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钢结构CAD软件STS门式刚架设计 1 主要内容 STS的模型输入方法三维模型方法二维模型方法门式刚架设计门式刚架二维设计门式刚架三维设计工具箱相关部分 2 1STS的模型输入方法 三维模型方法门式刚架 框排架 三维建模 以标准榀方式建立 框架三维建模 以标准层方式建立 空间结构建模 建模任意 灵活 3 1STS的模型输入方法 二维模型方法PK交互输入屋面支撑 柱间支撑 檩条墙梁 吊车梁等分别计算 通过工具箱实现 4 2门式刚架二维设计 主要内容 2 1二维建模2 2截面优化与结构计算 结果查询2 3节点设计和施工图绘制2 4门式刚架二维中常见结构模型建立2 510版中门式刚架二维设计改进2 6门式刚架二维设计常见问题例题 三跨双坡门式刚架 mj3 sj 总跨度62m 檐口高度4m 屋面坡度1 10 刚架柱距6米 钢材采用Q235 恒荷载0 3kN m2 活荷载 取屋面活荷载和雪荷载中较大值 0 3kN m2 基本风压0 5kN m2 STS应用讲解例题2 5 2门式刚架二维设计 2 1二维建模模型文件建立及读取网格生成与快速建模网格输入是建模的第一步主要是形成计算模型的网格线软件提供两点直线 平行直线 分隔线段等方式输入网格 并提供相应的网格 节点编辑功能针对形式较有规律的结构 如框架 桁架 门式刚架提供快速建模功能 在门式刚架快速建模时 软件能够自动为所建模型生成杆件截面与铰接信息 并根据荷载信息 自动生成屋面恒 活 风荷载 6 2门式刚架二维设计 2 1二维建模截面定义与杆件布置截面定义杆件布置柱构件布置时可输入偏心和布置角度 可处理轴线和构件中心不重合 抗风柱主惯性轴在刚架面外等问题 7 2门式刚架二维设计 2 1二维建模轴心受压构件对Y轴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形截面用于确定轴心受压构件的稳定系数 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 8 2门式刚架二维设计 2 1二维建模铰接构件与计算长度计算长度 1 平面内设置平面内计算长度系数 软件默认为 1 即计算长度系数由软件自动确定用程序自动计算结果 2 平面外设置构件平面外的计算长度 原则为侧向支撑点间的距离 屋面和檩条对上翼缘的作用 取最大受压翼缘侧向支撑点间的距离 隅撑间距 用户应根据平面外支撑的设置情况来修改 9 2门式刚架二维设计 2 1二维建模铰接构件与计算长度铰接构件 1 设置杆件两端的约束情况 如两端刚接 一端铰接一端刚接 两端铰接等 2 定义约束 设置杆端不同的约束情况含义 没定义约束的杆端为完全约束情况 节点处的所有杆件 不会发生相对位移 定义杆端 水平向自由滑动 为杆端水平向约束完全释放 不传递水平剪力 定义杆端 约束水平相对位移差 是限制水平相对滑移量不超过给定的最大相对位移差 应用 混凝土柱屋面梁为钢梁情况 10 2门式刚架二维设计 2 1二维建模荷载输入 恒荷载 活荷载 风荷载 恒 活荷载输入活载分为相容活荷和互斥活荷 互斥活荷即几组活荷不同时发生 风荷载输入注意 1 针对门式刚架结构 软件提供风荷载自动布置功能 依据门式刚架规程或荷载规范确定构件体型系数 自动计算构件风荷载标准值 2 自动布置不能适应所有模型 结构形式的限制请参考相关规范 3 当提示不能自动布置时 请交互布置 4 荷载方向 水平荷载向右为正 竖向荷载向下为正 反之为负 11 2门式刚架二维设计 2 