1、 鋼結構 CAD 軟件 STS 一、門式剛架設計 中國建筑科學研究院 設計軟件事業部主要內容 ¾門式剛架二維設計¾門式剛架三維設計¾常見問題與軟件處理方法¾超出門式剛架規程使用范圍的鋼結構 ¾混凝土柱,輕鋼屋蓋結構¾頂層為門式剛架的框架結構1STS- 1 STS門式剛架設計1.1 三維和二維模型方法¾二維模型方法:門式剛架、屋面支撐、柱間支撐、檁條墻梁,吊車梁等分別計算 ¾三維模型方法(推薦 :建立結構整體模型,自動形成吊車荷載布置屋面、墻面構件自動計算門式剛架、屋面支撐、柱間支撐自動繪制全套施工圖統計結構整體用鋼

2、量,報價形成到 JCCAD 的數據整體模型圖和渲染效果圖適應抽柱門式剛架廠房式 1STS-門式剛架二維設計 1 STS門式剛架 維設計 1.2 二維模型方法二維模型方法:計算檁條 墻梁 吊車梁等構件¾計算檁條,墻梁,吊車梁等構件¾計算柱間支撐,屋面支撐¾計算抗風柱¾單榀剛架建模,截面優化,結構計算¾節點設計與繪制施工圖1STS-門式剛架二維設計 1 STS門式剛架 維設計 1.3 構件定義,截面分類 ¾軸心受壓構件對 Y 軸截面分類 ¾長細比相同時, b 類截面穩定系數 大于 c 類截面,即 b 類截面穩 類截面定承載能力高

3、于 c 類截面。1STS-門式剛架二維設計 1 STS門式剛架 維設計 1.4 構件定義,截面分類¾截面分類由軟件根據 GB50017自動確定 當存在多個選擇時自動確定,當存在多個選擇時,一般取低的(偏安全只有少數截面用戶可以干預¾只有少數截面用戶可以干預,例如焊接 H 形截面修改截面分類要有根據 對材¾修改截面分類要有根據,對材料要求在施工圖中要進行明確說明!1STS-門式剛架二維設計 1 STS門式剛架 維設計 1.5 構件定義,抗風柱考慮¾形式一:只承擔山墻風荷載 不承擔屋面豎向荷載,不承擔屋面豎向荷載;形式二 不但承擔山墻¾形式二:不但

4、承擔山墻風荷載,還承擔屋面豎向荷載(兼作搖擺柱¾應將抗風柱傳遞給剛架梁的力 傳遞給屋面支梁的力,傳遞給屋面支撐系統,避免剛架梁受扭 。1STS- 1 STS門式剛架二維設計 1.6 門式剛架計算長度取值 平面內計算長度系數¾用程序自動計算結果平面外計算長度¾原則為側向支撐點間的距離¾屋面和檁條對上翼緣的作用¾隅撐的作用與設置(彎矩圖例¾取最大受壓翼緣側向支撐點間的距離(隅撐間距 (圖 1 門式剛架系統(圖 2 恒載,風載彎矩圖(圖 3 彎矩包絡圖 1STS- 1 STS門式剛架二維設計 1.7 活荷載與風荷載取值 103205、 將屋

5、面活荷載由 0.3kN/m提高到 0.5 kN/m2。對于受荷載水平投影面積大于 60的構件可取不小于03kN/60m 2的構件可取不小于0.3 kN/m2;2、附錄A風載計算 ;w w z s k =¾MBMA 風荷載的適用范圍是:房屋高度不大于 ¾明確風荷載采用美國 MBMA 的規定 ;18米,房屋高寬比不大于 1 ,屋面坡度不大于 10度 0w w z s z k =0w w z s gz k =¾與荷載規范取值計算結果比較剛架風載荷載規范與門規的比較以一坡度為1/10,雙坡封閉式廠房為例:荷載規范:門規: 柱腳鉸接 l/h<2.3,柱腳剛接 l/h&

