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3D3S11厂房结构手册-WORD版


厂房结构设计系统手册

钢结构设计软件 V11
厂房结构设计系统手册

2012 年 06 月

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厂房结构设计系统手册

目录
目录 ................................................................................................................ ............................................ 3
第一章 快速入门 ................................................................................................................................ 4

1.1 操作顺序 ............................................................................................................................. .............. 4 1.2 操作流程图 ............................................................................................................................. .......... 5 第二章 厂房结构模块菜单功能文字说明 ........................................................................................ 6

2.1 建模-刚架 ....................................................................................................................................... 6 2.2 设计-刚架 ..................................................................................................................................... 13 2.3 设计-围护 ............................................................................................................................. ........ 45
2.4 快速设计 ......................................................................................................................................... 55

2.5 轻钢后处理 ............................................................................................................................. ........ 56 2.6 重钢后处理 ..................................................................................................................................... 89 第三章 排架柱节点设计技术条件 .................................................................................................. 93

3.1 功能简介 ............................................................................................................................. ........... 93
3.2 节点设计基本原理 ......................................................................................................................... 93

3.3 柱脚设计 ............................................................................................................................. ........... 94
3.4 肩梁设计 ....................................................................................................................................... 100 3.5 人孔节点 ....................................................................................................................................... 102 3.6 牛腿节点 ....................................................................................................................................... 104

第四章 4.1 4.2 4.3 4.4
4.4



题 ............................................................................................................... ................... 106

例题一(包括主刚架布置设计、主刚架设计、围护布置) ................................................ 106 例题二(带夹层刚架,主刚架设计) .................................................................................... 122 例题三(带吊车刚架,包括主刚架设计、檩条设计) ........................................................ 127 例题四(砼柱钢梁厂房设计) ................................................................................................ 132
例题五(有摇摆柱厂房设计) ............................................................................................ 136

4.5 第五章

例题六(格构柱双层吊车厂房设计) ................................................................................ 138 厂房模型常见问题 ............................................................................................................ 144

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主要拓展功能:
1. 优化了吊车参数的定位输入功能. 2. 改进了吊车荷载的界面显示功能. 3. 厂房结构的计算书格式有大改进,内容更详细. 4. 刚接柱脚的计算长度取用更加智能,可以完成杆件截面优化.
5. 完善诸多节点的设计功能,包括柱脚,加腋节点,牛腿节点等.

6. 施工图绘制更加整洁,标注保持指向点不便,方便修改.

第一章
1.1 操作顺序
门架整体模型的操作:

快速入门

一、模板生成——布置轴线——布置刚架——刚架的单榀设计; 二、在单榀设计的菜单下,观察默认截面、观察默认支座约束、观察默认材料性质和构件方位;并进 行必要的修改;对于摇摆柱或柱顶铰接,对柱单元的顶部进行单元释放;
三、在单榀设计的菜单下,观察默认的恒、活、风单元荷载、并进行必要的修改;必要时,添加地

震荷载、温度荷载、吊车荷载;必要时把选择活荷载的不利布置选上; 四、内力分析,进行地震和内力的线性分析;显示和查询计算结果;
五、选择规范,进行截面优选或直接在已有截面上直接进行校核;优选后要求重新内力分析以更新内

力和位移; 六、生成计算书; 七、返回三维模型,选择围护结构的截面尺寸,生成纵轴线,布置围护结构; 八、对齐刚架,生成后处理模型; 门架单榀模型的操作: 一、模板生成——直接按单榀设计按钮;
二、在单榀设计的菜单下,观察默认截面、观察默认支座约束、观察默认材料性质和构件方位;并进

行必要的修改;对于摇摆柱或柱顶铰接,对柱单元的顶部进行单元释放;
三、在单榀设计的菜单下,观察默认的恒、活、风单元荷载、并进行必要的修改;必要时,添加地

震荷载、温度荷载、吊车荷载;必要时把选择活荷载的不利布置选上以考虑活荷载的不利布置;

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四、内力分析,进行地震和内力的线性分析;显示和查询计算结果; 五、选择规范,进行截面优选或直接在已有截面上直接进行校核;优选后要求重新内力分析以更新内 力和位移; 六、生成计算书; 七、返回三维模型,对齐刚架,生成后处理模型;

1.2 操作流程图
前处理流程图:

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第二章
2.1 建模-刚架
2.1.1 模板生成 模板信息

厂房结构模块菜单功能文字说明

数据说明: 增加刚架:增加不同类型的刚架; 删除刚架:删除在列表框中的刚架;
增加单跨:在当前刚架内增加单跨; 删除单跨:在当前刚架内删除单跨;

单跨形式:一榀刚架内每跨的形式,其中双坡为 1,单坡为 2,如框图左边图标所示,任意门式 刚架,除两端出现悬挑段外,都可以由形式 1 或 2 组合而成。例如下图模型从左至右依次为形式 2、1、 2、2、2 等 5 段;

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2
跨度:模型轴线间的水平距 离;

1

2
单榀内的跨形式

2

2

双阶柱:如果柱子是双阶柱,请勾选此选项。 左檐口高:左侧边檐口标高; 右檐口高:右侧边檐口标高; 左净高:左侧边柱内侧净标高; 右净高:右侧边柱内侧净标高; 注意: 当仅输入檐口标高而未输入净高(默认值为 0)时,有限元节点(梁柱轴线交点)纵向坐标取檐口标 高减去 300; 当仅输入净高而未输入檐口标高(默认值为 0)时,有限元节点纵向坐标取净高加上 300; 当同时输入檐口标高和净高时(两值不相等),有限元节点纵向坐标取两者平均值;
当用户直接输入有限元节点纵向坐标时,可将节点纵向坐标值同时填入檐口标高和净高项。即,

檐口标高和净高相等时表示该值为有限元节点(梁柱轴线交点)纵向坐标。 建议:
左右檐口高、左右净高:目的是为了获得结构模型的轴线数据,对已定截面的结构,若只需对结 构进行校核,可以根据实际情况定义左右檐口高及左右净高。对于还未设计的结构,檐口高和净高可

取相等值。 左梁坡度:指坡度值,如 1/3 输入 0.33333; 右梁坡度:同左梁坡度,但默认为与左梁反坡;
牛腿标高:该跨内有吊车时输入,具体为牛腿顶面的标高,无吊车输 0;对软件来讲,输入牛腿 标高唯一的作用就是在相应的柱单元上自动出现断点,只有在输入了吊车荷载后软件才能真正的进行

吊车荷载的计算; 夹层标高:夹层梁轴线的标高;
夹层柱到左轴线的距离:每一个夹层柱轴线到该跨左轴线的距离,并用英文的逗号分割。若该柱

左侧没有夹层梁,则在相应的距离值前加个负号即可;

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屋面左梁分段后段长比:如屋面左梁 n 段,输入前 n-1 段的段长与整个左梁的长度比(第 n 段等于 1 减去前 n-1 段段长比总和,省略输入),也可以输入各段水平长度值。如左梁不分段,不输任何值; 左梁跨度 18m,输入 0.25,0.5,(0.25)及 4.5,9,4.5 是等效的; 屋面右梁分段后段长比:同屋面左梁分段比,段长比也是从左至右输入的,比如左梁分段比是 0.4,0.6,那么与之对称,右梁分段比为 0.6,0.4; 荷载信息

数据说明: 屋面恒载均布值:不包括主刚架构件本身自重的面荷载值(构件自重软件会根据构件的截面面积 和材料密度自动考虑),该值乘以榀间距后,得到外包整个刚架恒载线荷载工况。

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屋面活载均布值:该值乘以榀间距后,得到分布在主刚架屋面梁上的活载线荷载工况。 楼面恒载均布值:有夹层时输入,该值乘以榀间距后,得到分布在主刚架楼面梁上的恒载线荷载 工况。 楼面活载均布值:有夹层时输入,该值乘以榀间距后,得到分布在主刚架楼面梁上的活载线荷载 工况。 基本风压:形成左风,右风两种风工况 算成线荷载。 软件导门式刚架 风荷载内置了两套规范, 即门式刚架规程( CECS 102:2002 )和荷载规范 (GB50009-2001)。软件选用了 CECS 的附录 A 以及 50009 条文 7.3.1 中的第 2、5、6、8、9、10 和 27 作为导风荷载的依据。 选用 CECS 导风荷载的规定:6.0 版以前的用户需要注意,以前的版本如果下图①②建模方法不同, 其风荷载的导法是不一样的,从 7.0 版本以后,软件进一步对单榀刚架结构的形式作了判断,下图的 ①②均按 CECS 导荷。 2、3,软件能自动套用相关的体型系数和高度系数,换

对于下图的刚架,CECS 中没有这种形式的刚架,因此端部 1,2,5,6 面采用轻钢规程中的风 荷载体型系数,3,4 面采用荷载规范中的体型系数。

选用敞开式导风荷载的规定:不论选择 CECS 还是 GB50009,敞开式门架均按 GB50009 的第 27 项导荷,并且考虑风荷载的敏感效应,考虑风压力和风吸力两种效应,共 4 组工况。 荷载规范、轻钢规程选项:选择了轻钢规程,那么就按照上一段的方法得到体型系数(即多跨情 况下,两边按照轻钢规程而中间跨按照荷载规程);如选择荷载规范,那么刚架的所有面都按照荷载规 范得到体型系数;

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封闭式、半敞开式、敞开式:

取风荷载体型系数,见 CECS 规程 2.1 节。取值见附录 A 表 A-1;

