幕墙手册3D3S

幕墙结构使用手册 1 幕墙结构使用手册 3 版 权 声 明 版 权 声 明 3D3S 计算机程序以及全部相关文档是受专利权法和著作权法保护的产品 版权属于上海同磊土木 工程技术有限公司 未经上海同磊土木工程技术有限公司的书面许可 不得以任何形式 任何手段复制 本产品或文档的任何部分 同济大学 3D3S 研发组 上海同磊土木工程技术有限公司 电话 021 65981466 传真 021 65985557 电子邮件 tj3d3s zqlyqk 网址 幕墙结构使用手册 4 免 责 声 明 免 责 声 明 3D3S 软件的开发以及文档的编制投入了相当多的时间和努力 经过了严格的测试和使用 自 1997 年开发以来 众多用户的工程应用证明了软件的适用性和正确性 但在程序使用方面 使用者接受并清楚的知道开发者或经销商在程序的准确性或可靠度上没有做 任何直接或暗示的担保 使用者必须明确了解程序的假定并必须独立的核查结果 幕墙结构使用手册 5 第一章第一章 点支式幕墙支承桁架建模的快速入门点支式幕墙支承桁架建模的快速入门 7 1 1 平面单榀索桁架的建模 7 1 2 空间任意索桁架的建模 7 1 3 空间任意钢结构桁架的建模 8 1 4 空间桁架建模的操作流程 9 第二章第二章 幕墙模块菜单功能文字说明幕墙模块菜单功能文字说明 10 2 1 框式幕墙功能模块使用说明 10 2 1 1 建模 10 2 1 2 荷载 15 2 1 3 计算 16 2 1 4 后处理 17 2 2 全玻璃幕墙功能模块使用说明 26 2 2 1 使用说明 26 2 2 2 计算公式 27 2 3 平面规则点支幕墙功能模块使用说明 28 2 3 1 结构编辑 28 2 3 2 显示查询 31 2 3 3 构件属性 34 2 3 4 荷载编辑 48 2 3 5 内力线性及非线性分析 54 2 3 6 设计验算 62 2 4 玻璃板块设计 64 2 4 1 设计 规范 64 2 4 2 设计 线性有限元 64 2 5 空间任意点支幕墙功能模块使用说明 68 2 5 1 建立单榀拉索桁架 68 2 5 2 支承结构编辑 68 2 5 3 玻璃板块编辑 68 2 5 4 荷载编辑 70 2 5 5 玻璃的计算和设计 74 2 5 6 支承结构的计算和设计 74 第三章第三章 例题例题 74 3 1 单榀索桁架 74 3 2 多榀空间索桁架 75 幕墙结构使用手册 6 3 2 1 模型中未添加玻璃板块 75 3 2 2 模型中添加了玻璃板块 77 3 3 空间刚架点式幕墙设计 79 3 4 框幕设计 82 幕墙结构使用手册 7 第一章第一章 点支式幕墙支承桁架建模的快速入门点支式幕墙支承桁架建模的快速入门 1 1 平面单榀索桁架的建模 1 1 平面单榀索桁架的建模 一 一 使用 功能模块 切换 玻璃幕墙结构 单榀规则点支承幕墙 支承 菜单 使用 结 构编辑 支承建模 建立单榀拉索桁架的模型 如果索桁架形式不在已有的形式支承形式库中 需要在主界面中手工建立 即通过添加杆件菜单和 ACAD 本生的命令编辑建立 二 生成模型后 在 显示查询 及 荷载编辑 的菜单中显示查询生成的风荷载和地震荷载 确认工 况荷载 显示只拉单元和预应力大小 确认初应力大小 打开荷载组合项 确认组合 三 内力分析 内力分析 在内力分析中 软件自动进行了索杆体系的初始态找形和组合荷载态 分析 得到初始态下的内力和荷载态下的内力和位移 四 设计验算 选择规范 单元验算 对所有构件进行校核和设计 五 根据设计验算结果 调整模型 返回三 四 重新分析设计 使构件强度及最大位移满足要求 1 2 空间任意索桁架的建模 1 2 空间任意索桁架的建模 一 一 图 1 使用 功能模块 切换 玻璃幕墙结构 单榀规则点支承幕墙 支承 菜单 使 用 结构编辑 支承建模 建立单榀拉索桁架的模型 如果索桁架形式不在已有的形式支承形式 库中 需要在主界面中手工建立 即通过添加杆件菜单和 ACAD 本生的命令编辑建立 二 图 2 切换菜单至 功能模块 切换 玻璃幕墙结构 空间任意点支承幕墙 菜单 利用 ACAD 本身的编辑命令 如 COPY 等 把平面单榀桁架模型扩展为空间的计算设计模型 并通过 结构编 辑 添加杆件 添加面外拉索和其它构件 通过 构件属性 定义截面 定义材性 定义 方位 命令定义拉索及刚性杆的截面 材性和方位 三 构件属性 定义只拉单元 将所有拉索定义为只拉单元 四 构件属性 支座边界 定义结构支座 五 结构编辑 结构体系 将结构修改为空间框架 使用结构编辑 非线性定义菜单 把刚性支 架定义为索梁体系 索桁架部分为索杆体系 把所有的杆件两端作单元释放 包括钢结构桁架的腹杆和 索桁架的压杆 六 结构编辑 点支幕墙玻璃 添加玻璃 如图 3 在节点间添加玻璃 并用拷贝命令把玻 璃板块布满幕墙 七 荷载编辑 荷载库 删除荷载库中原来的所有荷载 八 荷载编辑 玻璃荷载 添加玻璃荷载 输入玻璃面上的风荷载 使用 荷载编辑 玻 璃荷载 导玻璃荷载 命令 得到支承结构和玻璃面连接点的节点荷载 幕墙结构使用手册 8 九 荷载编辑 玻璃荷载 按幕墙规范考虑地震荷载 把地震荷载设置为工况 2 和 3 地震 角度为 90 度和 90 度 十 显示查询 显示节点荷载 如图 4 工况号 0 为恒载 玻璃板块自重 工况 1 为风载 工况 2 3 为地震力 十一 荷载编辑 