鋼結構模塊講義第1頁/共87頁內容安排STS新規(guī)范版本特點門式剛架設計框架設計吊車梁設計2004.10新增功能介紹桁架、支架設計排架設計工具箱（構件，連接計算）塔架、空間桁架、網架計算第2頁/共87頁STS軟件新規(guī)范版本特點歷經2002年9月16日、2003年6月20日、2003年12月15日三次升級，于2003年12月30日正式發(fā)布。STS新規(guī)范版本特點：體現新規(guī)范各模塊新功能增加新模塊配備新用戶手冊和技術條件，演示光盤New第3頁/共87頁STS新規(guī)范版－體現新規(guī)范建筑結構荷載規(guī)范(GB50009-2001)建筑抗震設計規(guī)范(GB50011-2001)混凝土結構設計規(guī)范(GB50010-2002)基礎設計規(guī)范（GB50007-2002）冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范（GB50018-2002）門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程（CECS102:2002）鋼結構設計規(guī)范（GB50017-2003）New第4頁/共87頁STS新規(guī)范版－技術條件修改要點荷載效應組合根據荷載規(guī)范組合原則：可變荷載效應控制永久荷載效應控制第5頁/共87頁STS新規(guī)范版－技術條件修改要點按規(guī)范GB50017－2003計算鋼材、焊縫、螺栓的設計指標撓度控制，【vT】【vQ】計算與輸出考慮腹板屈曲后強度，局部穩(wěn)定計算，加勁肋配置吊車梁卡軌力Hk=aPk,max，局部承壓計算換算長細比，梁剛度修正，框架柱計算長度修正焊縫計算長度＝連接長度－2×hf承壓型連接高強度螺栓計算高強度螺栓預拉力值和抗滑移系數桁架節(jié)點板厚度確定第6頁/共87頁STS新規(guī)范版－技術條件修改要點按規(guī)程CECS102:2002計算撓度控制，坡度變化率節(jié)點設計，兩種設計方法檁條計算，風荷載體形系數，風吸力作用下的穩(wěn)定性計算隅撐計算補充了反向彎矩作用的節(jié)點驗算第7頁/共87頁STS新規(guī)范版－技術條件修改要點按規(guī)范GB50018－2002計算鋼材的強度設計值受壓板件有效寬厚比的計算檁條計算墻梁計算門式剛架計算第8頁/共87頁STS新規(guī)范版－技術條件修改要點抗震規(guī)范GB50011－2001阻尼比，地震分組長細比，板件寬厚比連接彈性階段計算連接極限承載能力計算第9頁/共87頁STS新規(guī)范版－技術條件修改要點混凝土結構設計規(guī)范(GB50010-2002)混凝土構件設計基礎設計規(guī)范（GB50007-2002）柱下獨立基礎計算標準組合基本組合用于基礎設計的文件第10頁/共87頁STS新規(guī)范版－功能改進使用新菜單門式剛架屋面墻面設計二維交互輸入二維結構計算門式剛架節(jié)點設計與施工圖三維框架節(jié)點設計與施工圖吊車梁設計與施工圖檁條、墻梁、隅撐設計與施工圖框架節(jié)點計算與繪圖工具New門式剛架框架桁架吊車梁檁條、墻梁、隅撐框架節(jié)點計算工具第11頁/共87頁STS新規(guī)范版－增加新模塊連續(xù)檁條計算支撐計算與施工圖抗風柱計算蜂窩梁計算組合梁計算簡支梁計算基本構件計算吊車梁平面布置與節(jié)點圖，構件圖繪制復雜空間結構建模及分析New第12頁/共87頁STS新版本(2004.10)說明PKPM主菜單修改門式剛架－E新版程序說明與常見問題框架－ C平面框架截面優(yōu)化支架－ 2支架截面優(yōu)化框排架－2框排架截面優(yōu)化工具箱－4“框架節(jié)點計算工具”修改為 “節(jié)點連接計算與繪圖工具”網絡版，單機版使用方法New第13頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.1三維和二維模型方法三維模型方法： 建立結構整體模型，布置、計算屋面、墻面構件。 形成單榀模型，優(yōu)化，計算，節(jié)點設計。 粗略統(tǒng)計結構整體用鋼量，報價，繪制施工圖。二維模型方法： 計算檁條，墻梁，吊車梁等構件。 建立單榀門式剛架模型，優(yōu)化，計算，節(jié)點設計，繪制施工圖。 精確統(tǒng)計單榀剛架鋼材，高強度螺栓用量。第14頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.2二維模型方法二維模型方法：計算單個檁條，墻梁，吊車梁等構件建立單榀門式剛架模型截面優(yōu)化結構計算節(jié)點設計繪制施工圖柱間支撐，屋面支撐抗風柱第15頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.2.1門式剛架計算長度取值平面內計算長度系數用程序自動計算結果平面外計算長度原則為側向支撐點間的距離屋面和檁條對上翼緣的作用隅撐的作用與設置（彎矩圖例）取最大受壓翼緣側向支撐點間的距離（隅撐間距） （圖1門式剛架系統(tǒng)） （圖2恒載，風載彎矩圖） （圖3彎矩包絡圖）第16頁/共87頁第17頁/共87頁第18頁/共87頁第19頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.2.2風荷載取值檁條，剛架計算采用配套的風荷載體形系數門式剛架規(guī)程荷載規(guī)范門式剛架建議按門式剛架規(guī)程采用修正后的基本風壓第20頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.2.3吊車荷載作用分兩部分：吊車梁的作用：以恒載輸入吊車工作的作用： 吊車荷載考慮最不利情況吊車荷載計算3個方法牛腿設計第21頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.2.4參數輸入結構類型（用于確定地震計算阻尼比）單層廠房，門式剛架取0.05≤12層；取0.035＞12層；取0.02驗算規(guī)范根據所計算的結構適用那本規(guī)范采用，有時需要多次計算，綜合考慮?？