轻钢结构设计

精品文档 1欢迎下载 第一章第一章 绪绪 论论 1 1 钢结构的应用范围 随着我国经济 技术的迅速发展和进步 钢结构已逐步成为各类工程结构中被广泛应用的建筑结 构 如工业建筑 文化体育建筑 城市现代化建筑及城乡住宅建设等 从钢材的力学特性和环境保护 方面来看 钢材是目前最理想的建筑材料 从经济性方面考虑 虽然我国的钢产量在逐年提高 钢材 市场的供应有所改善 但由于国民经济各部门都需要用钢材 因此 钢材在我国仍是一种比较贵重的 建筑材料 必须合理应用 在房屋建筑中 以下情况宜采用钢结构 1 工业厂房钢结构 包括各类工业厂房 特别是重型厂房 重型厂房是指设有起重量很大 100t 以上 或运行非常频繁 重级工作制 的吊车的厂房 以及直接承受很大振动荷载或受振动荷载影响很大的厂房 例如 冶炼 厂的平炉车间 热轧车间 混铁炉车间 重型机械厂的铸钢车间 锻压车间 水压机车间 造船厂的 船体车间 飞机制造厂的装配车间等 2 大跨度房屋钢结构 随着结构跨度增大 结构自重对结构设计的影响迅速增加 由于钢结构具有强度高 自重轻的优 点 用于大跨度结构时具有明显的经济效果 属于大跨度结构的有体育馆 展览馆 影剧院 大型交 易市场 飞机库 火车站等 其结构体系主要有网架结构 悬索结构 拱式结构 预应力钢结构等 3 高层及多层建筑 钢结构由于结构自重轻 构件体积小 装配化程度高 对高层建筑特别有利 因此 在高层建筑 特别是超高层建筑中 宜采用钢结构或钢结构框架与钢筋混凝土筒体相结合的组合结构 近年来 在 12 16 层的小高层和 6 8 层的多层建筑中也采用钢结构 钢结构还可用于多层工业 厂房 如炼油工业中采用的多层多跨钢框架等 4 4 轻型钢结构 轻型钢结构 轻型钢结构是由弯曲薄壁型钢 薄壁钢管或小角钢 圆钢等组成的结构 屋面和墙体常用压型钢 板等轻质材料 由于轻型钢结构具有建造速度快 用钢量省 综合经济效益好等优点 适用于吊车吨 位不大于 20t 的中 小跨度厂房 仓库及中 小型体育馆等太空间民用建筑 此外 由于轻型钢结构 装拆方便 宜用于需要拆迁的临时结构 5 塔椽结构 塔桅结构包括电视塔 微波塔 无线电桅杆 高压输电塔 石油钻井塔 化工排气塔 导航塔及 火箭发射塔 见图 1 1 等 一般均宜采用钢结构 6 板壳结构 板壳结构包括大型储气柜 储液库等要求密闭的容器及大直径高压输油管 输气管等 另外 还 有高炉的炉壳 轮船的船体等均应采用钢结构 7 桥梁结构 钢结构一般用于跨度大于 40m 的各种形式的大 中跨度桥梁 8 移动式结构 移动式结构包括桥式起重机 塔式起重机 龙门式起重机 缆式起重机 装卸桥等起重运输机械 及水工闸门 升船机等金属结构 第二章第二章 单层厂房结构与普通钢屋盖单层厂房结构与普通钢屋盖 2 1 单层厂房钢结构的组成 精品文档 2欢迎下载 钢结构单层工业厂房是工业与民用建筑中应用钢结构较多的建筑物 厂房结构是由屋盖 屋面板 檩条 天窗 屋架或梁 托架 柱 吊车梁 包括制动梁或制动桁架 墙架 各种支撑和基础等构件 组合而成的空间刚性骨架 见图 2 1 承受作用在厂房结构亡的各种荷载和作用 是整个建筑物的承 重骨架 这些构件按其所起作用可组成下列体系 1 横向框架 横向平面框架由柱和横梁组成 横向平面框架基本上承受厂房结构的全部竖向荷载和横向水平荷 载 包括全部建筑物重量 屋盖 墙 结构自重等 屋面雪荷载和其他活荷 载 吊车竖向荷载和横向水平制动力 横向风荷载 横向地震作用等 