PKPM—STS講義第一章

1、（08 版）版） 鋼結構鋼結構CAD軟件軟件STS中國建筑科學研究院中國建筑科學研究院 建筑工程軟件研究所建筑工程軟件研究所主要內容主要內容門式剛架三維設計門式剛架三維設計門式剛架二維設計門式剛架二維設計常見問題與軟件處理方法常見問題與軟件處理方法 超出門式剛架規(guī)程使用范圍的鋼結構超出門式剛架規(guī)程使用范圍的鋼結構 混凝土柱，輕鋼屋蓋結構混凝土柱，輕鋼屋蓋結構 頂層為門式剛架的框架結構頂層為門式剛架的框架結構吊車梁計算吊車梁計算1 STS-門式剛架三維設計門式剛架三維設計1.1 三維和二維模型方法三維和二維模型方法三維模型方法（圖）：三維模型方法（圖）：08版更加突出了三維模型方法版更加突出了三

2、維模型方法建立結構整體模型，自動形成吊車荷載建立結構整體模型，自動形成吊車荷載布置屋面、墻面構件布置屋面、墻面構件自動計算門式剛架、屋面支撐、柱間支撐自動計算門式剛架、屋面支撐、柱間支撐自動繪制全套施工圖自動繪制全套施工圖統(tǒng)計結構整體用鋼量，報價統(tǒng)計結構整體用鋼量，報價形成到形成到JCCAD的數據的數據整體模型圖和渲染效果圖整體模型圖和渲染效果圖適應抽柱門式剛架廠房適應抽柱門式剛架廠房二維模型方法：二維模型方法：門式剛架、屋面支撐、柱間支撐、檁條墻梁，吊車梁等分別計算門式剛架、屋面支撐、柱間支撐、檁條墻梁，吊車梁等分別計算1 STS-門式剛架三維設計門式剛架三維設計1.2 三維模型方法三維模型

3、方法三維模型方法：三維模型方法：不同于不同于PM按標準層建模的方法按標準層建模的方法通過單榀立面建模，建立結構整體模型通過單榀立面建模，建立結構整體模型屋面、墻面設計屋面、墻面設計自動計算門式剛架、屋面支撐、柱間支撐自動計算門式剛架、屋面支撐、柱間支撐自動繪制施工圖自動繪制施工圖適應抽柱廠房適應抽柱廠房1 STS-門式剛架三維設計門式剛架三維設計1.2.1 三維建模立面編輯形成三維建模立面編輯形成橫向立面縱向立面整體模型通過橫向、縱向縱向立面編輯、系桿布置來形成整體模型1 STS-門式剛架三維設計門式剛架三維設計1.2.1 三維建模屋面墻面布置形成三維建模屋面墻面布置形成1、在平面網格上，通過

4、二維建模、在平面網格上，通過二維建模方式，建立立面二維模型方式，建立立面二維模型2、通過立面復制，建立三維模型、通過立面復制，建立三維模型3、通過墻面布置，輸入柱間支撐、通過墻面布置，輸入柱間支撐4、通過樓層布置，輸入屋面支撐和系桿、通過樓層布置，輸入屋面支撐和系桿形成整體三維模型形成整體三維模型1 STS-門式剛架三維設計門式剛架三維設計1.2.2 吊車荷載作用含義吊車荷載作用含義反映吊車工作的最不利作用：反映吊車工作的最不利作用：根據吊車資料中：最大輪壓、最小輪壓、輪距根據吊車資料中：最大輪壓、最小輪壓、輪距按照簡支梁影響線計算按照簡支梁影響線計算max2max1221max111max2

5、11PlxPlxDniiniimaxD1 STS-門式剛架三維設計門式剛架三維設計1.2.2 吊車荷載平面布置吊車荷載平面布置選擇工作標高所在平面，布置吊車工作區(qū)域選擇工作標高所在平面，布置吊車工作區(qū)域自動形成各榀剛架計算需要的吊車荷載自動形成各榀剛架計算需要的吊車荷載縱向立面計算時，自動加載吊車縱向剎車力縱向立面計算時，自動加載吊車縱向剎車力1 STS-門式剛架三維設計門式剛架三維設計1.2.2 吊車荷載平面布置吊車荷載平面布置GIF1 STS-門式剛架三維設計門式剛架三維設計1.2.3 荷載作用與導算荷載作用與導算1 STS-門式剛架三維設計門式剛架三維設計1.2.3 橫向立面荷載橫向立面

