门式刚架轻型结构房屋的发展现状

门式刚架轻型结构房屋的发展现状

门式刚架轻型结构房屋的发展现状

李一凡刘福胜孙勇

(山东农业大学水利土木工程学院泰安271018)

摘要介绍了门式刚架轻型结构体系在国内外的发展研究概况;评述了门式刚架结构优化设计研究领域从最初

的尺寸优化发展到形状优化、拓扑优化的基本历程;针对我国的实际情况,对门式刚架轻型结构体系在原材料供

应、设计、技术力量等方面存在的问题进行了分析,提出了相应的解决措施。

关键词门式刚架发展设计尺寸优化形状优化拓扑优化

STATE2AND2ARTOF THEDEVELOPMENTOFLIGHT2GAUGE STEEL PORTAL FRAME INCHIN A

Li Yifan Liu Fusheng Sun Yong

(College of Water Conservancy and Civil Engineering , Shandong Agriculture Universit

y Tai′an271018)

ABSTRACT It is introduced the development and research of light2gauge steel portal fr ame structure systems both at

home and abroad , it is reviewed emphatically main course of developing from initial siz ing design to shape and topology

optimization in theportal′s structural optimization design field1 In view of our countr y′s actual situation , it is also analyzed

the light2gauge steel portal frame system′s problems , such as those of raw material su pply , design and technology.

Corresponding countermeasures are also proposed.

KEY WORDS light2gauge steel portal frame development design sizing optimiza tion shape optimization

topology optimization

门式刚架轻型结构体系是近年来在钢结构建筑

中应用相当广泛的一种结构形式。它是用等截面或

变截面的焊接H 型钢作为梁柱,以冷弯薄壁型钢作

檩条、墙梁、墙柱,以彩钢板作为屋面板及墙板,现场

用螺栓或焊接拼接的门式刚架为主要承重结构,再

配以零件、扣件、门窗等形成的比较完善的建筑体

系,即门式刚架轻型结构体系。这种结构体系可以

在工厂批量生产,在现场按要求拼装形成。能有效

地利用材料,构件尺寸小,自重轻,抗震性能好,施工

安装方便,建设周期短,能够形成大空间、大跨度,具

有外表美观,适应性强,造价低,易维护等特点。

1 门式刚架轻型结构体系在国内外的发展概况

门式刚架轻型结构体系在国外应用极为广泛。

在我国,随着压型钢板、冷弯薄壁型钢、H 型钢的引

进和发展,轻型门式刚架结构体系也引起了普遍的

重视,应用越来越广泛,逐渐成为许多工业和民用建

筑的首选体系。

111 门式刚架轻型结构体系在国外的发展概况门式刚架轻型结构体系始于美国。日本和欧洲

第一作者:李一凡男1969 年1 月出生讲师Email:***************

收稿日期:2005 - 11 - 01

门式刚架轻型结构体系的应用也较多,但美国的门

式刚架轻型结构体系发展最快,应用也最广泛。由

于门式刚架轻钢结构具有许多其他结构所不具备的

优点,而且经济效益十分显著,因此这种结构形式在

国外一经推出就得到了广泛应用。国外轻型钢结构

发展较早,由于汽车工业的发展,最初用于建造私人

汽车库等简易房屋。二次世界大战时期,由于战争

的需要,一些拆装方便的轻钢结构建筑用于营房和

库房。20 世纪60 年代以来,国外建筑钢材的发展

有了很大突破,随着色彩丰富而耐久的彩色压型钢

板的出现以及H 型钢和冷弯型钢的问世,极大地推

动了门式刚架轻型钢结构的发展。随着新型建筑材

料的出现、加工设备的不断改善、设计形式的多样

化,门式刚架轻型结构体系渐渐普及到大型工业厂

房、商业建筑、交通设施等建筑中,实现了设计、分

析、出图的程序化(如大型通用化设计软件包

Loseke Building System Software) ,构件加工、安装施工、经营管理一体化流程。业主不是带着图纸委

1

李一凡,等:门式刚架轻型结构房屋的发展现状

Steel Construction1 2006 (2) , Vol121 , No185 托加工,而是向承包商定购某种轻型钢结构房屋,承

包商在规定时间内按业主要求按质建成,并交付使

用。这种高质量的快速供货方式,使业主感到十分

满意,门式刚架轻型钢结构得以迅速发展。目前,大

部分国外轻钢公司都具有自己的门式刚架轻钢结构

系列,各公司的轻钢结构系列大同小异。据统计,欧

美各国由轻钢结构体系建造的非住宅单层建筑物占

总数的50 %以上,日本新建的1～4 层建筑大都采

用轻钢结构。在许多国家,如英、美、日、澳大利亚等

已作为一种经济快捷的建筑结构体系,以商品的形

式出售。其中,美国门式刚架轻型结构体系应用在

各领域比例为:1)商业(仓库、小卖店、事务所、银行、车库设施) 占42 %;2) 制造业(制造工厂、仓库) 占