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1、（08 版）,钢结构CAD软件STS,中国建筑科学研究院 建筑工程软件研究所,1,（08 版） 钢结构CAD软件STS中国建筑科学研究院,主要内容,门式刚架三维设计门式刚架二维设计常见问题与软件处理方法超出门式刚架规程使用范围的钢结构混凝土柱，轻钢屋盖结构顶层为门式刚架的框架结构吊车梁计算,2,主要内容门式刚架三维设计2,1 STS-门式刚架三维设计1.1 三维和二维模型方法,三维模型方法（图）：08版更加突出了三维模型方法建立结构整体模型，自动形成吊车荷载布置屋面、墙面构件自动计算门式刚架、屋面支撑、柱间支撑自动绘制全套施工图统计结构整体用钢量，报价形成到JCCAD的数据整体模型图和渲染效果
2、图适应抽柱门式刚架厂房二维模型方法：门式刚架、屋面支撑、柱间支撑、檩条墙梁，吊车梁等分别计算,3,1 STS-门式刚架三维设计1.1 三维和二维模型方,4,4,1 STS-门式刚架三维设计1.2 三维模型方法,三维模型方法：不同于PM按标准层建模的方法通过单榀立面建模，建立结构整体模型屋面、墙面设计自动计算门式刚架、屋面支撑、柱间支撑自动绘制施工图适应抽柱厂房,5,1 STS-门式刚架三维设计1.2 三维模型方法三维,1 STS-门式刚架三维设计1.2.1 三维建模立面编辑形成,横向立面,纵向立面,整体模型,通过横向、纵向立面编辑、系杆布置来形成整体模型,6,1 STS-门式刚架三维设计1.2
3、.1 三维建模立,1 STS-门式刚架三维设计1.2.1 三维建模屋面墙面布置形成,1、在平面网格上，通过二维建模方式，建立立面二维模型,2、通过立面复制，建立三维模型,3、通过墙面布置，输入柱间支撑,4、通过楼层布置，输入屋面支撑和系杆,形成整体三维模型,7,1 STS-门式刚架三维设计1.2.1 三维建模屋,1 STS-门式刚架三维设计1.2.2 吊车荷载作用含义,反映吊车工作的最不利作用：根据吊车资料中：最大轮压、最小轮压、轮距按照简支梁影响线计算,8,1 STS-门式刚架三维设计1.2.2 吊车荷载作用,1 STS-门式刚架三维设计1.2.2 吊车荷载平面布置,选择工作标高所在平面，布
4、置吊车工作区域自动形成各榀刚架计算需要的吊车荷载纵向立面计算时，自动加载吊车纵向刹车力,9,1 STS-门式刚架三维设计1.2.2 吊车荷载平面,1 STS-门式刚架三维设计1.2.2 吊车荷载平面布置,GIF,10,1 STS-门式刚架三维设计1.2.2 吊车荷载平面,1 STS-门式刚架三维设计1.2.3 荷载作用与导算,横向立面荷载竖向恒活荷载，横向吊车、风、地震由用户输入屋面支撑荷载纵向风荷载软件自动生成和加载柱间支撑所在纵向立面荷载纵向风荷载吊车纵向刹车力重力荷载代表值软件自动生成和加载,11,1 STS-门式刚架三维设计1.2.3 荷载作用与导,1 STS-门式刚架三维设计1.2.
