PKPM—STS讲义第一章

1、（08 版）版） 钢结构钢结构CAD软件软件STS中国建筑科学研究院中国建筑科学研究院 建筑工程软件研究所建筑工程软件研究所主要内容主要内容门式刚架三维设计门式刚架三维设计门式刚架二维设计门式刚架二维设计常见问题与软件处理方法常见问题与软件处理方法 超出门式刚架规程使用范围的钢结构超出门式刚架规程使用范围的钢结构 混凝土柱，轻钢屋盖结构混凝土柱，轻钢屋盖结构 顶层为门式刚架的框架结构顶层为门式刚架的框架结构吊车梁计算吊车梁计算1 STS-门式刚架三维设计门式刚架三维设计1.1 三维和二维模型方法三维和二维模型方法三维模型方法（图）：三维模型方法（图）：08版更加突出了三维模型方法版更加突出了三

2、维模型方法建立结构整体模型，自动形成吊车荷载建立结构整体模型，自动形成吊车荷载布置屋面、墙面构件布置屋面、墙面构件自动计算门式刚架、屋面支撑、柱间支撑自动计算门式刚架、屋面支撑、柱间支撑自动绘制全套施工图自动绘制全套施工图统计结构整体用钢量，报价统计结构整体用钢量，报价形成到形成到JCCAD的数据的数据整体模型图和渲染效果图整体模型图和渲染效果图适应抽柱门式刚架厂房适应抽柱门式刚架厂房二维模型方法：二维模型方法：门式刚架、屋面支撑、柱间支撑、檩条墙梁，吊车梁等分别计算门式刚架、屋面支撑、柱间支撑、檩条墙梁，吊车梁等分别计算1 STS-门式刚架三维设计门式刚架三维设计1.2 三维模型方法三维模型

3、方法三维模型方法：三维模型方法：不同于不同于PM按标准层建模的方法按标准层建模的方法通过单榀立面建模，建立结构整体模型通过单榀立面建模，建立结构整体模型屋面、墙面设计屋面、墙面设计自动计算门式刚架、屋面支撑、柱间支撑自动计算门式刚架、屋面支撑、柱间支撑自动绘制施工图自动绘制施工图适应抽柱厂房适应抽柱厂房1 STS-门式刚架三维设计门式刚架三维设计1.2.1 三维建模立面编辑形成三维建模立面编辑形成横向立面纵向立面整体模型通过横向、纵向纵向立面编辑、系杆布置来形成整体模型1 STS-门式刚架三维设计门式刚架三维设计1.2.1 三维建模屋面墙面布置形成三维建模屋面墙面布置形成1、在平面网格上，通过

4、二维建模、在平面网格上，通过二维建模方式，建立立面二维模型方式，建立立面二维模型2、通过立面复制，建立三维模型、通过立面复制，建立三维模型3、通过墙面布置，输入柱间支撑、通过墙面布置，输入柱间支撑4、通过楼层布置，输入屋面支撑和系杆、通过楼层布置，输入屋面支撑和系杆形成整体三维模型形成整体三维模型1 STS-门式刚架三维设计门式刚架三维设计1.2.2 吊车荷载作用含义吊车荷载作用含义反映吊车工作的最不利作用：反映吊车工作的最不利作用：根据吊车资料中：最大轮压、最小轮压、轮距根据吊车资料中：最大轮压、最小轮压、轮距按照简支梁影响线计算按照简支梁影响线计算max2max1221max111max2

5、11PlxPlxDniiniimaxD1 STS-门式刚架三维设计门式刚架三维设计1.2.2 吊车荷载平面布置吊车荷载平面布置选择工作标高所在平面，布置吊车工作区域选择工作标高所在平面，布置吊车工作区域自动形成各榀刚架计算需要的吊车荷载自动形成各榀刚架计算需要的吊车荷载纵向立面计算时，自动加载吊车纵向刹车力纵向立面计算时，自动加载吊车纵向刹车力1 STS-门式刚架三维设计门式刚架三维设计1.2.2 吊车荷载平面布置吊车荷载平面布置GIF1 STS-门式刚架三维设计门式刚架三维设计1.2.3 荷载作用与导算荷载作用与导算1 STS-门式刚架三维设计门式刚架三维设计1.2.3 横向立面荷载横向立面

6、荷载1 STS-门式刚架三维设计门式刚架三维设计1.2.3 屋面支撑荷载屋面支撑荷载1 STS-门式刚架三维设计门式刚架三维设计1.2.2 纵向立面荷载纵向立面荷载1 STS-门式刚架三维设计门式刚架三维设计1.1.根据托梁刚度，确定根据托梁刚度，确定弹性支座刚度弹性支座刚度2.2.首先计算抽柱榀，自首先计算抽柱榀，自动设置弹性支座，将反动设置弹性支座，将反力传递给托梁，进而传力传递给托梁，进而传递给相邻框架递给相邻框架3.3.计算顺序自动考虑计算顺序自动考虑1 STS-门式刚架三维设计门式刚架三维设计1 STS-门式刚架三维设计门式刚架三维设计1.2.4 二维计算二维计算形成数据和自动计算G

