1．設計變數
輕鋼結構的主要幾何引數如跨度、簷口高、屋面坡度、縱向柱間距等通常由業主或建築師確定。可供優化的變數主要是截面引數。具體說，就是各工字鋼截面的翼緣寬、厚，腹板的高、厚等。
鋼板的厚度是離散變數，而腹板和翼緣的高（寬）一般也是從一系列有規律的數中選取，因此輕鋼結構的設計變數通常是離散變數。
2．目標函式
結構重量是輕鋼結構優化設計的重要指標，且比較容易寫成設計變數的函式形式，故輕鋼結構通常以用鋼量最少為優化目標。
約束條件
輕鋼結構優化設計必須滿足以下約束條件：
（1）強度、穩定約束條件。
輕鋼結構構件必須滿足強度和穩定要求。
（2）剛度約束條件。
輕鋼結構的構件尺寸在優化時，結構的整體剛度必須滿足變形控制要求。具體說，就是橫樑的最大垂直位移、柱頂的最大水平位移、吊車軌頂處的最大水平位移等必須滿足有關規範規定的變形控制值。
（3）截面尺寸約束條件。
輕鋼結構截面尺寸的選擇必須滿足有關規範的構造要求和使用要求，如所有截面的腹板高度必須大於翼緣寬度，所有截面的翼緣厚度必須比腹板厚度大2mm以上等。
（4）結構整體約束條件。
輕鋼結構的優化設計必須滿足結構整體約束條件，即構件截面尺寸的選擇必須要保證梁、柱截面的連續性以及合理性，滿足常規的加工和使用要求等。
（5）變數的上、下限約束條件。
1 鋼結構用材料
2 鋼結構加工製作
3 典型構件的製作與流程示例
4鋼結構質量控制
……2 鋼結構加工製作
優缺點1.焊縫連線
優點是--構造簡單，節約鋼材，加工方便，自動化操作，效率高
缺點是--有熱影響區，焊接殘餘應力及殘餘變形，甚至可能造成裂紋
2.螺栓連線
優點是--安裝方便，特別適用於工地安裝連線，也便於拆卸。
缺點是--需要在板件上開孔和拼裝時對孔，增加製造工作量；螺栓孔還使構件截面削弱,因而比焊接連線多費鋼材。
3.鉚釘連線
優點是--塑性和韌性較好，傳力可靠，質量易於檢查和保證.
缺點是--鉚接工藝複雜、用鋼量多，因此，費鋼又費工。
……防火塗料分類？其主要特點
鋼結構防火塗料按其塗層厚度及效能特點分為：cb類、b類、h類。
其主要特點如下：
cb類：超薄膨脹型鋼結構防火塗料，塗層厚度3mm以下，有良好的理化和裝飾性能，受火時膨脹發泡形成緻密、強度高的防火隔熱層，耐火極限可達0.5～2.0h。
b類：薄塗型鋼結構防火塗料，塗層厚度一般為2～7mm，有一定裝飾效果，高溫時膨脹增厚，具有耐火隔熱作用，耐火極限可達0.5～2.0h。又稱為鋼結構膨脹防火塗料。
h類：厚塗型鋼結構防火塗料，其塗層厚度一般為8～50mm，粒狀表面，密度較小，熱導率低，耐火極限可達0.5～3.0h。又稱鋼結構防火隔熱塗料。
鋼結構工程施工質量驗收規範·鋼結構塗裝工程·鋼結構防火塗料塗裝
14.3.1防火塗料塗裝前鋼材表面除鏽及防鏽底漆塗裝應符合設計要求和國家現行有關標準的規定。
檢查數量:按構件數抽查10%，且同類構件不應少於3件。
檢驗方法:表面除鏽用鏟刀檢查和用現行國家標準《塗裝前鋼材表面鏽蝕等級和除鏽等級》gb8923規定的**對照觀察檢查。底漆塗裝用乾漆膜測厚儀檢查，每個構件檢測5處，每處的數值為3個相距50mm測點塗層幹漆膜厚度的平均值。
14.3.2鋼結構防火塗料的粘結強度、抗壓強度應符合國家現行標準《鋼結構防火塗料應用技術規程》cecs24:
90的規定。檢驗方法應符合現行國家標準《建築構件防火噴塗材料效能試驗方法》gb9978的規定。
檢查數量:每使用100t或不足100t薄塗型防火塗料應抽檢一次粘結強度；每使用500t或不足500t厚塗型防火塗料應抽檢一次粘結強度和抗壓強度。
檢驗方法:檢查複檢報告。
14.3.3薄塗型防火塗料的塗層厚度應符合有關耐火極限的設計要求。厚塗型防火塗料塗層的厚度，80%及以上面積應符合有關耐火極限的設計要求，且最薄處厚度不應低於設計要求的85%。
