地主老財有塊地

—輕鋼結構方案設計原則

ALandofRichMan

-Theprincipleofstructureschemedesign

WayneZhang

Jan.122007一塊地的啟示從前有一個大地主，他有很大一塊地。由于莊稼的收成很好，他想建一個物流倉庫來儲存、轉運他的糧食，所以他來找你商量。這個地主其實很吝嗇，他想讓你告訴他，怎么造才能又好用，又省錢……一塊地的啟示

一塊地的啟示地主老財說：面積132x90=11880m2

自重：0.2kg/m2

吊掛：0.3kg/m2活載：0.3kg/m2風載：0.5kg/m2

雪載：0.4kg/m2地震：7度凈高：7.8米

屋面坡度：

雙坡對稱一塊地的啟示如何確定跨度：

原則一：經濟的跨度：18~24米

按90米分可以分為：4x22.5米和3x30米顯然我們首先考慮22.5米跨度中柱的布置應不影響業主的設備布置為原則一塊地的啟示如何確定合理的柱距

原則二：

無吊車時的經濟柱距為8~9米有吊車時的經濟柱距為7.5~8米地主老財說：“我的工藝設計師說，為了充分布置貨架，最好的柱距是11米。”一塊地的啟示如何確定檐口高度

業主明確凈高后，如何確定檐口高度及女兒墻的高度檐口高度=凈高+（跨度/30+50~100mm）+檁條高度女兒墻高度=檐口高度+坡長*坡度百分比+300mm一塊地的啟示方案一：一塊地的啟示方案一：一塊地的啟示方案一分析

滿足了客戶的功能要求

剛架重量約為10kg/m2采用292mm檁條及240mm墻面圍梁時次結構用鋼量約為11kg/m2

支撐系統重量約為1.25kg/m2總造價為：10x5.6+11x8+1.25x6.5=152圓一塊地的啟示結構分析（彎矩包絡圖）

啟示一：完全等跨的設計受力是不均勻的一塊地的啟示結構分析（屋面梁撓度）

啟示二：完全等跨的設計位移是不同的一塊地的啟示方案二（邊跨縮小的做法）一塊地的啟示方案二分析

滿足了客戶的功能要求

剛架重量約為9.6kg/m2次結構用鋼量仍為11kg/m2

支撐系統重量約為1.25kg/m2總造價為：9.6x5.6+11x8+1.25x6.5=150圓一塊地的啟示如何確定屋面坡度屋面坡度取決于屋面板的排水性能屋面坡度越大山墻高度越高，墻板面積越大山墻越高則女兒墻越高，建筑物造價增加原則三：屋面坡度應控制在3%~5%在這個范圍內屋面面積因坡度改變的增減量可以忽略原則四：跨度越大，屋面坡度應該越大一塊地的啟示方案三（改變坡度的做法）一塊地的啟示方案三（改變坡度的做法）一塊地的啟示方案三分析

滿足了客戶的功能要求

剛架重量約為9.5kg/m2次結構用鋼量仍為11kg/m2

支撐系統重量約為1.25kg/m2總造價為：9.5x5.6+11x8+1.25x6.5=149圓一塊地的啟示

地主老財說：“還有沒有更省錢的辦法，我還是覺得太貴了，次結構好像很重啊。”邊墻往往不受工藝布置的限制，柱間距的設置較為靈活，只要考慮門的安排就可以了。這個項目中如果在5.5的位置增加一根墻皮柱，將使墻梁的跨度從11米減小為5.5米，節約了墻筋的用量。增加墻皮柱必須在柱頂設置抗風橫梁，甚至抗風支撐，一般不需要增加基礎。

一塊地的啟示方案四（增加墻皮柱的做法）一塊地的啟示方案四分析

滿足了客戶的功能要求

剛架重量約為12kg/m2次結構用鋼量仍為8.5kg/m2

支撐系統重量約為1.25kg/m2總造價為：12x5.6+8.5x8+1.25x6.5=143圓一塊地的啟示地主老財說：“這樣是比較經濟了，可是不太好用，別村的物流倉庫中間柱子可少了，你幫我分析分析。”中間抽柱的做法確實在物流倉庫的做法中較多采用，目標是提供更多的使用空間，便于設備安放和車輛開行。這個項目中如果間隔抽去一根中柱，將形成一個22.5x22米的使用空間。做法：中柱處設置縱向托架代替柱間支撐，利用托架增加屋面梁，減少檁條跨度，減少檁條用鋼量以彌補因增加托架造成的主結構的增加