1二维建模分析与设计参数定义定义结构分析与设计相关的参数 由5个页面分别设置 结构类型 用于确定地震计算阻尼比 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 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 12 2门式刚架二维设计 2 1二维建模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指定构件抗震等级恢复缺省值 同设计参数 构件查询构件修改 13 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 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构件修改 验算规范 1 指定构件强度 稳定性计算要采用的设计规范 2 不影响计算长度系数的确定方法 14 2门式刚架二维设计 2 1二维建模支座修改软件在所有柱底自动设置固定支座支座形式 1 新增三类弹性支座形式 2 当弹性支座为托梁支座 软件提供 导入托梁支座刚度 工具 可自动导入托梁提供的支座刚度 15 2门式刚架二维设计 2 1二维建模附加重量与基础布置附加重量 1 作用 正常使用阶段没有直接作用在结构上 而地震力计算的时候 需要考虑这一部分地震力作用时 需要把这部分重量当作附加重量输入到地震力计算时质点集中的节点上 2 应用 如围护用砖墙基础布置 1 作用 当需要计算基础时 可在此处定义和布置基础 2 适用范围 STS二维设计程序只能完成独立基础的布置和计算 3 10版软件对基础设计做了改进 16 2门式刚架二维设计 2 2截面优化与结构计算 结果查询截面优化优化原理按照强度 稳定 长细比 挠度及位移限值 进行多次迭代计算 最后得到用钢量最小的截面 优化结构类型优化根据结构类型 采取不同的优化方式 分三类 轻型门式刚架 桁架 其他 框排架 支架等 注意 轻型门式刚架结构类型限制构件截面 仅能为H形截面 其他两类型对截面没限制优化实现定义优化参数 设置优化分组 确定优化范围后软件自动完成结构模型优化 优化后可直接将优化结果导入到模型中 17 2门式刚架二维设计 2 2截面优化与结构计算 结果查询二维结构计算功能 软件自动完成模型的内力分析 杆件强度 稳定验算及结构变形验算 基础设计等 计算结果查看 查看配筋包络及钢结构应力 内力包络 钢梁挠度 节点位移等 主要查看内容 计算结果文件配筋包络和钢结构应力图注意 应力比是计算应力与强度设计值的比值应力比超过1 即超限 以红色表示内力包络及各荷载工况下的内力图 18 2门式刚架二维设计 2 2截面优化与结构计算 结果查询钢梁挠度图 显示钢梁的变形 1 绝对挠度图 2 相对挠度图 3 坡度改变率 4 注意 相对挠度和绝对挠度值的区别 程序对两种挠度的挠跨比都进行了控制 设计人员需根据工程实际选择控制 节点位移图显示各工况下的节点位移图可查看柱顶水平位移是否超出容许限值 19 2门式刚架二维设计 2 3节点设计和施工图绘制软件适用截面实腹焊接H形截面 标准H型钢截面梁 柱 两端铰接的圆管柱 节点设计 参数设置 节点类型设置 节点修改 结果文件查看 参数设置参数 局部采用无比例绘图 的含义 选中后 施工图不是按照统一比例绘制的 局部采用夸张画法 如板厚 不选中 则整个钢架施工图按1 1方式绘图 拼接 檩托 1 设置或取消拼接信息 2 布置梁 柱檩托 3 设置边柱 20 2门式刚架二维设计 2 3节点设计和施工图绘制节点设计 参数设置 节点类型设置 