檢查數量:按同類構件數抽查10%，且均不應少於3件。
檢驗方法:用塗層厚度測量儀、測針和鋼尺檢查。測量方法應符合國家現行標準《鋼結構防火塗料應用技術規程》cecs24:90的規定及本規範附錄f。
14.3.4薄塗型防火塗料塗層表面裂紋寬度不應大於0.5mm；厚塗型防火塗料塗層表面裂紋寬度不應大於1mm。
檢查數量:按同類構件數抽查10%，且均不應少於3件。
檢驗方法:觀察和用尺量檢查。
ⅱ一般專案
14.3.5防火塗料塗裝基層不應有油汙、灰塵和泥砂等汙垢。
檢查數量:全數檢查。
檢驗方法:觀察檢查。
14.3.6防火塗料不應有誤塗、漏塗，塗層應閉合無脫層、空鼓、明顯凹陷、粉化鬆散和浮漿等外觀缺陷，乳突已剔除。
檢查數量:全數檢查。
檢驗方法:觀察檢查。
聯合廠房工程由**車間、組裝車間、車體車間、無軌移車臺、表面處理車間組成。**車間、組裝車間、車體車間由4跨結構組成，跨度為30m+24m+48m+15m,柱距為9m，每跨內均有桁車；無軌移車臺和表面處理車間由兩跨結構組成32m+34.56m，桁架鋼結構，柱距為6.
7~13m。油漆庫主體結構為鋼筋混凝土框架結構，屋面為輕鋼檁條結構，材質為q235b。建築長24m,寬10.
7m.本工程現場鋼結構連線採用栓焊和高強螺栓連線，高強螺栓等級為10.9級。
現場吊裝採1臺50t汽車吊和2臺25汽車吊作為吊裝主要機械，兩台16t汽車吊做為卸車、拼裝和次結構的安裝。
……2)箱形柱加工工序及簡圖
主材切割、坡口：
1）採用機械：n/c數控切割
2）箱型柱面板下料時應考慮到焊接收縮餘量及後道工序中的端麵銑的機加工餘量。並噴出箱型柱隔板的裝配定位線。
3）操作人員應當將鋼板表面距切割線邊緣50mm範圍內的鏽斑、油汙，灰塵等清除乾淨。
4）材料採用火焰切割下料，下料前應對鋼板的不平度進行檢查，要求：厚度≤15mm不平度不大於1.5mm/m。
厚度＞15mm不平度不大於1mm/m。如發現不平度超差的禁止使用。
……1.5.9高強度螺栓施工
本工程使用的高強度螺栓均10.9級扭剪型高強度螺栓。計算長度時，如果最後數字介於2.
5～5和7.5～10，則最後數字應向上取值到5和10；如果最後數字介於0～2.5和5～7.
5，則最後數字應向下取值到0和5。在現場安裝時應對號入座，防止用錯。
扭剪型高強度螺栓，其初擰扭使用初擰扭矩扳手。終擰使用專用的扳手，擰掉螺栓尾部的梅花頭即可。
……現代科學技術的高速發展，使鋼結構住宅逐漸成為住宅產業的一支新生力量。我國建築鋼結構住宅同經濟建設一樣突飛猛進，但現有鋼結構設計方法以構件的設計為基礎，結構設計偏重於結構的安全，未能綜合考慮結構整體的安全性與經濟性和其他效能的相互影響和平衡。本文以低多層鋼框架住宅結構為物件，研究該類結構的優化設計方法問題。
本文主要研究工作如下：
(1)綜述了鋼結構住宅的國內外發展概況、鋼框架結構設計現狀以及現代結構優化設計的理論、方法與最新應用進展，闡述了進行鋼結構優化設計的必要性；
(2)依據鋼結構設計理論，考慮實際工程中鋼框架結構體系約束條件，建立了低多層鋼框架結構體系的單目標優化模型，結合工程例項，在ansys平台上實現了鋼框架結構體系單目標優化設計；
(3)建立了低多層鋼框架住宅結構多目標模糊優化設計模型，採用多目標模糊優化設計方法對多層鋼框架結構梁柱截面尺寸進行優化分析，給出了優化次數與結構用鋼量、截面尺寸的關係，得到優化設計結果；
(4)對單目標與多目標模糊優化設計的優化結果進行了對比分析，計算結果表明，優化設計方案與原設計方案相比，結構體積、應力、位移指標均得到了改善。文中所提出的優化方模型與優化方法能達到優化結構，節約鋼材，降低工程造價的目標，對工程設計有一定的參考價值。