并将这些荷载传到基础上 横 梁通常是桁架式的 即屋架 轻屋面和跨度较小时也町采用实腹式的 2 屋盖结构 屋盖结构由懔条 天窗架 屋架 托架和屋盖支撑所构成 承受屋面荷载 3 支撑体系 支撑体系包括屋盖支撑和柱间支撑 其作用是将单独的平面框架连成空间体系 从而保证了结构 的刚度和稳定 同时也承受纵向风力和吊车的纵向制动力 4 吊车梁和制动梁 制动桁架 厂房中常设置桥式吊车 其竖向和水平荷载由吊车梁承受 吊车梁两端支撑寸 柱的变截面平台 精品文档 3欢迎下载 或牛腿上 在吊车梁上翼缘平面内 通常沿水平方向设置制动梁或制动桁架 以便有效地将吊车的横 向水平制动力传递到相邻的柱上 5 墙架 墙架一般由墙架梁和墙架柱 也称抗风柱 等组成 用以承受墙重和墙面风荷载 当墙为自承重砖 墙时只承受墙面风荷载 而全部墙重则传到底部搁置在相邻柱基础的钢筋混凝土基础梁上或专设的墙 基础上 对纵向柱距较小的侧墙 只设墙架梁 对山墙和纵向柱距较大的侧墙则需加设墙架柱作为墙 架梁的支承 墙架柱下端设基础 上端连于屋盖上弦或下弦水平支撑的节点上 厂房钢结构的钢材用量指标和各类构件所占比重大致如表 2 1 所示 其中厂房单位面积钢材用 量指标是评定设计经济合理性的一项重要指标 为了改善厂房结构设计的技术经济指标 应该对整个厂房建筑和结构进行合理规划 规划时首先应使 厂房满足工艺和使用要求 并能适应今后可能生产过程的变动和发展 规划的主要内容是确定车间的 平面和高度方向的主要尺寸和控制标高 布置柱网 确定变形缝的位置和做法 并选择主要承重结构 横向平面框架 纵向平面框架 屋盖结构 吊车梁结构等 体系 布置和形式等 规划时应充分考虑设计标准化 生产工厂化 施工机械化的要求 以提高建筑工业化 第三章第三章 轻钢结构设计轻钢结构设计 轻钢结构主要是指以轻型冷弯薄壁型钢 轻型焊接和高频焊接型钢 薄钢板 薄壁钢管 轻型热 轧钢及其以上各种构件拼接 焊接而成的组合构件等为主要受力构件 大量采用轻质围护材料的单层 和多层轻型钢结构建筑 与传统的混凝土结构和普通钢结构相比 轻型钢结构具有很多优越性 自重轻是轻型钢结构最显 著的特点 其承重结构采用轻型焊接 H 型钢 冷弯薄壁型钢 这种型钢的截面形状可以按照实际受力 情况和使用特点 轻型钢屋面系统的用钢量一般为轻型钢屋面系统的用钢量一般为 8 8 15kg15kg m 2m 2 单层轻钢仓库的用钢量一般为 单层轻钢仓库的用钢量一般为 1616 30kg30kg m 2m 2 接近甚至低于在相同条件下钢筋混凝土结构的用钢量 工程资料表明 1 0 t 钢结构可 减少 7 0 t 混凝土用量 可节约大量木材 水泥及其他建筑材料 因此 轻钢结构可大幅度降低结构 自重 一般轻钢结构自重约为同类普通钢结构的 1 3 1 2 钢筋混凝土结构的 1 30 1 10 房屋 部结 构重量的减轻大大降低了基础工程的材料用量及工程量 对于地基承载力较低的地区 这个优点更加 突出 轻钢结构还有加工制造简单 工业化程度高 运输及安装方便等优点 而且不消耗木材 可工 厂化预制 可拼装 可拆卸 以及建筑工期短 投资回收快 有利于环境保护等综合优势 近年来 轻钢结构得到了迅速的发展 门式刚架结构是轻钢建筑应用最为广泛的一种结构形式 见图 3 1 轻型门式刚架结构体系始 于美国 在日本和欧洲 轻型门式刚架结构体系的应用也较多 美国最初的轻型门式刚架结构用于建造兵营和一般的小型工业厂房 随着新型建筑材料的出现 加工设备的不断改善及设计形式的多样化 