STS門剛二維設(shè)計補充用戶手冊.docx

窗體頂端窗體底2005 版 STS 門鋼二維設(shè)計補充用戶手冊對于輕鋼廠房(包括門式剛架和單層輕鋼屋面廠房)一般均采用 STS 中“門式剛架二維設(shè)計”模 塊進(jìn)行設(shè)計；對于多層廠房的輕鋼屋面部分也應(yīng)采用“門式剛架二維設(shè)計”模塊來計算，同時可以 復(fù)核下部混凝土部分的梁柱配筋。程序啟動界面如下：對于同一個建筑結(jié)構(gòu)，當(dāng)采用不同的規(guī)范進(jìn)行控制驗算時，所得計算結(jié)果也會有所不同。實 際設(shè)計中，用戶應(yīng)根據(jù)單體建筑的結(jié)構(gòu)形式，來具體確定合理的驗算規(guī)范及控制參數(shù)。 軟件遵循的主要設(shè)計規(guī)范.1. 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-20012. 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程CECS 102:20023. 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范GB50018-20024. 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-20035. 建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-20016. 上海市輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程DBJ08-68-977. 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-2002設(shè)計控制標(biāo)準(zhǔn).STS 軟件在設(shè)計時需要用戶手工指定結(jié)構(gòu)的設(shè)計控制參數(shù)， 用于顯示計算結(jié)果時是否提示超 限信息，這些參數(shù)的確定需要用戶根據(jù)工程實際情況，選擇相應(yīng)的規(guī)范控制值。 在輕鋼結(jié)構(gòu)的材料強度指標(biāo)、強度控制標(biāo)準(zhǔn)、穩(wěn)定控制指標(biāo)方面幾本相關(guān)規(guī)范基本相同，主 要的不同點在于變截面（即楔形斷面）構(gòu)件的計算上面，如門規(guī)對于變截面構(gòu)件有詳細(xì)的驗 算公式，而鋼規(guī)中是沒有的。建議在進(jìn)行輕鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，驗算規(guī)范均選擇門規(guī) ，而 對于控制指標(biāo)可手工指定。 鑒于幾本規(guī)范中對相同控制參數(shù)的限值有所不同，故在實際設(shè)計中，可按照輕鋼結(jié)構(gòu)技術(shù) 措施 （院標(biāo)）執(zhí)行。結(jié)構(gòu)類型參數(shù).【結(jié)構(gòu)類型】程序分為單層鋼結(jié)構(gòu)廠房門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)不超過 12 層的鋼結(jié) 、 、 構(gòu)及超過 12 層的鋼結(jié)構(gòu)四種，見下圖。用戶根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的實際情況來選擇合適的結(jié)構(gòu) 類型，程序?qū)聪鄳?yīng)規(guī)范采取不同的計算與控制。一般來說，對于多層的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)該使用三維的 計算更合適一點。本參數(shù)主要對【阻尼比】的取值有影響。【設(shè)計規(guī)范】程序分為鋼規(guī)門規(guī)上海輕鋼及冷彎薄壁四種。除了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形控制不同外， 鋼規(guī)和門規(guī)的主要不同是對梁、柱腹板的高厚比要求不同。