组合 添加 1 2 恒 1 4 风 1 2 恒 1 3 地震的两个基本组合 如果有活荷载 还要考虑活荷载的组合 十二 内力分析 计算内容选择及执行 初始状态确定 计算参数 非线性初始态 1 建筑用索定义 定义主动索 定义 定义横向抗风索索力 竖向承重索索力 2 选择 索杆 索梁体系 索杆体系 定义 将横向柔性水平支承体系和纵向柔性支承体 系定义为索杆体系 软件自动将刚性立挺支承默认为索梁体系 3 计算 软件自动完成结构体系的初始状态确定 十三 内力分析 计算内容选择及执行 非线性分析 计算参数 非线性荷载态 1 工况 或 组合 添加上需要考虑的工况或组合 2 非线性分析 比例系数 荷载系数 确定计算迭代的分级 3 计算 得到荷载态的内力和位移 十四 内力分析 玻璃计算 完成玻璃板块的计算和设计 十五 设计验算 选择规范 单元验算 完成支承构件设计校核 1 3 空间任意钢结构桁架的建模 1 3 空间任意钢结构桁架的建模 一 在 功能模块 切换 玻璃幕墙结构 空间任意点支承幕墙 菜单下 如图 5 通过 结构 编辑 菜单建立钢结构桁架模型 通过 构件属性 菜单定义截面和支座 二 在钢结构模型的基础上 如图 6 在 结构编辑 点支幕墙玻璃 添加玻璃 中添加玻璃 在 荷载编辑 玻璃荷载 添加玻璃荷载 中添加玻璃荷载 具体和 1 2 中的步骤六 八 九 相同 三 显示查询 显示节点荷载 如图 7 显示玻璃荷载生成的节点荷载 注意玻璃自重为恒载 0 钢结构构件自重自动计算 不直接显示 四 内力分析 计算内容选择及执行 线性分析 完成结构内力计算 五 内力分析 玻璃计算 完成玻璃板块的计算和设计 六 设计验算 选择规范 单元验算 完成支承构件设计校核 幕墙结构使用手册 9 1 4 空间桁架建模的操作流程 1 4 空间桁架建模的操作流程 本流程对应 1 1 和 1 2 1 3 的操作较简单 没有用图形表示 幕墙结构使用手册 10 第二章第二章 幕墙模块菜单功能文字说明幕墙模块菜单功能文字说明 2 1 框式幕墙功能模块使用说明 2 1 框式幕墙功能模块使用说明 2 1 1 建模建模 2 1 1 1 幕墙类型选择幕墙类型选择 构件式 立柱和横梁都是一根杆件 软件得出结果为一根杆件的结果 单元式 立柱和横梁都是由两根杆件拼接而成 软件计算结果对于立柱分为左右两根 对于横 梁则分为上下两根 施工方法 如果选择 自下而上 软件则按照拉弯构件对立柱进行计算 不考虑其稳定问题 如果选择 自上而下 则软件按照压弯构件对立柱进行计算 需要进行稳定验算 2 1 1 2 幕墙立面生成幕墙立面生成 该命令用于生成幕墙立面横梁和立柱的分隔形式和投影面形式 点击该命令弹出以下对话框 在输入各个参数后 按 确定 按钮 这时会提示输入幕墙立面左下角基点 输入或在屏幕上 点取该点即生成所需要的幕墙形式 这里的间距单位为 mm 该命令提供了标准幕墙和定制幕墙两种方式来快速生成立面分隔形式 提供直平面 圆弧曲面 任意曲面以及倾斜角度来快速生成在投影面上的曲面形式 这里幕墙投影面为世界坐标系中的 XY 平面 1 标准幕墙 在这种方式下 填入横梁数 立柱数 横梁间距 立柱间距 生成标准的幕墙 立面间隔形式 2 定制幕墙 在这种方式下 用户可分别设定横梁和立柱的编号 颜色及各自的间距等 幕墙结构使用手册 11 按 编辑 按钮 并在中间列表框中选择一根轴线双击 弹出对话框如下 可以在 横梁 对话框中编辑间距和颜色 按 插入横梁 或 删除横梁 按钮来添加或删除 横梁 同理 也可以编辑立柱的数量 颜色以及间距等 然后选择幕墙在投影面上的曲面形式 1 直平面 幕墙立面在投影面上为直线的形式 2 圆弧曲面 通过输入曲面半径来定义投影面上曲线的弧度 3 选取代表幕墙曲面的曲线 选取由用户自己画出的任意曲线作为幕墙在投影面上的曲线形式 4 倾斜角度 默认情况下幕墙的立面是垂直于地面的 通过这种方式可以定义斜玻璃幕墙 倾斜 角度是斜玻璃幕墙与默认玻璃幕墙间的夹角 2 1 1 3 定义立柱支承定义立柱支承 该命令的功能是根据立柱与主体结构间的支承形式来确定立柱的支承模型 按 定义立柱支承 菜单 弹出定义立柱支承对话框 点击中间列表框一个支承 弹出对话框 可以在对话框中修改支承的性质以及与前一支承的间 距 支承分为双向支撑 单向支撑 立柱铰接以及立柱滑移四种形式 点击 插入支承 删除支 承 或 复制支承 实现添加 删除或复制支承 点击 选择立柱定义支承 或 选择立柱查询支 承 进行立柱支承的定义或查询 点击后在图形编辑区选择预定义或查询的立柱 然后按右键继续 定义 2 1 1 4 定义横梁与板块的连接形式定义横梁与板块的连接形式 该命令的功能是根据横梁和板块的连接形式来确定横梁竖直方向上受力模型 幕墙结构使用手册 12 对话框中包括两种连接形式 1 板块支承于下部横梁 横梁受均布荷载作用 2 板块吊挂于上部横梁 横梁受集中荷载作用 软件默认集中荷载对称分布 因此通过输入吊 点数以及左边吊点至边缘的距离来确定集中荷载的位置 按 定义横梁与板块的连接形式 菜单 弹出横梁与板块连接形式对话框 如果板块相对于横梁有偏心则选中考虑扭转 并输入偏心距 然后选择横梁定义或查询 2 1 1 5 定义板块支承形式定义板块支承形式 该命令的功能是选择板块的支承形式来确定板块计算模型 按 定义板块支承形式 菜单 弹出对话框如下 2 1 1 6 定义截面定义截面 按 