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轻型钢结构是近20年来在我国发展起来的新型结构，是钢结构的一种。所谓轻钢结构是指轻型钢结构建筑体系，一般是结构荷载较小，结构杆件也较小，构件壁厚较薄的一类结构。轻钢结构具有自重轻、跨度大、安装便捷且环保舒适等一系列优点，因此被广泛运用于仓库、车库、加工厂房、材料回收站及化工厂等。随着经济的快速发展，轻钢结构一改传统建筑的结构和技术，运用了环保、节能的新技术、新设备、新工艺，在我国受到越来越多的青睐。当前形势下，轻钢结构的优化设计与结构选型就显得特别重要。 当前轻钢结构厂房体系中，屋面承重结构的用钢量占了绝大部分，其用钢量的大小对成本造价具有显着的影响，因此有必要对屋面承重结构的选用及结构选型做优化设计研究，使其在不影响使用功能的前提下，把用钢量控制在较低的合理范围内。另外在考虑屋面承重结构的同时，还应当考虑柱和基础对工程造价的影响。当前轻钢结构优化方法多为结构构件尺寸的优化，此方面已经取得了很好的优化效果且有了许多成熟的结构构件优化软件，然而对结构方案的优化目前研究的相对较少，只有把结构方案的优化与结构构件尺寸的优化相结合，才能取得较好的成果。 目前，国内外对一般的轻钢结构厂房屋面承重结构大都只凭借经验选用钢梁或桁架，其随意性较大，没有定量的选型原则和依据，而且对钢梁和桁架两种结构形式的柱网尺寸优化研究不多。通过已有的经验来看，设计单位在设计厂房时，跨度大的厂房选用铰接桁架较为经济，跨度小的厂房选用钢梁较为经济。柱网尺寸则根据使用性能来确定。在实际设计中，由于受到工作量、时间的限制，只凭经验作少量方案的试算，难以做出最优方案，缺乏系统性和全面性，造成用钢量以及造价偏高的现象。 影响轻钢结构厂房用钢量的因素有很多，包括屋架跨度、荷载大小、屋面承重结构和柱距等。本文旨在针对钢梁与桁架两种形式的屋面承重结构在不同跨度、不同柱距的影响下，通过定量的分析比较，使得屋面承重结构的用钢量最少。在考虑屋面承重结构的同时，本文还把柱和基础对工程造价的影响考虑进去，把握最优设计方案，达到降低造价的优化目的。 本文研究的轻钢结构厂房范围为单跨结构，选用普遍使用的压型钢板作为屋面板材料，先从特定工程中定量分析钢梁与桁架的结构方案与工程造价的关系，通过不同的跨度和柱距系统地分析了工程造价随跨度和柱距的变化关系，并找出钢梁与桁架两种屋面承重结构的最优柱距。在桁架体系中又可分为人字式桁架和再分式桁架，在最优柱距下通过比较两种桁架形式的用钢量与跨度的关系，找出不同跨度范围内的最优桁架形式，使用钢量在桁架体系中达到最低，再用最优桁架形式与相同跨度下的钢梁形式的用钢量进行对比，找出两种屋面承重结构各自的适用跨度范围。本文采用了多种结构方案，柱网尺寸和结构形式多样化，在使结构及构件的稳定、强度和刚度等设计参数符合规范要求的前提下，对轻钢结构厂房的方案进行优化设计，得出各方案的工程造价随跨度和柱距变化的关系曲线，从而得到使总工程造价最小的设计方案。