對于輕鋼結(jié) 構(gòu)，采用門規(guī)控制較經(jīng)濟(jì)，即考慮利用腹板屈曲后的強度。根據(jù)抗規(guī)9.2.1 條的規(guī)定，如果在 STS 軟件中選擇采用門規(guī)計算門式剛架，則抗 規(guī)規(guī)定的構(gòu)造要求不再適用。當(dāng)選擇了“單層鋼結(jié)構(gòu)廠房”并采用門規(guī)計算時，軟件按兩本 規(guī)范要求同時控制，超限信息在 Stscpj.out 文件中給出。對于混凝土構(gòu)件，程序會自動選用砼規(guī)范進(jìn)行設(shè)計?！臼軌簶?gòu)件的容許長細(xì)比】一般鋼結(jié)構(gòu)根據(jù) 鋼規(guī) 5.3.8 選用 150 或 200；輕鋼結(jié)構(gòu)根據(jù) 表 門 規(guī) 3.5.2-1 選用 180 或 220。 表 輕鋼結(jié)構(gòu)中的屋面剛性系桿及柱間交叉支撐的壓桿長細(xì)比按 1/200 控制；而其它用以減少構(gòu)件平面外計算長度的支撐構(gòu)件長細(xì)比按 1/220 控制。【受拉構(gòu)件的容許長細(xì)比】一般鋼結(jié)構(gòu)根據(jù) 鋼規(guī) 5.3.9 選用 200 或 350；輕鋼結(jié)構(gòu)根據(jù) 表 門 規(guī)表 3.5.2-2 選用 300 或 400?！局斘灰频南拗怠?一般鋼結(jié)構(gòu)根據(jù) 鋼規(guī) 附錄 A.2.1 條選用； 輕鋼結(jié)構(gòu)根據(jù) 門規(guī) 3.4.2-1 表 選用?！句摿旱膿峡绫认拗怠恳话沅摻Y(jié)構(gòu)根據(jù)鋼規(guī)附錄的表 A.1.1 選用；輕鋼結(jié)構(gòu)根據(jù)門規(guī)表 3.4.2-2 選用。注意：門規(guī)中對屋面斜梁(無吊頂)的撓跨比限值是 1/180，但其 3.4.2 條第三款規(guī)定，“由于柱頂 和構(gòu)件撓度產(chǎn)生的屋面坡度改變值，不應(yīng)大于坡度設(shè)計值的 1/3”。實際設(shè)計中，一般均由 1/3 限 值控制。從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，建議屋面斜梁的撓跨比按上海輕鋼中的 1/200 控制。【VT/梁跨度限值】及【VQ/梁跨度限值】當(dāng)選用鋼規(guī)來驗算時，程序要求填寫鋼梁在永久 和可變荷載、及可變荷載分別作用下的撓度限值。一般鋼結(jié)構(gòu)根據(jù)鋼規(guī)附錄的表 A.1.1 選用。 前者主要是觀感要求；后者主要是使用要求?！締螌訌S房排架柱計算長度折減系數(shù)】該項只有在選擇鋼規(guī)驗算時才需要填寫，用戶可以根 據(jù)鋼規(guī)表 5.3.4 填寫。 單層廠房框架柱內(nèi)力分析，多數(shù)是以一個平面受荷面積為一個計算單元，而忽略了廠房的空 間整體作用。單層廠房階形柱主要承受吊車荷載，一個柱達(dá)到最大豎直荷載時，相對的另一個柱 豎直荷載較小。荷載大的柱要喪失穩(wěn)定，必然受到荷載小的柱的支承作用，從而較按獨立柱求得 的計算長度要小，故將柱的計算長度進(jìn)行折減?！径嗯_吊車組合時的吊車荷載折減系數(shù)】該項用戶可以根據(jù)荷規(guī)表 5.2.2 填寫?！句摿哼€要按壓彎構(gòu)件驗算平面內(nèi)穩(wěn)定性】 該項只有在設(shè)計規(guī)范選取 門規(guī) 驗算時才需要選取。 如果選取該項，程序?qū)﹂T式剛架鋼梁的平面內(nèi)穩(wěn)定按壓彎構(gòu)件驗算，否則不進(jìn)行其平面內(nèi)穩(wěn)定性 驗算。 門規(guī)6.1.6 條 1 款規(guī)定，“實腹式剛架斜梁在平面內(nèi)可按壓彎構(gòu)件計算強度，在平面外 應(yīng)按壓彎構(gòu)件計算穩(wěn)定”。當(dāng)屋面坡度較大時，軸力對穩(wěn)定性的影響在剛架平面內(nèi)外都不容忽視。 當(dāng)屋面坡度較?。╥12 層時取 0.02。【附加重量的質(zhì)點數(shù)】正常使用階段不考慮這部分荷載，僅在地震作用計算時需要計入這部分附 加質(zhì)量到質(zhì)點上，如部分墻板的重量?！镜卣鹱饔眯?yīng)增大系數(shù)】根據(jù)抗規(guī)5.2.3 條 1 款，“短邊可按 1.15 采用，長邊可按 1.05 采 用”。