边柱轴线、边柱外缘:轴线形式,和对齐刚架边缘有关,具体见对齐刚架边缘一节。 地面粗糙度:和风荷载高度系数有关,一般场地为 B 类。 柱底标高:如果结构建在已有建筑或高山上,需要输入柱底标高以方便软件自动计算风荷载的高 度系数; 女儿墙高度:如果结构存在女儿墙,需要输入其高度以便软件自动计算女儿墙处的风荷载并以节 点荷载形式作用到女儿墙顶处; 按“确定”按钮,由以上输入的信息生成刚架的基本信息。 按“单榀设计”按钮,弹出单榀信息对话框,输入榀间距和分区类型,直接进入单榀刚架设计的 有限元模型,该模型等同于 7.0 以前版本的主刚架设计得到的单榀模型。

2.1.2 轴网生成 功能:用于生成刚架的轴网。 步骤:按“轴网生成”菜单,弹出轴线生成对话框,可输入标准轴线和非标准轴线,确定后屏幕显示 生成的横轴线,供后面的刚架布置用。

2.1.3 刚架布置 功能:该命令用于布置轴线上的刚架。
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步骤:按“刚架布置”菜单,弹出“门式刚架布置”对话框,点击模板序号列表选择一种模板,点击 “布置...”按钮,选择该类型的刚架所在的横轴线(可一次选择多个轴线,如果各刚架的模板类型相 同则选择全部横轴线),直到全部轴线上均有刚架为止,点击“关闭”按钮,软件自动进行刚架分类, 完成后屏幕按颜色显示分类完成后的各榀刚架,同一类刚架颜色相同。 在对话框中点击“查询...”按钮,选择需查询的一榀刚架,该刚架在模板中的序号在列表框中以深 色条表示。

注意: 1、软件根据各榀刚架所在的轴线自动判断是中间区还是边缘区。 2、端榀的荷载是根据一半的跨度折算得到的。 3、软件根据各榀刚架生成的有限元模型进行自动分类,同一类型的刚架所有信息均相同。 2.1.4 刚架分类 功能:对所有轴线的刚架进行分类,以确定计算以及出图的刚架种类数。 按“刚架分类”菜单,软件提示刚架类型可能要变化,点“是”按钮进行自动分类。软件根据各 榀刚架的有限元模型进行自动分类,分类的原则是按照节点、单元信息及其上的荷载进行的。由于分 类时需要对工程目录下的文件进行拷贝及删除等操作,所以该命令不可“Undo”和“Redo”。

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2.1.5 改变刚架类型 按“改变刚架类型”菜单,选择刚架改变其类型号。同一类型号的刚架只保存一组数据。

注意:改变刚架类型的时候要考虑荷载的情况,比如边榀的刚架荷载较小,改类型的时候,可以
把边榀的类型改成和中间榀一样,但是不能把中间榀的刚架类型改成和边榀一样,如果把中间榀的刚

架类型改成和边榀一样,那整个模型的荷载就会偏小。 2.1.6 分类显示
按“分类显示”菜单,弹出如下对话框用于刚架模型的分类显示。可以只显示其中的几种构件,

也可以勾选按截面显示构件颜色。按照不同的截面,显示不同的颜色。

2.1.7 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。 2.1.8 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。

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2.1.9 全部显示 与上述两个命令对应,按此图标,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经常被使用。 2.1.10 显示刚架名称 该菜单是一个显示开关,点击一次则显示刚架名称,再点击一次则取消显示。 2.1.11 显示截面 显示选中构件的截面。 2.1.12 取消截面显示 取消选中构件的截面显示,以单线条显示。 2.1.13 墙面檩条标高显示 该菜单是一个显示开关,用于显示墙面檩条的标高。 2.1.14 显示颜色 定义檩条、支撑、抗风柱等颜色,便于显示查看。

2.2 设计-刚架
单榀设计 按“单榀设计”菜单,软件提示选择一榀刚架,在同一类型刚架中任选一榀刚架,点击右键,
Command 命令行提示所选刚架的分区类型,同时将菜单被切换到“单榀设计”菜单,屏幕上显示的是

所选刚架的有限元模型。 注意:
在完成了一榀刚架的设计后,按“返回三维模型”菜单,主界面上会再次出现刚架空间分布图,

用户可以选择另外一榀重新进行设计工作。
如果用户在单榀设计过程中对一榀刚架进行了编辑,比如通过绘制构件增加了一根中柱,那么在

重新回到三维模型菜单后,新增的那根构件也会出现在刚架空间分布图中。 通过单榀设计菜单得到的设计模型中软件缺省定义了以下的内容:
1. 单元截面形式:有吊车作用柱单元以及有夹层柱单元为宽翼缘工字钢,无吊车作用柱单元为楔 形截面,分段后的斜梁端部两梁单元为楔形单元,不分段斜梁及分段后中部梁单元为宽翼缘工字钢; 2. 单元初选截面尺寸:程序根据所输各跨刚架跨度、柱高及荷载情况,自行从截面库中挑选相应

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截面作为初选截面提供给用户,初始截面均为截面库中的最小的,用户根据初选截面来进行设计计算 和优化或人工修改; 3. 各单元放置方位:梁柱腹板均位于主刚架平面内,梁保证其上表面平齐,柱保证外表面平齐; 4. 柱脚约束信息:有牛腿柱,柱底刚接;无牛腿柱,柱底铰接,允许其在平面内有转角; 5. 荷载信息:包括外包表面的恒载工况 0,屋面均布活载工况 1,左风工况 2,右风工况 3,以 及缺省的 8 种工况组合情况。
返回三维菜单

按“返回三维菜单”,主菜单切换到门式刚架菜单,主界面上显示刚架三维模型。
当前工程查询

用于显示当前的设计内容。 2.2.1 结构编辑 结构编辑菜单功能详见基本操作手册及原理 2.1 节。 2.2.2 显示查询 显示查询菜单功能详见基本操作手册及原理 2.2 节。 2.2.3 构件属性
2.2.3.3 定义材性

如果不修改的话,软件默认定义的材性是 Q345。在钢材中选择不同的级别时,在 5 个属性框中会 弹出包括屈服强度等默认的值,这些一般不需要修改;只有在选择自定义材料时,软件要求输入设计 强度和其它各项材料属性。 如果模型中存在钢筋混凝土材料,则通过类型选项选择为砼类型;如果存在钢管混凝土或者型钢 混凝土截面,则把类型选择为钢砼组合类型;

2.2.3.4

定义方位

软件已经自动完成了现成单元的方位定义,除非新增杆件,一般不需要修改。 由于门架轻钢中多楔形单元,所以需要注意下面关于楔形单元定义方位的方法。

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1)定义方位的作用: 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);定义方位指定 义 K 节点坐标,从而确定由单元两端的 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),进而确定单元的摆放。

k
2

i

0

z x

j

1

i-j-k平面和1-0-2平面是同一平面 确定了K节点就确定了i-j-k平面在空间的位置 即确定了构件1-0-2 平面的的放置

定义方位的作用

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便
定义,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。 注意:3D3S9.0 及以前版本需先定义方位库,通过方位库定义单元方位,3D3S10.0 及以后版本取 消了方位库,直接定义单元方位。 3)定义 K 节点的方法:
1、对于常用的等截面正放单元,可定义 k 点 x 向无限大或者 y 向无限大或者 z 向无限大,注意:

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

2、对于空间任意斜向放置的等截面单元,有两种定义方式:

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(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。 3、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。 ①两种楔形单元的区分 ± 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。

②楔形单元放置方位 小头小号节点、大头大号节点
大头小号节点、小头大号节点

“ +” 号 “-”号

③门式刚架楔形单元的通常定义(单元为等截面不在此列): 梁: Z 向负无穷大,根据②定义放置参数正负号,采用第二种楔形单元; 柱: 左边柱:X 向正无穷大,根据②定义放置参数正负号,采用第二种楔形单元;
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中 柱:X 向正无穷大,根据②定义放置参数正负号,采用第一种楔形单元; 右边柱:X 向负无穷大,根据②定义放置参数正负号,采用第二种楔形单元; 注意: ⑴ 方位定义完后,可通过显示结构图(菜单绘制施工图中)显示单元空间立体图以检查定义是 否正确; ⑵ 由于 2 与-2 单元非对称, 2 轴定义为指向斜边. 具体梁与柱的斜边指向由用户定义 2 轴的指

向,即 k 节点而定。例如,楔型梁的 k 节点通常应定义为 z 向负无穷大; ⑶ 无穷大的意义:原则上每一单元都有各自的 K 节点,对于一系列平行单元,将 K 节点设为某 向无穷大,忽略单元间的尺寸差距,方便了方位定义; ⑷ 单元局部坐标:1 轴指沿杆轴方向,2,3 轴可参考建立截面库中各截面的定义,K 节点方位 是定义 1-2 平面方位。 例题:体验 K 节点的作用 建立新工程,画线(0,0,0),(3000,0,1000)。 定义截面为工字钢。 ① 定义 K 节点 Z 向无穷大,显示截面; ② 定义 K 节点 Y 向无穷大,显示截面; ③ 定义 K 节点 Z 向无穷大,绕 1 轴转 300,显示截面。 定义截面为工字形楔形单元。 ① 定义 K 节点 Z 向无穷大,楔形单元放置参数 1,显示截面; ② 定义 K 节点 Z 向无穷大,楔形单元放置参数-1,显示截面; ③ 定义 K 节点 Z 向负无穷大,楔形单元放置参数 2,显示截面; ④ 定义 K 节点 Z 向负无穷大,楔形单元放置参数-2,显示截面; ⑤ 定义 K 节点 Z 向无穷大,楔形单元放置参数 2,显示截面。
2.2.3.5 定义偏心

在出现不等截面的上下柱的情况下,为保证上下柱外边缘平齐,需要定义柱的偏心;定义完偏心 可以通过显示截面进行观察是否定义的正确。 注意: ⑴ e2 和 e3 分别指有限元节点沿单元局部坐标轴 2 和 3 的相对于单元端部截面形心的偏心量,参 见下图示意; ⑵ 用户通过显示截面图来检查单元偏心的定义情况。