刂茀担T式剛架不按抗震規(guī)范控制高厚比，長細比。搖擺柱設計內力放大系數（考慮鉸接端實際有嵌固作用）第22頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.2.4參數輸入斜梁計算僅按壓彎構件計算強度，和平面外穩(wěn)定；按壓彎構件計算強度，和平面內，平面外穩(wěn)定；有側移，無側移框架GB50017無支撐，弱支撐，強支撐框架門式剛架按有側移結構凈截面和毛截面比值活荷載不利布置 （圖1活荷載不利布置比較）第23頁/共87頁第24頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.2.5單拉桿件是只能受拉，不能受壓的柔性桿件，如圖例。一旦受壓，立即退出工作，重新形成剛度矩陣取消節(jié)點（不是刪除節(jié)點）第25頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.2.6抗風柱形式一：只承擔山墻風荷載，不承擔屋面豎向荷載；形式二：不但承擔山墻風荷載，還承擔屋面豎向荷載（兼作搖擺柱）<結構簡圖>第26頁/共87頁第27頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.2.7截面優(yōu)化程序使用驗算規(guī)范選擇門式剛架規(guī)程或上海標準定義構件截面，只關心截面類型（變截面還是等截面），不用關心截面尺寸布置了相同標準截面的構件，優(yōu)化后截面相同平面外計算長度要修改優(yōu)化限值要根據最優(yōu)原則和實際情況選擇直接導出優(yōu)化結果，用戶結構計算第28頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.2.8結構計算搖擺柱設計內力放大，應力比輸出的含義撓度控制（相對撓度，絕對撓度，坡度變化）計算結果輸出第29頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.2.9節(jié)點設計相關指標按GB50017設計指標與連接設計修改鋼材強度設計值，焊縫強度設計值根據板厚分組與GBJ17-88不同；8.8級高強度螺栓預拉力提高摩擦面抗滑移系數噴砂處理由0.55修改為0.5（對于Q345，Q390，Q420）承壓型連接高強度螺栓抗拉計算與普通螺栓相同角焊縫計算長度＝焊縫長度-2x焊腳尺寸第30頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.2.10節(jié)點設計節(jié)點類型選擇端板厚度計算節(jié)點計算方法反向彎矩計算連接位置腹板強度計算，加勁肋布置節(jié)點域計算，斜加勁肋設計第31頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.2.11節(jié)點域和加勁肋設計節(jié)點域計算，斜加勁肋設計連接位置腹板強度計算，加勁肋布置 （間隔1個或2個螺栓布置，程序自動判斷）第32頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.2.12螺栓直徑選擇高強度螺栓直徑，根據構造要求，進行自動排列，如果排列不下，會自動調整螺栓直徑和間距，重新排列，直到滿足要求柱腳錨栓直徑，根據柱腳內力進行驗算，如果不能滿足，會自動增大錨栓直徑，直到滿足要求結果可能存在多種直徑的高強度螺栓，柱腳錨栓可以在設計時，采用一種直徑的高強度螺栓第33頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.2.13抗剪鍵作用：將柱底剪力通過抗剪鍵傳遞到基礎，避免錨栓抗剪V>0.4N時，要設置抗剪鍵，門式剛架一般都要設置抗剪鍵抗剪鍵的做法抗剪鍵的計算第34頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.2.14施工圖整體施工圖，節(jié)點大樣圖（索引圖），構件詳圖（零件放樣圖）設計院，制作單位的不同需求第35頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.2.15圍護結構構件計算檁條墻梁計算：選擇規(guī)范：屋面板形式、拉條設置方式(圖)連續(xù)檁條計算：搭接長度，優(yōu)化剛性檁條考慮屋面支撐、柱間支撐（三維圖）門式剛架連接大樣第36頁/共87頁第37頁/共87頁第38頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.3三維模型方法三維模型方法：建立結構整體模型，布置、計算屋面、墻面構件。形成單榀模型，優(yōu)化，計算，節(jié)點設計。粗略統(tǒng)計結構整體用鋼量，報價，繪制施工圖。第39頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.3.1三維模型輸入坡屋面輸入：定義梁兩端高差；定義上節(jié)點高度夾層，吊車牛腿頂面處，作為一個標準層輸入支撐可以不用輸入，在屋面、墻面設計時輸入第40頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.3.2屋面、墻面設計次梁樓板屋面墻面布置，計算，施工圖屋面、墻面設計菜單中輸入的檁條、墻梁、支撐等構件只用于本菜單的計算，繪圖，材料統(tǒng)計，不會傳遞到三維計算中第41頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.3.3結構計算支撐計算可以用三維分析程序計算，結果可參考（改進）形成二維數據文件，進行主剛架設計第42頁/共87頁1STS-門式剛架設計——