轻型门式刚架结构体系渐渐普及到大型工业厂房 商业建 精品文档 4欢迎下载 筑 交通设施等结构中 实现了设计分析 出图的程序化 如大型通用化设计软件包 Loseke Building Software 构件加工 安装施工 经营管理一体化流程 其中美国的 Butler 公司 Butler Manufacturing Company 和 ABC 公司 American Building Company 在这方面工作最为突出 他们具有 经营 科研 设计 加工 运输 售前售后服务等整体运作系统 项 10000m 2 建筑面积的单层工 业厂房 从设计到钢结构制作 屋面墙面金属板压型 全部完成的周期为两个月 Butler 公司以门式 刚架结构作为结构体系的基本单元 进行组合和延伸 发展了大跨度系统 Landmark 系统 三角托梁 系统 多层建筑系统 特殊型建筑系统等结构体系 ABC 公司除了轻钢产品外 还生产各种隐藏式金 属压型板 用于墙面和屋面 由于厂房结构定型化 规范化 可以采用计算机对整个厂房的各种构件 进行优化设计 美国轻型门式刚架结构体系主要用在商业 如仓库 小卖店 事务所 银行 车库 制造业 如 制造上场 仓库 和文化娱乐业 如学校 教堂 娱乐 福利设施 等 在口本 轻型门式刚架结构体系有两种类型 第一种类型是闩本自身发展起来的 已实现了构件 标准化 定型化 装配化 经营管理 设计 生产 施工 售后服务系统化 第二种类型是 1989 年以 来 由美国引进的轻钢结构体系的基础上发展起来的 日本工程界目前正就 550MPa 级钢材大断面 Z 型 冷弯薄壁型钢檩条及墙梁 高强度螺栓在椭圆孔处的受力状态等几个方面进行研究 我国轻型门式刚架结构体系起步较晚 是在引进国外的相关材料和软件的基础上发展起来的 近 年来 随着压型钢板 冷弯薄壁型钢 H 型钢的大批量生产得以实现 轻型门式刚架结构体系得到了 较为广泛的推广 主要应用于工业厂房 可布置悬挂吊车 中轻级工作制桥式吊车 重级工作制吊车的 起重量分别不超过 5t 10t 和 20t 机库 候车室 码头建筑 超市 仓库 农贸市场 饮食娱乐用 房 体育设施以及各种临时性建筑 工程应用的发展推动了该种体系在我国的设计 成型一体化进程 许多大型钢结构公司都增加了轻型门式刚架结构体系的生产线 程序化设计已经取代手工设计 采用 精品文档 5欢迎下载 国外设计软件逐渐采用我国自行编制的设计软件所替代 为了适应轻型门式刚架结构体系迅速兴起的 市场需求 我国工程建设标准化协会发布了 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS 102 2002 该规程为我国轻型门式刚架结构体系的实际 生产 施工提供了依据 3 1 轻钢结构常用建筑材料 1 彩色涂层钢板 彩色涂层钢板是指由保护性和装饰性的有机涂料或薄膜连续涂覆于钢或铝带表面制成的预涂层冶 金产品 它主要是由金属基板 化学转化膜和有机涂层三部分组成 有机涂层可配置各种色彩 并可 借助印花 压花技术制成多种图案花纹 可取代传统的油漆装饰 目前国际上建筑用彩板的基板种类主要有 热镀锌钢板 热镀锌合金化钢板 热镀铝 第四章第四章 多 高层钢结构设计多 高层钢结构设计 4 1 多 高层钢结构的特点与结构体系 4 1 1 多 高层钢结构的特点 现代高层建筑是随着社会生产的发展和人们生活的需要而发展起来的 是商业化 工业化和城市 化的结果 而科学技术的进步 轻质高强材料的出现及机械化 