排架結(jié)構(gòu)一般是取結(jié)構(gòu)橫向一榀(即短邊)來計算的，故一般填 1.15。【地震力計算方式】一般選取“振型分解法”即可。荷載分項及組合系數(shù).【荷載分項及組合系數(shù)】本頁中荷載系數(shù)應(yīng)根據(jù)荷載規(guī)范中對應(yīng)條文填寫，一般不需修改。 當(dāng)結(jié)構(gòu)樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于 4 kN/ 時， 活載分項系數(shù)應(yīng)填寫 1.3， 而對于其它不大于 4 kN/m 2 的樓層活荷載應(yīng)乘以 1.4/1.3 的系數(shù)放大后取用?！究紤]活荷載最不利布置】一般多跨結(jié)構(gòu)時勾選，單跨結(jié)構(gòu)不勾選。構(gòu)件驗算規(guī)范.點取參數(shù)輸入菜單，輸入設(shè)計參數(shù)后，顯示程序缺省的構(gòu)件驗算規(guī)范，可以點取構(gòu)件驗算 菜單修改構(gòu)件的驗算規(guī)范。 對于框架頂層為門式剛架的結(jié)構(gòu)，或帶變截面斜梁的排架結(jié)構(gòu)，整體需要考慮按鋼規(guī)進(jìn) 行驗算，但對于變截面梁柱構(gòu)件、斜梁等軸力影響較大的梁桿件，可以選取門規(guī)進(jìn)行構(gòu)件的 中強度、穩(wěn)定的驗算。局部帶夾層的門式剛架結(jié)構(gòu)形式，整體按門規(guī)進(jìn)行設(shè)計，但對于夾層 梁柱，有時需按鋼規(guī)進(jìn)行校核。其它結(jié)構(gòu)類型一般不需要修改，默認(rèn)按參數(shù)輸入中的驗算規(guī)范進(jìn)行驗算。修改構(gòu)件驗算規(guī)范后，該構(gòu)件的強度和穩(wěn)定性將按指定的規(guī)范計算。風(fēng)荷載輸入與修改.荷載正負(fù)規(guī)定：無論左風(fēng)、右風(fēng)、吸力或壓力，水平荷載一律規(guī)定向右為正，豎向荷載一律 規(guī)定向下為正，順時針方向的彎矩為正，反之為負(fù)。如，輸入右風(fēng)荷載時，應(yīng)輸入負(fù)值?！撅L(fēng)載計算規(guī)范】當(dāng)結(jié)構(gòu)的跨高比 L/H2.3(柱腳鉸接)和 L/H3.0(柱腳剛接)時， 應(yīng)按荷載規(guī)范 取用；而其它情況應(yīng)按門規(guī)取用。詳見門規(guī)A.0.1 的條文說明。在民用建筑技術(shù)措施 (結(jié)構(gòu)篇)2003 版中是以高跨比為 4 來區(qū)分的?！居L(fēng)寬度】對于中間跨，取柱距；對于端跨，取柱距的一半。【調(diào)整系數(shù)】當(dāng)風(fēng)載按荷規(guī)取用時，應(yīng)填 1.0；當(dāng)風(fēng)載按門規(guī)取用時，應(yīng)填 1.05，且風(fēng) 載不考慮陣風(fēng)系數(shù)。詳見門規(guī)A.0.1 的條文說明。【柱底標(biāo)高】因風(fēng)壓高度變化系數(shù) s 是指離地面 h 處的調(diào)整值，故此處應(yīng)填入室內(nèi)外高差。風(fēng)載修改】當(dāng)結(jié)構(gòu)的體型系數(shù)程序可自動判別時，一般不需修改。當(dāng)程序出現(xiàn)如下提示時，用 戶應(yīng)對構(gòu)件上的風(fēng)載手工修改。注意：桁架上作用的風(fēng)荷載需要等效為節(jié)點荷載來輸入，不能采用自動布置。吊車荷載數(shù)據(jù).【吊車荷載值】吊車荷載是指吊車在運行軌跡中最大輪壓和最小輪壓對柱牛腿產(chǎn)生的作用，并不 是 起 重 機 廠 提 供 的 吊 車 資 料 。 用 戶 可 以 利 用 STS 軟 件 提 供 的 導(dǎo) 入 功 能 “” ， 在下面窗口中填入吊車資料后， 很方便的計算出吊車荷載的大小， 并直接導(dǎo)入吊車荷載庫中進(jìn)行布置。用戶也可以在主體結(jié)構(gòu)計算前，先用“STS 工具箱”模塊計算 吊車梁，然后將吊車梁計算書中的吊車荷載結(jié)果填入該處，可免去對吊車資料的重復(fù)輸入。