5、3 横向立面荷载,横向立面荷载竖向恒活荷载，横向吊车、风、地震由用户输入,12,1 STS-门式刚架三维设计1.2.3 横向立面荷载,1 STS-门式刚架三维设计1.2.3 屋面支撑荷载,屋面支撑荷载搜索柱间支撑与屋面支撑，自动形成计算简图自动确定屋面风荷载迎风面积纵向风荷载软件自动加载,13,1 STS-门式刚架三维设计1.2.3 屋面支撑荷载,1 STS-门式刚架三维设计1.2.2 纵向立面荷载,柱间支撑所在纵向立面荷载纵向风荷载吊车纵向刹车力重力荷载代表值（根据受荷宽度内横向立面恒载、活载自动确定）软件自动加载,14,1 STS-门式刚架三维设计1.2.2 纵向立面荷载,1 STS-门式
6、刚架三维设计 1.2.3 适应抽柱厂房,15,1 STS-门式刚架三维设计 1.2.3 适应抽柱厂,抽柱厂房、弹性支座,1.根据托梁刚度，确定弹性支座刚度2.首先计算抽柱榀，自动设置弹性支座，将反力传递给托梁，进而传递给相邻框架3.计算顺序自动考虑,16,抽柱厂房、弹性支座1.根据托梁刚度，确定弹性支座刚度16,1 STS-门式刚架三维设计 1.2.3 适应抽柱厂房,自动根据托梁刚度，生成弹性支座。自动生成抽柱吊车荷载自动确定计算顺序,17,1 STS-门式刚架三维设计 1.2.3 适应抽柱厂,1 STS-门式刚架三维设计1.2.4 自动二维计算,根据计算顺序，完成屋面支撑，横向、纵向立面自动
7、计算。,18,1 STS-门式刚架三维设计1.2.4 自动二维计算,1.2.4 自动二维计算,形成数据和自动计算,GIF,19,1.2.4 自动二维计算形成数据和自动计算GIF19,1 STS-门式刚架三维设计1.2.5 整体结果查看,20,1 STS-门式刚架三维设计1.2.5 整体结果查看,1.2.5 选择立面查看,选择查看计算结果,GIF,21,1.2.5 选择立面查看选择查看计算结果GIF21,1 STS-门式刚架三维设计1.3.1 屋面、墙面设计,屋面墙面构件布置，计算，施工图屋面檩条，隅撑，拉条自动布置墙面门、窗洞口交互布置，墙梁，隅撑，拉条自动布置屋面支撑、柱间支撑可以在整体模型
8、中体现,22,1 STS-门式刚架三维设计1.3.1 屋面、墙面设,1 STS-门式刚架三维设计1.3.2屋面、墙面构件自动布置、优化、绘图,布置、优化计算和绘图布置：围护构件布置提供自动布置、交互布置结合方式。优化计算：可以完成单根构件的计算；能实现屋面檩条、墙面中墙架梁的优化，并自动根据优化结果更新模型数据。绘图：可以交互选择各类围护构件进行施工详图绘制；能自动完成所有屋面墙面围护构件施工详图绘制。,23,1 STS-门式刚架三维设计1.3.2屋面、墙面构,1.3.3 屋面、墙面构件自动布置,自动布置维护构件,GIF,24,1.3.3 屋面、墙面构件自动布置自动布置维护构件GIF24,1.
9、3.4 屋面、墙面构件优化,自动进行檩条优化,GIF,25,1.3.4 屋面、墙面构件优化自动进行檩条优化GIF25,1.3.5 屋面、墙面构件自动绘图,自动绘制维护构件施工图,GIF,26,1.3.5 屋面、墙面构件自动绘图自动绘制维护构件施工图GI,1 STS-门式刚架三维设计1.4 绘制门式刚架施工图,可以在三维模型中设置梁梁拼接、柱侧垂直适用于所有刚架：绘图参数设置节点设计参数设置自动完成：各榀刚架施工图的绘制设计总说明和柱脚锚栓布置图全楼钢材订货表（包括主刚架零件、围护构件零件）,27,1 STS-门式刚架三维设计1.4 绘制门式刚架施工,1.4.1 绘图参数设置,门式刚架绘图参数设