定义截面 菜单 弹出对话框如下 幕墙结构使用手册 13 软件已给出几种常用的截面形式 用户也可以自己定义截面 并进行保存 对于铝合金截面 形式多样 产品丰富 建议用户添加自己的截面库 方法如下 在世界坐标系的 XY 平面内 使用 LINE 命令画出需要的截面 使用 定义截面 命令 在左边 第一个列表中选中 自定义截面 点击 增加 左边列表框中添加了新截面 更改名称 点击 选 择截面参数 按钮 软件将则自动读入截面参数 其中 截面厚度是需要用户自己填写的 tx 和 ty 分别是 X 方向和 Y 方向的壁厚之和 用来进行构件抗剪验算 最后通过 保存至文件 完成截面 库的添加 在下一次使用时可以通过 从文件读入 命令来调用 2 1 1 7 定义材性定义材性 按 定义材性 菜单 弹出对话框如下 对于横梁和立柱的定义软件提供了铝合金和钢材两种常用的材料参数 用户也可以自定义其他 材料的属性 对于板块的定义 除了材性和强度之外 还需要对板块组合形式进行定义 分为单层 中空以 及夹层三种形式 分别定义其厚度 软件默认厚度第一栏为面向室外的板块的厚度 如果板块不是 玻璃板块 可以在材性中定义石材板块 铝合金板块等材料性质 2 1 1 8 属性显示属性显示 按 属性显示 弹出对话框如下 其中显示分区 是根据风荷载体形系数的不同进行分区 分为墙角区和墙面区 幕墙结构使用手册 14 2 1 1 9 部分显示部分显示 选择部分模型 视图将只显示该部分模型 在构件比较多 为便于观察时常被使用 2 1 1 10 部分隐藏部分隐藏 选择部分模型 视图将不显示该部分模型 在构件比较多 为便于观察时常被使用 2 1 1 11 全部显示全部显示 与上述两个命令对应 按此命令 所有模型均显示 这个显示开关在主界面中只显示部分模型 而要求恢复全部显示时常被使用 2 1 1 12 定义组合截面定义组合截面 此菜单的功能是用于计算组合截面的性质并且对横梁立柱进行定义 例如铝合金立柱中加入工 字钢的截面 1 叠合式 这种截面是假设两种截面完全分离 独自抵抗外力作用 根据截面惯性矩的比例进 行外力作用分配 对每根杆件进行验算 对于选择这种方式定义的截面直接分别选择铝合金和钢材 所需要的截面即可 2 组合式 这种截面是假设对两种截面有效的连接 作为一个整体抵抗外力作用 此时要计算 组合截面的等效惯性矩及其他性质 作为一个整体来进行验算 折算形式分为铝合金和钢材两种 即将其等效为铝合金或钢材时的截面性质 对于选择这种方式定义的截面选择铝合金和钢材的截面 后在组合截面的参数中会自动出现等效后的截面性质 其选择截面方式与 2 1 1 6 自定义截面的方法是一样的 下面举个例子来说明如何定义组合界 面 工字钢截面 145 65 8 10 铝合金截面 161 81 8 8 在世界坐标系的 XY 平面内画出两个截面 如上图所示 按 定义组合截面 菜单 弹出如下 对话框 按 增加 按钮 修改名称 选择组合方式 点击 选取截面参数 按钮 使用鼠标选中 刚刚画出的工字钢截面的线段 单击右键结束选择 继续选择刚刚画出的铝合金箱型截面的线段 单击右键结束选择 回到对话框 各自截面参数及组合截面的参数已显示 幕墙结构使用手册 15 2 1 1 13 定义组合材性定义组合材性 按 定义组合材性 菜单 对组合截面的材性参数进行选择和定义 2 1 2 荷载荷载 2 1 2 1 风载风载 按 风载 菜单 弹出如下对话框 参考点高度是针对于建筑地平面相对于 0 000 有一定距离的高山地区 或地形特殊的地区 体形系数可以分为墙角 墙面区 也可以由用户自定义 然后选择构件定义或查询 2 1 2 2 地震地震 按 地震 菜单 弹出如下对话框 根据规范软件默认动力放大系数为 5 幕墙结构使用手册 16 2 1 2 3 组合组合 软件给出一个常用组合 用户可以通过双击省略号自己添加需要计算的组合 2 1 3 计算计算 2 1 3 1 计算计算 按此按钮后软件对所输结构根据工况和组合进行计算 玻璃最大应力 跨中挠度计算公式 2 2 6 k wk mw a t 2 2 6 Ek Ek mq a t 4 4 k w a Et 或 4 4 0 5 kEk wqa Et D aw d k f 4 公式中的参数含义见 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102 2003 第 6 1 2 6 1 5 条 横梁截面受弯 受剪承载力计算公式 y x nxny M M f WW f tI SV xx xy f tI SV yy yx 公式中的参数含义见 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102 2003 第 6 2 4 6 2 5 条 承受轴压力和弯矩作用的立柱承载力计算公式 f W M A N nn 承受轴压力和弯矩作用的立柱 构件式幕墙自上而下施工时 其在弯矩作用方向的稳定性计算 公式 f NNW M A N E 8 01 公式中的参数含义见 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102 2003 第 6 3 7 6 3 8 条 2 1 3 2 荷载显示荷载显示 幕墙结构使用手册 17 按 荷载显示 菜单 弹出对话框如下 2 1 3 3 查询计算结果查询计算结果 