7、IF1 STS-门式刚架三维设计门式刚架三维设计1.2.5 整体结果查看整体结果查看选择查看计算结果GIF1 STS-门式刚架三维设计门式刚架三维设计1.3.1 屋面、墙面设计屋面、墙面设计屋面墙面构件布置，计算，施工图屋面墙面构件布置，计算，施工图屋面檩条，隅撑，拉条自动布置屋面檩条，隅撑，拉条自动布置墙面门、窗洞口交互布置，墙梁，隅撑，拉条自动布置墙面门、窗洞口交互布置，墙梁，隅撑，拉条自动布置屋面支撑、柱间支撑可以在整体模型中体现屋面支撑、柱间支撑可以在整体模型中体现 1 STS-门式刚架三维设计门式刚架三维设计自动布置维护构件GIF自动进行檩条优化GIF自动绘制维护构件施工图GIF1

8、STS-门式刚架三维设计门式刚架三维设计门式刚架绘图参数设置GIF自动绘制门式刚架施工图GIF施工图查看与编辑GIF节点设计结果查看，与施工图重新设计GIF1 STS-门式刚架三维设计门式刚架三维设计绘制整体三维模型图GIF1 STS-门式刚架三维设计门式刚架三维设计绘制三维效果图、渲染图GIF2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.1 二维模型方法二维模型方法二维模型方法：二维模型方法：计算檩条，墙梁，吊车梁等构件计算檩条，墙梁，吊车梁等构件计算柱间支撑，屋面支撑计算柱间支撑，屋面支撑计算抗风柱计算抗风柱单榀刚架建模，截面优化，结构计算单榀刚架建模，截面优化，结构计算节点设计与绘

9、制施工图节点设计与绘制施工图2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.2 构件定义，截面分类构件定义，截面分类轴心受压构件对轴心受压构件对Y轴截面分类轴截面分类长细比相同时，长细比相同时，b类截面稳定系数类截面稳定系数大于大于c类截面，即类截面，即b类截面稳类截面稳定承载能力高于定承载能力高于c类截面。类截面。2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.2 构件定义，截面分类构件定义，截面分类截面分类由软件根据截面分类由软件根据GB50017自动确定，当存在多个选择时，自动确定，当存在多个选择时，一般取低的（偏安全）一般取低的（偏安全）只有少数截面用户可以干预，只有少数截面用

10、户可以干预，例如焊接例如焊接H形截面形截面修改截面分类要有根据，对材修改截面分类要有根据，对材料要求在施工图中要进行明确料要求在施工图中要进行明确说明！说明！2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.3 构件定义，抗风柱考虑构件定义，抗风柱考虑形式一：只承担山墙风形式一：只承担山墙风荷载，不承担屋面竖向荷载，不承担屋面竖向荷载；荷载；形式二：不但承担山墙形式二：不但承担山墙风荷载，还承担屋面竖风荷载，还承担屋面竖向荷载（兼作摇摆柱）向荷载（兼作摇摆柱）应将抗风柱传递给刚架应将抗风柱传递给刚架梁的力，传递给屋面支梁的力，传递给屋面支撑系统，避免刚架梁受撑系统，避免刚架梁受扭。扭。2 S

11、TS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.3 门式刚架计算长度取值门式刚架计算长度取值平面内计算长度系数平面内计算长度系数用程序自动计算结果用程序自动计算结果2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.3 门式刚架计算长度取值门式刚架计算长度取值平面外计算长度平面外计算长度原则为侧向支撑点间的距离原则为侧向支撑点间的距离屋面和檩条对上翼缘的作用屋面和檩条对上翼缘的作用隅撑的作用与设置（弯矩图例）隅撑的作用与设置（弯矩图例）取最大受压翼缘侧向支撑点间的距离取最大受压翼缘侧向支撑点间的距离 （隅撑间距）（隅撑间距）（图（图1 门式刚架系统）（图门式刚架系统）（图2 恒载，风载弯矩图）（

12、图恒载，风载弯矩图）（图3 弯矩包络图）弯矩包络图）2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.4 吊车荷载（桥式吊车）吊车荷载（桥式吊车）maxDPKPM结构软件中输入的吊车荷载是指吊车工作时，通过轨道和吊车梁传递给结构的最不利作用力，包括竖向作用力，横向和纵向水平作用力。12112max221max11maxmaxniniiiPlxPlxD抽柱时轴吊车荷载计算示意图最大轮压在B轴最小轮压在A轴最小轮压在A轴最大轮压在B轴302.61629.61531.2324.92 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.5 参数输入参数输入结构类型（用于确定地震计算阻尼比）结构类型（用于