电气化 计算机在建筑中的广泛应用 等 又为高层建筑的发展提供了物质和技术条件 在发达国家 大多数高层建筑采用钢结构 在我国 随着高层建筑建造高度的增加 已开始采用高层钢结构 多 高层建筑钢结构的发展已有 100 多年的历史 世界上第一幢高层钢结构是美国芝加哥的家庭 保险公司人楼 10 层 高 55m 建于 1884 年 20 世纪开始 钢结构高层建筑在美国大量建成 最具 代表性的几幢高层钢结构如建于 1931 年的 102 层 高 381m 的纽约帝国大厦 建于 1974 年的 110 层 高 443m 的芝加哥西尔斯大厦等 均为当时世界最高 我国多 高层建筑钢结构自 20 肚纪 80 年代中期起步 随后在北京 上海 深圳 大连等地陆续 建成广大量的多 高层建筑钢结构 较具代表性的几幢钢结构如 28 层 高 94 米的北京长富宫中心饭 店 是钢框架结构体系 71 层 高 294m 的深圳地王大厦 是钢筋混凝土核心筒 外钢框架结构体系 60 层 高 208m 的北京京广中心 是钢框架 带钢边框的钢筋混凝土剪力墙结构体系 44 层 高 144m 的上海希尔顿饭店 是钢筋混凝土核心筒 外钢框架结构体系 91 层 高 365m 的上海金茂大厦 是 钢筋混凝土核心筒 外钢骨混凝土结构体系等 1998 年底 我国正式颁布了 高层民用建筑钢结构技 术规程 JGJ 99 98 为我国高层建筑钢结构的迅速发展提供了技术保障 高层建筑采用钢结构具有良好的力学性能和综合经济效益 其特点主要表现在 1 自重轻 钢材的抗拉 抗压 抗剪强度高 因而钢结构构件结构断面小 自重轻 采用钢结构 承重骨架 可比钢筋混凝上结构减轻自重约 1 3 以上 结构自重轻 可以减少运输和吊装费用 基础 的负载也相应减少 在地质条件较差地区 可以降低基础造价 2 抗震性能好 钢材良好的弹塑性性能 可使承重骨架及节点等在地震作用下具有良好的延性 此外 钢结构白重轻也可显著减少地震作用 一般情况下 地震作用可减少 40 左右 3 有效使用面积高 钢结构的结构断面小 因而结构占地面积小 同时还可适当降低建筑层高 与同类钢筋混凝上高层结构相比 可相应增加建筑使用面积约 4 4 建造速度快 钢结构的构件一般在工厂制造 现场安装 因而可提供较宽敞的现场施工作业面 钢梁和钢柱的安装 钢筋混凝土核心筒的浇注及组合楼盖的施工等可实施平行立体交叉作业 与同类 钢筋混凝土高层结构相比 一般可缩短建设周期约 1 4 1 3 5 防火性能差 不加耐火防护的钢结构构什 其严均耐火时限约 15min 左右 明显低 于钢筋混凝土结构 故当有防火要求时 钢构件表面必须用专门的防火涂料防护 以满足 高层民用 建筑设计防火规范 GB50045 95 的要求 4 1 2 多 高层钢结构的结构体系 在高层建筑中 抵抗水平力成为设计的主要矛盾 因此 抗侧力结构体系的确定和设计成为结构 精品文档 6欢迎下载 设计的关键问题 高层建筑中基本的抗侧力单元是框架 剪力墙 框筒及支撑 常用的高层建筑钢结构的结构体系主要有 框架结构体系 框架 支撑 剪力墙板 结构体系及简 体体系 钢结构房屋的最大高度不应超过表 4 1 的规定 高宽比的限值不应超过表 4 2 的规定 1 框架结构体系 纯框架结构一般适用于层数不超过 30 层的高层钢鲒构 见图 4 1 框架结构体系是指沿房屋的 纵向和横向 均采用框架作为承重和抵抗侧力的主要构件所形成的结构体系 框架结构的优点是建筑平面布置灵活 可为建筑提供较大的室内空间 