10、置,GIF,28,1.4.1 绘图参数设置门式刚架绘图参数设置GIF28,1.4.1 自动绘图,自动绘制门式刚架施工图,GIF,29,1.4.1 自动绘图自动绘制门式刚架施工图GIF29,1.4.1 施工图查看与编辑,施工图查看与编辑,GIF,30,1.4.1 施工图查看与编辑施工图查看与编辑GIF30,1.4.1 施工图重新设计,节点设计结果查看，与施工图重新设计,GIF,31,1.4.1 施工图重新设计节点设计结果查看，与施工图重新设计,1 STS-门式刚架三维设计1.5 整体结构三维模型图,自动读取三维模型数据，包括刚架立面信息、围护构件布置信息，用三维实体方式真实显示构件；自动进行围护
11、构件之间，以及围护构件与主刚架构件的连接设计（如檩条与刚架的连接、檩条与隅撑的连接、支撑与刚架构件的连接等）。,32,1 STS-门式刚架三维设计1.5 整体结构三维模型,1.5 三维模型图,绘制整体三维模型图,GIF,33,1.5 三维模型图绘制整体三维模型图GIF33,1 STS-门式刚架三维设计1.6 三维效果图,用三维实体方式真实的表示刚架主构件、围护构件；自动铺设屋面板、墙面板；自动形成门、窗洞口以及雨蓬；自动设置包边；自动形成厂房周围道路，进行场景设计；能交互布置天沟和雨水管，并提供相应的编辑功能。,34,1 STS-门式刚架三维设计1.6 三维效果图用三维,1.6 三维效果图,绘
12、制三维效果图、渲染图,GIF,35,1.6 三维效果图绘制三维效果图、渲染图GIF35,2 STS-门式刚架二维设计2.1.1 二维模型方法,二维模型方法：计算檩条，墙梁，吊车梁等构件计算柱间支撑，屋面支撑计算抗风柱单榀刚架建模，截面优化，结构计算节点设计与绘制施工图,36,2 STS-门式刚架二维设计2.1.1 二维模型方法,2 STS-门式刚架二维设计2.1.2 构件定义，截面分类,轴心受压构件对Y轴截面分类,37,2 STS-门式刚架二维设计2.1.2 构件定义，截,长细比相同时，b类截面稳定系数大于c类截面，即b类截面稳定承载能力高于c类截面。,38,长细比相同时，b类截面稳定系数大于
13、c类截面，即b类截面稳定承,2 STS-门式刚架二维设计2.1.2 构件定义，截面分类,截面分类由软件根据GB50017自动确定，当存在多个选择时，一般取低的（偏安全）只有少数截面用户可以干预，例如焊接H形截面修改截面分类要有根据，对材料要求在施工图中要进行明确说明！,39,2 STS-门式刚架二维设计2.1.2 构件定义，截,2 STS-门式刚架二维设计2.1.3 构件定义，抗风柱考虑,形式一：只承担山墙风荷载，不承担屋面竖向荷载；形式二：不但承担山墙风荷载，还承担屋面竖向荷载（兼作摇摆柱）应将抗风柱传递给刚架梁的力，传递给屋面支撑系统，避免刚架梁受扭。,40,2 STS-门式刚架二维设计2
14、.1.3 构件定义，抗,2 STS-门式刚架二维设计2.1.3 门式刚架计算长度取值,平面内计算长度系数用程序自动计算结果,适用于单层结构考虑了结构整体抗侧移刚度考虑了摇摆柱影响、各柱轴力不同的影响考虑了柱脚约束的影响。柱脚铰接时，柱计算长度系数乘以0.85；柱脚刚接时，柱计算长度系数乘以1.2；,41,2 STS-门式刚架二维设计2.1.3 门式刚架计算,2 STS-门式刚架二维设计2.1.3 门式刚架计算长度取值,平面外计算长度原则为侧向支撑点间的距离屋面和檩条对上翼缘的作用隅撑的作用与设置（弯矩图例）取最大受压翼缘侧向支撑点间的距离 （隅撑间距）（图1 门式刚架系统）（图2 恒载，风载弯