6、荷載1 STS-門式剛架三維設計門式剛架三維設計1.2.3 屋面支撐荷載屋面支撐荷載1 STS-門式剛架三維設計門式剛架三維設計1.2.2 縱向立面荷載縱向立面荷載1 STS-門式剛架三維設計門式剛架三維設計1.1.根據托梁剛度，確定根據托梁剛度，確定彈性支座剛度彈性支座剛度2.2.首先計算抽柱榀，自首先計算抽柱榀，自動設置彈性支座，將反動設置彈性支座，將反力傳遞給托梁，進而傳力傳遞給托梁，進而傳遞給相鄰框架遞給相鄰框架3.3.計算順序自動考慮計算順序自動考慮1 STS-門式剛架三維設計門式剛架三維設計1 STS-門式剛架三維設計門式剛架三維設計1.2.4 二維計算二維計算形成數據和自動計算G

7、IF1 STS-門式剛架三維設計門式剛架三維設計1.2.5 整體結果查看整體結果查看選擇查看計算結果GIF1 STS-門式剛架三維設計門式剛架三維設計1.3.1 屋面、墻面設計屋面、墻面設計屋面墻面構件布置，計算，施工圖屋面墻面構件布置，計算，施工圖屋面檁條，隅撐，拉條自動布置屋面檁條，隅撐，拉條自動布置墻面門、窗洞口交互布置，墻梁，隅撐，拉條自動布置墻面門、窗洞口交互布置，墻梁，隅撐，拉條自動布置屋面支撐、柱間支撐可以在整體模型中體現屋面支撐、柱間支撐可以在整體模型中體現 1 STS-門式剛架三維設計門式剛架三維設計自動布置維護構件GIF自動進行檁條優(yōu)化GIF自動繪制維護構件施工圖GIF1

8、STS-門式剛架三維設計門式剛架三維設計門式剛架繪圖參數設置GIF自動繪制門式剛架施工圖GIF施工圖查看與編輯GIF節(jié)點設計結果查看，與施工圖重新設計GIF1 STS-門式剛架三維設計門式剛架三維設計繪制整體三維模型圖GIF1 STS-門式剛架三維設計門式剛架三維設計繪制三維效果圖、渲染圖GIF2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.1 二維模型方法二維模型方法二維模型方法：二維模型方法：計算檁條，墻梁，吊車梁等構件計算檁條，墻梁，吊車梁等構件計算柱間支撐，屋面支撐計算柱間支撐，屋面支撐計算抗風柱計算抗風柱單榀剛架建模，截面優(yōu)化，結構計算單榀剛架建模，截面優(yōu)化，結構計算節(jié)點設計與繪

9、制施工圖節(jié)點設計與繪制施工圖2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.2 構件定義，截面分類構件定義，截面分類軸心受壓構件對軸心受壓構件對Y軸截面分類軸截面分類長細比相同時，長細比相同時，b類截面穩(wěn)定系數類截面穩(wěn)定系數大于大于c類截面，即類截面，即b類截面穩(wěn)類截面穩(wěn)定承載能力高于定承載能力高于c類截面。類截面。2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.2 構件定義，截面分類構件定義，截面分類截面分類由軟件根據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）一般取低的（偏安全）只有少數截面用戶可以干預，只有少數截面用

10、戶可以干預，例如焊接例如焊接H形截面形截面修改截面分類要有根據，對材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料要求在施工圖中要進行明確說明！說明！2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.3 構件定義，抗風柱考慮構件定義，抗風柱考慮形式一：只承擔山墻風形式一：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；荷載；形式二：不但承擔山墻形式二：不但承擔山墻風荷載，還承擔屋面豎風荷載，還承擔屋面豎向荷載（兼作搖擺柱）向荷載（兼作搖擺柱）應將抗風柱傳遞給剛架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(tǒng)，避免剛架梁受撐系統(tǒng)，避免剛架梁受扭。扭。2 S