需要时 可用隔断分隔成 小房间 或拆除隔断改成大房间 因而使用灵活 外墙用非承重构件 可使立面设计灵活多变 如果 采用轻质隔墙和外墙 就可大大降低房屋自重 节省材料 框架结构各部分刚度比较均匀 框架结构有较大延性 自振周期较长 因而对地震作用不敏感 抗震性能好 但框架结构的抗侧刚度小 侧向位移大 框架结构的侧移由两部分组成 第一部分侧移由柱和梁 的弯曲变形产生 柱和梁都有反弯点 形成侧向变形 框架下部的梁 柱内力大 层间变形也大 愈 到上部层间变形愈小 使整个结构呈现剪切型变形 第二部分侧移由柱的轴向变形产生 在水平荷载 作用下 柱的拉伸和压缩使结构出现侧移 这种侧移在上部各层较大 愈到底部层间变形愈小 使整 个结构呈现弯曲型变形 框架结构中第一部分侧移是主要的 随着建筑高度加大 第二部分变形比例 逐渐加大 但合成以后框架仍然呈现剪切型变形特征 精品文档 7欢迎下载 框架因梁柱节点腹板较薄 节点域将产生较大剪切变形 从而使框架侧移增大 水平荷载作用下 钢框架因截面尺寸较小 侧移值较大 其上的竖向荷载作用于几何 第五章第五章 平板网架结构设计平板网架结构设计 5 1 网架结构的特点 我国自从 1964 年建成第一幢平板形网架结构 上海师范学院球类房屋盖 平面尺寸 31 4mX40 5m 的正放四角锥网架 以来 据不完全统计 至 2001 年底 全国已建成各种大 中 小跨度 网架 网壳结构约 13 500 幢 覆盖建筑面积近 2000 万 m 2 这在世界上列首位 其中 12 为网壳结 构 约 1600 幢 2001 年的年增长幅度约 1500 幢 280 万 m 2 网架结构广泛用于体育场馆 展览馆 俱乐部 影剧院 食堂 候车 船 厅 飞机库 工业车间和仓库等建筑中 如 1966 年建成的首都体育 馆 平面尺寸为 99mX112 2m 长期是我国矩形平面跨度最大的网架结构 2000 年建成的沈阳博览中 心 室内足球场 平面尺寸 144mX204m 成为我国跨度最大 单体覆盖建筑面积最大的网架结构 又 如 1 975 年建成的上海体育馆 直径 llOm 挑檐 7 5m 是当前我国圆形平面跨度最大的网架结构 1996 年建成的首都四机位机库 平面尺寸 90mX 153 163 m 采用了三层网架 开口边和中轴线处则选 用四层构造的立体桁架 成为目前国内及亚洲最大的机库网架 再如援外工程中 1980 年建成的巴基斯 坦伊斯兰堡体育馆 平面尺寸 93 6m 见方 四柱支承 采用顶升法施工 顶升时包括自重 屋面 吊 顶等总重量共计 1050t 是我国整体顶升 总重量最大的网架结构之一 由瑞士赫尔佐格 德梅隆建 筑事务所与中国建筑设计研究院联合体提出的鸟巢形国家体育场是 2008 年北京奥运会的中标方案 其 屋盖主体结构实际上是两向不规则斜交的平面桁架系组成的 332 3mX 296 4m 椭圆平面网架结构 网 架外形呈微弯形双曲抛物面 周边支承在不等高的 24 根立体桁架柱上 最高点高度 68 5m 最低点 高度 42 8m 每榀桁架与约为 140mX 70m 长椭圆内环相切或接近相切 外形像鸟巢 不妨称之为鸟巢 形网架 见图 5 1 这是当前在设计 施工的世界上最大跨度的网架结构 我国在多跨大柱距的工业 厂房和车间中 自 20 世纪 80 年代初开始采用网架结构 其建筑覆盖面积至今已有约 500 万 m 2 是 国际上在工业厂房中采用网架最多的国家 如 1984 年建成的北京燕山石化公司东风化工厂地毯车间 