6、lt;3.0, 荷載規范 計算偏安全,其他情況比門規結果小060%1STS-門式剛架二維設計 1 STS門式剛架 維設計 1.8 吊車荷載(橋式吊車 ¾作用分兩部分:吊車梁的作用 以恒載輸入¾吊車梁的作用:以恒載輸入¾吊車工作的作用:吊車荷載考慮最不利情況¾吊車荷載計算¾牛腿設計maxD1STS- 1 STS門式剛架二維設計 1.9 吊車荷載(懸掛吊車 1STS- 1 STS門式剛架二維設計 1.10 吊車荷載 (半門形吊車 1STS-門式剛架二維設計 1 STS門式剛架 維設計 1.12 參數輸入-結構類型與抗震設計 1STS-門式剛架二維設

7、計 1 STS門式剛架 維設計1.13 參數輸入¾結構類型與驗算規范¾搖擺柱設計內力放大系數(考慮鉸接端實際有嵌固作用 ¾斜梁計算僅按 彎構件計算強度 和平面外穩定¾僅按壓彎構件計算強度,和平面外穩定;¾按壓彎構件計算強度,和平面內、平面外穩定;有側移 無側移框架¾有側移,無側移框架¾GB50017無支撐,弱支撐,強支撐框架¾門式剛架按有側移結構¾凈截面和毛截面比值¾活荷載不利布置1STS-門式剛架二維設計 1 STS門式剛架 維設計 1.14 構件修改指定構件驗算規范 指定構件鋼號 指定 H

8、形構件橫向加勁肋的設置 恢復缺省值(同設計參數構件查詢 構件修改 1STS- 1 STS 門式剛架二維設計 1.15 構件修改 構件驗算規范 參數輸入中 構件修改中參數輸入中,構件修改中 都可以指定驗算規范,要明確二者的關系1STS- 1 STS門式剛架二維設計 1.16 構件修改 構件驗算規范 1STS-門式剛架二維設計 1 STS門式剛架 維設計1.17 構件修改-設計規范參數輸入:設計規范(1確定構件計算長度系數確定方法鋼結構設計規范方法門式剛架規程方法(2確定構件驗算規范缺省值(3依據 計算長度系數確定 根據哪個方法確定更合理選擇構件修改 驗算規范構件修改:驗算規范(1指定構件強度、穩

9、定性計算要采用的設計規范(2不影響計算長度系數的確定方法(3依據 構件強度、穩定性計算 用哪個規范的方法更合理選擇 1STS-門式剛架二維設計 1 STS門式剛架 維設計 1.18 契形構件變化率與腹板高厚比 ¾腹板高度變化超過 60mm/m時,根據規程CECS102:2002611項 已經超出了規程規 第 6.1.1條第 6項,已經超出了規程規 定的考慮受剪板腹屈曲后強度計算適用范圍,這時程 序按 不考慮利用受剪板幅屈曲后強度 來控制腹板高厚 比。 1STS-門式剛架二維設計 1 STS門式剛架 維設計1.18 解決方法(1調整構件端部高度,對于梁還可以調整變截面長 度,盡量不超過

10、 60mm/m的要求。(2通過設置構件腹板橫向加勁肋,這樣可以提高, 不考慮屈曲后強度的容許高厚比也可以提高。(3不建議增加腹板厚度來滿足的方法,這樣用鋼量 增加可能較多。1STS- 1 STS門式剛架二維設計 1.18 解決方法-設置橫向加勁肋 1STS- 1 STS門式剛架二維設計 1.18 解決方法-設置橫向加勁肋 1STS-門式剛架二維設計 1 STS門式剛架 維設計1.19 截面優化程序使用¾驗算規范選擇門式剛架規程或上海標準定義構件截面 只關心截面類型(變截面還是等截面 ¾定義構件截面,只關心截面類型(變截面還是等截面, 不用關心截面尺寸布置了相同標準截面的構件

11、 優化后截面相同¾布置了相同標準截面的構件,優化后截面相同¾平面外計算長度要修改¾優化限值要根據最優原則和實際情況選擇¾直接導出優化結果,用于結構計算1STS-門式剛架二維設計 1 STS門式剛架 維設計 1.20 結構計算¾應力比輸出的含義撓度控制(相對撓度¾撓度控制(相對撓度,絕對撓度,坡度變化¾計算結果輸出¾門式剛架變截面桿件高厚比控制 (主菜單1STS-門式剛架二維設計 1 STS門式剛架 維設計 1.21 結構計算-柱頂位移限制 1STS-門式剛架二維設計 1 STS門式剛架 維設計 1.22 節點設計相