节点修改 结果文件查看 节点设计 1 输入或修改设计参数 参数设置对所有节点起作用 2 节点类型 可修改单个节点的连接类型应用 左右梁柱连接采用不同连接形式 3 悬挂吊车 根据建模信息交互指定悬挂吊车节点节点修改 修改单个节点的连接参数 修改后可选择是否由程序自动校核结果文件查看 查看节点设计结果文件 包括各梁柱节点 梁梁拼接点 柱脚节点 牛腿节点等的设计结果 21 2门式刚架二维设计 2 3节点设计和施工图绘制施工图绘制 整体施工图 构件施工图 节点施工图绘制 整体施工图自动绘制施工图 包括刚架立面图 各节点剖面图 材料表 构件施工图可绘制构件详图 适用与构件加工单位 节点施工图可绘制选中的节点详图 包括节点索引图 各节点施工详图 22 2门式刚架二维设计 2 3节点设计和施工图绘制统计整榀刚架材料精确统计整榀刚架构件 连接板 加劲肋的准确用量钢板按厚度统计重量 23 2门式刚架二维设计 2 4门式刚架二维中常见结构模型建立带吊车的门式刚架结构吊车荷载 桥式吊车 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 24 2门式刚架二维设计 2 4门式刚架二维中常见结构模型建立带吊车的门式刚架结构吊车荷载输入时部分参数含义 Dmax Dmin 是根据影响线求得的最大轮压 最小轮压对柱子的反力 是软件提供的自动影响线计算工具 WT 是大桥架和小车重量 仅是一质量 重力荷载代表值统计用 主要用在计算地震水平力作用 EC1 相对下柱形心 Lt 吊车梁高 轨道高 属于双层吊车 适用同一跨内有上下双层吊车情况 输入时上下层同单层吊车一样输入 调整系数 是抗震规范附录J要求 对混凝土排架柱起作用 钢结构填1 0即可 参数定义中折减系数 参考荷载规范表5 2 2选取 两台 四台系数实际是一跨 两跨吊车组合折减系数 25 2门式刚架二维设计 2 4门式刚架二维中常见结构模型建立带吊车的门式刚架结构吊车荷载 悬挂吊车 双轨悬挂吊车 荷载和桥式吊车一样 单轨悬挂吊车 最大轮压 电葫芦重 额定起重量 悬挂吊车只考虑轮压 不考虑刹车力 26 2门式刚架二维设计 2 4门式刚架二维中常见结构模型建立带抗风柱的门式刚架结构形式一 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 27 2门式刚架二维设计 2 4门式刚架二维中常见结构模型建立带夹层的门式刚架结构带女儿墙的门式刚架结构结构单拉杆设置是只能受拉 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的作用单拉杆应用 混凝土柱托钢梁结构中拉杆设置 柱顶设置单拉杆抵抗梁对柱顶的推力作用 圆钢支撑等柔性支撑的定义分析 屋面支撑 一般按拉杆设计 长细比按拉杆要求控制 柱间支撑 门规规定当设有吊车起重量不小于5t的桥式吊车时 柱间宜采用型钢支撑 建议按压杆设计 无吊车时可以按拉杆设计 28 2门式刚架二维设计 2 510版中门式刚架二维设计改进改进交互输入时网格 节点变化后 构件 荷载信息丢失问题平移节点后 当相连网格两端节点没有变化 保留网格上的构件 荷载等信息 取消节点后 当相连网格构件截面相同时 保留截面信息 网格打断后 保留构件 以及构件上的均布和集中荷载 变截面构件 中间增加节点后 程序自动进行截面拟合 即根据原先的变截面和分段点自动计算各分段的标准截面 29 2门式刚架二维设计 2 510版中门式刚架二维设计改进钢结构参数输入与修改 按10新抗规做了调整结构类型调整增加程序自动判断容许长细比选项增加按 低延性 