土木11-2 张振轻钢结构建立其优化设计的数学模型

轻钢结构建立其优化设计的数学模型：1．设计变量

轻钢结构的主要几何参数如跨度、檐口高、屋面坡度、纵向柱间距等通常由业主或建筑师确定。可供优化的变量主要是截面参数。具体说，就是各工字钢截面的翼缘宽、厚，腹板的高、厚等。钢板的厚度是离散变量，而腹板和翼缘的高（宽）一般也是从一系列有规律的数中选取，因此轻钢结构的设计变量通常是离散变量。

2．目标函数

结构重量是轻钢结构优化设计的重要指标，且比较容易写成设计变量的函数形式，故轻钢结构通常以用钢量最少为优化目标。

约束条件

轻钢结构优化设计必须满足以下约束条件：

（1）强度、稳定约束条件。

轻钢结构构件必须满足强度和稳定要求。

（2）刚度约束条件。

轻钢结构的构件尺寸在优化时，结构的整体刚度必须满足变形控制要求。具体说，就是横梁的最大垂直位移、柱顶的最大水平位移、吊车轨顶处的最大水平位移等必须满足有关规范规定的变形控制值。

（3）截面尺寸约束条件。

轻钢结构截面尺寸的选择必须满足有关规范的构造要求和使用要求，如所有截面的腹板高度必须大于翼缘宽度，所有截面的翼缘厚度必须比腹板厚度大2mm以上等。

（4）结构整体约束条件。

轻钢结构的优化设计必须满足结构整体约束条件，即构件截面尺寸的选择必须要保证梁、柱截面的连续性以及合理性，满足常规的加工和使用要求等。

（5）变量的上、下限约束条件。

1钢结构用材料

2钢结构加工制作

3典型构件的制作与流程示例

4 钢结构质量控制

……

2钢结构加工制作

优缺点

1. 焊缝连接

优点是--构造简单，节约钢材，加工方便，自动化操作，效率高

缺点是--有热影响区，焊接残余应力及残余变形，甚至可能造成裂纹2.螺栓连接

优点是--安装方便，特别适用于工地安装连接，也便于拆卸。

缺点是--需要在板件上开孔和拼装时对孔，增加制造工作量；螺栓孔还使构件截面削弱,因而比焊接连接多费钢材。

3.铆钉连接

优点是--塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查和保证.

缺点是--铆接工艺复杂、用钢量多，因此，费钢又费工。

……

防火涂料分类？其主要特点

钢结构防火涂料按其涂层厚度及性能特点分为：CB类、B类、H 类。

其主要特点如下：

CB类：超薄膨胀型钢结构防火涂料，涂层厚度3mm以下，有良好的理化和装饰性能，受火时膨胀发泡形成致密、强度高的防火隔热层，耐火极限可达0.5～2.0h。

B类：薄涂型钢结构防火涂料，涂层厚度一般为2～7mm，有一定装饰效果，高温时膨胀增厚，具有耐火隔热作用，耐火极限可达0.5～2.0h。又称为钢结构膨胀防火涂料。

H类：厚涂型钢结构防火涂料，其涂层厚度一般为8～50mm，粒

状表面，密度较小，热导率低，耐火极限可达0.5～3.0h。又称钢结构防火隔热涂料。

钢结构工程施工质量验收规范·钢结构涂装工程·钢结构防火涂料涂装

14.3.1防火涂料涂装前钢材表面除锈及防锈底漆涂装应符合设计要

求和国家现行有关标准的规定。

检查数量:按构件数抽查10%，且同类构件不应少于3 件。

检验方法:表面除锈用铲刀检查和用现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923 规定的图片对照观察检查。底漆涂装用干漆膜测厚仪检查，每个构件检测5 处，每处的数值为3 个相距50mm 测点涂层干漆膜厚度的平均值。

14.3.2钢结构防火涂料的粘结强度、抗压强度应符合国家现行标准《钢结构防火涂料应用技术规程》CECS24:90 的规定。检验方法应符合现行国家标准《建筑构件防火喷涂材料性能试验方法》

GB 9978 的规定。

检查数量:每使用100t 或不足100t 薄涂型防火涂料应抽检一次粘结强度；每使用500t 或不足500t 厚涂型防火涂料应抽检一次粘结强

度和抗压强度。

检验方法:检查复检报告。

14.3.3 薄涂型防火涂料的涂层厚度应符合有关耐火极限的设计要求。厚涂型防火涂料涂层的厚度，80%及以上面积应符合有关耐火极限

的设计要求，且最薄处厚度不应低于设计要求的85%。

检查数量:按同类构件数抽查10%，且均不应少于3 件。

检验方法:用涂层厚度测量仪、测针和钢尺检查。测量方法应符合国家现行标准《钢结构防火涂料应用技术规程》CECS24:90 的规定及

本规范附录F。

14.3.4薄涂型防火涂料涂层表面裂纹宽度不应大于0.5mm；厚涂

型防火涂料涂层表面裂纹宽度不应大于1mm。

检查数量:按同类构件数抽查10%，且均不应少于3 件。

检验方法:观察和用尺量检查。

Ⅱ一般项目

14.3.5防火涂料涂装基层不应有油污、灰尘和泥砂等污垢。

检查数量:全数检查。

检验方法:观察检查。

14.3.6防火涂料不应有误涂、漏涂，涂层应闭合无脱层、空鼓、明显凹陷、粉化松散和浮浆等外观缺陷，乳突已剔除。

检查数量:全数检查。

检验方法:观察检查。

联合厂房工程由总装车间、组装车间、车体车间、无轨移车台、表面处理车间组成。总装车间、组装车间、车体车间由4跨结构组成，跨度为30m+24m+48m+15m,柱距为9m，每跨内均有桁车；无轨移

车台和表面处理车间由两跨结构组成32m+34.56m，桁架钢结构，柱距为6.7~13m。油漆库主体结构为钢筋混凝土框架结构，屋面为轻钢檩条结构，材质为Q235B。建筑长24m,宽10.7m.

本工程现场钢结构连接采用栓焊和高强螺栓连接，高强螺栓等级为10.9级。

现场吊装采1台50T汽车吊和2台25汽车吊作为吊装主要机械，两台16T汽车吊做为卸车、拼装和次结构的安装。

……

2)箱形柱加工工序及简图

主材切割、坡口：

1）采用机械：N/C数控切割

2）箱型柱面板下料时应考虑到焊接收缩余量及后道工序中的端面铣的机加工余量。并喷出箱型柱隔板的装配定位线。

3）操作人员应当将钢板表面距切割线边缘50mm范围内的锈斑、油污，灰尘等清除干净。

4）材料采用火焰切割下料，下料前应对钢板的不平度进行检查，要求：厚度≤15mm不平度不大于1.5mm/m。厚度＞15mm不平度不大于1mm/m。如发现不平度超差的禁止使用。

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1.5.9高强度螺栓施工

本工程使用的高强度螺栓均10.9级扭剪型高强度螺栓。计算长度时，如果最后数字介于2.5～5和7.5～10，则最后数字应向上取值