12、關指標按 GB50017設計指標與連接設計修改鋼材強度設計值 焊縫強度設計值根據板厚分組與 ¾鋼材強度設計值,焊縫強度設計值根據板厚分組與 GBJ17-88不同;88¾8.8級高強度螺栓預拉力提高¾摩擦面抗滑移系數噴砂處理由 0.55修改為 0.5(對于 Q345, Q390, Q420¾承壓型連接高強度螺栓抗拉計算與普通螺栓相同 角焊縫計算長度=焊縫長度 -2x¾角焊縫計算長度 焊縫長度 2x 焊腳尺寸 1STS-門式剛架二維設計 1 STS門式剛架 維設計1.22 螺栓直徑選擇¾高強度螺栓直徑,根據構造要求,進行自動排列,如果排

13、列不下 會自動調整螺栓直徑和間距 重新排列 直到滿 列不下,會自動調整螺栓直徑和間距,重新排列,直到滿足要求柱腳錨栓直徑 根據柱腳內力進行驗算 如果不能滿足 ¾柱腳錨栓直徑,根據柱腳內力進行驗算,如果不能滿足, 會自動增大錨栓直徑,直到滿足要求結果可能存在多種直徑的高強度螺栓 柱腳錨栓¾結果可能存在多種直徑的高強度螺栓,柱腳錨栓¾可以在設計時,采用一種直徑的高強度螺栓1STS- 1 STS門式剛架二維設計 1.23 抗剪鍵做法¾作用:將柱底剪力通過抗剪鍵傳遞到基礎 避免錨剪鍵傳遞到基礎,避免錨 栓抗剪V>04N 時 要設置抗剪鍵 ¾V&g

14、t;0.4N時,要設置抗剪鍵, 門式剛架一般都要設置抗剪鍵¾抗剪鍵的做法 1STS- 1 STS門式剛架二維設計 1.23 抗剪鍵計算¾抗剪鍵的計算¾混凝土承壓¾抗剪鍵根部截面抗彎,抗剪驗算(控制¾抗剪鍵與底板連接焊縫驗算¾新版軟件可以自動設計抗剪鍵¾可以選擇槽鋼或者普通工字鋼¾截面規格自動確定¾可以繪制施工圖1.24 施工圖¾整體施工圖,節點大樣圖(索引圖,構件詳圖(零件放 樣圖¾設計院,制作單位的不同需求1.25 單拉桿件 ¾是只能受拉,不能受壓的柔性桿 件 如圖例件,如

15、圖例。¾一旦受壓,立即退出工作,重新 形成剛度矩陣¾取消節點(不是刪除節點2STS- 2 STS門式剛架三維設計 2.1 三維模型方法三維模型方法:¾不同于 PM 按標準層建模的方法¾通過單榀立面建模,建立結構整體模型¾屋面、墻面設計¾自動計算門式剛架、屋面支撐、柱間支撐 ¾自動繪制施工圖¾適應抽柱廠房應抽柱廠房2STS- 2 STS 門式剛架三維設計 2.2 三維建模-立面編輯形成 橫向立面 整體模型縱向立面 橫向 立 編輯 系桿布 來 成整體模型通過橫向、 縱向 立面編輯、系桿布置來形成整體模型2 STS-門式

16、剛架三維設計 S S 門式剛架 維設計 2.3 三維建模-屋面墻面布置形成 形成整體 維模型 形成整體三維模型 2STS- 2 STS門式剛架三維設計 2.5 吊車荷載平面布置 ¾選擇工作標高所在平面,布置吊車工作區域 ¾自動形成各榀剛架計算需要的吊車荷載 ¾縱向立面計算時,自動加載吊車縱向剎車力 1STS- 1 STS門式剛架三維設計 1.2.2 吊車荷載平面布置 2STS- 2 STS門式剛架三維設計 2.6 荷載作用與導算橫向立面荷載 豎向恒活荷載,橫向吊車、風、地震 由用戶輸入屋面支撐荷載 縱向風荷載 軟件自動生成和加載柱間支撐所在縱向立面荷載 縱向風荷載 吊車縱向剎車力 重力荷載代表值 軟件自動生成和加載 2STS-