11、TS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.3 門式剛架計算長度取值門式剛架計算長度取值平面內計算長度系數平面內計算長度系數用程序自動計算結果用程序自動計算結果2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.3 門式剛架計算長度取值門式剛架計算長度取值平面外計算長度平面外計算長度原則為側向支撐點間的距離原則為側向支撐點間的距離屋面和檁條對上翼緣的作用屋面和檁條對上翼緣的作用隅撐的作用與設置（彎矩圖例）隅撐的作用與設置（彎矩圖例）取最大受壓翼緣側向支撐點間的距離取最大受壓翼緣側向支撐點間的距離 （隅撐間距）（隅撐間距）（圖（圖1 門式剛架系統(tǒng)）（圖門式剛架系統(tǒng)）（圖2 恒載，風載彎矩圖）（

12、圖恒載，風載彎矩圖）（圖3 彎矩包絡圖）彎矩包絡圖）2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.4 吊車荷載（橋式吊車）吊車荷載（橋式吊車）maxDPKPM結構軟件中輸入的吊車荷載是指吊車工作時，通過軌道和吊車梁傳遞給結構的最不利作用力，包括豎向作用力，橫向和縱向水平作用力。12112max221max11maxmaxniniiiPlxPlxD抽柱時軸吊車荷載計算示意圖最大輪壓在B軸最小輪壓在A軸最小輪壓在A軸最大輪壓在B軸302.61629.61531.2324.92 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.5 參數輸入參數輸入結構類型（用于確定地震計算阻尼比）結構類型（用于

13、確定地震計算阻尼比）單層廠房，門式剛架取單層廠房，門式剛架取0.0512層；取層；取0.03512層；取層；取0.02驗算規(guī)范驗算規(guī)范根據所計算的結構適用那本規(guī)范采用，綜合考慮。根據所計算的結構適用那本規(guī)范采用，綜合考慮?？刂茀?，門式剛架不按抗震規(guī)范控制高厚比，長細比?？刂茀?，門式剛架不按抗震規(guī)范控制高厚比，長細比。搖擺柱設計內力放大系數（考慮鉸接端實際有嵌固作用）搖擺柱設計內力放大系數（考慮鉸接端實際有嵌固作用）2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.5 參數輸入參數輸入斜梁計算斜梁計算僅按壓彎構件計算強度，和平面外穩(wěn)定；僅按壓彎構件計算強度，和平面外穩(wěn)定；按壓彎構件計算強度

14、，和平面內、平面外穩(wěn)定；按壓彎構件計算強度，和平面內、平面外穩(wěn)定；有側移，無側移框架有側移，無側移框架GB50017無支撐，弱支撐，強支撐框架無支撐，弱支撐，強支撐框架門式剛架按有側移結構門式剛架按有側移結構凈截面和毛截面比值凈截面和毛截面比值活荷載不利布置活荷載不利布置2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.6 構件修改構件修改n指定構件驗算規(guī)范指定構件驗算規(guī)范n指定構件鋼號指定構件鋼號n指定指定H形構件橫向加勁肋的形構件橫向加勁肋的設置設置n恢復缺省值（同設計參數）恢復缺省值（同設計參數）n構件查詢構件查詢n構件修改構件修改2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.6

15、 構件修改構件修改構件驗算規(guī)范構件驗算規(guī)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(guī)范，要明確二者的關系都可以指定驗算規(guī)范，要明確二者的關系2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.6 構件修改構件修改構件驗算規(guī)范構件驗算規(guī)范2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.6 構件修改設計規(guī)范構件修改設計規(guī)范n參數輸入：設計規(guī)范參數輸入：設計規(guī)范（1）確定構件計算長度系數確定方法）確定構件計算長度系數確定方法n鋼結構設計規(guī)范方法鋼結構設計規(guī)范方法n門式剛架規(guī)程方法門式剛架規(guī)程方法（2）確定構件驗算規(guī)范缺省值）確定構件驗算規(guī)范缺省值（3）依據）依據計算長度系數確定