13、确定地震计算阻尼比）单层厂房，门式刚架取单层厂房，门式刚架取0.0512层；取层；取0.03512层；取层；取0.02验算规范验算规范根据所计算的结构适用那本规范采用，综合考虑。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。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）摇摆柱设计内力放大系数（考虑铰接端实际有嵌固作用）2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.5 参数输入参数输入斜梁计算斜梁计算仅按压弯构件计算强度，和平面外稳定；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

14、，和平面内、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，无侧移框架有侧移，无侧移框架GB50017无支撑，弱支撑，强支撑框架无支撑，弱支撑，强支撑框架门式刚架按有侧移结构门式刚架按有侧移结构净截面和毛截面比值净截面和毛截面比值活荷载不利布置活荷载不利布置2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.6 构件修改构件修改n指定构件验算规范指定构件验算规范n指定构件钢号指定构件钢号n指定指定H形构件横向加劲肋的形构件横向加劲肋的设置设置n恢复缺省值（同设计参数）恢复缺省值（同设计参数）n构件查询构件查询n构件修改构件修改2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.6

15、 构件修改构件修改构件验算规范构件验算规范参数输入中，构件修改中参数输入中，构件修改中都可以指定验算规范，要明确二者的关系都可以指定验算规范，要明确二者的关系2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.6 构件修改构件修改构件验算规范构件验算规范2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.6 构件修改设计规范构件修改设计规范n参数输入：设计规范参数输入：设计规范（1）确定构件计算长度系数确定方法）确定构件计算长度系数确定方法n钢结构设计规范方法钢结构设计规范方法n门式刚架规程方法门式刚架规程方法（2）确定构件验算规范缺省值）确定构件验算规范缺省值（3）依据）依据计算长度系数确定

16、计算长度系数确定根据哪个方法确定更合理选择根据哪个方法确定更合理选择n构件修改：验算规范构件修改：验算规范（1）指定构件强度、稳定性计算要采用的设计规范）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）不影响计算长度系数的确定方法（3）依据）依据构件强度、稳定性计算构件强度、稳定性计算用哪个规范的方法更合理选择用哪个规范的方法更合理选择2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.7 契形构件变化率与腹板高厚比契形构件变化率与腹板高厚比9.1、当腹板高度变化、当腹板高度变化60mm/m时，时，按按 来控制：来控制：ywwfth/235250/2 STS-门式刚

17、架二维设计门式刚架二维设计2.1.7 契形构件变化率与腹板高厚比契形构件变化率与腹板高厚比9.1、腹板高度变化超过、腹板高度变化超过60mm/m时，根据规程时，根据规程CECS102:2002第第6.1.1条第条第6项，已经超出了规程规项，已经超出了规程规定的考虑受剪板腹屈曲后强度计算适用范围，这时程定的考虑受剪板腹屈曲后强度计算适用范围，这时程序按序按不考虑利用受剪板幅屈曲后强度不考虑利用受剪板幅屈曲后强度来控制腹板高厚来控制腹板高厚比。比。2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.7 解决方法解决方法2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.7 解决方法设置横向加劲肋解

18、决方法设置横向加劲肋2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.7 解决方法设置横向加劲肋（解决方法设置横向加劲肋（08版）版）2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.8 截面优化程序使用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），定义构件截面，只关心截面类型（变截面还是等截面），不用关心截面尺寸不用关心截面尺寸布置了相同标准截面的构件，优化后截面相同布置了相同标准截面的构件，优化后截面相同平面外计算长度要修改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优化限值要根据最优原

19、则和实际情况选择直接导出优化结果，用于结构计算直接导出优化结果，用于结构计算2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.9 结构计算结构计算应力比输出的含义应力比输出的含义挠度控制（相对挠度，挠度控制（相对挠度，绝对挠度，坡度变化）绝对挠度，坡度变化）计算结果输出计算结果输出门式刚架变截面杆件高门式刚架变截面杆件高厚比控制厚比控制 （主菜单）（主菜单）2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.10 节点设计相关指标节点设计相关指标按按GB50017设计指标与连接设计修改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钢材强度设计值，焊缝强度设计值根据板厚分组与