按此命令后选择需要查询的构件 用户将看到该单元在不同工况和组合下所有计算结果的数值 2 1 3 4 显示板块计算结果显示板块计算结果 选择需要显示的工况或组合 选择板块需要显示的内容 在屏幕中将以不同的颜色来给出需要 显示的结果 2 1 3 5 显示横梁计算结果显示横梁计算结果 选择需要显示的工况或组合 选择横梁需要显示的内容 在屏幕中将以不同的颜色来给出需要 显示的计算结果 2 1 3 6 显示立柱计算结果显示立柱计算结果 选择需要显示的工况或组合 选择立柱需要显示的内容 在屏幕中将以不同的颜色来给出需要 显示的计算结果 2 1 3 7 不显示计算结果不显示计算结果 取消所有显示的计算结果 2 1 4 后处理后处理 2 1 4 1 横梁和立柱的连接横梁和立柱的连接 输入连接节点的各个参数 对于横梁材性和反力的参数 可以通过两种方式进行定义 其中 横梁厚度是用来进行横梁抗压验算的 需要用户自行填写 幕墙结构使用手册 18 1 输入参数定义 点击 按输入参数验算 的单选框 输入需要参数 这种方式可以独立使 用对话框 作为一个工具箱 2 选择横梁验算 点击 按选择横梁验算 按钮 在模型中选择要设计的节点 软件读入此 节点相连的横梁材料和反力 来进行此节点的验算 2 1 4 2 立柱上墙连接立柱上墙连接 点击 立柱上墙连接 菜单 弹出对话框如下 选择连接形式 填入立柱的厚度 此处的立柱厚度是用来进行抗压验算 同样 有两种方式供 用户选择 1 通过输入参数定义 点击 输入参数验算 按钮 弹出对话框如下 2 选择节点验算 点击 按选择节点验算 用户通过在已建模型中选择需要验算的节点读入 各参数 幕墙结构使用手册 19 对于每一个节点需要验算的内容已在节点信息列表框中列出 双击需要定义的内容 分别弹出 对话框进行定义 2 1 4 3 结构胶计算结构胶计算 点击 结构胶计算 按钮 弹出对话矿如下 同样也提供 输入参数设计 和 选择板块设计 两种方式进行结构胶的计算 首先 用户可以通过结构胶设计初选结构胶的厚度和宽度 然后在软件设计结果的基础上自行选择 并通过勾选 结构胶较核 命令 输入厚度和宽度 来查看验算结果 2 1 4 4 写计算书写计算书 按 写计算书 菜单 弹出对话框如下 在所需要的内容上打勾 选择相应的图形比例 点击 确定 输出计算书 例题 1 例题 1 某玻璃幕墙为元件式 半隐框 幕墙 采用悬挂法安装立柱 基本层高 4m 最上层为 4 5m 立柱 与立柱间相连的位置在楼层上 0 5m 处 分格 B H 为 1 2m 1 5m 立柱上墙连接方式采用侧埋 式 建造幕墙地区的地面粗糙度为 C 基本风压为 0 55kN m2 墙角体形系数为 2 0 墙面体形系数 为 1 2 抗震等级为 7 0 15 动力放大系数为 5 采用 CAD 软件设计立柱 横梁 螺栓 角码 预埋件 并校核玻璃面板 1 幕墙类型选择 横梁和立柱都是一根杆件的构件式幕墙 选择自下而上的悬挂施工方法 幕墙结构使用手册 20 2 幕墙立面生成 输入基点为坐标原点 0 0 0 即为从地面开始算起为高为 24 米的幕墙模型 3 定义立柱支承 在本例题中 输入如下信息 每层只有一个支承点 因此简化为双向支承 将立柱间的连接简 化为铰接点 只传递剪力 不传递弯矩 本例题中不考虑立柱重力荷载的偏心 幕墙结构使用手册 21 4 定义横梁与板块的连接形式 本例题中选择的是第一种连接形式 5 定义板块支承形式 选择所设计板块的支承形式 点击 选择板块定义 或 选择板块查询 是对板块进行定义或 查询 6 定义截面 立柱选择 M140 8 横梁选择 M120 1 7 定义材性 本例题选用 6063 T5 的横梁和立柱以及 8 10A 8 的中空钢化玻璃 8 风荷载 对墙面和墙角的风荷载分别进行定义 幕墙结构使用手册 22 9 地震作用 10 荷载组合 本例中只验算第一种组合 1 2 1 0 恒 1 4 1 0 风 1 3 0 5 地震 11 计算 点击菜单中的计算命令将进行从面板到立柱 从内力计算到校核的所有计算 12 查询计算结果 选择一根立柱进行查询 幕墙结构使用手册 23 13 显示板块计算结果 显示板块最大应力 14 显示横梁计算结果 15 显示立柱计算结果 显示立柱强度应力结果 16 横梁和立柱的连接 通过选择横梁验算 得到计算书文件 幕墙结构使用手册 24 17 立柱的上墙连接 1 定义螺栓 2 定义焊缝 3 定义连接件 幕墙结构使用手册 25 4 定义预埋件 5 参数输入 6 计算结果显示 18 结构胶的计算与设计 半隐框幕墙 进行结构胶的验算 幕墙结构使用手册 26 2 2 全玻璃幕墙功能模块使用说明 2 2 全玻璃幕墙功能模块使用说明 2 2 1 使用说明使用说明 按 全玻璃幕墙 菜单 弹出对话框如下 首先 进行全玻璃幕墙的类型选择 然后输入风荷载和地震荷载标准值 或者点击 荷载信息输 入 由软件进行风荷载和地震荷载标准值的计算 全玻璃幕墙分为板块定义和玻璃肋定义两块 1 板块定义 双击板块定义列表框中的空白处添加需要进行计算的板块 并自动编号 弹出对话框 如下 在对话框中填入各种参数 2 加劲肋定义 双击列表框中的空白处添加需要进行计算的加劲肋 并自动编号 弹出对话框如 幕墙结构使用手册 27 下 在对话框中填入各种参数 输入完毕后 按 计算 得到全玻璃结构的计算书文件 2 2 2 计算公式计算公式 