結構工程師專業(yè)知識輔導：鋼結構的柱距

不少研究都表明，剛架折成每平方米的重量隨著柱距的增加而減少。減少的趨勢會隨著柱距的增加而趨于平緩。這是因為，一方面柱距增加，每榀剛架的受荷面積隨之增加，剛架梁、柱的截面尺寸，從而單榀剛架的重量亦會隨之增大。另一方面，由于柱距增加，跨度不變，則剛架折成每平方米的重量隨著面積增大而減小。當柱距不大時，例如從6M增至8M，單榀剛架荷載增加不很大，單榀剛架的重量增加亦不很大，因此折成每平方米的重量減少較為明顯，當柱距進一步增加(例如超過9M)，單榀剛架的重量隨著荷載的進一步增大而增幅較大，折算到每平方米的重量的減少就不是很明顯了，減少趨勢趨于平緩。下面的一組數(shù)據(jù)說明了這一現(xiàn)象。

以一30M跨，7M檐高的單層單跨廠房為例。結構的荷載為：屋面恒載0.2kN/M2，附加吊載0.2kN/M2，屋面活載為0.3kN/M2，基本風壓為0.5kN/M2，雪壓為0.3kN/M2。

柱距(M)6M7M8M9M

剛架用鋼(kg/m2)17.715.714.213.2

結構用鋼(kg/m2)25.023.322.121.6

剛架用鋼僅指門式剛架用鋼，結構用鋼中包括檁條以外的所有其它結構用鋼，例如支撐、系桿、隅撐、山墻柱、門框和女兒墻等。

上述用鋼比較可以看出用鋼差值隨柱距增加而減少的趨勢，但仍然不能說明最終的問題，因為沒有將檁條的用鋼考慮在內。柱距就是檁條的跨度，檁條的用鋼是絕對隨跨度增加而增加的，仍以上述廠房為例，采用由一家澳大利亞公司所制Q235檁條設計表格為依據(jù)，所選檁條

屋面檁條(Z型連續(xù))

柱距(M)6M7M8M9M

檁條規(guī)格(mm)Z150-20Z200-16Z200-20Z250-20結構工程師考試用書

檁距(mm)@1700@1500@1500@1500

檁條每米重量(kg/m)4.724.756.006.59

折成每平方米重量(kg/m2)2.783.174.004.39

墻面檁條(C型簡支)

柱距(M)6M7M8M9M

檁條規(guī)格(mm)C200-16C200-20C250-20C250-25

檁距(mm)@1750@1750@1750@1400

檁條每米重量(kg/m)4.756.006.596.59

折成每平方米重量(kg/m2)1.582.002.202.64

結構用鋼加上檁條用鋼得到總用鋼：

柱距(M)6M7M8M9M

總用鋼29.428.528.328.6

以上例子說明了結構用鋼隨柱距變化的趨勢。一些其它公司的研究也得出了類似的結論，例如天津萬力特的研究指出從綜合經(jīng)濟分析的角度看，當柱高6M，跨度范圍為18～36M時，最優(yōu)剛架間距(柱距)為6～7.5M。上海ABC公司的研究文章指出，對于無吊車輕鋼結構體系的柱距取為7.5～8m之間是合理的，有吊車的輕鋼結構的理想柱距為7.5m左右。這時結構用鋼量相對較低，可以得到較好的經(jīng)濟效益。各家對理想柱距的定義范圍略有不同，這是因為研究時使用的荷載情況、檐高、跨度、計算軟件以及依據(jù)的規(guī)范的不同。從這些研究中可以得出一個大致的結論，在通常使用的跨度范圍內，7.5m左右的柱距可能得到較好的經(jīng)濟效果，超過9m以后，結構用鋼會明顯增加。