钢结构设计软件STS应用建研院－马恩成.ppt

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1、中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部,钢结构设计软件STS应用（2005版本）,马恩成,主要内容,轻钢门式刚架结构钢框架结构桁架、支架结构排架结构吊车梁等构件计算侧重点：模型合理输入，参数合理选择软件技术条件常见问题和解决方法,1 STS-门式刚架设计1.1 三维和二维模型方法,三维模型方法（图）：建立结构整体模型，布置、计算屋面、墙面构件。统计结构整体用钢量，报价，绘制施工图。立面建模，直接完成主刚架建模，优化，计算；根据立面模型形成整体模型，数据立即更新，快速形成数据。柱脚锚栓布置图，形成到JCCAD的数据。二维模型方法：计算檩条，墙梁，吊车梁等构件。建立单榀门式刚架模型，优化，计算，

2、节点设计，绘制施工图（功能集成在一个菜单完成）。精确统计单榀刚架钢材，高强度螺栓用量。,1 STS-门式刚架设计1.2.1 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,1 STS-门式刚架设计1.2.2 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）,1 STS-门式刚架设计1.2.3 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

3、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，风载弯矩图）（图3 弯矩包络图）,1 STS-门式刚架设计1.2.4 吊车荷载,作用分两部分：吊车梁的作用：以恒载输入吊车工作的作用：吊车荷载考虑最不利情况吊车荷载计算牛腿设计,1 STS-门式刚架设计1.2.5 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，有时需要多次计算，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。摇摆柱设计内力放大系数（考虑铰接端实际有嵌固作用）,1 ST

4、S-门式刚架设计1.2.5 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（图1 活荷载不利布置比较）,1 STS-门式刚架设计1.2.6 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）,1 STS-门式刚架设计1.2.7 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

5、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,1 STS-门式刚架设计1.2.8 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）,1 STS-门式刚架设计1.2.9 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,

6、1 STS-门式刚架设计1.2.10 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，斜加劲肋设计,1 STS-门式刚架设计1.2.11 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）,1 STS-门式刚架设计1.2.12 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

7、计时，采用一种直径的高强度螺栓,1 STS-门式刚架设计1.2.13 抗剪键,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抗剪键的计算,1 STS-门式刚架设计1.2.14 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,1 STS-门式刚架设计1.2.15 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,1 STS-门式刚架设计1.3.1 三维模型方法,三维模型方法：通过单榀

8、模型，优化，计算；建立结构整体模型布置、计算屋面、墙面构件。粗略统计结构整体用钢量，报价，绘制施工图。,1 STS-门式刚架设计1.3.2 屋面、墙面设计,屋面墙面布置，计算，施工图屋面、墙面设计菜单中输入的檩条、墙梁、支撑等构件只用于本菜单的计算，绘图，材料统计，不会传递到三维计算中,1 STS-门式刚架设计1.3.3 结构计算,根据传力途径，导算荷载，单独计算可以用三维分析程序计算（见底部框架，上部门式刚架结构计算）,1 STS-门式刚架设计1.4 问题探讨,带夹层的门式刚架底部框架，上部门式刚架混凝土柱、钢梁的门式刚架抽柱门式刚架多跨刚架摇摆柱设置腹板楔率与局部稳定控制檩条的拉条布置,2

9、 STS-钢框架设计2.1 三维和二维模型方法,三维模型方法：建立结构整体模型用SATWE、TAT进行三维分析计算接三维分析计算结果进行节点设计绘制设计图，节点图，构件施工图，布置图统计结构整体用钢量，钢材订货表，高强度螺栓表二维模型方法：单榀建模，计算，二维节点设计，施工图,2 STS-钢框架设计2.2 三维模型输入,支撑、斜梁输入楼板厚度次梁布置，组合楼板荷载输入结构平面图与钢材统计（毛重）,2 STS-钢框架设计2.3 用SATWE，TAT，PMSAP分析计算,有无侧移，计算长度系数修改特殊构件定义（铰接构件，门式刚架构件，组合梁）考虑特殊风荷载与自定义荷载效应组合净截面和毛截面比值结果

10、查看,2 STS-钢框架设计2.4三维框架连接节点设计,读入设计内力定义连接设计参数选择连接形式全楼连接自动设计单个节点设计参数，连接方式修改节点设计结果修改计算结果查看,2 STS-钢框架设计2.4.1 读入设计内力,TAT设计内力SATWE设计内力PMSAP设计内力,2 STS-钢框架设计2.4.2 设计参数，连接形式的选择,柱分段归并方法高强度螺栓连接，全焊连接螺栓直径，等级等参数梁拼接，柱拼接选择节点连接形式，比较选择原则根据具体连接情况确定,2 STS-钢框架设计2.4.3 节点设计参数螺栓排列,2 STS-钢框架设计2.4.4 节点设计参数连接参数,2 STS-钢框架设计2.4.5

11、 节点设计参数全焊连接,2 STS-钢框架设计2.4.6 计算结果查看,计算结果详细输出翼缘对接焊缝计算连接板与柱翼缘连接焊缝计算梁净截面，连接板净截面验算螺栓群验算,2 STS-钢框架设计2.4.6.1 节点设计柱脚设计,预设底板尺寸混凝土承压验算确定底板厚度1锚栓抗拉验算确定底板厚度2抗剪键设置调整原则,2 STS-钢框架设计2.4.6.2 节点设计方法刚接,梁端设计内力M，V常用设计法：翼缘承担M，腹板承担V（适用范围）精确设计法：翼缘和腹板共同承担M，腹板还承担V M=Mf+Mw；Mf=MIf/I Mw=MMf程序确定设计方法的原则：未考虑计算地震时：当If/I0.7时，采用精确设计法