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2.2.3.6

定义计算长度

门架是平面结构,平面内的计算长度由软件根据规程自动计算得到,平面外的计算长度必须由用 户根据实际支撑情况人工填入;一般情况下,平面内就是绕 3 轴,平面外就是绕 2 轴。
柱的平面内(绕 3 轴)的计算长度是根据梁柱线刚度比和柱脚约束情况以及构件的楔率由软件自

动计算得到,梁的计算长度是根据梁的支点距离由软件计算得到;
梁和柱的平面外绕 2 轴计算长度必须由用户输入,否则就取构件本身的几何长度;平面外的计算 长度实际是平面外有效支撑点之间的距离,边梁边柱一般为檩条隅撑的间距,中柱平面外一般没有额 外支撑,就取构件本身的长度;正是由于中柱面外计算长度比边柱大,所以截面计算结果中中柱的翼

缘宽度一般比边柱大一些。
计算长度的定义有两种输入方式:定义长度表示直接输入计算长度,量纲为毫米;定义系数表示 输入无量纲的系数,该系数乘以单元的几何长度作为计算长度。在定义了长度后,相应的系数必须为 0,同样定义了系数后,相应的长度为 0,软件只识别一个值。门架中通常使用定义长度的方法来定义

计算长度,这样就避免了和单元的几何长度发生关系。 构件属性菜单其他命令功能详见基本操作手册及原理。 2.2.4 荷载编辑 软件建立的门架自动把用户输入在模板生成中的荷载值换算成单元荷载并存放在荷载库中。 门架是平面结构,因此荷载库中只有节点荷载和单元荷载能用在门架模型中。
轻钢模块中软件自动把模板生成中用户填写的荷载值换算得到的恒、活、风单元荷载添加到边梁 和边柱单元上,工况号分别为 0,1,2,3 等,有可能会出现 4,5 的风工况。可以通过显示单元荷载

进行观察。
活荷载默认是不考虑不利布置,一般的屋面荷载也没有进行不利布置的要求,但用户可以选择不

利布置,进行活载不利布置: 选择了不利布置的活荷载(图 1)按照穷举的方法可以具体拆分为 15 种工况(图 2),但是这样将
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导致计算量过大,实际计算过程中,软件只提供那些会使得构件端部内力取得最大值或最小值的情况。

2.2.4.4 吊车荷载 在新建门架中输入了牛腿的标高,那么在模型的柱单元上就会出现相应位置的节点。 如果吊车为桥式吊车,那么用户就需要在吊车荷载\桥式吊车影响线计算中输入吊车荷载的具体 值。每一组吊车节点处有几台就输入几台(不超过两台,因为规范规定不考虑超过两台吊车对一跨刚 架的同时作用)。 如果是双层吊车,由于输入牛腿标高只能产生一组吊车节点,那么就需要在上层或下层吊车处额 外再增加一组吊车节点;具体方法为有两种: 1) 在新建门架对话框中输入牛腿标高,同时输入夹层梁的标高(另一个牛腿标高),不需要输入

夹层柱到左节点的距离;这样在柱单元上就出现了两组节点号; 2) 只输入牛腿标高,在主界面的柱单元上使用结构编辑中打断的命令建立另外一组节点。

这两种方法都可以建立两组节点号,在这两组节点上同样输入吊车影响线,这样就可以完成双层 吊车数据的输入。

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2.2.4.4.1 桥式吊车影响线计算

功能:在相应的节点位置添加吊车荷载信息。 步骤:输入左、右节点号,或者直接在屏幕上选取节点。 桥式吊车轮压影响线对话框中到左柱建模位置偏心,到右柱建模位置偏心是指竖向力到柱轴线的 距离即吊车梁中心到柱轴线的距离。 横向力到牛腿的距离是指大车的轮子圆心到牛腿的垂直距离。
吊车参数包括最大最小轮压等,如果不是双层可以只输入满载轮压,空载轮压可以不输;不过不

清楚吊车参数,可以通过从吊车库输入按钮,选择现成的吊车类型,从而自动得到轮压的数据: 2.2.4.4.2 桥式吊车人工干预
人工干预中列出了由影响线计算得到的牛腿顶的吊车荷载反力值;这组反力是单纯由吊车的轮压 产生的,即只和吊车有关。左上角的编号表示吊车组合的情况。右上角即为该吊车荷载组合的基本信

息如台数,左右节点号,该层吊车台数等数据。 如果需要考虑吊车梁自重作用在牛腿顶的重量,需要额外换算后把该荷载添加到恒载中去。

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注意:编号 1,2,3,4,是指各种吊车组合的情况序号,是软件根据用户输入的吊车荷载信息自动进行 组合的结果。具体是几台吊车组合查看右侧该层吊车台数。如果只修改该层吊车的台数,而不修改最 大轮压反力等值,则吊车荷载不会改变。 2.2.4.4.3 单,多点悬挂吊车 如果是悬挂吊车就没有柱单元的牛腿节点,而以柱顶节点为参考点。用户需要输入左右节点号, 最大轮压,吊点间距等数据,需注意吊点间距的单位为米。

荷载编辑菜单其他命令功能详见基本操作手册及原理。 2.2.5 内力分析 内力分析菜单功能命令详见基本操作手册及原理。 2.2.6 轻钢设计验算 1. 选择规范 3D3S 软件内设与钢结构相关的几个规程规范,其中两个轻钢规程(CECS 和上海的地方规程)仅 针对门式刚架;若采用阶形柱,请选择钢结构规范。 规范选项中的第一个选项,除钢结构规范外,还存在冷弯、型钢混凝土、钢管混凝土等其它规范; 截面表中特定的截面选择了第一个选项后,会自动套用相应规程:

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截面表中的 Z 和 C 型的卷边及不卷边型钢、方型和矩形空心型钢、型钢混凝土、圆钢管混凝土、 方钢管混凝土这几种截面称为特定截面类型。其中 Z 和 C 型截面及空心型钢等薄壁型钢仅能套用用薄 钢规程;型钢混凝土只能套用型钢混凝土组合结构技术规程、圆钢管混凝土只能套用钢管混凝土结构 设计规程、方钢管混凝土只能套用矩形钢管混凝土结构技术规程,软件一旦遇到这些特定截面类型就 会自动套用相应规范。 轻钢规范的选择: 3D3S 软件中人为的规定只有宽翼缘工字钢(H 型钢)和工字型楔形单元可以套用轻钢规程。 人字屋面梁可以直接选用轻钢规范,无论是 CECS 还是上海规程都可以; 对于柱子和楼面梁,则要分具体情况: 对于单层刚架柱: 可以由以下两种规范选择情况,选择全国规程和上海规程的区别在于柱计算长度确定方法、构件 稳定验算公式不同。 (1) 选择全国规程 a. 选用查表法的情况:单跨柱脚铰接柱、多跨柱脚铰接柱单中间柱均为摇摆柱的情况。

b. 选用一阶分析法:所有单层门架都适用。 (2) 选用上海规程的情况 3D3S 软件中只采用了上海规程中的查表法,其适用情况为:单跨等截面柱、单跨变截面柱脚铰 接的情况。 以上两个规程的基本出发点是一致的,在遇到通常情况的厂房结构时结论也基本一致,但遇到一 些特殊情况时,由于规程本身的适用面较窄,可能出现分歧。 对于带夹层的刚架: 屋面梁可以直接选择轻钢规范,楼面梁和夹层柱建议选择钢结构规范,因为轻钢规范中的适用范 围一般为单层厂房。 钢结构规范: 钢结构规范是普遍钢结构设计的母规,可以适用于多数钢结构工程,包括框架、网架、桁架等类 型。3D3S 软件中凡除规程选项中较明确规定的结构形式(如厂房阶梯柱、钢管砼、檩条、网架等) 外的结构均可以套用钢结构规范。但凡涉及到某些子规范中的具体规定(如桁架、塔架计算长度的取 法),用户可根据子规的规定自行定义到软件的相关项中。 使用者在遇到不太单一的结构形式,比如轻钢厂房出现夹层时、门架模型中出现非宽翼缘工字型 和楔形截面时等,可以对不同构件套用多个规程以得到一个合理的结论:针对屋面梁套用轻钢规程, 楼面梁和柱选用钢结构规范。对厂式刚架主构件中出现的其它类型的截面形式,如圆、方钢管截面,
22

厂房结构设计系统手册

这些截面则要求选择钢结构规范。 2. 定义优选分组 对构件进行验算组的定义,定义了相同组号的构件在进行优选验算的时候优选为按相同的截面。 点击选择预查询单元,可以对以定义的单元进行组号的查询。 3. 单元验算 (1) 强度验算 对于非摇摆柱,强度应力比计算公式为: 当V ??
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

0.5V 时
d

M / M N ?? 1.0
e

式中

? ? ?

M ??M
N

?

e

e

??
? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

/A NW e
? ? ? ? ? ? ? ?
e

M ??W f
e e

当V ??

0.5V 时
d

M
N
f

? ? ? ? ? ? ? ? ?

?? N ?? M (M M
N
f e

?? ?? )[1 ( 0.5V 1)
2
d

V

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

?? 1.0 ]

? ? ? ? ? ? ? ? ?

式中

M f ??A (h ??t)( f ??N
N f w

A / )

抗剪强度应力比为: 平面内:V /Vd?? 1.0
?