15、矩图）（图3 弯矩包络图）,42,2 STS-门式刚架二维设计2.1.3 门式刚架计算,43,43,2 STS-门式刚架二维设计2.1.4 吊车荷载（桥式吊车）,44,2 STS-门式刚架二维设计2.1.4 吊车荷载（桥,PKPM软件吊车荷载的含义,PKPM结构软件中输入的吊车荷载是指吊车工作时，通过轨道和吊车梁传递给结构的最不利作用力，包括竖向作用力，横向和纵向水平作用力。,45,PKPM软件吊车荷载的含义参数含义Dmax最大轮压产生的吊车,吊车荷载Dmax，Dmin的定义,46,吊车荷载Dmax，Dmin的定义参数含义Pmax1，Pmax,边跨、跨度不等时吊车荷载,47,边跨、跨度不等时吊
16、车荷载47,抽柱吊车荷载,抽柱时轴吊车荷载计算示意图,最大轮压在B轴最小轮压在A轴,最小轮压在A轴最大轮压在B轴,48,抽柱吊车荷载抽柱时轴吊车荷载计算示意图最大轮压在B轴最小轮,吊车梁计算书输出,49,吊车梁计算书输出49,应用：二维建模计算,多跨厂房吊车荷载双层吊车荷载悬挂吊车荷载半龙门吊壁行吊车,50,应用：二维建模计算多跨厂房吊车荷载50,2 STS-门式刚架二维设计2.1.5 参数输入,结构类型（用于确定地震计算阻尼比）单层厂房，门式刚架取0.0512层；取0.03512层；取0.02验算规范根据所计算的结构适用那本规范采用，综合考虑。控制参数，门式刚架不按抗震规范控制高厚比，长细比
17、。摇摆柱设计内力放大系数（考虑铰接端实际有嵌固作用）,51,2 STS-门式刚架二维设计2.1.5 参数输入结构,2 STS-门式刚架二维设计2.1.5 参数输入,斜梁计算仅按压弯构件计算强度，和平面外稳定；按压弯构件计算强度，和平面内、平面外稳定；有侧移，无侧移框架GB50017无支撑，弱支撑，强支撑框架门式刚架按有侧移结构净截面和毛截面比值活荷载不利布置,52,2 STS-门式刚架二维设计2.1.5 参数输入斜梁,2 STS-门式刚架二维设计2.1.6 构件修改,指定构件验算规范指定构件钢号指定H形构件横向加劲肋的设置恢复缺省值（同设计参数）构件查询构件修改,53,2 STS-门式刚架二维
18、设计2.1.6 构件修改指定,2 STS-门式刚架二维设计2.1.6 构件修改构件验算规范,参数输入中，构件修改中都可以指定验算规范，要明确二者的关系,54,2 STS-门式刚架二维设计2.1.6 构件修改,2 STS-门式刚架二维设计2.1.6 构件修改构件验算规范,55,2 STS-门式刚架二维设计2.1.6 构件修改,2 STS-门式刚架二维设计2.1.6 构件修改设计规范,参数输入：设计规范（1）确定构件计算长度系数确定方法钢结构设计规范方法门式刚架规程方法（2）确定构件验算规范缺省值（3）依据计算长度系数确定根据哪个方法确定更合理选择构件修改：验算规范（1）指定构件强度、稳定性计算要
19、采用的设计规范（2）不影响计算长度系数的确定方法（3）依据构件强度、稳定性计算用哪个规范的方法更合理选择,56,2 STS-门式刚架二维设计2.1.6 构件修改设,2 STS-门式刚架二维设计2.1.7 契形构件变化率与腹板高厚比,9.1、当腹板高度变化60mm/m时，按 来控制：,57,2 STS-门式刚架二维设计2.1.7 契形构件变化,2 STS-门式刚架二维设计2.1.7 契形构件变化率与腹板高厚比,9.1、腹板高度变化超过60mm/m时，根据规程CECS102:2019第6.1.1条第6项，已经超出了规程规定的考虑受剪板腹屈曲后强度计算适用范围，这时程序按不考虑利用受剪板幅屈曲后强度