高弹性承载力 性能设计荷载组合钢结构增加抗震等级参数增加 端点拖动 功能增加Undo Redo功能增加导入dxf网格功能增加了批量修改荷载功能增加实体模型查看功能取消了模型数据文件 即后缀为 sj的文本文件增加女儿墙的连接设计 30 2门式刚架二维设计 2 6门式刚架二维设计常见问题带夹层门式刚架柱平面内长细比确定门式刚架构件腹板高厚比控制吊车吨位超过20吨的门式刚架形式单层厂房设计混凝土柱实腹钢梁单层厂房设计门式刚架结构中抽柱吊车 龙门吊荷载输入软件自动确定的平面内计算长度异常处理 31 2门式刚架二维设计 2 6门式刚架二维设计常见问题门式刚架构件腹板高厚比控制 32 2门式刚架二维设计 2 6门式刚架二维设计常见问题吊车吨位超过20吨的门式刚架形式单层厂房设计已经超出了门规的适用范围 应该按照钢结构设计规范来进行设计和控制结构类型选择 单层钢结构厂房 梁构件验算规范建议用门规 因为钢规计算 没有考虑轴力影响 没有规定相应变截面梁的稳定计算 平面内计算长度系数确定 1 上下柱段采用相同截面 非阶梯形 建议按门规方式确定 用钢结构规范计算时 可能出现下柱计算长度系数非常小情况 钢规附录D 4 D 6的计算假定是柱顶可移动但不能转动 要求梁的线刚度很大 而一般实腹梁的刚度难以达到对柱顶这样的约束条件 2 上下柱采用变截面的阶形柱 建议按钢结构设计规范阶形柱的方法确定 33 2门式刚架二维设计 2 6门式刚架二维设计常见问题混凝土柱实腹钢梁单层厂房设计混凝土柱与钢梁采用铰接连接 混凝土柱底采用刚接已经超出了门规的适用范围 结构类型选择 单层钢结构厂房 三种连接构造处理 完全抗剪连接构造 能够把梁端的推力以剪力的方式完全传递给混凝土柱 完全滑移连接构造 容许梁端相对混凝土柱顶自由滑移 梁端推力由于相对的滑移而释放 作用力不传递给混凝土柱 部分滑移连接构造计算和构造要对应 34 3门式刚架三维设计 主要内容 3 1门式刚架三维建模3 2屋面墙面设计3 3结构计算3 4门式刚架施工图自动绘制3 5绘制整体模型图 三维效果图3 6门式刚架接力JCCAD基础设计方法3 7门式刚架三维设计常见问题例题 单跨双坡门式刚架 总跨度24米 总长度60m 共11榀 刚架柱距6米 檐口高度6 9米 屋面坡度1 10 钢材采用Q235 恒荷载0 3KN m2 活荷载0 3KN m2 基本风压0 5KN m2 35 3门式刚架三维设计 可以完成三维建模 吊车平面布置 屋面墙面设计 结构自动计算 自动生成全套施工图的功能 36 3门式刚架三维设计 3 1门式刚架三维建模网格输入 输入厂房总信息 包括几何信息和荷载信息 确认 修改网格间距 37 3门式刚架三维设计 3 1门式刚架三维建模标准榀设置及修改标准榀 将立面相同或相反的立面设置为同一标准榀模型输入和编辑是针对标准榀进行 即对标准榀中某一立面进行编辑后 相同标准榀的立面模型同时更新 建议 在建立立面模型前 首先设置标准榀 可大幅提高建模速度 38 3门式刚架三维设计 3 1门式刚架三维建模立面编辑 通过横向 纵向立面编辑来形成整体模型 39 3门式刚架三维设计 3 1门式刚架三维建模立面编辑横向立面编辑 1 完成主刚架立面的二维模型输入 包括建立立面网格 布置构件 输入荷载 铰接构件等 2 横向立面模型确定了厂房整体外观 带夹层门式刚架 不等高门式刚架 40 3门式刚架三维设计 3 1门式刚架三维建模立面编辑纵向立面编辑解决柱间支撑输入 计算问题输入柱间支撑 门形支撑 多层支撑等 简单交叉支撑可以通过系杆输入 进行纵向立面支撑计算 纵向立面编辑中布置的柱间支撑 41 3门式刚架三维设计 3 