V

3

平面外: ( A1f ??A2f) / f v

?? 1.0 , A f 、A f
1 2

为上下翼缘面积。

对于摇摆柱,强度应力比为:

N ?A / f ?? 1.0

23

厂房结构设计系统手册

抗剪强度应力比为:

平面内:

V ht
2/
w

f ??
v

1.0 h为截面高,t 为腹板厚 。
w

V
平面外:
3 v ) ( A f ??A f / f ?? 1.0
1 2

式中其他符号含义请参见《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》第 6.1.2 条。 (2) 计算长度 a. 柱的计算长度 若选择了全国规程的查表法: 对于单跨铰接柱,《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》表
/

6.1.3
/

根据梁柱的线刚度比 K2/ K1和

柱本身大小头平面内惯性矩之比 Ic0 Ic1 来确定柱计算长度系数。当 Ic0 Ic1 ??0.2 时,软件按照《冷 弯薄壁型钢结构技术规程》表 A.3.2 确定。
对于中间为摇摆柱的多跨单层柱脚铰接门架,摇摆柱计算长度取为 1.0,边柱计算长度除按照上述

方法查表得到计算长度系数外,还需乘以摇摆柱放大系数,如下式所示:

(i) 1 ?? ???? ??
1

??P/

h h
i 1

(P /
fi

fi

)

式中各符号含义参见《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》公式(6.1.3-6),其中 P1i 、 Pfi取 1.2 恒+1.4 活组合情况下柱轴力值。 若选择了全国规程的一阶分析法: 计算长度系数确定方法为:

??? ??0.85 .2 P ?? K P
Eoi

1

? fi
P

柱脚铰接

? ?

i

h

fi

??? ?? 0.85 1.2 P K P
i

Eoi

??

? fi
P

柱脚钢接

h fi

式中各符号含义参见《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》公式(6.1.3-6) 若门架中存在摇摆柱,则摇摆柱计算长度系数取 1.0,刚接柱计算长度系数除以上述方法确定以外, 还需乘以放大系数:

24

??
???? 1 ??

? ? ? ?
/

厂房结构设计系统手册

h
1i

1.2 (P /
fi

??

(P i )
1

h
fi

)

柱的强度验算,详见《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》第 6.1.2 条。 若选择了上海规程: 根据梁柱的线刚度比 K2/ K1和柱本身大小头平面内惯性矩之比 Ic0 Ic1 来确定柱计算长度系数。 b. 梁 梁的计算长度取整个门架的跨度,即相邻两柱顶之间的距离。 (3) 平面内稳定验算 选全国规程:
? ? ? ? ?
/

( N 0 ?? ?? A
xr e 0

??m M 1 N N [1 ??( /
0 x

) / f ?? 1.0
xr e 1

Ex0

?? W ) ]

选上海规程:

N (?? 1 ?? A
xr e 1

?? M N N [1??( /
0 mx 1

Ex0

?? W ) / f ?? 1.0 ) ]
xr e 1

若为等截面构件,则将两端分别作为大头和小头计算两次,取两者不利情况作为最后验算结果。 (4) 平面外稳定验算 选全国规程:

选上海规程:

??M ( ?? t W1 ) / f ?? 1.0 ?? A y e0 ?e N
0
by

1

(5) 刚度验 算

??M ( ?? t W1 ) / f ?? 1.0 ?? A y e1 ?e N
1
by

1

受压杆: ????180 受拉杆: ????350

(6) 腹板验算 对于腹板高度变化不超过 60mm/m 的构件,腹板高厚比不能大于 250 235 fy,否则腹板高厚比

25

厂房结构设计系统手册

根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》公式(6.1.1-3)和公式(6.1.1-10)倒推得到:

h
?

w

28.1 k t ?? ? ??
w p

235 / fy
6.1.1(6)条,不能

由于腹板高度变化超过 60mm/m,根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》第

考虑屈曲后强度,故腹板有效宽度系数 ????1,此时对应的 ?p??0.8 ,取 ?p??0.8 。

h
?

w

37 k t ?? ? ??
w w

235 / fy
6.1.1(6)条,不能
w

由于腹板高度变化超过 60mm/m,根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》第 考虑屈曲后强度,故腹板抗剪强度设计值 fv????
v w

f ,此时对应的 ? ??0.8 ,取 ? ??0.8 。

对于以上两个验算结果,取不利情况作为最后验算结果。 (7) 翼缘验算 当设防烈度不大于 8 度时,翼缘宽厚比不大于15 大于13 (8) 挠度验算 软件中对挠度的验算采用了 W/L(挠度比)的概念,挠度比中 W 的含义见下图。

235
y

f ,否则翼缘宽厚比不
y

235 f 。

其限制由用户在“设计验算-设计参数选择”对话框中“挠度控制”选项设定。 (10) 验算结果查询 截面校核: 用户在使用定义截面后,使用校核就可以查询当前截面是否满足要求。 对选用轻钢规程的构件控制以下指标:

26

厂房结构设计系统手册

强度应力比:大于上限为不足,小于下限为过大;
稳定应力比:大于上限为不足,小于下限为过大; 抗剪应力比:大于上限为不足,小于下限为过大;

构件的设计验算结果可以通过左下角的“文本”键以记事本的格式输出。 截面优选: 是在门架模型中使用的最多的自动选择截面的方式; 优选的含义是根据内力软件在截面表中挑出满足要求的截面尺寸。 因为优选所根据的内力结果是前一次内力分析的结果,在整个优选过程中杆件的内力和位移是不
变的,所以凡是牵涉到位移的验算结果,比如 W/L、结构最大位移等在优选过程中不会改变,必须在 截面发生改变后重新进行内力分析以更新位移结果。优选完成后,如果构件截面发生了变化,那么软 件会要求重新进行内力分析来更新内力,以便进行下一次优选,一直到优选后截面不发生变化为止。

优选的原理如下:
每根构件在设计验算后总会产生五个应力比和两个长细比:强度应力比、绕 2 轴应力比、绕 3 轴 应力比、沿 2 轴抗剪应力比、沿 3 轴抗剪应力比、绕 2 轴长细比、绕 3 轴长细比;软件把这 5 个应力

比和单元验算中的上限比较,同时把两个长细比和控制长细比比较,如果有 5 个应力比中有一项大于 上限值或有一个长细比大于控制长细比,那么该构件在截面表中的位置就向下跳一格;如果 5 个应力 比全部小于单元验算中的下限,那么该构件在截面表中的位置就向上跳一格。 所以截面优选是以验算结果中的 7 项结果作为指标,并且建立在截面表从小到大排列的前提假设 下。 截面优化: 优化的原理如下: 截面优化脱离了对截面表的依赖,以截面尺寸为参数,在满足验算要求的况下得到最小用钢量的 截面尺寸。 下面列出了工字型截面的优化原理:

27

厂房结构设计系统手册

初始截面

目标值 S: 截面面积 约束值 G: 归一化后的五个应力比,局部稳定指标,长细比指标 控制参数:
截面高度H

截面宽度B 计算得到 约束值 G 目标值 S 腹板厚度Tw
翼缘厚度Tf

是 约束值 G 足要求 否 控制参数增量 截面高度 截面宽度 腹板厚度 翼缘厚度 H B Tw Tf 约束值增量 分别计算得 到 G 目标值增量
i

i=1,2,3,4
i

S

G 找到最大的S 以及对应的增量 H或 B或 Tw或 以该真实增量为步长,增加截面 记录最终的 H,B,Tw,Tf

Tf





对于焊接矩形截面,控制参数同样为四个:截面的高、宽、腹板壁厚、翼缘壁厚。 楔形单元截面,控制参数为五个:大头截面的高、小头截面高、截面宽、腹板壁厚、翼缘壁厚。 T 型单元截面,控制参数为四个:截面的高、翼缘宽、腹板壁厚、翼缘厚。 圆管截面,控制参数为两个:截面直径、壁厚。
原则上,最终的截面尺寸的校核结果很接近于上限,并且此时的截面面积最小,但由于组成截面 板件宽厚比限值的存在,使得构件最终的校核结果适当偏离上限值,用户可以在设计参数选择中把板

件宽厚比限值放宽,运算结果就很接近校核上限。
截面优化和截面优选一样,都是每根构件根据各自的内力独立进行,所以只要内力不一样,每根 单元的优化后截面尺寸都是不一样的;和截面优选一样,软件同样可以根据定义截面的成组验算中的 组号来把一批单元合并一个截面,比如选中同一楼层的所有柱,定义一个组号后优化,那么这一楼层

的所有柱优化后截面相同。合并的原则是在一批相同组号的单元中以截面积最大的那个截面尺寸为准,
28

厂房结构设计系统手册

这样会带来一个问题: 比如两根构件优化后的截面分别是 450x150x6x8 和 300x300x6x8,如果这两根单元是成同一组的, 那么由于后一种截面的面积大,优化合并后这两根构件截面都是 300x300x6x8。由于 450X150 的截面 的抗弯性能好过 300X300,合并后原先为 450 截面的单元截面面积虽然增加了,但有可能不满足要求 了。 解决上述问题,必须在选择成组验算时把受力特性相同的单元归为一类,然后内力分析后多优化 几次,或在优化得到截面的基础上人工修改截面使最终截面都满足要求。 软件内置了宽翼缘工字钢、焊接工字型截面、工字型楔形截面、焊接矩形截、焊接箱型、焊接矩 形,圆钢管、T 型截面八类截面可以实施优化,如果用户同时选定了其它类型的截面实行优化,软件 会自动把其它类型进行优选,同时提醒用户:一共 XX 个单元的截面类型不在可优化截面范围内,只 能被优选。 4. 设计参数选择 点击设计参数选择,跳出如下对话框。

软件自动根据柱脚刚接铰接判断验算时计算长度取用方法为查表法还是一阶分析法。 最大水平位移验算 结构最大水平位移:若所有构件均选择用全国规程验算,则无吊车大于 1/60 为不足;有不带驾驶 室吊车的厂房大于 1/180 不足;有带驾驶室吊车的厂房大于 1/400 不足;若所有构件均选择上海规程 验算,则无吊车大于 1/75 为不足;不带驾驶室吊车的厂房大于 1/100 不足;带驾驶室吊车的厂房大于 1/240 不足;若模型中两种规范都有,则保守地取两个规范相应项限值较小者。 水平位移是针对整个结构的,每根杆件的验算查询结果中这两个值都相同。软件得到这个值的方 法具体是根据内力分析计算出来的水平位移值并自动识别相应的跨度和柱高,得到相对值。用户可以 自己查询得到节点位移值,除以相应的跨度来得到这两个值。对特殊的结构,如果软件找到的这两个 值不对,用户可以通过自己查询节点位移换算得到。 5. 写计算书