面板的计算公式见本手册 2 1 3 1 条和 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102 2003 第 7 2 2 条 全玻幕墙玻璃肋的截面高度计算公式 单肋 双肋 tf wlh tf wlh h g g r 4 3 8 3 2 2 全玻幕墙玻璃肋在风荷载标准值作用下的挠度计算公式 lim 4 4 3 4 16 5 32 5 f r k r k f d Eth lhw Eth lhw d 单肋 双肋 式中 玻璃肋的挠度限值 df lim取其计算跨度的 1 200 当玻璃面板与玻璃肋平齐或突出连接时 胶缝承载力按下式计算 1 1 2 f t ql 当玻璃面板与玻璃肋后置或骑缝连接时 胶缝承载力按下式计算 1 2 f t ql 公式中的参数含义见 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102 2003 第 7 3 2 7 3 3 7 4 2 条 幕墙结构使用手册 28 2 3 平面规则点支幕墙功能模块使用说明 2 3 平面规则点支幕墙功能模块使用说明 2 3 1 结构编辑结构编辑 2 3 1 1 支承建模支承建模 对话框中列出了三中最常用的鱼腹式幕墙支承形式 支承间间距表示两片支承间的距离 撑杆截面和拉索截面按钮可以用来修改计算模型的构件截面 也可以在使用确定按钮后在主界面中 直接通过定义截面来修改构件的截面 初始预应力 指拉索或拉杆的预拉力 单位为千牛 可以在主界面中通过显示构件信息 选中单元 预应力进行显示 也可以通过构件属性中的定义预应力和只拉单元菜单来修改预拉力 风荷载 根据规范 JGJ102 2003 公式 5 3 2 计算 考虑阵风系数 即 0kgzsz ww 地震 根据规范 JGJ102 2003 公式 5 3 4 计算地震荷载 即 max EkEk qGA 公式中 Gk 按照玻 璃的厚度和密度得到的面板重量计算 动力放大系数按照规范推荐取 5 0 例如对应上图中的形式 1 作 用在节点上的荷载大小为 qEk a b 2 支承间间距 风荷载和地震荷载输入完毕后 打开主界面的荷载编辑菜单下的荷载库 可以看到在节点荷载中 已经存在的作用在节点上的风荷载和地震荷载 其中风荷载工况号为 1 地震荷载的工况号为 2 2 3 1 2 添加杆件添加杆件 该命令用于直接添加杆件 点击该命令后 弹出如下对话框 幕墙结构使用手册 29 对话框内左边为将要添加杆件的默认属性 可以双击属性框内各项来更改 这里提供了两种添加杆件的方式 1 选择线定义为杆件 按下该按钮 进入屏幕选择状态 可以选择一根或几根 Line Circle Arc Spline 定义为杆件 若 选择的都是直线 软件直接将直线转为杆件 若选择的线中包含曲线 软件将会提示将曲线分段为直线 段 再转为杆件 出现的提示对话框如下 2 直接画杆件 按下该按钮 进入屏幕绘图状态 输入两个点定义一根杆件 操作步骤同 AutoCAD 中绘直线 对话框上 选择杆件查询 按钮用于查询杆件属性 按下该按钮后 进入屏幕选择状态 用户可以 选择一根杆件查询其属性 该杆件属性显示于对话框左边 属性 框内 可以作为下次要添加杆件的默 认属性 2 3 1 3 打断打断 打断杆件打断杆件 该命令用于生成打断杆件 选择了一根或几根杆件后弹出如下对话框 用户选择了打断方式后软件自动按选定方式打断选择的杆件 构件两两相交打断构件两两相交打断 该命令用于将选择的构件两两相交打断 直线两两相交打断直线两两相交打断 该命令用于将选择的直线 line 两两相交打断 2 3 1 4 打断打断 该命令用于将重复的单元或节点删除 删除的精度由显示参数中的 建模允许误差值 控制 若两 节点间距小于建模允许误差值 则认为是重复节点 重复节点的存在会影响内力计算及导荷载等和构件有关的操作 所以一般建模完成后至少执行一次 该命令以删除重复单元节点 在进行结构编辑过程中也应该多次执行该命令 幕墙结构使用手册 30 2 3 1 5 由单元得到对应直线 面域由单元得到对应直线 面域 该命令用于由杆件生成对应的直线 LINE 保存到另外一个文件 通过本命令可以把 3D3S 模型 还原成 ACAD 的直线模型 通过该命令也可以选择膜三角单元 将其变为实体 保存在另外一个文件 用于做效果图用 2 3 1 6 结构体系结构体系 点击该命令后弹出以下对话框供用户选择结构体系 桁架表示所有节点都为铰接 框架表示所有节点都为刚接 平面桁架 若定义所设计计算的结构为平面桁架 软件将自动处理平面桁架的面外位移约束和单元 两端边界释放 典型的平面桁架比如普通钢屋架 平面刚架 若定义所设计计算的结构为平面框架 软件将自动处理平面框架的面外位移约束 典型 的平面刚架如门式刚架 厂房横向排架 若结构部分刚接 部分铰接 则需先把结构体系选择为框架 然后使用 构件属性 单元释放 进 行部分铰接的定义 拉索 杆 幕墙支撑体系默认是按照平面桁架体系计算 2 3 1 7 长度单位长度单位 允许用户设置建模的长度单位为米 厘米 毫米单位 2 3 1 8 数据输入 输出数据输入 输出 1 与文本文件的数据转换 该命令用于将节点 杆件 荷载等信息从文件读入和把工程写入固定格式的文本文件中 结构可部分直接用软件建模 部分从文件读入 读入时数据可以从多个文件分别读入 但要注意先 后顺序 