3D3S的一些使用经验.docx

使用技巧用3D3S计算门式刚架、钢框架的使用技巧 本文用3D3S计算门式刚架、钢框架的使用技巧和注意事项。讨论了腹板计算比限值和蒙皮效应。 轻钢结构是近年来国内兴起的一种新型结构形式。它的优点在于：可适应大跨度、大面积、大柱网联合厂房的要求；厂房建设速度快、收效早；结构自重较轻，可减少基础的投资。鉴于以上优点，业主在厂房建设中大多愿意使用轻钢结构，我院在近年来厂房设计中轻钢结构大有超越混凝土结构的趋势。笔者有幸完成了天津逸仙科学园(门式刚架)和三环乐喜新材料有限公司钢框架)两个工程。在设计过程中经过深入研究和频繁使用3D3S)，钢结构设计规范GBJl7-88门式刚架轻型房屋钢结构技术规程ECSl02：98和冷弯薄壁型钢结构技术规范GBJl8-87有几点体会拿出来供大家参考。 1 3D3S的使用 3D3S是同济大学开发的用于钢结构设计的软件。该软件可用于钢框架、门式刚 架、自立塔架、钢屋架及吊车梁等各种钢结构的设计。可用于平面分析，也可用于空间分析。从使用角度来看，该软件学术分析强于实际工程的设计。本院常用的是钢框架和门式刚架，由于门式刚架有快捷生成方式，这里并不多谈，主要讨论钢框架的计算。 3D3S的主要流程：建模一规定约束一截面-上荷载-内力分析一设计验算一节点一施工图。基本操作可参见说明书，这里仅就使用中的几个问题加以讨论。 a、建模时一般只建立柱和主梁，次梁的建立可用主梁分段然后捕捉用分段后节点来建立。如果遇到不规则框架可按规则框架建模，然后局部删除柱梁，必须注意这样会变节点和构件号。 b规定约束时请注意次梁的约束，一般节点程序自动规定为固接，但一般框架次梁和主梁的连续铰接，这样必须将每个次梁选中然后将其两端转动使约束释放。 c3D3S的线荷载输人非常方便，面荷载的输人有些繁琐，如果局部面荷载输错，那全部需要重输，所以需要谨慎。3D3S的荷载中包括*和风荷载的计算，但是必须先计算*作用然后才能导风载。必须注意的是荷载的工况号，程序规定了恒载为o，风载为2，活载可有几个，最重要一个为1，其余可分配不同工况号。最新版本中计算*时，可将活载加人重力荷载代表值，一般可取05的系数。 d设计验算中，算框架时一般选择钢结构设计规范GBJ17-88，但这样计算结果会比用门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 ECSl02：98及其他钢结构公司的计算结果大。计算过程中主要焦点在构件腹板和柱子长细比要求的差别，这部分见后面论述。施工图设计一般只使用3D3S提供的构件，3D3s所提供的节点详图一般需另行绘制。 3D3S使用两个坐标系统，一个为结构总体坐标系x、Y、z轴，另一个为构件自身坐标系1、23轴。在查阅内力时请区别使用。 2 刚架腹板屈曲后强度的利用 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECSl02：98中腹板允许失稳，并可利用屈曲 后强度，见此规程611。而钢结构设计规范CB，17-88中不允许腹板失稳，见此规范第542条。 3 长细比的比较 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECSl02：98中构件的长细比(第352条) 与钢结构设计规范GBJl7-Sg(第537和53、8条)相比有所放松 4 应力蒙皮效应的考虑 当屋面板、墙板为钢板且和横梁、檩条可靠连接时，结构形成一个整体，提高了结构整体刚度和承载力，这就是应力蒙皮效应。一些钢结构公司使用国外设计程序，考虑了应力蒙皮效应，所以比用3D3S计算构件截面为小。 门式用0架轻型房屋钢结构技术规程CECS102：9s)中对应力蒙皮效应有所讨论见此规程条文说明512。但是一般情况下，由于具体工程的钢结构安装公司对板与构件连接情况并不十分了解，所以一般不考虑此作用。总结:建立模型的一般过程几何模型建立(Acad+3D3S辅助+快捷生成)结构体系截面、材性、方位、偏心、计算长度单元释放和节点约束荷载组合例题例题说明平面框架结构，尺寸如图所示。三种截面，材料Q345，放置方位如图。工字钢柱脚刚接，圆管柱脚铰接，圆管柱上端铰接。荷载考虑如图所示的两个荷载例题必要操作过程建立模型由直线生成构件定义结构体系建立截面库定义截面定义材性定义方位支座边界单元释放施加节点荷载施加单元荷载组合内力分析显示查询参考定义方法结构体系平面框架建立截面库双击勾选中普工，普槽，圆管截面定义截面定义成普工63c，普槽32a，圆管102*5.5定义材性定义新的Q345，并选中所有单元定义之定义方位工：y向无穷；