29

厂房结构设计系统手册

计算书的对话框分门架计算书和一般结构对话框两类;通过门架编辑生成的模型默认的计算书格 式是门架计算书格式。用户可以根据需要选择输出数据的内容。

2.2.7 重钢设计验算 1.验算所用规范 1.《钢结构设计规范》GB50017-2003 2.《钢管混凝土结构设计与施工规程》CECS28-90 3.《建筑抗震设计规范》GB50011-2010 2.构件验算主要内容 整截面:强度、稳定、刚度、腹板稳定、翼缘稳定验算; 单肢:强度、稳定、刚度、腹板稳定、翼缘稳定验算; 缀件:稳定、缀板线刚度验算。 3.柱构件的计算长度 软件会自动搜索阶形柱的阶数。若模型中存在双阶以上的阶形柱,由于规范中没有相关条文,故 软件将把这些柱全部默认为等截面柱,计算长度按照等截面柱来处理。 4.整截面验算
4.1 强度验算

4.1.1 钢单元 软件对钢单元的每个截面进行强度验算,取应力比最大的作为最终验算结果。验算强度应力比公 式为:

??

N

?? ?? M2 ??M 1.0 3 ??/ f ??

?

?

?

W ?3W3?? ???A? ?? 2 2
验算抗剪强度的公式为:

30

? 厂房结构设计系统手册

V2 f ??1 / A
v w

V3 f ?? f ?? A /1 A2
f v 1 2

式中

A 、A f 、A f ——分别为截面腹板面积、上、下翼缘面积。
w 1

对于单角钢截面,材料的强度设计值 f 将乘以折减系数 0.85。 4.1.2 梁腹板考虑屈曲后强度 若在“设计验算-设计参数选择”对话框中将“考虑梁腹板屈曲后强度计算”对勾选上,则对于工 字钢、H 型钢采用下式进行强度验算。

?? V

???? V ??1??

??

2

0.5

?
u

?? ?? M M
eu

?? ??1.0 M M ??
f

f

式中各符号含义参见《钢结构设计规范》GB50017-2003 第 4.4.1 条。 验算抗剪强度的公式为:

V

V

2
u

??1
f

V3 A2
1

f ?? ??A / 1
f v

4.1.3 钢管混凝土格构单元 当单元为轴拉、偏拉构件时,按照截面钢管的截面特性验算强度应力比 (承载力应力比)。
?

M ?? ?? M2 ?? 3 / f ??1.0 W ??W ???? ???A? ?? 2 2a 3 3a
??N
a

?

式中

A 、W a、W a ——截面钢部分的面积、绕 2、3 轴的截面抵抗矩。
a 2 3

当单元为轴压,偏压构件时,强度应力比 (承载力应力比)验算公式为:

N / N * ??1.0
u

式中 N* u——格构柱的整体承载力设计值,按下式计算。

N ??? ? N
u l e

*

* * *
o

式中
条;

??
l

* ——考虑长细比影响的整体承载力折减系数,见《钢管混凝土结构设计与施工规程》第

4.2.6

? ——考虑偏心率影响的整体承载力折减系数,见《钢管混凝土结构设计与施工规程》第
e

*

4.2.7

条;
?
*

N —— N * ??
0 0

N i ,其中N i 按下式计算。 ?? ??
0 0

i1

31

厂房结构设计系统手册

N i ??f A (1 ????? ? )
0 c ci i i

式中

f ——混凝土抗压强度设计值;
c

A ——第 i 肢截面混凝土面积;
ci

??
i

——第i肢截面套箍指标,按下式计算。

? ??f A / f A
i a ai c

ci

式中

f
ai

——钢材强度设计值;

a

A ——第i肢截面钢面积;
4.2 稳定验算

4.2.1 实腹式截面 软件对钢单元的每个截面进行稳定验算,取应力比最大的作为最终验算结果。若截面受压,则验 算稳定应力比公式为:
?

?? ?? ?? ?? M M ?? ?? ??? t3 3 ??/ f ??1.0 m2 2 ?? N ?? N ?? W ?? ??2A b3 3 ??W (1 ??0.8 ) 2 2 ?? ?? ?? Ne2 ?? ?? ?? ?? ?mM ?? / f ?? 1.0 ???tM ?? 3 3 ?? N ?? 2 2 ?? ?? N ???3A ?? ?? W W (1??0.8 ) ?? b2 2 ?? 3 3
??
?

N3
? ? ?
e

??

若截面受拉,则验算公式 为:

??N ?? M ??? ??

?? M ??
t3 3
b

?/ f ??1.0 ? W ??? 3 3 ? A ??W ?? M ??? 2 2 ?? ?? ?? M N t2 2 ??? ?? m3 3 ???? W ?/ f ??1.0 ??W 2 2 3 3 ? A ???
m2 2
b

式中

W ——绕2轴受压侧的截面弹性模量;
2

W

3

——绕3轴受 压侧的截面弹性模量;

??——箱型和矩形截面取全截面验算时????0.7 ,否则????1.0 。
对于等肢单角钢截面,材料的强度设计值乘以折减系数

??。

????
32

?

min(1.0,0.6 ??0.0015??? )
min

厂房结构设计系统手册

对于不等肢单角钢截面,材料的强度设计值乘以折减系数??,??取作 值。

0.7 和下式计算结果的较小

????0.5 ??0.0025??? ?
min

其中? 应按最小回转半径计算,当 ? <20 时,取 ? =20。
min min min

4.2.2 格构式截面 软件对钢单元的每个截面进行稳定验算,取应力比最大的作为最终验算结果。若截面受压,则验 算稳定应力比公式为:
?

?? ?? ?? ?? M M ?? ?? ?? t3 3 ??/ f ??1.0 m2 2 ?? N ?? W ?? ???2A ??W (1 N ) ?? b3 3 ?? ??
??

????
2 2

2

N2
e

?? ??

?? ?? ? ?? M ? ???tM ?? m3 3 ?? N ?? 2 2 ?? ?? 1.0 N ?? ?? ??? ?? W ?/ f ??A W (1 3 ) b2 2 ?? ?? 3 3 3 ?? Ne3 ??
若截面受拉,则验算公式为:

??N ?? M

?? M ?? ?? m2 2 ?? t3 3 ???/ f ??1.0 W ? W ?? ???A? ?? 2 2
b

?

?

3 3

??N ?? M

??

???A?
?

?? M ?? ?? t2 2 ???/ f ??1.0 ??W ? W ?? 3 3
m3 3
b

2 2

式中

W ——此处W 与求解强度时的W 不同,W ??I / y , y 具体取法见下图;
3 3 3 3 3 0 0

其余符号与公式(5.1.4)相同。

4.3

刚度验算

4.3.1 长细比限制 若用户没有指定构件的长细比限值,则长细比限值 ?m的取值分为以下几种。

(a) 框架结构 柱:

? ??120 235/ f
m

y

(轴压、偏压且设防烈度大于 6 度)

33

厂房结构设计系统手册

? ??100 235/ f
m

y

(偏压且设防烈度大于 7 度)

梁: 支撑:压杆
m

? ??250
m

? ??150 ? ?120
m

(设防烈度 6、7 度) (设防烈度大于 7 度) (设防烈度 6、7 度) (设防烈度大于 7 度)

拉杆
m

? ??200
m

? ??150
(b)非框架结构 压杆:柱: 梁:

? ??150
m

? ??150
m

支撑: ?m??200 拉杆: 只拉杆: (c)楔形截面 受压: 受拉: 4.3.2 长细比取值 (a) 双轴对称实腹式截面

? ??250
m

? ??9500
m

? ?150
m

? ??300
m

? ??l / i
2 02

2

? ??l / i
3 03

3

(b) 单轴对称实腹式截面 上下翼缘不同的焊接工字钢截面、T 型截面、上下肢不同的实腹式组合截面的绕对称轴(即 2 轴) 长细比?2,用《钢结构设计规范》 (5.1.2-3)计算出的换算长细比 ?2z 替代。 式 单肢角钢截面绕对称轴 (即 u 轴)长细比 ?u,用《钢结构设计规范》式(5.1.2-5a)、(5.1.2-5b)计算出 的换算长细比?uz替代。 等肢角钢双拼成的 T 型截面绕对称轴(即 2 轴)长细比 ?2,用《钢结构设计规范》式(5.1.2-6a)、(5.1.2-6b) 替代。 计算出的换算长细比?2z 不等肢角钢长肢相并成的 T 型截面绕对称轴(即 2 轴)长细比?2,用《钢结构设计规范》式(5.1.2-7a)、 (5.1.2-7b)计算出的换算长细比?2z 替代。
34

厂房结构设计系统手册

不等肢角钢短肢相并成的 T 型截面绕对称轴(即 2 轴)长细比?2,用《钢结构设计规范》式(5.1.2-8a)、 (5.1.2-8b)计算出的换算长细比?2z 替代。

(c) 钢格构式截面 格构式截面绕虚轴长细比用换算长细比代替。 双肢缀板柱:

?? ??
03

双肢缀条柱

?? ? ?? 360 ? 2 1 ? ? ?
2

?

3

? ?? ? 3 2 A A 7 ??
2 03

?

13

式中 ?1——分肢对最小刚度轴 1-1 的长细比;

A ——构件截面中垂直于3轴的各斜缀条毛截面面积之和。
13

四肢缀板柱:
? ?
2

?