20、来控制腹板高厚比。,58,2 STS-门式刚架二维设计2.1.7 契形构件变化,2 STS-门式刚架二维设计2.1.7 解决方法,（1）调整构件端部高度，对于梁还可以调整变截面长度，尽量不超过60mm/m的要求。（2）通过设置构件腹板横向加劲肋，这样可以提高，不考虑屈曲后强度的容许高厚比也可以提高。（3）不建议增加腹板厚度来满足的方法，这样用钢量增加可能较多。,59,2 STS-门式刚架二维设计2.1.7 解决方法（1,2 STS-门式刚架二维设计2.1.7 解决方法设置横向加劲肋,60,2 STS-门式刚架二维设计2.1.7 解决方法设,2 STS-门式刚架二维设计2.1.7 解决方法设置横
21、向加劲肋（08版）,61,2 STS-门式刚架二维设计2.1.7 解决方法设,2 STS-门式刚架二维设计2.1.8 截面优化程序使用,验算规范选择门式刚架规程或上海标准定义构件截面，只关心截面类型（变截面还是等截面），不用关心截面尺寸布置了相同标准截面的构件，优化后截面相同平面外计算长度要修改优化限值要根据最优原则和实际情况选择直接导出优化结果，用于结构计算,62,2 STS-门式刚架二维设计2.1.8 截面优化程序,2 STS-门式刚架二维设计2.1.9 结构计算,应力比输出的含义挠度控制（相对挠度，绝对挠度，坡度变化）计算结果输出门式刚架变截面杆件高厚比控制 （主菜单）,63,2 STS
22、-门式刚架二维设计2.1.9 结构计算应力,2 STS-门式刚架二维设计2.1.10 节点设计相关指标,按GB50017设计指标与连接设计修改钢材强度设计值，焊缝强度设计值根据板厚分组与GBJ17-88不同；8.8级高强度螺栓预拉力提高摩擦面抗滑移系数喷砂处理由0.55修改为0.5（对于Q345，Q390，Q420）承压型连接高强度螺栓抗拉计算与普通螺栓相同角焊缝计算长度焊缝长度-2x焊脚尺寸,64,2 STS-门式刚架二维设计2.1.10 节点设计相,2 STS-门式刚架二维设计2.1.11 节点设计,节点类型选择端板厚度计算节点计算方法反向弯矩计算连接位置腹板强度计算，加劲肋布置节点域计算
23、，斜加劲肋设计,65,2 STS-门式刚架二维设计2.1.11 节点设计节,端板连接计算方法讨论,66,端板连接计算方法讨论66,67,67,68,68,端板连接计算方法讨论,69,端板连接计算方法讨论69,2 STS-门式刚架二维设计2.1.12 节点域和加劲肋设计,节点域计算，斜加劲肋设计连接位置腹板强度计算，加劲肋布置（间隔1个或2个螺栓布置，程序自动判断）,70,2 STS-门式刚架二维设计2.1.12 节点域和加,2 STS-门式刚架二维设计2.1.13 螺栓直径选择,高强度螺栓直径，根据构造要求，进行自动排列，如果排列不下，会自动调整螺栓直径和间距，重新排列，直到满足要求柱脚锚栓直
24、径，根据柱脚内力进行验算，如果不能满足，会自动增大锚栓直径，直到满足要求结果可能存在多种直径的高强度螺栓，柱脚锚栓可以在设计时，采用一种直径的高强度螺栓,71,2 STS-门式刚架二维设计2.1.13 螺栓直径选,2 STS-门式刚架二维设计2.1.14 抗剪键做法,作用：将柱底剪力通过抗剪键传递到基础，避免锚栓抗剪V0.4N时，要设置抗剪键，门式刚架一般都要设置抗剪键抗剪键的做法,72,2 STS-门式刚架二维设计2.1.14 抗剪键做法,2 STS-门式刚架二维设计2.1.15 抗剪键计算,抗剪键的计算混凝土承压抗剪键根部截面抗弯， 抗剪验算（控制）抗剪键与底板连接焊缝验算新版软件可以自动