20、与GBJ17-88不同；不同；8.8级高强度螺栓预拉力提高级高强度螺栓预拉力提高摩擦面抗滑移系数喷砂处理由摩擦面抗滑移系数喷砂处理由0.55修改为修改为0.5（对于（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角焊缝计算长度焊缝长度-2x焊脚尺寸焊脚尺寸2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.11 节点设计节点设计节点类型选择节点类型选择端板厚度计算端板厚度计算节点计算方法节点计算方法反向弯矩计算反向弯矩计算连接位置腹板强度计算，加连接位置腹板强度计算，加劲肋布置劲肋布置节点域计算，斜加

21、劲肋设计节点域计算，斜加劲肋设计2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.12 节点域和加劲肋设计节点域和加劲肋设计节点域计算，斜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，加连接位置腹板强度计算，加劲肋布置劲肋布置（间隔（间隔1个或个或2个螺栓布置，个螺栓布置，程序自动判断）程序自动判断）vccbftddMfteNwwt22 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.13 螺栓直径选择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，直到满列不下，会自动调整螺

22、栓直径和间距，重新排列，直到满足要求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，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，柱脚锚栓结果可能存在多种直径的高强度螺栓，柱脚锚栓可以在设计时，采用一种直径的高强度螺栓可以在设计时，采用一种直径的高强度螺栓2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.14 抗剪键做法抗剪键做法作用：将柱底剪力通过抗作用：将柱底剪力通过抗剪键传递到基础，避免锚剪键传递到基础，避免锚栓抗剪栓抗剪V0.4N时，要设置抗剪键，时，要设置抗剪键，门式刚架一

23、般都要设置抗门式刚架一般都要设置抗剪键剪键抗剪键的做法抗剪键的做法2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.15 抗剪键计算抗剪键计算抗剪键的计算抗剪键的计算混凝土承压混凝土承压抗剪键根部截面抗弯，抗剪键根部截面抗弯， 抗剪验算（控制）抗剪验算（控制）抗剪键与底板连接焊缝验算抗剪键与底板连接焊缝验算新版软件可以自动设计抗剪键新版软件可以自动设计抗剪键可以选择槽钢或者普通工字钢可以选择槽钢或者普通工字钢截面规格自动确定截面规格自动确定可以绘制施工图可以绘制施工图2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.16 施工图施工图整体施工图，节点大样图（索引图），构件详图（零件放整体施

24、工图，节点大样图（索引图），构件详图（零件放样图）样图）设计院，制作单位的不同需求设计院，制作单位的不同需求2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计2.1.17 围护结构构件计算围护结构构件计算檩条墙梁计算：计算方法：屋面板形式、拉条设置方式檩条墙梁计算：计算方法：屋面板形式、拉条设置方式(图图)连续檩条计算：搭接长度，优化连续檩条计算：搭接长度，优化刚性檩条考虑刚性檩条考虑屋面支撑、柱间支撑屋面支撑、柱间支撑（三维图）（三维图）连接大样图连接大样图2 STS-门式刚架二维设计门式刚架二维设计1.3.3 单拉杆件单拉杆件是只能受拉，不能受压的柔性杆是只能受拉，不能受压的柔性杆件，如图例。件

25、，如图例。一旦受压，立即退出工作，重新一旦受压，立即退出工作，重新形成刚度矩阵形成刚度矩阵取消节点（不是删除节点）取消节点（不是删除节点）3 STS-软件应用软件应用3.1 超出门式刚架规程使用范围超出门式刚架规程使用范围选择验算规范选择验算规范长细比、挠度、长细比、挠度、柱顶位移控制限柱顶位移控制限值按照钢结构设值按照钢结构设计规范控制。计规范控制。3 STS-软件应用软件应用3.2 混凝土柱、轻钢屋盖混凝土柱、轻钢屋盖3 STS-软件应用软件应用3.2.1 不同模型计算对比分析不同模型计算对比分析3 STS-软件应用软件应用3.2.2 混凝土柱、轻钢屋盖常见问题混凝土柱、轻钢屋盖常见问题没

26、有整体计算没有整体计算没有考虑斜梁产生的水平推力，导致柱、柱下基础设计偏小。没有考虑斜梁产生的水平推力，导致柱、柱下基础设计偏小。梁支座处按照固定铰计算，钢梁轴力偏大，挠度偏小梁支座处按照固定铰计算，钢梁轴力偏大，挠度偏小整体计算，混凝土柱顶支座设置不合理整体计算，混凝土柱顶支座设置不合理支座与柱顶支承面间的滑移量支座与柱顶支承面间的滑移量构造要求不符合计算模型构造要求不符合计算模型设计拉杆，但忽略拉杆受压时的情况设计拉杆，但忽略拉杆受压时的情况软件处理方法软件处理方法3 STS-软件应用软件应用3.2.3 定义杆端约束定义杆端约束3 STS-软件应用软件应用3.2.4 柱顶支座（自由滑移）柱顶