??

02

? ? ?? ? 2 ??
2

??

?? ?? ? ??
2

2

1

03

3

1

四肢缀条柱:

? ?? ? 2 ?? A ? ?? ? 3 ? ? 40A 40A
2 2

?

A

02

03

13

13

式中 A12——构件截面中垂直于 2 轴的各斜缀条毛截面面积之和。

三肢缀条柱
?

??
?

?? 02 ? 2 ??
2 2

?? ?? ? 3 03 ??

?? A (1.5 ??cos 142A 2 ??
2

42A

)

A cos
1

式中 A1——构件截面中各斜缀条毛截面面积之和。 (d) 钢管混凝土格构式截面 按照《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS28-90)第 4.2.9~4.2.11 条求出构件的等效计算长度le 后,再采用等效计算长度来确定单元等效长细比。

35

厂房结构设计系统手册

? e ??l 2/I / A
2 e 2

0

? 3 ??l 3/I / A
e e 3

0

式中 A0——截面的等效面积,按下式计算

A ???? A
0

E ??Ec ??A
?? a i1 ci

?? i1

ai

另外,截面绕虚轴的长细比还需用换算长细比来替代。 双肢缀板柱:

双肢缀条柱

l 2 16( ? ?? ? 3 ?? d
2
03 e

)

2
03 e

A

0

? ?? ? 3 ??27A

式中 l ——格构柱节间长度。

13

d ——圆管外径,软件中保守地取了各单肢中外径最小值。

四肢缀板柱:

四肢缀条柱:

l 2 16( ? ?? ? 2 ?? d
2
02 e

)

l 16( ? ?? ? ?? ) d
03

2 e3

2

2
e

A

0

A
2 0

?? ?? ? ??40A
02

三肢缀条柱:

? 2 ? ? ? ?

12

? ?? ? 3 ??40A
03 e

13

??

02

??

??
2 e2

42A
0 ?? 2 ?? A (1.5 ??cos 1

)

??
4.4

?? 03 ? 3 ??
2 e

42A A cos
1

0 2

??

腹板稳定验算

4.4.1 简单实腹式截面的腹板稳定验算 (a) 截面为 H 型钢、焊接工字钢、T 型截面的纯弯梁构件的腹板稳定验算 根据《钢结构设计规范》第 4.3.2 条给出加设加劲肋的提示,但腹板宽厚比不得超过 250。

(b) 轴心受压构件

36

厂房结构设计系统手册

根据《钢结构设计规范》第 5.4.2-1 条验算截面为 H 型钢和焊接工字钢的构件。 根据《钢结构设计规范》第 5.4.4-1 条验算截面为 T 型的构件。 根据《钢结构设计规范》第 5.4.3-1 条验算截面为焊接箱型和焊接矩形的构件。验算时分别验算了 两个方向的腹板,并取其不利值。 (c) 偏心受压构件 根据《钢结构设计规范》第 5.4.2-2 条验算截面为 H 型钢和焊接工字钢的构件。 根据《钢结构设计规范》第 5.4.4-1 条验算截面为 T 型的构件。 根据《钢结构设计规范》第 5.4.3-2 条验算截面为焊接箱型和焊接矩形的构件。验算是分别验算了 两个方向的腹板,并取其不利值。 (d) 圆管截面 根据《钢结构设计规范》第 5.4.5 条验算截面为圆管的构件。 (e) 圆管混凝土截面 根据《钢管混凝土结构设计与施工规程》第 3.1.5 条验算截面为圆管混凝土的构件。 (f) 受拉构件和轧制截面构件不验算腹板稳定。 4.4.2 组合实腹式截面的连接板稳定验算 将截面视为工字形截面按照《钢结构设计规范》关于截面腹板稳定的条文验算来验算组合实腹式 截面的连接板高厚比。 4.4.3 取腹板屈曲后强度验算强度和稳定 若简单实腹式截面腹板或组合实腹式截面的连接板局部稳定不满足,则按照《钢结构设计规范》 (GB50017)第 5.4.6 条取有效截面重新验算整截面的强度和稳定,但稳定系数仍按照全截面来取值。
4.5 翼缘稳定验算

(a)

截面为 H 型钢、焊接工字钢、T 型截面的纯弯梁构件的腹板稳定验算

翼缘的宽厚比限值 mFHB 的取值为: mWHB ??15 。 对于焊接箱形截面,则《钢结构设计规范》第 4.3.8 条验算内翼缘,上述值验算外翼缘,并取两者 较不利者作为验算结果。 (b) 轴心受压构件 根据《钢结构设计规范》第 5.4.1-1 条验算截面为 H 型钢和焊接工字钢的构件。 根据《钢结构设计规范》第 5.4.1-2 条验算截面为 T 型的构件。 根据《钢结构设计规范》第 5.4.1-1 条验算外翼缘。

37

厂房结构设计系统手册

(c) 偏心受压构件 根据《钢结构设计规范》第 5.4.1-2 条验算截面为 H 型钢、焊接工字钢、T 型截面的构件。 根据《钢结构设计规范》第 5.4.1-2 条验算焊接箱型截面的外翼缘。 (d) 受拉构件和轧制截面构件不验算翼缘稳定。
4.6 套箍指标验算

根据《钢管混凝土结构设计与施工规程》第 3.1.5 条验算截面为圆管混凝土的构件。 5 单肢验算
5.1 单肢内力

5.1.1 双肢截面

?? N ??N ??N y 上肢轴力 ( ) (M ??M M ) d1 d2 2 ?? 3 d1 d2 ?? d1 N ?? N h h N ??N ??N y ?? 下肢轴力 ( ) (M ??M M ) d1 d2 1 N2 ?? ?? 3 d1 d2 ?? d 2 N h h
1

式中

y 、y —— 分别为上、下肢形心至截面形心的距离;
1 2

h —— 上、下肢形心之间的距离; N 1、N 2
d d d d

—— 分别为上、下肢吊车梁支座反力,无吊车梁则取 0; 分别为上、下肢吊车 ??Nd2e2 ,

M 1、M 2 ——

梁支座反力引起的平面内弯矩,Md1 ??Nd1

e

1

, Md2

无吊车梁则取 0。e1、e2分别为吊车梁在平面内相对于轴线的偏心值。 验算时分别按照 Nd1 ??Nd2 和

N 1、 ??0 N 2
d d

取真实值进行,取两者较不利情况作为最终验算结果。

/y M2 1 / I?? I/y Iy2 2 下肢弯矩 M ?? I2 / y M2 2 2 / ??I / y Iy2 2
上肢弯矩 M ?? 1
1 1 1 1 1

? ?

式中 I 、I 1 2 5.1.2 三肢截面

—— 分别为上、下肢绕截面 2 轴的惯性矩;

38

厂房结构设计系统手册

1 肢轴力 N1、弯矩 M1计算方法与双肢截面相同。2 肢轴力 N2、弯矩 M2见下式:

N2 M2 N ?2?dx? M ??0
2 2

式中 N 2、M 2 为将下部两肢看作等效下肢,按照双肢截面计算得到的下肢等效轴力和等效弯矩。 5.1.3 四肢截面

N1 M 1 N ?2?dx? N2 M2 N ?2?dx? M ??M ??0
1 2 1 2

5.2 单肢计算长度 实腹式组合截面:绕 2、3 轴计算长度均取构件的几何长度。 格构式截面:双肢柱:绕 2 轴计算长度取构件的几何长度,绕 3 轴计算长度取相邻缀条的中心距 或相邻缀板间的净距。 三肢柱、四肢柱圆管柱:绕 2、3 轴计算长度均取相邻缀条的中心距或相邻缀板间的 净距。 注:若格构柱为缀板形式,则单肢平面内计算长度取缀板净距,平面外计算长度仍取缀板轴线之间的 距离。
5.3 多肢钢管混凝土截面的单肢强度

若单肢受拉,则按下式验算单肢强度:

??Ni?

M

i

??
???

????Aai Wai??
?

/ f ??1.0

式中 Ni、 Mi——第 i 肢轴力、弯矩;

A ——第 i 肢钢部分的面积;
ai

W ——第 i 肢钢部分的截面抵抗矩。
ai

39

厂房结构设计系统手册

若单肢受压,则单肢等效计算长度取为相邻缀件之间的长度,再按照《钢管混凝土结构设计与施 工规程》钢管混凝土单肢柱来验算单肢强度。
5.4 单肢稳定

5.4.1 缀条柱 若单肢受压,则吊车肢稳定应力比公式为:
?

?? ?? Ni ? ?? ?? ???? A ??
?? ??
?
2i i

2

?? ?? ?? ?? 1.0 m2i i Ni ??/ f W (1 ??0.8 ) ?? i i

?? M

2

?
i

?

? ?

N
??????
? ? ?
3i i

? ??

?? M ?? t 2i i / f ??1.0 AW ? 2i
b

? ?

N 2i ??
e

???

2i

??

若单肢受拉,则吊车肢稳定应力比公式为:
?

??Ni??

m2i

??
???? ?W
? ? ? ?

M ?? 1.0 i ??/ f ??
i

? ?

A ? ??
i i 2 2

?? ?? ??Ni?? ?? t2i Mi 1.0 ???/ f ?? ?? ? W ?? ?? b2i 2i ? A
?
i

? ?

? ?

式中

下标i 对应第 i 肢的相应参数。

5.4.2 缀板柱 缀板端部弯矩由单肢来平衡,所以在验算缀板柱单肢稳定时应将缀板端部弯矩叠加到单肢,将单 肢作为双向受弯构件进行验算。 若单肢受压,则吊车肢稳定应力比公式为:
?

?? ?? ?? Ni ?? M ?? ?? M ??M 3 ? ?? ?? t i b ?? ?? 1.0 3 2 ?? m2i i ??/ f b

??