25、设计抗剪键可以选择槽钢或者普通工字钢截面规格自动确定可以绘制施工图,73,2 STS-门式刚架二维设计2.1.15 抗剪键计算,2 STS-门式刚架二维设计2.1.16 施工图,整体施工图，节点大样图（索引图），构件详图（零件放样图）设计院，制作单位的不同需求,74,2 STS-门式刚架二维设计2.1.16 施工图整体,2 STS-门式刚架二维设计2.1.17 围护结构构件计算,檩条墙梁计算：计算方法：屋面板形式、拉条设置方式(图)连续檩条计算：搭接长度，优化刚性檩条考虑屋面支撑、柱间支撑（三维图）连接大样图,75,2 STS-门式刚架二维设计2.1.17 围护结构构,76,76,77,77,
26、2 STS-门式刚架二维设计1.3.3 单拉杆件,是只能受拉，不能受压的柔性杆件，如图例。一旦受压，立即退出工作，重新形成刚度矩阵取消节点（不是删除节点）,78,2 STS-门式刚架二维设计1.3.3 单拉杆件是只,3 STS-软件应用3.1 超出门式刚架规程使用范围,选择验算规范长细比、挠度、柱顶位移控制限值按照钢结构设计规范控制。,79,3 STS-软件应用3.1 超出门式刚架规程使用范,3 STS-软件应用3.2 混凝土柱、轻钢屋盖,80,3 STS-软件应用3.2 混凝土柱、轻钢屋盖80,3 STS-软件应用3.2.1 不同模型计算对比分析,81,3 STS-软件应用3.2.1 不同模
27、型计算对比分,3 STS-软件应用3.2.2 混凝土柱、轻钢屋盖常见问题,没有整体计算没有考虑斜梁产生的水平推力，导致柱、柱下基础设计偏小。梁支座处按照固定铰计算，钢梁轴力偏大，挠度偏小整体计算，混凝土柱顶支座设置不合理支座与柱顶支承面间的滑移量构造要求不符合计算模型设计拉杆，但忽略拉杆受压时的情况软件处理方法,82,3 STS-软件应用3.2.2 混凝土柱、轻钢屋盖常,3 STS-软件应用3.2.3 定义杆端约束,83,3 STS-软件应用3.2.3 定义杆端约束83,3 STS-软件应用3.2.4 柱顶支座（自由滑移）,84,3 STS-软件应用3.2.4 柱顶支座（自由滑移,3 STS-
28、软件应用3.3 顶层为门式刚架的框架,顶层可参考门式刚架规程风荷载计算屋面风吸力（可能控制设计）特殊风荷载修改荷载组合构件计算长度系数节点设计与施工图,85,3 STS-软件应用3.3 顶层为门式刚架的框架顶,4 STS-吊车梁设计4.1.1 吊车梁截面数据输入,86,4 STS-吊车梁设计4.1.1 吊车梁截面数据输,4 STS-吊车梁设计4.1.2 吊车梁截面优化,输入0表示程序自动确定输入最大截面尺寸输入最小，最大截面尺寸变截面吊车梁给出5组重量最小的截面尺寸,87,4 STS-吊车梁设计4.1.2 吊车梁截面优化输,4 STS-吊车梁设计4.1.3 考虑其他荷载的作用,吊车轮压作用，吊
29、车梁、制动结构、轨道自重与灰荷重等由程序计算（简化为轮压增多系数）其他竖向荷载对强度、稳定性、竖向挠度的影响如：走道板活荷载，悬挂荷载等其他水平荷载对强度、水平挠度的影响如：相邻跨吊车的横向水平荷载作用（中列柱）,88,4 STS-吊车梁设计4.1.3 考虑其他荷载的作,4 STS-吊车梁设计4.1.4 疲劳计算,GB50017-6.1.1当应力变化的循环次数n5104次时，应进行疲劳计算。（GB17-88规定为n105次）软件对中级工作制吊车可以选择是否进行疲劳计算,89,4 STS-吊车梁设计4.1.4 疲劳计算GB50,4 STS-吊车梁设计4.2 吊车梁、制动结构施工图,吊车梁施工图详图，可以绘制变截面吊车梁可以绘制纵向加劲肋制动结构施工图,90,4 STS-吊车梁设计4.2 吊车梁、制动结构施工,