1.4問題探討支撐布置，剛性檁條，隅撐帶夾層的門式剛架底部框架，上部門式剛架混凝土柱、鋼梁的門式剛架抽柱門式剛架第43頁/共87頁2STS-鋼框架設計——

2.1三維和二維模型方法三維模型方法： 建立結構整體模型 用TAT，SATWE進行三維分析計算 接三維分析計算結果進行節(jié)點設計 繪制節(jié)點，構件施工圖，平面布置圖，三維模型圖 統(tǒng)計結構整體用鋼量，鋼材訂貨表，高強度螺栓表二維模型方法： 單榀建模，計算，二維節(jié)點設計，施工圖第44頁/共87頁第45頁/共87頁第46頁/共87頁2STS-鋼框架設計——

2.2三維模型輸入支撐、斜梁輸入樓板厚度次梁布置，組合樓板荷載輸入結構平面圖與鋼材統(tǒng)計（毛重）第47頁/共87頁2STS-鋼框架設計——

2.3用SATWE，TAT，PMSAP分析計算有無側移，計算長度系數修改特殊構件定義（鉸接構件，門式剛架構件，組合梁）考慮特殊風荷載與自定義荷載效應組合凈截面和毛截面比值結果查看第48頁/共87頁2STS-鋼框架設計——

2.4三維框架連接節(jié)點設計讀入設計內力定義連接設計參數選擇連接形式全樓連接自動設計單個節(jié)點設計參數，連接方式修改節(jié)點設計結果修改計算結果查看第49頁/共87頁2STS-鋼框架設計——

2.4.1讀入設計內力TAT設計內力SATWE設計內力PMSAP設計內力第50頁/共87頁2STS-鋼框架設計——

2.4.2設計參數，連接形式的選擇柱分段歸并方法高強度螺栓連接，全焊連接螺栓直徑，等級等參數梁拼接，柱拼接選擇節(jié)點連接形式，比較選擇原則根據具體連接情況確定第51頁/共87頁2STS-鋼框架設計——

2.4.3節(jié)點設計參數－螺栓排列第52頁/共87頁2STS-鋼框架設計——

2.4.4節(jié)點設計參數－連接參數第53頁/共87頁2STS-鋼框架設計——

2.4.5節(jié)點設計參數－全焊連接第54頁/共87頁2STS-鋼框架設計——

2.4.6計算結果查看 計算結果詳細輸出翼緣對接焊縫計算連接板與柱翼緣連接焊縫計算梁凈截面，連接板凈截面驗算螺栓群驗算第55頁/共87頁2STS-鋼框架設計——

節(jié)點設計方法—剛接梁端設計內力M，V常用設計法：翼緣承擔M，腹板承擔V（適用范圍）精確設計法：翼緣和腹板共同承擔M，腹板還承擔V M=Mf+Mw；Mf=M×If/I

Mw=M－Mf程序確定設計方法的原則：未考慮計算地震時： 當If/I＜0.7時，采用精確設計法 當If/I≥0.7時，采用常用設計法考慮計算地震時，均采用精確設計法第56頁/共87頁2STS-鋼框架設計——

節(jié)點設計方法—鉸接梁端設計內力V梁柱連接： 連接承擔V，V*e（偏心彎矩）主次梁連接 （1）剪力V，V*e（偏心彎矩） （2）1.3V第57頁/共87頁2STS-鋼框架設計——