柱网为 18m 18m 覆盖建筑面积近 4 万 m 2 云南五溪烟厂成片的工业厂房网架达 12 万 m 2 上海江 南造船厂一车间 跨度 60m 采用三层网架 是目前工业厂房中跨度最大的网架 当前 除大中城市的大 中跨度建筑中较多地采用网架结构外 一千明显特点是 中小城市 边 远地区 甚至一些县城 乡镇 在中 小跨度的公共民用建筑和工业建筑中 也都在采用网架结构 与此同时 在多层和高层建筑中 也已建成了一批网架楼盖结构 可以这样说 现在全国每个省 市 白治区和人部分城市 地区都能白行设计 施丁网架结构 技术水平普遍得到了提高 专门生产网架 杆件和节点的厂家或公司已发展到近 100 家 生产任务相当饱满 还承担和出口了一批国外网架工程 精品文档 8欢迎下载 国外网架结构的应用以西欧 北美 日本诸国最多 这些国家的一个共同特点是 普遍选用各自 的标准单元 定型节点 按各种规格在工厂大量成批生产 并将产品储存堆放在公司专门的仓库中 以备用户大批订货采用 国外网架结构节点体系主要有 英国的诺达斯 NODUS 体系 空间板 SPACE DECK 体系 法国的平屋顶 UNIBAT 体系 斯费罗巴特 SPHEROBAT 体系 德国的米罗 MERO 体系 克 鲁普蒙泰 KRUPPMONTAI 体系 加拿大的三级型 TRIODETIC 体系 日本的 DAIMOND NS 体系 澳大利 亚的 HARLEY 体系和俄罗斯的嵌楔式 HIIII 体系等 当前 世界上最大的网架结构是巴西圣保罗展览 中心的屋盖结构 平面尺寸 260mX 260m 为正放四角锥铝管网架 共有杆件 41 800 根 25 个支点 采用地面总拼 提升到 14hi 设计标高就位的施工方法 最大的单跨四柱支承网架结构为 1978 年建成 的瑞士苏黎世克洛腾机场喷气机库的屋盖结构 它是一座三层的干板形网架 平面尺寸为 125mXl28m 采用 4 台液压千斤顶顶升至标高 24m 就位 顶升时的网架重为 3600t 当顶到 2 5m 标高 后 安装天花板及 3 台 10t 吊车 此时总重量共达 5300t 覆盖建筑面积最大的双向多跨大柱距网架 是德国杜赛尔多夫展览大厅屋盖 由 114 个单元网架组成 每个单元的千面尺寸为 30mX 30m 建筑面 积共为 102 600mz 最近又扩建了 50 000 多平方米 总建筑面积达 156 000m 2 英国伯明翰国立展览 中心屋盖 采用 93 个单元为 30mX 30m 网架 覆盖建筑面积也相当可观 为 83 700m 2 国内 外大量的工程实践说明 网架结构已成为大跨度空间结构中应用最为广泛的结构形式之一 它之所以获得如此快的发展和如此广泛的应用 除了计算机技术的进步为之提供有利条件外 主要是 由于网架结构是一种受力性能很好的空间结构体系 并具有以下优越性 1 省钢材 网架系三维受力结构 较平面结构节省材料 网架结构比传统的钢结构节省 20 30 的用钢量 如采用轻屋面经济效果将会更显著 如天津科学宫礼堂如天津科学宫礼堂 1Sm1Sm X21mX21m 网架用钢量 网架用钢量 为为 6 6 26kg26kg m 2m 2 河南中原机械厂冲压车间 河南中原机械厂冲压车间 18m18m X X 60m60m 网架用钢量为 网架用钢量为 6 6 7676 kgkg m 2m 2 连云港集装 连云港集装 箱厂集装箱车间箱厂集装箱车间 3X 3X 37m X37m X 204m204m 227 X156m 227 