一般 建議采用后者。注意：吊車橋架重用于地震作用計算時的集中質(zhì)點質(zhì)量。 吊車橫向水平荷載 Tmax 應(yīng)為總值，程序在計算時會自動對每邊取一半。 根據(jù)抗規(guī)5.1.3 條的規(guī)定：對于硬鉤吊車，應(yīng)計入吊車懸吊物重力，而程序在自動 形成的振動質(zhì)點的重量中只計入了恒載、活載和吊車橋架重，并未計入吊車吊重。用戶可在“補充 數(shù)據(jù)”中用填寫附加質(zhì)點重量的方法輸入硬鉤吊車豎向荷載，或者在輸入吊車橋架重中包括 30% 硬鉤吊車吊重，這樣在附加質(zhì)點重量里就可以不包括硬鉤吊車吊重?！究紤]空間工作和扭轉(zhuǎn)影響的效應(yīng)調(diào)整系數(shù)】根據(jù)實際情況，按照抗規(guī)中附表 H.2.3-1 填寫?！镜踯嚇蚣芤鸬牡卣鸺袅蛷澗卦龃笙禂?shù)】根據(jù)實際情況，按照抗規(guī)中附表 H.3.1 填寫。其它問題.【桿件布置】桿件當(dāng)作柱輸入和當(dāng)作梁輸入，其內(nèi)力計算結(jié)果是一樣的。應(yīng)力驗算時，區(qū)別在于： 當(dāng)作柱輸入時，砼構(gòu)件在配筋時當(dāng)作偏拉偏壓構(gòu)件，鋼結(jié)構(gòu)按鋼規(guī)計算時，當(dāng)壓彎構(gòu)件作強 度和穩(wěn)定性計算，強度驗算時驗算兩端截面。當(dāng)作梁輸入時，砼構(gòu)件配筋按受彎構(gòu)件計算，鋼結(jié) 構(gòu)按鋼規(guī)計算時，按純彎構(gòu)件作上下翼緣的正應(yīng)力和剪應(yīng)力計算和撓度計算，應(yīng)力分別驗算 跨中 13 個截面。注意：鋼桁架中，桿件一般都是壓彎或軸心拉壓桿件，所有構(gòu)件應(yīng)當(dāng)作兩端鉸接的柱輸入?！驹O(shè)單拉桿】單拉桿是只能受拉，不能受壓的柔性桿件，如屋面交叉水平支撐。定義單拉桿后前， 應(yīng)使用“取消節(jié)點”命令來取消交叉點的節(jié)點；定義單拉桿后，桿件變?yōu)樽霞t色。需注意的是，當(dāng) 桿件編號發(fā)生改變后，應(yīng)重新檢查單拉桿的定義。詳見 07 年P(guān)KPM 新天地第 4 期中“如何采 用 STS 軟件進(jìn)行單拉桿件的設(shè)計”一文?！玖恒q、柱鉸及節(jié)點鉸】計算砼柱鋼梁的單層排架廠房時候，在 sts 三維建模后，抽取一榀框架 到 pk 中去計算，想要把梁柱節(jié)點改為鉸接。上面有設(shè)置節(jié)點鉸，設(shè)置粱鉸、設(shè)置柱鉸。應(yīng)該選 擇哪個？分別有什么不同？回復(fù)關(guān)于鉸接節(jié)點的設(shè)置問題，sts 說明書里沒有給出具體解釋。下面用一個計算實例來探 討這個問題。建立一個單跨，柱腳剛接的剛架。節(jié)點按四種形式，剛接，梁鉸，柱鉸和節(jié)點鉸來比較。結(jié) 果表明： 鉸接節(jié)點設(shè)置對于內(nèi)力分布和梁的穩(wěn)定性沒有什么影響， 而對柱子的計算長度影響較大， 柱子的計算長度系數(shù)分別為： 剛接節(jié)點，x=1.27； 梁鉸節(jié)點，x=2.03； 柱鉸節(jié)點，x=1.70； 節(jié)點鉸接，x=1.70。 其中按梁鉸節(jié)點設(shè)置，柱計算長度是按鋼規(guī)中有側(cè)移框架計算的；而柱鉸和節(jié)點鉸的計 算長度系數(shù)相同，柱計算長度系數(shù)有所折減，折減系數(shù)為 0.85 左右。個人認(rèn)為，按梁鉸設(shè)置符合鋼規(guī)要求，而且偏于安全；而按柱鉸或節(jié)點鉸設(shè)置，較符合 實際，但沒有查到依據(jù)。實際設(shè)計中建議采用梁鉸為宜。注意： 與節(jié)點相聯(lián)的桿件在該端均為鉸接時， 應(yīng)把所有與該節(jié)點相聯(lián)桿件在該端應(yīng)都設(shè)置為鉸接， 可以使用“節(jié)點鉸”功能實現(xiàn)。另外，兩端鉸接構(gòu)件不能采用變截面構(gòu)件輸入，因為兩端鉸接構(gòu)件 也不必作成變截面?！娟P(guān)于柱偏心】在進(jìn)行柱布置時，柱是否偏心布置有何不同？