節(jié)點域驗算節(jié)點域的屈服承載力

節(jié)點域的穩(wěn)定性 軟件按照上述要求進行了節(jié)點域驗算，當驗算不滿足要求時，給出了滿足要求的最小腹板厚度。

第58頁/共87頁2STS-鋼框架設計——

抗震極限承載能力驗算抗震極限承載力驗算 （1）Mu≥1.2Mp

（2）Vu≥1.3(2Mp/Ln)且Vu≥0.58HwTwFy抗震極限承載力驗算不滿足時的措施 當（2）式不滿足時，程序自動調整 當（1）式不滿足式，可修改截面，或者使節(jié)點塑性鉸外移的連接形式（見圖示）第59頁/共87頁（1）加設蓋板第60頁/共87頁（2）加腋第61頁/共87頁（3）RBS連接（狗骨式連接）第62頁/共87頁2STS-鋼框架設計——

2.4.7節(jié)點修改類型修改： 針對單獨的節(jié)點修改設計參數，連接形式 對修改的節(jié)點進行重新設計 全樓重新歸并節(jié)點修改： 修改設計結果（焊腳尺寸，連接板尺寸，螺栓數量排列等） 程序目前沒有進行重新驗算 全樓重新歸并修改的結果可以在施工圖中體現出來第63頁/共87頁2STS-鋼框架設計——

2.4.8框架支撐節(jié)點設計常用截面，雙角鋼，雙槽鋼，H形截面，箱形截面可采用焊縫連接，普通螺栓連接，高強度螺栓連接。支撐與梁柱連接支撐與梁連接支撐與柱腳連接支撐連接計算支撐節(jié)點施工圖，出圖方式支撐構件施工圖第64頁/共87頁2STS-鋼框架設計——

2.5三維框架施工圖節(jié)點圖適用于出設計圖的單位（設計院）構件圖適用于出詳圖的單位（制作單位）平面布置圖，立面布置圖三維模型圖（圖例）鋼材統(tǒng)計和高強度螺栓統(tǒng)計第65頁/共87頁2STS-鋼框架設計——

2.6框架節(jié)點計算工具梁柱連接主次梁連接柱腳節(jié)點支撐與梁柱連接支撐與柱腳連接設計結果可以繪制施工圖第66頁/共87頁3STS-桁架、支架設計

模型輸入作為柱構件輸入，鉸接構件，剛接構件，節(jié)點荷載計算長度與設計參數截面優(yōu)化與結構計算節(jié)點設計與施工圖焊縫計算，連接板厚度選擇按照GB50017連接板穩(wěn)定性計算暫時沒有考慮連接板厚度取值按桿件內力乘以1.25后選擇第67頁/共87頁4STS-排架設計

模型輸入實腹式組合截面，格構式組合截面，任意截面吊車荷載（雙層吊車荷載，抽柱吊車荷載）計算長度與設計參數截面優(yōu)化與結構計算節(jié)點設計與施工圖第68頁/共87頁5STS-吊車梁設計

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5.1.1吊車梁截面數據輸入第69頁/共87頁5STS-吊車梁設計

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5.1.2吊車梁截面優(yōu)化輸入0表示程序自動確定輸入最大截面尺寸輸入最小，最大截面尺寸變截面吊車梁給出5組重量最小的截面尺寸第70頁/共87頁5STS-吊車梁設計

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5.1.3考慮其他荷載的作用吊車輪壓作用，吊車梁、制動結構、軌道自重與灰荷重等由程序計算（簡化為輪壓×增多系數）其他豎向荷載對強度、穩(wěn)定性、豎向撓度的影響如：走道板活荷載，懸掛荷載等其他水平荷載對強度、水平撓度的影響如：相鄰跨吊車的橫向水平荷載作用（中列柱）第71頁/共87頁5STS-吊車梁設計

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5.1.4疲勞計算GB50017-6.1.1

當應力變化的循環(huán)次數n≥5×104次時，應進行疲勞計算。 （GB17-88規(guī)定為n≥105次）軟件對中級工作制吊車可以選擇是否進行疲勞計算第72頁/共87頁5STS-吊車梁設計

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5.1.5重級工作制吊車卡軌力GB50017-3.2.2條 計算重級工作制吊車梁及其制動結構的強度，穩(wěn)定性以及連接的強度時，應考慮由吊車擺動引起的橫向水平力（卡軌力），此卡軌力不與荷載規(guī)范規(guī)定的橫向水平荷載同時考慮。

Hk=α×Pk,max

軟鉤吊車α=0.1

抓斗或磁盤吊車α=0.15

硬鉤吊車α=0.2

軟件可以輸入每臺吊車的α系數第73頁/共87頁5STS-吊車梁設計

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5.2.1局部擠壓應力計算GB50017-4.1.3條:在梁局部 承壓強度計算中，將集中力在 腹板邊緣的分布長度改為：式中，a為集中力支承長度；hy為梁外表面至腹板邊緣距離；hR為軌道的高度。

（GBJ17-88為第74頁/共87頁5STS-吊車梁設計

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5.2.2豎向撓度計算第75頁/共87頁5STS-吊車梁設計

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5.2.3加勁肋配置加勁肋配置先假定間距，再驗算彎矩，剪力，