在建筑结构设计中,屋面系统设计方案的合理与否直接关系到工程项目的经济效益,尤其是对于大型轧钢厂而言屋面系统的合理选择更为重要。
基于此点,本文通过对大型钢结构单层多跨厂房在相同的工艺条件下,柱距分别为12 m,18 m,24 m三种方案的屋面结构的单位面积耗钢量进行分析,比较,确定出相对经济,合理的屋面形式。
关键词:钢结构轧钢厂屋面系统经济效益目前,钢结构厂房以其快捷,轻便、结构形式灵活的多种优势在国内外被广泛应用,特别是对我们钢铁行业更具特殊的意义。
钢铁行业厂房因为工艺要求,往往需要大跨度、大柱距的结构形式,钢结构能够最大限度的满足这种需求。
设计钢结构时,应选择最优建筑方案。
在有条件时,应尽可能考虑结构空间体系作用,当将这种体系分为单个平面结构计算时,应考虑相邻构件的共同作用。
钢屋盖结构在工业厂房中得到普遍应用。
按结构体系分,屋盖可分为有檩屋盖和无檩屋盖。
有檩屋盖又分为简单式和复杂式,由屋面材料、檩条、支撑、屋架(有时还有托架、天窗架及挡风板支架)等所组成,无檩屋盖则不用檩条等屋面构件,屋面板直接放在屋架上。
有檩或无檩屋盖的选用,主要取决与屋面材料的类型。
1 统一技术条件为了比较不同柱距对厂房单位面积用钢量的影响,首先需对厂房规定相同的技术条件。
(1)根据工艺提出的资料,将厂房划分为A,B,C三个区,选取A,B区进行方案比较,A区共计五跨,为原料跨,跨度30×3+24+30 m。
B区共计两跨,包括:主轧跨,跨度30 m及主电室跨,跨度24 m。
(2)为了简化计算,对炉料跨,主轧跨均采用跨度为9 m的纵向矩形天窗,天窗设至温度伸缩缝区段端部。
(3)建筑物抗震设计烈度为8度,场地土为Ⅲ类场地土。
(4)各跨吊车均按国产定型吊车样本数据计算,钢材均采用国内标准产品。
(5)厂房建筑面积约为13.5万平方米。
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屋面布置结构形式为 : 每个柱距间设 置 12 m 钢 托架一榀 , 钢 屋架每 6 m 设置一榀。上下弦按 结构要求设置水平 支撑、 垂直支 撑、 系杆等。屋面檩条跨度 6 m, 设计间 距 1. 5 m, 檩 条选用 C 型 钢 C200 75 20 3; 天窗架形式为弧形, 拟 采用 如下设 计方 案 : 取消全 部 12 m 托架及托架上的钢屋架 , 加大檩条。具体为: 取消托架后该处
收稿日期 : 2009 10 09 作者简介 : 韩瑞芳 ( 1970 ) , 女 , 工程师 , 山西太原钢铁集团设计院有限公司 , 山西 太原 030009
Optimization design of the roof system of one steel structure industry plant
HAN Rui fang Abstract: Co mbining with the design case of the roof system of one sing le lay er continuous steel str ucture plant, it gets discussion and analysis on optimization design of its roof system, pr actice proves that in the single lay er industr y plant, and based on the comparison between tradi tional 6 m roo f system and 12 m roof system, the 12 m roof system is more economical. Key words: steel str ucture plant, roof system, optimization design, horizontal supporting
优化设计后屋 面 用钢 为 2 030 t, 节 约钢 材 170 t, 按 市场 价 4 000 元 / t 计算 , 为业 主节约 大约 68 万 元材料费 用 , 若包括 材料 制造及工期缩短等的费用 , 节约数量就更为可观。 参考文献 : 在用 12 m 屋面体系代替 6 m 屋 面体系 的设计 过程 中 , 屋面 支撑是主要的难题 , 若 12 m 的跨 度直接布置 X 形屋面水平支 撑 , 构件将会非常的大 , 这 样就 违背 了节约 投资 的原则 , 所 以上 弦水 平支撑将利用屋面檩条作为一个支点 , 将其布置 成米字形 水平支 撑 , 这样就能大 大减小构件的断面 , 同时取消 下弦水平支撑 , 改用 屋面隅撑来代 替 , 将屋架下弦与檩条下翼缘相连 接以增加屋架下 [ 1] [ 2] [ 3] [ 4] 汪一骏 . 钢结构设计 手册 [ M ] . 北京 : 中国 建筑工 业出版社 , 2002. 陈 鹏 . 轻钢厂房的结 构设计 [ J] . 山 西建筑 , 2008, 34( 21) : 61 62. GB 50017 2003, 钢结构设计规范 [ S] . GB 50016 2006, 建筑设计防火规范 [ S] .