X156m 网架用钢量 网架用钢量 1818 kgkg m 2m 2 2 应用范围广 网架结构不仅用于中小跨度的工业民用建筑 如工业厂房 俱乐部 食堂 会议 室等 而更适用于大跨结构的公共建筑如体育馆等 首都体育馆 99 mX112 2m 共 11 000m 2 耗钢 量 65ke m 2 上海体育馆 柱内直径 110m 共 9500m 2 耗钢量 47kg m 2 近几年来采用最多的是 大柱网的工业厂房 柱网从 12m X12m 到 36m X36m 面积从几千 m 2 到十几万 m 2 它既适用于周边支 承 也适用于三边支承一边开口 或两边支承两边开口 或四点及多点支承 网架结构还适于局部增 加集中荷载 3 便于管道安装 网架结构的上下弦之间是由一定规律的腹杆所组成 雨水管道 空调管道 工 艺管道均可在上下弦之间的空间穿过 这样可以降低层高 降低造价 获得良好的经济效果 4 抗震性能好 网架结构整体空间刚度大 稳定性能及抗震性能好 安全储备高 对于承受集中 荷载 非对称荷载 局部超载 地基不均匀沉陷等均为有利 网格尺寸小 上弦便于设置轻屋面 下 弦便于设置悬挂吊车 也可在两个方向设置悬挂吊车 国内一般常用 第六章第六章 钢结构设计软件介绍钢结构设计软件介绍 6 1 钢结构设计软 STS 6 1 1 STS 的基本功能特点 钢结构 CAD 软件 STS 是 PKPM 系列的一个模块 既能独立运行 又可以与 PKPM 其他模块数据共享 可以完成钢结构的模型输入 优化设计 结构计算 连接节点设计与施工图辅助设计 它具有如下特 点 1 专业钢结构一体化 CAD 软件 可完成钢结构的模型输入 结构计算 强度和稳定性验算 节点 设计 以及绘制施工图 2 可以设计多 高层钢框架 轻钢门式刚架 钢桁架 钢支架 钢排架 以及钢 混凝土混合结 构 软件自动化程度高 易学易用 精品文档 9欢迎下载 3 施上图包括多高层钢框架 轻钢门式刚架 钢桁架 钢支架 钢排架柱 吊车梁等 节点类型 丰富 全部可以自动设计 施工图有构件图和节点详图 可达到施工详图的深度 4 截面类型有 70 多种 包括各类型钢截面 焊接截面 实腹式组合截面 格构式组合截面等截 面类型 程序自带型钢库 包含了世界各国的标准型钢 5 空间建模可以接口 TAT SATWE 或 PMSAP 完成钢结构空间计算和应力验算 也可以由空间建模 数据形成平面框架 连梁数据文件进行钢结构平面计算和应力验算 可以分别接空间 平面计算结果 进行节点设计和绘图 6 平面建模灵活方便 框架 桁架 门式刚架快速建模 各种荷载类型全面 吊车荷载 包括抽 柱排架吊车荷载 地震参数等数据交互输入 7 轻钢门式刚架 刚桁架的截面优化设计 以结构重量最轻为目标函数 8 钢结构平面杆系计算程序可以设计 单拉杆件 完成平面杆系钢结构的内力分析 位移和梁挠 度的计算活荷不利布置 荷载效应自动组合 可采用 钢结构设计规范 GB 50017 2003 门式刚 架轻型房屋钢结构技术规程 CECS 102 2002 等标准进行杆件的强度和稳定性验算 9 STS 工具箱提供了常用的一些钢结构基本构件的设计与施工图 包含吊车梁计算与施工图 檩 条 包含连续檩条 墙梁 隅撑 屋面支撑 柱间支撑计算与施工图 抗风柱计算 连接节点计算 组合梁计算 蜂窝梁计算 简支梁计算 钢梯施工图等程序模块 10 可以进行复杂的空间结构建模及分析 可以完成复杂的空间杆系结构 如空间桁架 塔架等 的模型分析 6 1 2 STS 