16、計算長度系數確定根據哪個方法確定更合理選擇根據哪個方法確定更合理選擇n構件修改：驗算規(guī)范構件修改：驗算規(guī)范（1）指定構件強度、穩(wěn)定性計算要采用的設計規(guī)范）指定構件強度、穩(wěn)定性計算要采用的設計規(guī)范（2）不影響計算長度系數的確定方法）不影響計算長度系數的確定方法（3）依據）依據構件強度、穩(wěn)定性計算構件強度、穩(wěn)定性計算用哪個規(guī)范的方法更合理選擇用哪個規(guī)范的方法更合理選擇2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.7 契形構件變化率與腹板高厚比契形構件變化率與腹板高厚比9.1、當腹板高度變化、當腹板高度變化60mm/m時，時，按按 來控制：來控制：ywwfth/235250/2 STS-門式剛

17、架二維設計門式剛架二維設計2.1.7 契形構件變化率與腹板高厚比契形構件變化率與腹板高厚比9.1、腹板高度變化超過、腹板高度變化超過60mm/m時，根據規(guī)程時，根據規(guī)程CECS102:2002第第6.1.1條第條第6項，已經超出了規(guī)程規(guī)項，已經超出了規(guī)程規(guī)定的考慮受剪板腹屈曲后強度計算適用范圍，這時程定的考慮受剪板腹屈曲后強度計算適用范圍，這時程序按序按不考慮利用受剪板幅屈曲后強度不考慮利用受剪板幅屈曲后強度來控制腹板高厚來控制腹板高厚比。比。2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.7 解決方法解決方法2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.7 解決方法設置橫向加勁肋解

18、決方法設置橫向加勁肋2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.7 解決方法設置橫向加勁肋（解決方法設置橫向加勁肋（08版）版）2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.8 截面優(yōu)化程序使用截面優(yōu)化程序使用驗算規(guī)范選擇門式剛架規(guī)程或上海標準驗算規(guī)范選擇門式剛架規(guī)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），定義構件截面，只關心截面類型（變截面還是等截面），不用關心截面尺寸不用關心截面尺寸布置了相同標準截面的構件，優(yōu)化后截面相同布置了相同標準截面的構件，優(yōu)化后截面相同平面外計算長度要修改平面外計算長度要修改優(yōu)化限值要根據最優(yōu)原則和實際情況選擇優(yōu)化限值要根據最優(yōu)原

19、則和實際情況選擇直接導出優(yōu)化結果，用于結構計算直接導出優(yōu)化結果，用于結構計算2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.9 結構計算結構計算應力比輸出的含義應力比輸出的含義撓度控制（相對撓度，撓度控制（相對撓度，絕對撓度，坡度變化）絕對撓度，坡度變化）計算結果輸出計算結果輸出門式剛架變截面桿件高門式剛架變截面桿件高厚比控制厚比控制 （主菜單）（主菜單）2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.10 節(jié)點設計相關指標節(jié)點設計相關指標按按GB50017設計指標與連接設計修改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鋼材強度設計值，焊縫強度設計值根據板厚分組與

20、與GBJ17-88不同；不同；8.8級高強度螺栓預拉力提高級高強度螺栓預拉力提高摩擦面抗滑移系數噴砂處理由摩擦面抗滑移系數噴砂處理由0.55修改為修改為0.5（對于（對于Q345，Q390，Q420）承壓型連接高強度螺栓抗拉計算與普通螺栓相同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角焊縫計算長度焊縫長度-2x焊腳尺寸焊腳尺寸2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.11 節(jié)點設計節(jié)點設計節(jié)點類型選擇節(jié)點類型選擇端板厚度計算端板厚度計算節(jié)點計算方法節(jié)點計算方法反向彎矩計算反向彎矩計算連接位置腹板強度計算，加連接位置腹板強度計算，加勁肋布置勁肋布置節(jié)點域計算，斜加

21、勁肋設計節(jié)點域計算，斜加勁肋設計2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.12 節(jié)點域和加勁肋設計節(jié)點域和加勁肋設計節(jié)點域計算，斜加勁肋設計節(jié)點域計算，斜加勁肋設計連接位置腹板強度計算，加連接位置腹板強度計算，加勁肋布置勁肋布置（間隔（間隔1個或個或2個螺栓布置，個螺栓布置，程序自動判斷）程序自動判斷）vccbftddMfteNwwt22 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.13 螺栓直徑選擇螺栓直徑選擇高強度螺栓直徑，根據構造要求，進行自動排列，如果排高強度螺栓直徑，根據構造要求，進行自動排列，如果排列不下，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