一塊地的啟示方案五（采用縱向剛架的做法）一塊地的啟示方案五分析

滿足了客戶的功能要求

剛架重量約為17.5kg/m2次結構用鋼量仍為6kg/m2

支撐系統重量約為0.4kg/m2總造價為：17.5x5.6+6x8+0.4x6.5=149圓一塊地的啟示地主老財又說：“我的設備可能需要30米的跨度，雖然不經濟，但是將來我布置設備會更加靈活，這個你也幫我算算吧。”前面說過，跨度較大時坡度應該取大值，所以我們取5%作為設計坡度。原因：減少屋面梁的撓度增加屋面梁的截面高度一塊地的啟示方案六

（30米跨度的做法）一塊地的啟示方案六分析

滿足了客戶的功能要求

剛架重量約為12.5kg/m2次結構用鋼量仍為11kg/m2

支撐系統重量約為1.5kg/m2總造價為：12.5x5.6+11x8+1.5x6.5=168圓一塊地的啟示方案七

（18米跨度的做法）一塊地的啟示方案七分析

滿足了客戶的功能要求

剛架重量約為9.0kg/m2次結構用鋼量仍為11kg/m2

支撐系統重量約為1.5kg/m2總造價為：9.0x5.6+11x8+1.2x6.5=146圓一塊地的啟示綜合分析比較

主結構單位重量次結構單位重量支撐單位重量合計單位重量合計每平方米價格備注方案一10111.2522.25152圓22米跨度方案二9.6111.2521.85150圓縮小邊跨方案三9.5111.2521.75149圓改坡度方案四128.51.2521.75143圓增加墻柱方案五17.560.423.9149圓縱向剛架方案六12.5111.525168圓30米跨度方案七9111.221.2146圓18米跨度一塊地的啟示結論不管哪一個方案首先必須滿足客戶對功能要求，必須充分和業主及相關方進行溝通在不同的情況下，選擇不同的方案，不但要考慮經濟技術指標，還要考慮銷售策略掌握一定的技術能力有利于引導業主，減少不必要的工作，降低成本，取得業主的信任業主的信任是取得項目的根本方案選擇原則五：柱腳設計：鉸接柱腳：通常適用于變截面柱及建筑物檐口高度小于10米的情況剛接柱腳：通常使用于等截面柱及建筑物檐口高度大于10米或建筑物內設有吊車的情況柱腳標高：按照業主或建筑要求地面以下應用混凝土包裹至地上150mm

地面以上應高出地面100mm

方案選擇

原則六：吊車支承形式：32T以下吊車應盡量采用牛腿來支承吊車梁系統50T吊車可采用階梯柱形式大于50T吊車宜采用分離柱的吊車肢來支承吊車梁吊車行走方向應垂直于剛架方向T<=32t32t<T<=50tT>50t方案選擇方案選擇原則七：夾層設計：夾層柱的跨度一般設定在12米以下，最大不應超過15米夾層的柱距可根據荷載情況設定廠房內非滿鋪夾層主梁應盡量與柱子鉸接滿鋪夾層主梁可與柱子采用剛接的連接形式夾層的次梁間距應充分利用樓承板的強度夾層下應盡可能的設置交叉或八字形支撐

方案選擇方案選擇原則八：檁條的選型檁條跨度即剛架的柱距柱距小于9米時，采用200mm高的檁條及圍梁柱距大于等于9米且小于10.5米時，采用240mm高的檁條及圍梁柱距大于10.5米且小于等于12米時，采用292mm高的檁條及圍梁柱距大于12米時采用高強檁條或桁架檁條，增加墻皮柱說明：檁條的選用還受到吊掛荷載大小的影響

方案選擇

原則九：支撐的布置

伸縮縫的設置：（溫度區段的定義）縱向最大單體長度300米橫向最大單體寬度150米支撐的布置原則：寬度方向不宜超過60米；長度方向間隔4~5個柱距，不超過45米按受力情況分為：拉桿支撐，壓桿支撐等當夾層或建筑物寬度小于18米時，可以考慮單面支撐方案選擇

支撐的分類：

按形式分為：交叉支撐，V形支撐，八字支撐，門式支撐，單斜桿支撐等；按功能分為：抗風（抗震）支撐，吊車支撐，平臺支撐，隅撐，拉條等；按構件形式分為：角鋼支撐，圓鋼支撐，槽鋼支撐，圓管支撐，方管支撐等；按受力情況分為：拉桿支撐，壓桿支撐等方案選擇方案選擇

主要優化措施

荷載：對荷載狀況的分析及設定是不是所有區域都有這么大的荷載分布？檁條和剛架的荷載是不是同時考慮？活荷載和設備荷載都要考慮嗎？荷載很大的區域能不能減小柱網尺寸？檢修荷載的合理設計？吊車荷載的分區？大面積荷載的折減問題。

方案選擇

主要優化措施

柱網

不同的結構形式盡量分開，如電梯井等中間抽柱的情況下，抽柱后跨度不宜大于18米應盡量設置柱間支承柱、梁截面應采用高而薄的腹板

檁條及圍梁