1门式刚架三维建模系杆 托梁布置及删除输入门式刚架纵向柱顶和屋脊处的系杆夹层处的纵向钢梁输入屋面 柱间交叉支撑 42 3门式刚架三维设计 3 1门式刚架三维建模吊车布置直接在三维模型中 指定吊车运行所在标高 程序自动进入吊车平面进行吊车布置 43 3门式刚架三维设计 3 1门式刚架三维建模吊车布置在吊车平面中 定义吊车运行范围 布置吊车吊车布置完成后 自动形成横向框架承担的吊车荷载 44 3门式刚架三维设计 3 1门式刚架三维建模建模时应注意问题建议一个工程一个工作目录 便于文件管理 纵向立面的网格 横轴位置的柱构件以及荷载 由软件根据三维模型自动形成 纵向立面编辑仅用于输入和修改非横向立面的构件 用门式刚架菜单建立的三维模型可以直接在 框架 三维模型与荷载输入 菜单打开 如需要可在其中对模型进行局部修改 但修改的结果不能返回门式刚架三维建模 用门式刚架建模方式不仅可以完成单纯的门式刚架结构建模 而且可以快速完成立面比较相似的框架结构 以及框架顶层为门式刚架的结构建模 45 3门式刚架三维设计 3 2屋面墙面设计屋面 墙面构件交互布置 屋面 墙面布置流程图 46 3门式刚架三维设计 3 2屋面墙面设计屋面 墙面构件交互布置交互布置能完成任意结构的围护构件布置 屋面构件自动布置对于规则 坡屋面的门式刚架结构 如单跨 多跨 高低跨等都可以使用自动布置进行屋面构件布置 对于复杂结构 如四坡屋面 L形 槽型等 自动布置效果不理想 墙面构件自动布置可实现任意墙面的墙面构件布置 自动布置时考虑门 窗洞口的影响 47 3门式刚架三维设计 3 2屋面墙面设计屋面 墙面构件交互布置屋面墙面中布置的屋面 柱间支撑可直接反映在三维模型中 该类支撑的编辑只能回到屋面墙面中进行 48 3门式刚架三维设计 3 2屋面墙面设计单根构件计算 绘图能完成单根构件 包括檩条 墙梁 隅撑 拉条 屋面支撑 柱间支撑等的计算 并完成绘图提供多选和全选方式选择构件绘图能完成檩条 墙梁的优化设计优化原理 是根据檩条 墙梁 计算参数 自动根据选择的构件截面类型 经过多次计算 选择用钢量最低的型钢截面类型优化结果 优化后能自动更新模型信息 49 3门式刚架三维设计 3 2屋面墙面设计屋面构件自动绘图能自动完成模型中屋面墙面围护构件施工详图的绘制 出图选择 绘图参数设置 50 3门式刚架三维设计 3 2屋面墙面设计钢材统计及报价钢材订货表 软件自动统计所有布置的刚架柱 梁 檩条 墙梁 支撑 隅撑等的用钢量 按标准截面形成 此处为毛重统计 钢材报价 按照各种材料的价格统计所有布置的刚架柱 梁 檩条 墙梁 支撑 隅撑等的单方造价 总价和总用钢量 51 3门式刚架三维设计 3 3结构计算计算顺序 自动确定各立面计算顺序 荷载导算横向立面荷载屋面支撑荷载柱间支撑所在纵向立面荷载自动计算 依次完成所有横向 纵向立面的二维计算 结果查看 显示构件的强度 稳定性计算结果 52 3门式刚架三维设计 3 3结构计算计算顺序自动计算的计算顺序由软件自动确定 如右图 抽柱厂房 计算顺序如下 1 首先计算抽柱榀自动设置弹性支座将反力传递给托梁 2 再计算纵向立面传力给相邻刚架 3 再计算相邻刚架 53 3门式刚架三维设计 3 3结构计算荷载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 54 3门式刚架三维设计 3 3结构计算荷载导算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 55 3门式刚架三维设计 3 3结构计算荷载导算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 