如要生成两端节点分别为 1 2 的单元前 先把节点 1 2 先读入 幕墙结构使用手册 31 文本文件的固定格式在文件格式说明中详细列出 2 输出为 ANSYS 格式 SAP 格式 在转换为过程中 模型的节点号 节点坐标 材性 弹性模量 泊松比 密度 单元类型 杆 单元 link10 梁单元 beam44 SAP中无单元类型 截面类型及尺寸 单元信息 单元两端节点 号 截面 材性 方位 单元类型 单元释放 节点约束 不含弹簧约束 有支座位移约束 节点 单元 由导荷载生成的节点单元荷载 在转换为 SAP 格式过程中 除了地震荷载信息 3D3S 模型的信息都将被保留 2 3 2 显示查询显示查询 2 3 2 1 总体信息总体信息 查询总体信息 包括节点总数 单元总数 受约束点总数 最长最短杆件长度等 其中通过查询最 长最短杆件长度可以检查当前模型是否有误 2 3 2 2 构件查询构件查询 选择节点 杆件或板单元 按鼠标右键结束选择后 根据选择的是节点 杆件还是板单元分别弹出 对应的节点信息框 杆件信息框 板单元信息框 在弹出的信息对话框内为构件的各项信息 用户可双 击各项进行修改 用户也可不选择构件而直接右键 这时会弹出对话框要求输入构件号来进行查询 用户这时可以通 过输入节点号 杆件单元号或板单元号来查询构件 图形界面中所查询的节点 杆件或板单元会被标识 符标出 2 3 2 3 总用钢量总用钢量 选择几根杆件后按回车或鼠标右键结束选择 直接按回车或按鼠标右键表示全选 弹出所选择杆 件的用钢量 该值是为单元的长度 横截面积和材料重量密度相乘而得到的 这里单元的长度是指单元 两端点间的轴线长 在弹出的用钢量对话框内按各种截面分别用行分开 用户可双击各行来查询选用该截面的各单元 2 3 2 4 构件信息显示构件信息显示 用于控制是否显示节点 单元 膜单元 板单元 具体表现为是否显示节点号 节点约束 节点附 加质量 单元号 单元释放 单元附加质量 单元预张力及只拉单元 膜单元号 裁剪片号 板单元号 板局部坐标 板三角网格 布板方向等 幕墙结构使用手册 32 2 3 2 5 显示截面显示截面 显示选中杆件的截面或选中板件的厚度 截面显示参数 截面放大比例 是否标注截面等 在 显 示参数 命令中定义 2 3 2 6 按杆件属性显示按杆件属性显示 选择一根杆件 右键表示选择结束后弹出以下对话框 用于显示或隐藏与所选杆件属性相同的杆件 2 3 2 7 按层面显示按层面显示 按层面 轴线号 弦杆类型 组号显示 在弹出的对话框上右方列表框列出了各层面号 轴线号或 弦杆类型或组号 用鼠标单击打勾表示选中 按确定后主界面中只显示选中了的层面或轴线上的杆件 注 组号是指定义截面中的分组组号 用于截面优选或优化中 2 3 2 8 部分显示部分显示 选择部分杆件 视图将只显示选中杆件 在构件比较多情况下 为便于观察此命令常被使用 2 3 2 9 部分隐藏部分隐藏 选择部分杆件 视图将不显示选中杆件 在构件比较多情况下 为便于观察此命令常被使用 2 3 2 10 全部显示全部显示 与上述两个命令对应 按此图标 所有杆件均显示 这个显示开关在主界面中只显示部分构件 而 要求恢复全部单元显示时经常被使用 2 3 2 11 取消附加信息显示取消附加信息显示 相当于一个显示开关 表示杆件预应力 附加质量 内力图 位移图 验算等附加信息将不显示 幕墙结构使用手册 33 这个开关在要求消除主界面中除构件轴线外还显示的其他内容时 经常被使用 2 3 2 12 显示节点荷载显示节点荷载 按工况显示节点荷载 2 3 2 13 显示单元荷载显示单元荷载 按工况显示单元荷载 2 3 2 14 符号缩小符号缩小 把符号内容的显示比例缩小为原来的 0 8 倍 其中缩小的有效范围 指是否缩小字符 荷载符号等 在 显示参数 命令中定义 2 3 2 15 符号放大符号放大 把符号内容的显示比例放大为原来的 1 25 倍 其中放大的有效范围 指是否放大字符 荷载符号等 在 显示参数 命令中定义 2 3 2 16 显示参数显示参数 定义字符大小 杆件颜色等参数 其中建模允许误差是作为删除重复节点和线的判断重复的标准 如果两节点间距小于建模允许误差则认为是重复节点 板单元划分控制值的大小用于设定板网格划分的疏密 显示参数对话框左下角的 UNDO 功能 选项 用于在杆件较多时取消该选项能加快速度 2 3 2 17 显示颜色显示颜色 定义单元号 节点号 内力图等颜色 便于打印或屏幕抓图 2 3 2 18 双击控制双击控制 设定鼠标双击功能 注 注 在软件中 一些查询修改命令可直接通过鼠标双击来实现 1 在标准层编辑中 若鼠标双击当前标准层中的梁 柱 墙 板 轴线 会弹出被双击的梁 柱 墙 板或轴线的属性 对话框 用户可双击对话框内的各项属性对其进行修改 相当于 显示查询 查询修改 命令 2 双击节点时 a 当节点处于显示节点荷载状态时 双击该节点相当于 荷载编辑 查询 删除荷载 查询节点荷 载 命令 b 当节点处于显示支座反力状态时 双击该节点相当于 内力分析 查询支座反力 命令 c 当节点不处于以上状态时 双击该节点相当于 显示查询 构件查询 命令 3 双击杆件时 a 当杆件处于显示单元荷载状态时 双击该杆件相当于 荷载编辑 查询 删除荷载 查询单元荷 幕墙结构使用手册 34 载 命令 b 杆件处于显示位移图状态时 双击该杆件弹出位移图对话框 