??
?? ?? ??

?? A ?? W
2i i

i i 2 2

Ni (1 ??0.8 ) N 2i
e

W ? 3i
b

3i

??

?? ?
?

?? Ni

?? M 3 ? ?? M ?? i b M ?? m3 2 t 2i i b ?? ?? W Ni ?? ?? A ?? W 3i i ? 2 i2 i i i ?? 3 3 (1??0.8 ) ?? ?? N 3i ??
b e

?? ?? ??/ f ?? 1.0

若单肢受拉,则吊车肢稳定应力比公式为:
? ? ? ? 40

? ? ? ?

? ? ? ?

? ? ? ?

? ? ? ?

?? ?? ?? M ?? ?? M M 3 ? t i b 1.0 3 2 ??/ f ?? N m2i i ?? b ?? W ?? iWi ?? ????A
??
i

? ? ? ? ?

厂房结构设计系统手册

??N

i

??

i i 2 2

i

??? t 2i

?? M M
i b

?

?? M ??
3

b3 3 ?

????A
?
i

W ? 2i
b

?? m3i b2 ???/ f ??1.0 ?? W ?? 2i
i i 3 3

式中 Mb2、 ——沿2、3 轴缀板的端部弯矩,具体算法见第 6.5 节。

M3
b

5.5

单肢刚度

按《钢结构设计规范》(GB50017)第 5.1.4 条验算单肢刚度。
5.6 单肢腹板稳定验算

根据单肢内力情况,验算单肢腹板稳定。
5.7 单肢翼缘稳定验算

根据单肢内力情况,验算单肢翼缘稳定。
5.8 单肢套箍指标验算

根据单肢内力情况,验算钢管混凝土格构柱的单肢套箍指标。 6 缀件验算
6.1 缀件计算长度

水平缀件计算长度: l0h=两肢形心之间的距离 斜向缀件计算长度: l0l=2
2

两肢形心之间的距离 ??相邻水平缀件之间的距离

若选择存在附加缀件,则计算缀件计算长度为:l?0??l0/(n ??1) 式中
6.2

n ——附加缀条的道数。

缀条的最小长细比

对于等肢角钢截面,若不设附加缀件,则最小长细比为

? ??l / i
min

olx

v

对于其他情况

? ??min(l
min

olx

??

/ i ,l / i )
x oly y

6.3

缀条稳定

缀件稳定应力比公式为:

41

厂房结构设计系统手册

N / f ??1.0 l A ?l
l l

式中: Nl——缀件轴力,对于水平缀件取 Nl??V / 2 ,V 为柱的最大剪力和下式两者取较大值;对于斜 缀件取 Nl??V / 2cos ??;

Af f V ?? 85 235
y

A ——缀件截面积;
l

? ——根据最小长细比得到的稳定系数。
l

6.4

缀板线刚度

按《钢结构设计规范》(GB50017)第 8.4.1 条验算缀板线刚度。
6.5 缀板强度

缀板所承担的剪力值为:

a T c ??V
1

式中 V
1

——分配到一个缀板面上的剪力;

a ——缀板轴线间距; c ——两肢形心间的距离。
缀板所承担的弯矩值为:

M ?? a V2
1

?

缀板强度验算按以下两式进行

??? ??f W
7 单元挠度验算

M

????1.5 ??fv

T

A

软件中对挠度的验算采用了 W/L(挠度比)的概念。 其中 L 为单元的“计算几何长度”,其值由软件自动判定,与用户定义的单元几何长度不同。单
元的“计算几何长度”分为绕 2 轴计算几何长度

l 和绕 3 轴计算几何长度 l ,两个方向的几何长度不
2 3

恒等,其值由构件的两端的侧向支撑决定。
以下图为例,图中主梁和次梁的 2 轴都与 Z 轴平行,单元○1 、○2 单元长度均为 1500mm。由于主 梁在节点 C 处有一次梁作为侧向支撑,所以主梁绕 2 轴几何长度为 1500mm,但绕
3

3 轴几何长度为

3000mm。另外需要注意的是:与柱铰接的构件不作为柱的侧向支撑处理。

42

厂房结构设计系统手册

挠度比中 W 的含义见下图。

8 用钢量计算 软件对于实腹式构件用钢量计算公式为:

W ???Al
式中 ??—— 钢密度;

A —— 单元截面积,对于楔形截面取中间截面处的截面积; l —— 单元几何长度。
对于格构式构件,用钢量计算公式为:

W ???[Al (n ?? Ah
h

?

l ?? n
2 h2

?

l

l

h) ??n 33
h

( )] A l 2ll 2 ??nl 3
l l

3

式中

A 、A ——水平缀件、斜向缀件的截面积;
h l h h l l

n 2、n 3、n 2、n 3 ——沿 2、3 轴水平缀件、沿 2、3 轴斜向缀件的数量; n ??l / 缀件中心距??单节水平缀件数量
h

n ??l / 缀件中心距?单节斜向缀件数量
l

l 2、l 3、l 2、l 3 ——沿 2、3 轴水平缀件、沿 2、3 轴斜向缀件的长度;
h h l l

43

厂房结构设计系统手册

l =两肢形心之间的距离
h

l=
l

2

2

两肢形心之间的距离

??相邻水平缀件之间的距离

9 其他说明 (1) 若在重钢厂房中采用了钢管混凝土、方管混凝土,则构件的计算长度将按照阶形柱来确定,
其它验算项目仍分别按照《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS28-90),《矩形钢管混凝土结构技

术规程》(CECS159:2004)进行。
(2) 下图所示截面若在圆管内填充混凝土,则对截面的面积、惯性矩、形心进行等效处理,再按照

《钢结构设计规范》(GB50017-2003)分别验算强度、稳定、长细比、上肢翼缘局部稳定和下肢的圆管

径厚比、套箍指标。

44

厂房结构设计系统手册

2.3 设计-围护
2.3.1 围护结构参数

软件提供了不同檩条截面对应的孔位置参数,用户可修改默认参数。 2.3.2 抗风柱布置及纵轴线生成

45

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选择一种抗风柱截面,点击“选择山墙刚架...”按钮,选择山墙刚架(可一次选择多个山墙),将 相应的抗风柱布置到刚架上,软件自动生成整个刚架的纵轴线。此时,不需要点击“生成纵轴线...” 按钮。如果山墙上没有抗风柱,则需要点击“生成纵轴线...”按钮,生成整个刚架的纵轴线。 2.3.3 屋檩布置 按“屋檩布置”菜单,软件提示选择两榀刚架,选择第一榀和最后一榀刚架(也可选择其它的两 榀刚架,软件在所选的两榀刚架间按相同的形式布置屋面檩条),弹出“布置屋面檩条”对话框,确定 后将檩条布置到屋面上。

说明: 1.软件提供 C 形和 Z 形(直卷)两种檩条截面形式。 2.檩条间距指每一坡中间处的檩条间距,每一坡两端处的檩条间距根据坡信息中的 L1、L2 自动 算出。 3.拉条数目的设置见 CECS102:2002 6.3 节 4.坡信息:先确定坡数。如下图为 3 坡;

左檩到轴线距离 L1:图中 L1(负值指离轴线向外);

46

厂房结构设计系统手册

右檩到轴线距离 L2:图中 L2(负值指离轴线向外); 双击坡信息中的列表项,可改变 L1 和 L2 的值。 2.3.4 门窗布置

按“门窗布置...”菜单,软件提示选择门、窗所在轴线,选择一根轴线,点击右键弹出“门、窗
布置”对话框,同时视图被切换到只显示所选的轴线及其上的对象,输入门或窗的信息,点击 “布置 门...”按钮,对话框隐去,选择门所在开间的红色短轴线(可一次选择多个),点击右键,门被布置到

所选开间上;布置窗的方法同上。 点击“删除门窗...”按钮,可删除已布置好的门窗。 点击“关闭”按钮,视图还原,同理按以上方法可布置其它轴线上的门窗。 2.3.5 墙檩布置
按“墙檩布置”菜单,软件提示选择墙檩所在轴线,选择一根轴线,点击右键弹出 “布置墙面檩

条”对话框,同时视图被切换到只显示所选的轴线及其上的对象,输入布置信息,点击“布置墙檩...” 按钮,对话框隐去,选择墙檩所在开间的红色短轴线(可一次选择多个),点击右键,墙檩被布置到所 选开间上(同一个开间重复布置时,软件将自动删除上一次布置的结果)。

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厂房结构设计系统手册

说明: 1.墙面檩条布置原则为:在踢脚处檩条标高、窗户下上口、门顶、檐口处檩条标高、女儿墙顶 处檩条标高的地方各布置一根檩条,如果相邻的两檩条间的竖向距离大于檩条间距(如 两檩条间再布置一根檩条。 2.顶部布置斜拉条:如果在此项前打勾,则在最上面的两根檩条间布置斜拉条。 3.自动确定檩条离轴线距离:如果在此项前打勾,则 D3 和 D4 自动确定,否则需人工输入 D3、 D4。自动确定的原则是:对于纵墙,D3、D4 都等于小立柱截面宽的一半加 10mm;对于山墙, D3=D4=10mm。 4.布置斜拉条:点击此按钮后,对话框隐去,选择斜拉条所连的墙檩(同一开间选取两根),右
键后斜拉条被布置到所选墙檩上。多数情况下,只需在顶部布置斜拉条,所以无需再单独布置斜拉条。

1.5m),则在

5.为便于理解,下图列出了软件常用的几种墙面檩条节点(尺寸和数值均为示意)。

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2.3.6 屋面支撑布置 按“屋面支撑布置...”菜单,弹出“布置屋面支撑”对话框,同时视图被切换到 Top View,输入 布置信息,点击“布置支撑...”按钮,对话框隐去,选择水平的红色短轴线(如选择第一和最后一个 开间的所有短轴线),点击右键,支撑被布置到两相邻轴线间的梁上。