56 3门式刚架三维设计 3 3结构计算自动计算根据计算顺序 完成屋面支撑 横向 纵向立面自动计算 57 3门式刚架三维设计 3 3结构计算计算结果查看整体模型查看选择立面查看屋面支撑查看 显示设置 58 3门式刚架三维设计 3 4门式刚架施工图自动绘制直接在三维模型中设计梁梁拼接 柱侧垂直直接在三维模型中设置梁梁拼接 设置柱类型 修改结果能实时更新 点取修改后 相同标准榀将同时更新 59 3门式刚架三维设计 3 4门式刚架施工图自动绘制参数设置 参数设置适用与所有刚架 60 3门式刚架三维设计 3 4门式刚架施工图自动绘制自动绘图自动完成各榀刚架施工图绘制 自动生成设计总说明和柱脚锚栓布置图 自动生成全楼钢材统计表 61 3门式刚架三维设计 3 4门式刚架施工图自动绘制 柱脚锚栓图 62 3门式刚架三维设计 3 4门式刚架施工图自动绘制 刚架施工图 63 3门式刚架三维设计 檐口处连接 其它部位 屋面支撑 檩托 屋脊处连接 3 4门式刚架施工图自动绘制 64 3门式刚架三维设计 3 4门式刚架施工图自动绘制刚架图更新时应注意问题自动计算完成后 才能进行施工图绘制 屋面 墙面围护构件只有经过详图绘制后 在相应榀刚架详图中才能有相应的连接信息 围护构件信息发生变化后 需要在 屋面墙面设计 菜单中重新选择并绘制详图 然后再更新施工图 65 3门式刚架三维设计 3 5绘制整体模型图 三维效果图整体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 66 3门式刚架三维设计 3 5绘制整体模型图 三维效果图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 67 3门式刚架三维设计 3 6门式刚架接力JCCAD基础设计方法在门架建模时布置基础执行自动计算 生成基础数据和计算文件进入JCCAD模块的 基础人机交互 菜单 将门式刚架三维设计完成的基础荷载导入到JCCAD软件中 由JCCAD软件完成独立基础的设计和施工图绘制软件自动读取模型网格轴线执行 荷载输入 菜单选PK文件读取荷载 68 3门式刚架三维设计 3 7门式刚架三维设计常见问题在三维自动计算和屋面墙面设计中的支撑计算的关系三维和二维中吊车布置的关系托梁设置及荷载导算查看 69 4工具箱相关部分 4 1檩条 墙梁计算和施工图功能 可以完成简支檩条 连续檩条 简支墙梁 连续墙梁以及隅撑的计算 用户通过参数化对话框输入需要的信息 程序自动完成构件计算并生成相应的计算结果文件 简支檩条计算 70 4工具箱相关部分 4 1檩条 墙梁计算和施工图简支檩条计算拉条作用 1 约束檩条上翼缘 2 约束檩条上 下翼缘 3 约束檩条下翼缘应根据不同的拉条设置情况选择 当采用圆钢形式拉条 仅在靠近上翼缘位置设置时 拉条能起到约束上翼缘作用 当采用双层拉条或交叉拉条时 拉条对檩条上下翼缘都能起到约束作用 验算规范 1 薄钢规范 2 门式刚架规程当屋面板能阻止上翼缘侧向位移和扭转时 且基板厚度小于0 66mm时 可选择门规附录E计算 其他情况可选择薄钢规范或门规6 3 7 2计算 71 4工具箱相关部分 4 1檩条 墙梁计算和施工图可以通过添加构件进行檩条 隅撑 支撑 抗风柱 拉条 墙架柱等类构件施工详图的绘制 也可以绘制部分连接的节点详图 72 4工具箱相关部分 4 2支撑计算和施工图屋面支撑计算实现圆钢和角钢屋面支撑的计算 程序提供支撑设计剪力的辅助计算工具 其中支撑跨度S取值受柱间支撑布置影响 为紧邻的两个带柱间支撑的