的主菜单 STS 的包含的功能模块有 门式刚架 框架 桁架 支架 框排架 工具箱及其他结构 各模块 的主要功能如下 1 门式刚架结构 用于门式刚架结构类型的三维模型的输入 屋面 墙面的设计 钢材统汁和报价 门式刚架二维 模型的输入 截面优化 结构计算 节点设计和施工图绘制 门式刚架可以采用三维模型输入的方法 执行本模块的 1 5 是用三维模型输入的方法输入门式 刚架结构整体模型 布置屋面 墙面构件 统计用钢量和报价 可以在布置图中点取檩条 墙梁 隅 撑 屋面支撑 柱间支撑等构件单独进行计算或绘图 对于三维模型 可以通过形成 PK 文件菜单 形 成任意一轴线的二维刚架模型 采用平面杆系结构分析 用 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS 102 2002 规程来验算 也可以直接采用二维模型输入方法 执行菜单 A 建立二维门式刚架模型 完成截面优化 结构分 析计算 节点设计和施工图 2 框架结构 用于多 高层框架结构类型的三维模型输入 为 TAT SATWE 或 PMSAP 三维汁算提供建模数据 可以接三维计算软件的设计内力完成全楼节点的连接设计 绘制节点施工图 构件施工详图 平面 立面布置图和结构三维模型图 还可以进行框架二维模型的输入 构件计算 节点设汁和施工图绘制 三维框架节点设计可以单独修改各节点的连接螺栓直径 连接方式等参数 做到各个节点可以有 不同的设计参数和连接方式 对节点设计结果可以进行修改和重新归并 设计结果文件详细地输出了 节点计算的过程和校核结果 三维框架施工图部分可以绘制节点施工图 构件施工详图 结构平面和立面布置图 提供的实际 结构三维模型图可以从各个角度观察节点的实际连接形式和效果 可以精确的统计整个结构最终的用 钢量 绘制钢材订货表和高强度螺栓表 3 桁架结构 用于桁架结构类型的二维模型的输入 截面优化 结构计算 节点设计和施工图绘制 人机交互 精品文档 10欢迎下载 桁架纵向垂直支撑 屋面水平支撑施工图 可以绘制纵向垂直支撑 屋面水平支撑的施工图 4 支架结构 用于支架结构类型的二维模型的输入 结果计算 节点设计和施工图绘制 5 排架结构 用于排架 框排架结构的二维模型的输入 结构计算 可以进行实腹式组合截面 钢管混凝土截 面等复杂截面的输入 对于焊接 H 形截面柱 可以进行牛腿设计和柱脚设计 绘制排架柱施工图 6 工具箱 包括檩条 墙梁 隅撑 吊车梁计算和施工图绘制 吊车梁平面布置与节点图 屋面支撑 第七章第七章 钢结构的制作 安装与防护钢结构的制作 安装与防护 7 1 钢结构制作的主要工序 由于钢材的强度高 硬度大 对钢结构的制造精度要求较高 因而钢结构构件的制造必须在具有 专门机械设备的金属结构制造厂中进行 钢结构的制造从钢材进厂到构件出厂 一般要经过生产准备 零件加工 装配和油漆装运等一系 列上序 因而金属结构制造厂通常由钢材仓库和准备车间 放样间 零件加上车间 半成品仓库 装 配车间和油漆装运车间等组成 在钢材仓库和准备车间内进行材料验收 分类存放 并在供料前进行 矫正 在放样间根据施工图制成实际尺寸的样板 以供加工车间号料用 在加下车间进行号料 切割 制孔 边缘加工和弯曲等上序并送入中间仓库存放 在装配车间进行装配 焊接 铆前扩孔 铆接 铣端和钻安装孔等工序 在整个制造过程中 必须及时对零件或构件进行矫正 以满足设计要求 在 装配 焊接及铆接过程中 必须对结构进行全面的技术枪查和验收 验