22、栓直徑和間距，重新排列，直到滿足要求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，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，柱腳錨栓結果可能存在多種直徑的高強度螺栓，柱腳錨栓可以在設計時，采用一種直徑的高強度螺栓可以在設計時，采用一種直徑的高強度螺栓2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.14 抗剪鍵做法抗剪鍵做法作用：將柱底剪力通過抗作用：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，避免錨栓抗剪栓抗剪V0.4N時，要設置抗剪鍵，時，要設置抗剪鍵，門式剛架一

23、般都要設置抗門式剛架一般都要設置抗剪鍵剪鍵抗剪鍵的做法抗剪鍵的做法2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.15 抗剪鍵計算抗剪鍵計算抗剪鍵的計算抗剪鍵的計算混凝土承壓混凝土承壓抗剪鍵根部截面抗彎，抗剪鍵根部截面抗彎， 抗剪驗算（控制）抗剪驗算（控制）抗剪鍵與底板連接焊縫驗算抗剪鍵與底板連接焊縫驗算新版軟件可以自動設計抗剪鍵新版軟件可以自動設計抗剪鍵可以選擇槽鋼或者普通工字鋼可以選擇槽鋼或者普通工字鋼截面規(guī)格自動確定截面規(guī)格自動確定可以繪制施工圖可以繪制施工圖2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.16 施工圖施工圖整體施工圖，節(jié)點大樣圖（索引圖），構件詳圖（零件放整體施

24、工圖，節(jié)點大樣圖（索引圖），構件詳圖（零件放樣圖）樣圖）設計院，制作單位的不同需求設計院，制作單位的不同需求2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計2.1.17 圍護結構構件計算圍護結構構件計算檁條墻梁計算：計算方法：屋面板形式、拉條設置方式檁條墻梁計算：計算方法：屋面板形式、拉條設置方式(圖圖)連續(xù)檁條計算：搭接長度，優(yōu)化連續(xù)檁條計算：搭接長度，優(yōu)化剛性檁條考慮剛性檁條考慮屋面支撐、柱間支撐屋面支撐、柱間支撐（三維圖）（三維圖）連接大樣圖連接大樣圖2 STS-門式剛架二維設計門式剛架二維設計1.3.3 單拉桿件單拉桿件是只能受拉，不能受壓的柔性桿是只能受拉，不能受壓的柔性桿件，如圖例。件

25、，如圖例。一旦受壓，立即退出工作，重新一旦受壓，立即退出工作，重新形成剛度矩陣形成剛度矩陣取消節(jié)點（不是刪除節(jié)點）取消節(jié)點（不是刪除節(jié)點）3 STS-軟件應用軟件應用3.1 超出門式剛架規(guī)程使用范圍超出門式剛架規(guī)程使用范圍選擇驗算規(guī)范選擇驗算規(guī)范長細比、撓度、長細比、撓度、柱頂位移控制限柱頂位移控制限值按照鋼結構設值按照鋼結構設計規(guī)范控制。計規(guī)范控制。3 STS-軟件應用軟件應用3.2 混凝土柱、輕鋼屋蓋混凝土柱、輕鋼屋蓋3 STS-軟件應用軟件應用3.2.1 不同模型計算對比分析不同模型計算對比分析3 STS-軟件應用軟件應用3.2.2 混凝土柱、輕鋼屋蓋常見問題混凝土柱、輕鋼屋蓋常見問題沒

26、有整體計算沒有整體計算沒有考慮斜梁產生的水平推力，導致柱、柱下基礎設計偏小。沒有考慮斜梁產生的水平推力，導致柱、柱下基礎設計偏小。梁支座處按照固定鉸計算，鋼梁軸力偏大，撓度偏小梁支座處按照固定鉸計算，鋼梁軸力偏大，撓度偏小整體計算，混凝土柱頂支座設置不合理整體計算，混凝土柱頂支座設置不合理支座與柱頂支承面間的滑移量支座與柱頂支承面間的滑移量構造要求不符合計算模型構造要求不符合計算模型設計拉桿，但忽略拉桿受壓時的情況設計拉桿，但忽略拉桿受壓時的情況軟件處理方法軟件處理方法3 STS-軟件應用軟件應用3.2.3 定義桿端約束定義桿端約束3 STS-軟件應用軟件應用3.2.4 柱頂支座（自由滑移）柱頂