12、当If/I0.7时，采用常用设计法考虑计算地震时，均采用精确设计法,2 STS-钢框架设计2.4.6.3 节点设计方法铰接,梁端设计内力V梁柱连接：连接承担V，V*e（偏心弯矩）主次梁连接（1）剪力V，V*e（偏心弯矩）（2）1.3V,2 STS-钢框架设计2.4.6.4 节点域验算,节点域的屈服承载力节点域的稳定性软件按照上述要求进行了节点域验算，当验算不满足要求时，给出了满足要求的最小腹板厚度。,2 STS-钢框架设计2.4.6.5 抗震极限承载能力验算,抗震极限承载力验算（1）Mu1.2Mp（2）Vu1.3(2Mp/Ln)且Vu0.58HwTwFy抗震极限承载力验算不满足时的措施当（2）

13、式不满足时，程序自动调整当（1）式不满足式，可修改截面，或者使节点塑性铰外移的连接形式（见图示）,（1）加设盖板,（2）加腋,（3）RBS连接（狗骨式连接）,2 STS-钢框架设计2.4.7 节点修改,类型修改：针对单独的节点修改设计参数，连接形式对修改的节点进行重新设计全楼重新归并节点修改：修改设计结果（焊脚尺寸，连接板尺寸，螺栓数量排列等）程序目前没有进行重新验算全楼重新归并修改的结果可以在施工图中体现出来,2 STS-钢框架设计2.4.8 框架支撑节点设计,常用截面，双角钢，双槽钢，H形截面，箱形截面可采用焊缝连接，普通螺栓连接，高强度螺栓连接。支撑与梁柱连接支撑与梁连接支撑与柱脚连接支

14、撑连接计算支撑节点施工图，出图方式支撑构件施工图,2 STS-钢框架设计2.5 三维框架施工图,设计图适用于出设计图的单位节点图适用于出设计图的单位（设计院）构件图适用于出详图的单位（制作单位）平面布置图，立面布置图三维模型图钢材统计和高强度螺栓统计,2 STS-钢框架设计2.6 框架节点计算工具,梁柱连接主次梁连接柱脚节点支撑与梁柱连接支撑与柱脚连接设计结果可以绘制施工图,3 STS-桁架、支架设计,模型输入作为柱构件输入，铰接构件，刚接构件，节点荷载计算长度与设计参数截面优化与结构计算节点设计与施工图焊缝计算，连接板厚度选择按照GB50017连接板稳定性计算暂时没有考虑连接板厚度取值按杆件

15、内力乘以1.25后选择,4 STS-排架设计,模型输入实腹式组合截面，格构式组合截面，任意截面吊车荷载（双层吊车荷载，抽柱吊车荷载）吊车台数与吊车荷载的关系计算长度与设计参数截面优化与结构计算重级工作制吊车时，柱水平位移控制节点设计与施工图,5 STS-吊车梁设计5.1.1 吊车梁截面数据输入,5 STS-吊车梁设计5.1.2 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,5 STS-吊车梁设计5.1.3 考虑其他荷载的作用,吊车轮压作用，吊车梁、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

16、、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）,5 STS-吊车梁设计5.1.4 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,5 STS-吊车梁设计5.1.5 重级工作制吊车卡轨力,GB50017-3.2.2条计算重级工作制吊车梁及其制动结构的强度，稳定性以及连接的强度时，应考虑由吊车摆动引起的横向水平力（卡轨力），此卡轨力不与荷载规范规定的横向水平荷载同时考虑。Hk=Pk,max 软钩吊车

17、=0.1抓斗或磁盘吊车=0.15硬钩吊车=0.2软件可以输入每台吊车的系数,5 STS-吊车梁设计5.1.6 局部挤压应力计算,GB50017-4.1.3条:在梁局部承压强度计算中，将集中力在腹板边缘的分布长度改为：式中，a为集中力支承长度；hy为梁外表面至腹板边缘距离；hR为轨道的高度。（GBJ17-88为,5 STS-吊车梁设计5.1.7 竖向挠度计算,5 STS-吊车梁设计5.1.8 加劲肋配置,加劲肋配置先假定间距，再验算弯矩，剪力，局部挤压作用下的相关关系弯矩，剪力按区格平均弯矩，剪力,5 STS-吊车梁设计5.2 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

18、制纵向加劲肋制动结构施工图,5.4 STS-吊车梁平面布置与安装节点图,吊车梁平面布置安装节点图、布置图吊车梁施工详图与布置图,6 STS-工具箱6.1 钢梯施工图,交互式钢梯施工图绘制程序梯梁，踏步板尺寸由用户确定，程序没有计算梯梁可以为钢板，槽钢,6 STS-工具箱6.2 基本构件计算,檩条、墙梁、支撑、抗风柱蜂窝梁组合梁简支梁梁、柱基本构件计算,6 STS-工具箱6.3 节点连接计算,框架连接节点计算梁柱连接、主次梁连接柱脚支撑与梁柱、柱脚连接钢管节点连接计算焊缝、螺栓基本连接计算,6 STS-工具箱6.4 钢结构专业编辑与绘图工具,移动标注，移动图块补充标注（编号，螺栓孔，焊缝等）专业绘图工具（快速交互绘制施工图）绘制构件断面和平面，立面参数化绘制多种形式节点板标注,7 STS-复杂空间结构建模与分析,用于复杂空间杆系钢结构的建模与分析塔架，空间桁架，网架快速建模人机交互建立任意复杂空间结构模型荷载输入，设置约束荷载效应组合结构分析，构件设计计算结果查看,联系方式网址：Email:Tel：84276262,Email主题：（写“软件名称问题”）例如：STS问题SATWE问题PK问题,谢谢！欢迎多提宝贵意见和建议！,