收稿日期 : 2009 09 16 马 杨 * : 淮北市科技项目 ( 项目编号 : 080236) 213016 100000
作者简介 : 谢静静 ( 1979 ) , 女 , 讲师 , 江苏工业学院安全与环境工程学院 , 江苏 常州 勇 ( 1967 ) , 男 , 工程师 , 淮北水利建筑勘测设计院, 安徽 淮北 235100
第 36 卷 第 3 期 2 0 1 0 年 1 月 文章编号 : 1009 6825( 2010) 03 0083 03
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关于轻钢加层结构阻尼比确定方法的探讨*
谢静静 马路 杨勇
摘 要 : 指出轻钢加层结构阻尼比是计算此类结 构在地震作用下动力响应的重要参数 , 通过对目前使 用的几种确定轻钢 加层结构阻尼比的方法进行简要论述说明 , 总结了各自的优缺点 , 从而为相应的工程积累经 验 。 关键词 : 轻钢加层 , 阻尼比 , 地震响应 , 能量法 中图分类号 : T U 311. 4 随着我国经济 的快 速发 展 , 城市土 地资 源越来 越紧 张 , 一些 原本的低层或多层建筑急需扩大使用面积 而又不能 停止使用 , 如 学校的宿 舍 , 医院的 门诊楼 , 公司 的办公 楼等等。所 以对原 有房 增设垂直支撑 , 原与柱连 接的钢 屋架应 适当 加大 , 将原 有 C 型檩 条改用高频焊接 H 型钢 H294 200 6 8 代替 , 并增 大间距 , 弧 形天窗架改为矩形天窗架 , 其他构 件根据构造要求 取舍。该修改 后的设计不仅减少了构件的数量 , 更重要的是节约了钢 材, 缩短了 施工工期 , 为业主节约了投资。其屋面布置如图 5, 图 6 所示。 文献标识码 : A 屋进行加层改造 是获得更 多使 用面积 的一 种快捷 有效 而又 相对 经济的 方法。而 采用钢结 构加 层是一 种逐 步被推 广的 房屋 加固 与改造形式 , 具有自重轻、 地震作用小、 施工方便等特点。 弦的侧 向支撑点。以上结 构构 件布置 满足 了厂房 屋面 系统 的结 构和受力要求。
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文章编号 : 1009 6825( 2010) 03 0082 02
某钢结构工业厂房屋面系统的优化设计
韩瑞芳
摘 要 : 结合某单层连跨钢结构厂房屋 面系统设计实例 , 对其屋面系统的优化设计进行了探 讨分析 , 实践证明 : 在单层工 业厂房中 , 对比传统 6 m 屋面系统和 12 m 屋面系统 , 12 m 屋面系统更经济 。 关键词 : 钢结构厂房 , 屋面系统 , 优化设计 , 水平支撑 中图分类号 : T U 318 某热轧 厂房为单层连跨钢结 构厂房 , 柱距 为 12 m, 屋架 跨度 为 30 m, 屋面体系为传统 6 m 体系 , 屋面系统用钢量为 2 200 t , 其 屋面布置如图 1~ 图 4 所示。 文献标识码 : A 定的结构体系。共有结构构件数量约 6 800 件 , 用钢量为 72 kg/ m2。 6 m 屋面体系为 传统 模式 , 在 诸多 工程 中被 广泛 应用 , 此 结 构形式 多采用钢筋混凝土预制屋面板 , 随着轻型 钢结构厂 房的出 现以及 压型彩钢板和夹心板的推广应用 , 钢筋混 凝土预制 屋面板 已经逐 渐退出各类工业建筑。对于彩色 压型钢板来 说 , 更 大跨度 的屋面结构体系才能更好的使其发挥作用。
路 ( 1978 ) , 男 , 工程师 , 一级注册结构工程师 , 首创置业股份有限公司产品研发中心 , 北京