回復(fù)門式剛架柱偏心只與施工圖時標(biāo)注軸線有關(guān)，而與結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算無關(guān)，但會影響施工圖 時檁托的布置。建議用戶在建模時，剛架跨度輸入邊柱中心間距，柱偏心輸入 0，在施工圖中手 工移動軸線標(biāo)注，可解決檁托的正確布置問題。另外，在定義柱截面時，應(yīng)注意 H 為柱在平面內(nèi)沿跨度方向的截面尺寸，而 B 為柱平面外方向 的截面尺寸。柱偏心：是指柱截面（變截面柱為小端截面）形心，與軸線之間的偏心。以下圖為例：柱偏心就 是綠色形心線與紅色軸線之間的距離。另：吊車荷載的輸入仍然是針對下柱截面形心而言?！緲?gòu)件平面內(nèi)外計算長度】在采用 PK 計算排架結(jié)構(gòu)時，構(gòu)件平面內(nèi)外的計算長度如何取值？回復(fù)構(gòu)件平面內(nèi)的計算長度系數(shù)默認(rèn)為-1，即由程序自動計算。程序按門規(guī)中 6.1.3 條 進(jìn)行計算。 門式剛架平面內(nèi)計算長度的確定需要進(jìn)行較復(fù)雜的計算，特別是中間存在搖擺柱時，搖擺柱 自身的穩(wěn)定性依賴于剛架的抗側(cè)移剛度，作用于搖擺柱上的軸力將促使剛架失穩(wěn)的作用，此時邊 柱的計算長度會有一個較明顯的放大。因此，建議對于門式剛架結(jié)構(gòu)，平面內(nèi)計算長度系數(shù)由程 序自動計算為宜。在剛架平面外，構(gòu)件的計算長度應(yīng)取有效側(cè)向支承點間的距離，平面外的計算長度確定必須 由用戶指定，默認(rèn)情況下軟件取構(gòu)件長度作為計算值。一般對于梁構(gòu)件，往往需要布置隅撐來減 小平面外的計算長度。構(gòu)件平面外計算長度默認(rèn)為構(gòu)件的長度，用戶一般應(yīng)人工修改。對于柱平面外的計算長度根 據(jù)門規(guī)6.1.4 條 1 款中 y 參數(shù)的解釋“計算長度取縱向支撐點間的距離”，即柱間支撐沿柱高 方向節(jié)點間距。當(dāng)柱平面外沿廠房縱向設(shè)置通長系桿時，也可取沿柱高方向系桿的間距。用戶可 按長細(xì)比不超過 220 的構(gòu)造要求來選定該系桿的截面。對于梁平面外的計算長度根據(jù)門規(guī)6.1.6 條 2 款“應(yīng)取側(cè)向支承點間的距離”，一般取隅撐 的間距。屋面檁條的一般是間距 1.5m 布置，而隅撐一般是間隔兩個檁間布置，故屋面鋼梁平面 外的計算長度一般取 3m。實際設(shè)計中，用戶應(yīng)根據(jù)具體工程的隅撐間距來修改梁平面外的計算 長度?！境^ 20T 門式剛架單廠設(shè)計建議】 1. 對于吊車噸位超過 20T 的單層鋼結(jié)構(gòu)廠房，已經(jīng)超出了門規(guī)的適用范圍，應(yīng)該按照 鋼規(guī)來進(jìn)行設(shè)計與控制，如：長細(xì)比、局部穩(wěn)定、撓度、柱頂位移等控制指標(biāo)，其 中長細(xì)比、撓度、柱頂位移控制指標(biāo)在參數(shù)輸入中的設(shè)計控制參數(shù)中可以按照鋼規(guī) 進(jìn)行人為指定，局部穩(wěn)定程序會根據(jù)指定的構(gòu)件驗算規(guī)范按對應(yīng)規(guī)范自動進(jìn)行控制。 2. 結(jié)構(gòu)類型應(yīng)選擇“單層鋼結(jié)構(gòu)廠房”，如果為抗震地區(qū)且選擇了地震作用計算，程序會自動按照抗規(guī)第 9 章關(guān)于單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的規(guī)定進(jìn)行控制。3. 屋面斜梁建議采用門規(guī)驗算，因為：坡屋面的斜梁會有一定的軸力，而鋼規(guī) 中梁是按純彎構(gòu)件驗算的；鋼規(guī)中不能進(jìn)行變截面梁的穩(wěn)定計算。4.對于柱的計算長度系數(shù)，程序默認(rèn)按照總參數(shù)中選定的驗算規(guī)范進(jìn)行確定（與單個構(gòu)件 的驗算規(guī)范無關(guān)） 如果總參數(shù)中選擇的是 。 鋼規(guī) 對有吊車的柱， ， 程序按 鋼規(guī) 5.3.4 條階形柱方式確定；對無吊車的柱，程序按鋼規(guī)5.3.3 條線剛度比方法確定；如果總 參數(shù)中選