二、主题部分（阐明有关主题的历史背景、现状和发展方向，以及对这些问题的评述）

1、历史

1.1 门式刚架轻型结构体系开始于美国。由于门式刚架轻钢结构具有许多其他结构不具有的优点，同时经济效益好，使其得到了广泛的应用。在初期，这种结构被用于库房等简易房屋。20世纪60年代在国外由于各种彩色钢板和H型钢和冷弯型钢的出现推动了门式刚架轻钢结构的快速发展^[4]。

1.2 轻型门式刚架结构在我国的应用大约始于20世纪80年代初期^[5]。近十多年来，随着我国钢材产量的增加和焊接H型钢的出现，压型钢板、冷弯薄壁型钢、H型钢的大批量生产，特别是《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS1 02:98 )的颁布实施，轻型门式刚架结构得到迅速的发展^[6]。目前国内每年有上千万平方米的轻钢建筑工程，主要用于轻型的厂房、仓库、体育馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。

2、现状

2.1 国外的门式刚架体系已经进入了设计、分析、出图程序化（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的时代。同时在建造方面也发生了变化。业主不是带图纸委托加工，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。而且很多公司都有自己的系列，以商品的形式交付使用。门式刚架钢结构体系已经普及到了各个领域内。日本工程界目前正就主刚架在地震力作用时保有水平耐力(即构件达到塑性阶段时的承载力)所需的Ds值的取法(Ds为地震空间结构分维，反映地震空间结构的相似性)，大断面Z型冷弯薄壁型钢檩条及墙梁、高强度螺栓在椭圆孔处的受力状态等几个方面进行研究^[7]。

2.2 现今我国已建成的门式刚架轻钢结构房屋已达800多万m²，而且以每年约100万m²的速度增加。这是个前所未有的大好机遇，必将带动建筑业产品结构的调整，促进建筑结构向轻型化、系列化发展^[8]。

目前国内门式刚架结构优化设计研究领域取得了较好的成绩。研究了门式刚架工业厂房最优柱距的问题，有了详细的数据^[9]。在优化算法和敏度分析的研究上也已经取得了显著的成果。我国学者采用渐近满应力法，研究开发了门式刚架结构优化设计软件SOA。采用GIG (General Interactive Gradient)一般梯度法，研究了门式刚架在荷载作用下的优化，与传统设计方法相比，取得了较好的效果^[10]。采用离散复合形优化方法，依据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:98)，建立了门式刚架轻型结构离散变量优化的数学模型，在3D3S(V3.0)软件的基础上编制了门式刚架的结构优化程序。使用遗传算法，对门式刚架进行了包括离散和连续变量的截面、形状混合优化的研究，并与PFCAD系统相结合，形成了一个完整的门式刚架轻型房屋设计与优化系统^[11]。

同时国内的设计软件开发也大大提高，逐渐普及自行开发的设计软件。如我国自行开发的门式刚架轻型房屋设计系统PFCAD、PKPM及同济大学开发的3D3S等软件^[12]。

3、发展方向

目前在门式刚架的设计中对结构布局和节点连接关系进行优化设计比较困难，还没有成熟的方法和理论。在这一方面进行相关的优化是轻型门式刚架设计的发展趋势^[13]。

在教育方面，随着工程实践的不断深入，对于单层轻钢厂房的结构计算理论将进一步得到完善，相关规范规程也将更加的完善^[14]。

在门式刚架快速发展的同时，新的结构形式也会出现。门式拱架是在门式刚架在基础上发展起来的。与门式刚架相比较，门式拱架又具有受力合理，用钢量低的优点；同时，弧形大梁为建筑物的造型提供了更加丰富的变化^[15]。同时由冷弯薄壁型钢和薄壁钢管与混凝土组合而成的新型结构体系既轻钢─混凝土组合结构也将在普通轻型钢结构的基础上得到进一步的发展，其具有轻钢结构的优点，同时由于混凝土的存在而提高了结构的刚度和稳定性，并增强了结构的防火性能^[16]。

4、评述

门式刚架轻钢结构体系发展很快，应用广泛，其技术水平也逐步成熟完善。但我们还应该看到其中的不足。很多设计还不完善，很多设计不够经济，同时施工技术水平落后，近年来一些厂房在施工过程中发生倒塌的事便并不少见，强风造成沿海地区厂房坍塌，屋面掀翻，墙面吹飞，大面积漏水的例子也不少。因此，在设计中应当要考虑国情，考虑经济因素和自然因素等综合因素，引进国外先进施工技术和管理水平，发展符合国情的轻钢结构设计施工理论研究和实践探索。