对话框内显示的位移是指杆件上 各点沿垂直于杆件方向的偏离值 c 杆件处于显示内力图状态时 双击该杆件弹出内力图对话框 d 当杆件处于显示内力包络图状态时 双击该杆件弹出内力包络图对话框 e 当杆件处于显示最大组合内力状态时 双击该杆件相当于 内力分析 查询内力 命令 f 当杆件处于显示验算结果状态时 双击该杆件相当于 设计验算 验算结果查询 命令 g 当杆件处于显示截面状态时 双击该杆件显示该杆件截面信息 用户可直接在里面更改相关的 截面参数 h 当杆件不处于以上状态时 双击该杆件相当于 显示查询 构件查询 命令 4 双击膜三角单元时 双击膜三角单元 弹出该单元的属性对话框 用户可双击对话框内的各项属性对其进行修改 5 双击膜边界时 直线或曲线通过 结构编辑 膜定义 定义膜边界 命令后成为膜边界 双击膜边界后弹出对话框 可在对话框内对该边界的分段数等进行修改 2 3 3 构件属性构件属性 2 3 3 1 建立截面库建立截面库 软件对截面的定义由两个步骤组成 其一是选择工程需要采用的截面类型 可在截面库的对话框中用鼠标双击所设计工程中将使用到的 相应截面形式 被双击的截面形式名词前会出现符号表示该截面已被激活 再次双击可取消激活 其二是选择单元 定义单元截面 软件附带的截面库 软件附带的截面库包括 轧制型钢 工字形 槽形 等边角钢 不等边角钢 双拼槽钢 双拼等边 角钢 双拼不等边角钢 冷弯薄壁型钢 Z 形 卷边槽钢 矩形和方形 焊接截面 工字形 箱形 轻型楔形工字形 宽翼缘工字钢 圆钢及索 圆管 钢管砼及格构柱 其它截面 矩形截面 工字型 型钢 十字型钢 方钢管混凝土 自定义截面 等共三十二种截面形式 其中 软件中已建立了国产各 类轧制型钢 冷弯型钢及高频焊接型钢的截面表 如果改变已有截面的尺寸 就必须把截面的性质 如 面积惯矩等置 0 这样软件才能自动根据新的尺寸重新计算截面性质 增加 根据对话框右侧截面表中的提示 添加截面名称及详细尺寸信息 软件自动计算其截面特性 型钢 截面不考虑圆角的影响 并用于内力分析 效应组合及设计验算 幕墙结构使用手册 35 计算显示截面特性 对于仅有截面尺寸的截面 按计算显示截面特性时软件计算截面特性并显示在菜单中 软件计算时 缺省采用菜单中的截面特性 若截面尺寸改变 必须将截面特性数值清零 重新显示截面特性 否则软 件按原有截面特性计算 对于部分冷弯截面 包括冷弯 C 型钢 方形空心型钢 矩形空心型钢 软件 对截面特性不作计算 需要手工填写 对于冷弯卷边槽钢 Z 形冷弯型钢 软件根据近似公式计算截面 特性 允许用户不填写截面特性 重排 用户通过增加按钮添加的新截面同软件原有截面根据截面尺寸按从小到大的顺序重新排列 删除 在相应截面形式的表中通过删除按钮删除所设计工程中不使用的截面 自定义截面定义 当用户的截面形状超出已有的截面类型时 可以使用自定义截面 首先在 X Y 平面内画出所需要的 截面的封闭形状 line 选中自定义截面 按增加按纽后在对话框右下侧给截面命名 按选取截面钮在 屏幕上选中所绘截面的封闭形状 右键结束 在对话框右上显示出截面形状 软件默认将 X 轴作为 3 轴 Y 轴为 2 轴 对话框右下显示出截面的参数 保存到文件 如果用户输入了一组截面需要保存到下一个工程使用 那么使用该命令保存输入的截面尺寸 保存 为 DAT 文件 从文件读入 把保存到文件的截面读出来 即选中生成的文件 把截面尺寸读出来 注意 读入文件的截面类型必须和写文件时的截面类型相同 比如保存到文件的截面形式是宽翼缘 工字钢 那么从文件读入前也需要击活相应的宽翼缘工字钢 永久保留用户截面的输入 每次用户输入的截面均在本工程中适用 不影响软件自带截面库 当用户希望永久使用自己的截面 幕墙结构使用手册 36 库时 可采用以下步骤 建立新工程 在建立截面库对话框中 选中所需添加截面 用户可以修改和添加自己的常用截面 保存工程 到硬盘 取名为 aaa 将 aaa 工程目录下的 sector 目录 截面表 目录下的文件复制到 3D3S 安装目录下的 tj3d3s 目录 下 并覆盖原有的文件 以后 用户所有工程均包含自己的截面 如果重新安装 3D3S 软件后 则截面 库恢复到原先默认的内容 单元局部坐标系的定义 软件中各截面的局部坐标轴定义可见截面库中各截面图标所示 2 轴和 3 轴 1 轴为单元自身轴线 可以通过构件信息显示中的显示局部坐标来显示构件的 2 3 轴摆放 2 3 3 2 定义截面定义截面 定义截面步骤如下 1 定义单元截面 1 对话框左侧列出所有截面库中的截面形式 选择欲定义的截面类型 2 选中在建立截面库中激活的截面类型时 对话框右侧出现经增加或删除以后的截面名称系列 选择欲定义的截面名称 并在调色板内选择任意颜色表示所选择的截面 3 按 选择欲定义单元 按钮 对话框隐去 用鼠标在屏幕上选欲定义截面的杆件 4 按鼠标右键表示选择结束 对话框重新弹出 可按步骤 1 2 3 再对其单元进行截面定 义或查询 5 双击显示的颜色框可改变默认的截面显示颜色 6 按 确定 按钮 则命令结束 2 查询单元截面 1 按 选择欲查询单元 按钮 对话框隐去 用鼠标在屏幕上选取欲查询的杆件 2 按鼠标右键表示选择结束 对话框重新弹出 对话框内显示截面类型及名称为所查询单元的 截面 然后可再对其单元进行截面定义或查询 3 按 确定 按钮 则命令结束 3 修改截面参数 