輕鋼結構住宅的牆體主要由牆架柱、牆頂樑、牆底梁、牆體支撐、牆板和連線件組成。邁特建築輕鋼結構住宅一般將內橫牆作為結構的承重牆，牆柱為c形輕鋼構件，其壁厚根據所受的荷載而定，通常為0.84～2公釐，牆柱間距一般為400～600公釐， 邁特建築輕鋼結構住宅這種牆體結構布置方式，可有效承受並可靠傳遞豎向荷載，且布置方便，但邁特建築輕鋼結構住宅牆體結構不能承受水平荷載。
輕鋼結構為確保達到保溫效果，在建築物的外牆和屋面中使用的保溫隔熱材料能長期使用並能保溫隔熱。邁特建築輕鋼結構住宅一般除了在牆的牆柱間填充玻璃纖維網格布外，在牆外側再貼一層保溫材料，有效隔斷了通過牆柱至外牆板的熱橋；樓層之間擱柵內填充玻璃纖維，減少通過樓層的熱傳遞;所有內牆牆體的牆柱之間均填充玻璃纖維，減少戶牆之間的熱傳遞。
輕鋼結構乙個最關鍵的問題是防火技術的應用， 輕鋼結構住宅的耐火等級為四級。邁特建築輕鋼結構住宅在牆的兩側與樓蓋的天花處貼防火石膏板，對於普通防火牆和分戶牆用25.4公釐厚(1吋)石膏板保護，以達到1個小時的防火要求，另外在牆體牆柱間與樓蓋擱柵間填充的玻璃纖維對於防火與熱傳遞也起了積極的保護作用。
輕鋼結構在內外牆及樓蓋擱柵間填充玻璃棉，有效阻止了通過空氣傳播的音訊部分，而對於通過固體傳播的衝擊聲，作如下構造處理：對於分戶牆用二道牆柱構成帶有中間空隙的二道牆體；而對於吊頂用的固定石膏板的小龍骨，用帶有小切槽的彈性構造以有效減少樓層間的固體聲傳播。
判定結構為重鋼與輕鋼結構確實沒有乙個統一的標準，很多有經驗的設計師或專案經理也常常不能完全說明白，但我們可以以一些資料綜合考慮並加以判斷：
高層鋼結構
1、廠房行車起吊重量：大於等於25噸，可以認為為重鋼結構了。
2、每平公尺用鋼量：大於等於50kg/㎡，可認為是重鋼結構。
3、主要構件鋼板厚度：大於等於10mm，輕鋼結構用的較少。
另外，還有一些參考值：如每平公尺造價，最大構件重量，最大跨度，結構形式，簷高等，以上這些在判斷廠房是否為重鋼或輕鋼時可以提供經驗資料，當然很多建築都是輕、重鋼都有。但有一些我們可以較肯定的說是重鋼：
如：石化廠房設施、電廠廠房、大跨度的體育場館、展覽中心，高層或超高層鋼結構。
實際上國家規範和技術檔案都並沒有重鋼一說，為區別輕型房屋鋼結構，也許稱一般鋼結構為「普鋼」更合適。因為普通鋼結構的範圍很廣，可以包含各種鋼結構，不管荷載大小，甚至包括輕型鋼結構的許多內容，輕型房屋鋼結構技術規程只是針對其「輕」的特點而規定了一些更具體的內容，而且範圍只侷限在單層門式剛架。
輕鋼也是乙個比較含糊的名詞，一般可以有兩種理解。一種是現行《鋼結構設計規範》（gbj 17－88）中第十一章「圓鋼、小角鋼的輕型鋼結構」，是指用圓鋼和小於l45*4和l56*36*4的角鋼製作的輕型鋼結構
由此可見，輕鋼與重鋼之分不在結構本身的輕重，而在所承受的圍護材料的輕重，而在結構設計概念上還是一致的 。
我國鋼結構行業呈現持續和快速的增長勢頭，鋼結構產量從2023年的850萬噸增長到2023年的2294萬噸，年均復合增長率達到15.24%。據相關資料估計，2023年，鋼結構產量達到2600萬噸。
2023年，鋼結構產量約為2900萬噸。我國鋼結構行業正處於迅猛發展時期。
我國鋼結構行業總體集中度較低。年產量1萬噸以下、1-5萬噸、5-30萬噸、30萬噸以上的鋼結構企業數量分別為4000-5000、100、20、6-8;擁有鋼結構特級製造資質的企業51家，擁有輕型鋼結構工程設計專項甲級資質的企業82家，而同時擁有上述資質及專業承包一級資質的企業更少。隨著行業不斷發展，行業內併購整合現象將成為常態。
土木11-2 張振
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