幕墙结构使用手册 37 双击右面截面列表中的截面可对相应截面的参数进行修改 4 成组验算 组号 截面的组号用在构件的设计验算中截面优选或优化过程中 组号相同的构件在优选或优化后的截面 保持相同 以同组最大的截面为准 组号为 0 的单元表示不按组归并截面 在按层面显示中 可以只 按照选择了组号的构件进行显示 5 构件的截面和组号可以同时定义 即选择同时定义截面和组号 如果只定义构件的截面或者组 号 那么可以单选只定义截面或只定义组号 注意 如果在将来的单元设计中要求软件进行优选设计 软件将按单元在截面选择对话框右侧的截面名称 系列中顺序进行优化 即软件认为截面表从小到大排列 截面优选时是在截面表中从上往下逐个挑选截 面的 2 3 3 3 定义材性定义材性 定义材性步骤如下 1 添加新材性 在列表内 处双击 弹出增加材性对话框 材料一共分钢 混凝土 钢混三类 方 钢管混凝土截面 型钢混凝土截面属于钢混材性 在右下角 材料 下拉表中选择材料 对常用钢号或砼 软件自动弹出相应参数 注意 软件自动 根据材料的板厚得到设计强度 因此不需要添入设计强度值 对钢材中的自定义钢号 必须逐个填入所 有参数 尤其是弹性模量和设计强度 在左下角显示颜色调色板内选择任意颜色来表示所选择的材性 2 修改材性 在列表内双击要修改的材性 弹出修改材性对话框让用户对该种材性进行修改 3 删除材性 在列表内选中要删除的材性后按 DEL 键 幕墙结构使用手册 38 4 定义单元材性 1 在列表内选中要定义的材性 2 按 选择欲定义单元 按钮 对话框隐去 用鼠标在屏幕上选取欲定义材性的杆件 3 按鼠标右键表示选择结束 对话框重新弹出 可按步骤 1 2 再对其单元进行材性定义或 查询 4 按 确定 按钮 则命令结束 5 查询单元材性 1 按 选择欲查询单元 按钮 对话框隐去 用鼠标在屏幕上选取欲查询的杆件 2 按鼠标右键表示选择结束 对话框重新弹出 对话框内用深色条显示该单元的材性 然后可 再对其他单元进行材性定义或查询 3 按 确定 按钮 则命令结束 注意 在进行单元设计时 钢材的设计应力是根据不同的板厚确定的 自定义钢材则是直接读取设计 强度 2 钢砼材性中 包括钢材的所有截面特性和混凝土的等级 2 3 3 4 定义方位定义方位 定义方位的作用 用来定义构件的摆放方向 相当于定义了构件的局部坐标 在构件信息显示中 可以选择显示构件 局部坐标 K 节点坐标的原理 节点坐标的原理 定义方位是通过指定义构件的 K 节点坐标来实现的 单元两端的 i j 节点与 K 节点这三个节点构成的平面在空间的位置 对工字形钢来说是确定了腹板平面 确定构件的 2 轴平面在 空间的位置 进而确定单元的摆放 一般的结构构件 比如梁柱等 都可以通过 X Y Z 无穷大来实现 确定 k 点定义方位的原理 定义方位步骤如下 定义方位步骤如下 幕墙结构使用手册 39 1 添加新方位 在列表内 处双击 弹出增加方位对话框 在上方中部的 直接取点 按钮用于直接在屏幕上点取 K 节点方位 而不用手输 在右下角显示颜色调色板内选择任意颜色来表示所选择的方位 2 修改方位 在列表内双击要修改的方位 弹出修改方位对话框让用户对该种方位进行修改 3 删除方位 在列表内选中要删除的方位后按 DEL 键 4 定义单元方位 1 在列表内选中要定义的方位 2 按 选择欲定义单元 按钮 对话框隐去 用鼠标在屏幕上选欲定义方位的杆件 3 按鼠标右键表示选择结束 对话框重新弹出 可按步骤 1 2 再对其单元进行方位定义或 查询 4 按 确定 按钮 则命令结束 5 查询单元方位 1 按 选择欲查询单元 按钮 对话框隐去 用鼠标在屏幕上选取欲查询的杆件 2 按鼠标右键表示选择结束 对话框重新弹出 对话框内显示该单元的方位 然后可再对其单 元进行方位定义或查询 3 按 确定 按钮 则命令结束 实际工程中方位即实际工程中方位即 K 节点的定义方法 节点的定义方法 1 对于中心对称截面 比如圆管截面 如果是轴力构件 比如桁架杆件 可以不定义方位或者随 幕墙结构使用手册 40 便定义 但定义的方向不能和构件的轴线方向重合 比如 Z 方向的构件不能定义为 Z 无穷 不影响计 算内力和截面验算 如果是压 拉 弯构件 比如圆管柱 要求明确定义方位 定义了方位后等于指定 了构件受力的主方向 这样软件会在主方向内进行构件的长细比计算 内力计算 截面验算等 2 对于常用的等截面正放单元 可定义 k 点 x 向无限大 y 向无限大或 z 向无限大 不可以和杆轴 同一个方向 比如柱构件是 Z 方向的 那么柱的 K 节点只能是 X 或 Y 无穷大 正放的梁和柱 3 对于空间任意斜向放置的等截面单元 有两种定义方式 1 首先定义 k 点某向无限大 再定义绕 1 轴 自身轴 转角值 斜向放置的单元 2 直接定义 k 点三向坐标值 4 对于楔形截面单元 由于单元存在大小头 所以其定位不仅要定义 K 节点 还要定义放置方位 软件用 1 1 2 2 四个数定义楔形单元的放置方位 两种楔形单元的区分 1 用于轴线通过大小截面形心点的楔形单元 k 节点的定义同等截面单元 2 用于轴线通过小头截面形心点而平行于单元长度方向一侧边的楔形单元 其平行侧边位于 2 轴 幕墙结构使用手册 41 的反向 所以 k 节点既定义了截面放置方向 还定义了平行边位置 楔形单元放置方位 小头小号节点 大头大号节点 号 大头小号节点