说明: 1.软件定义屋面支撑的截面为圆钢。

49

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2.两轴线间的支撑数 N:指相邻的两根纵轴线间的支撑数量。 3.离梁上边缘的距离 L1、L5:该值应小于梁截面高。 4.下端轴线指 Y 坐标较小的纵轴线,上端轴线指 Y 坐标较大的纵轴 线。 5.支撑间距离 L4:如果两轴线间有多道支撑时需输入该值。 6.软件默认在支撑间布置水平系杆,如需再单独布置系杆(如支撑布置在第二开间,在第一开 间需布置系杆),点击“布置系杆...”按钮,对话框隐去,选择布置系杆的红色短轴线,点击右键,系 杆被布置到相应的梁上。 2.3.7 柱间支撑布置
按“柱间支撑布置...”菜单,软件提示选择墙檩所在轴线,选择一根轴线,点击右键弹出 “布置 柱间支撑”对话框,同时视图被切换到只显示所选的轴线及其上的对象,输入布置信息,点击 “布置 墙檩...”按钮,对话框隐去,选择墙檩所在开间的红色短轴线(可一次选择多个),点击右键,柱间支

撑被布置到所选开间上。

说明:软件提供三种柱间支撑类型,如果需要布置多层支撑,可在同一开间多次布置,如下层支

撑采用双角钢支撑,上层支撑采用圆钢支撑,填入不同的标高等参数分别布置即可。 2.3.8 围护结构计算 ?? 屋檩计算

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厂房结构设计系统手册

说明: 1.荷载组合:点击该按钮,弹出用于屋面檩条设计时的荷载组合情况,用户可修改。 2.形成计算模型:在该按钮前打勾,则校核或优化后主界面上显示檩条的计算模型,同时菜单被
切换到单榀设计菜单。在内力分析菜单中进行内力分析和效应组合,然后在设计验算菜单中的选择规 范中,选择檩条验算,按确定按扭,在屏幕显示验算结束提示框后,按确定按扭,屏幕将直接弹出檩

条设计验算结果。 3.“校核...”用于对所选檩条进行计算,“优化...”指在檩条截面库中从小到大选择截面进行验算, 直到满足为止。校核或优化完成后弹出计算结果。 4. 适用规范见 CECS102:2002 6.3 节,本软件提供 Z 型、卷边槽钢及工字型实腹檩条的计算; 5. 设置拉条数目:根据檩条跨度获得檩条的侧向支承长度; 6. 每米紧固件数目,每米面板截面惯性矩:考虑面板抗扭与抗弯刚度对檩条抗扭刚度的贡献, 见 CECS102:2002 附录 E.0.4; 7. 计算方法:一般采用单跨简支计算,也提供连续构件计算方法; 8. 设计方法:见 CECS102:2002 6.3.9 条; ?? 墙檩计算

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厂房结构设计系统手册

说明: 1.适用规范:CECS102:2002 6.4 节; 2.与屋面檩条设计相比,墙檩荷载不包括检修荷载和活荷载; 3.其余同屋面檩条设计。 ?? 柱间支撑计算

单层支撑

双层支撑

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说明: 1. 适用规范:CECS102:2002 6.5 节,钢结构设计手册(第二版)2.3 节三。 2.软件提供单层支撑和双层支撑两种支撑形式。 3. 荷载: 纵向风荷载 P1:按集中荷载作用于柱顶标高处;初始风荷载值根据风荷载基本信息和快捷 生成中的门架模板信息计算得到。 纵向吊车水平荷载 P2:按最大轮压之和换算,作用于牛腿标高处。 4. 截面尺寸:点击对话框中的截面名称,弹出“输入截面”对话框,用户可根据情况定义柱、 横梁和支撑的截面。 5. 厂房纵向支撑排数:以此值均分纵向荷载。 6. 重新计算风荷载:修改风荷载基本信息或厂房纵向支撑排数后,按此重新计算风荷载。
7.形成计算模型:在该按钮前打勾,则计算完后主界面上显示支撑的计算模型,同时菜单被切换

到单榀设计菜单,可按一般结构进行计算。 ?? 抗风柱计算

软件可以设计实腹式抗风柱构件,构件按照单跨简支梁计算。 说明: 如果选择到一个抗风柱设计,软件自动得到该抗风柱的受荷范围;
1. 抗风柱高:如果选择到抗风柱,柱高为所选抗风柱高,否则取山墙面内最高的抗风柱计算。

2. 抗风柱间距:该值乘以面荷载均布值得到抗风柱上的线荷载。

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厂房结构设计系统手册

3.形成计算模型:在该按钮前打勾,则计算完后主界面上显示抗风柱的计算模型,同时菜单被切 换到单榀设计菜单,可按一般结构进行计算。 ?? 隅撑计算

说明:适用规范见 CECS102:2002 6.1.6 节; 2.3.9 截面定义

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厂房结构设计系统手册

按“截面定义...”菜单,弹出“定义截面”对话框,按“查询...”按钮选择相应构件查询截面, 按“定义...”按钮选择相应构件定义截面。定义时只能改变截面大小,不能改变截面类型。 建议:布置抗风柱、檩条及支撑等时,先通过计算确定好构件截面,再将其布置到相应位置上。 只有在局部改变截面大小时才用定义截面命令,否则构件间的相对位置可能不正确,如下图将 150 的 檩条改变为 200 的檩条后孔的位置还没有变化,这时只有在空间模型图中通过移动拉条来改变相应的 孔位置,这样就比较麻烦。

2.4 快速设计
2.4.1 全部设计

按“全部设计...”菜单,弹出“全部设计”对话框,分别选择设计的内容,按“确定”按钮软件 对整个结构进行自动设计。执行该命令需先将刚架、抗风柱、檩条、支撑等布置好。 建议: 1.软件按当前的构件信息对整个结构进行快速设计,在设计前可改变构件的基本信息,如改变 刚架柱的平面外计算长度,可通过“单榀设计”菜单进入单榀刚架的有限元模型,在此模型下改变柱 的平面外计算长度。 2.如果刚架的构件已设计好,就不应再使用全部设计,否则构件的截面可能会发生变化,已有 的构件截面信息会丢失。

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厂房结构设计系统手册

3.快速设计主要是给用户提供一个快速的设计结果,可能比较近似,因边界条件、计算长度等 按软件默认可能会出现误差。 2.4.2 价格统计

按“价格统计...”菜单,弹出“材料价格统计...”对话框,输入材料价格,按“确定”按钮,软 件统计各材料的价格,完成后弹出一个统计结果。 如果统计类型中选择按截面优化后统计,软件自动调用“全部设计”命令,此时,统计完后构件 的截面可能会变化。

2.5 轻钢后处理
在 AutoCAD 环境下,把 3D3S 门式刚架结构计算模型置为当前文档,当前菜单应为“轻型门式钢 刚架”。 转换 3D3S 门式刚架计算模型转换为后处理模型,需依次执行两个命令:“对齐”和“后处理 实体模型” 2.5.1 对齐 该命令调整主刚架及围护结构构件的位置。点击菜单命令“后处理—模型”→“对齐”,出现下图 所示的对话框。按“确定”钮软件自动完成所选的对齐项。

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厂房结构设计系统手册

1)除非用户已确定各构件间的相对位置正确,一般情况下,在转到后处理实体模型前需先执行“对齐” 命令。 2)对齐刚架表面:以第一榀刚架为标准,将所有刚架的外包尺寸对齐到同一位置,保证檩条等的正确 放置;软件是通过定义构件的偏心来实现刚架表面的对齐。 3)对齐屋面、墙面、山墙檩条。因为梁、柱截面尺寸的变化将使檩条放置的位置不正确,通过执行该 命令将使檩条放置到正确的位置。 4)对齐屋面支撑。梁的截面改变后,支撑相对于梁表面的位置可能要变化,通过执行该命令使支撑离 梁表面的距离恢复到初始布置时的距离(见下图)。

5)对齐柱间支撑。原理同上。 6)对齐门侧檩条。将门两边的横向短檩条与相邻开间的墙檩对齐到同一高度(见下图)。

对齐前

对齐后

7)延伸角部檩条。将纵墙檩条延伸到山墙檩条外边缘,同时将山墙檩条延伸到边柱外缘。 8)截面对齐模式。当檩条截面不同时,选择一种对齐模式;当檩条截面相同时,任选一种对齐模式均

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可。 9)软件默认抗风柱形心与刚架柱形心 X 坐标相同。 2.5.2 后处理实体模型 点击菜单命令“后处理”→“后处理实体模型”,软件根据计算模型生成一个新的 dwg 文件,该
文件是门式刚架结构的三维实体后处理模型。软件同时生成同名文件夹以存放相关数据,程序默认的

文件名/目录名为:A_框架后处理模型/A_框架后处理模型 Post,其中 A 是计算模型的工程名称。 2.5.3 补充建模 补充建模主要是建立比如夹层框架柱/梁、隅撑以及女儿墙立柱等。
2.5.3.1

夹层框架柱

该命令用于添加夹层框架柱。

在对话框左侧属性中输入要增加的柱的属性,从对话框右侧选择一种方式定义柱子。点击选择柱

定义属性按钮定义原有柱子的属性,点击选择柱查询属性按钮,选择一根柱子查询它的属性。
2.5.3.2

夹层框架梁

该命令用于添加夹层框架梁。 夹层框架梁对话框同框架柱类似,操作方法同夹层柱。
2.5.3.3

隅撑

菜单命令“隅撑”的对话框如下图所示,选择撑杆截面,修改隅撑参数,跳出隅撑参数对话框,

输入连接板厚,尺寸以及螺栓直径。在模型中选择檩条和屋面梁(边柱)布置隅撑。
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2.5.3.4

女儿墙立柱

该命令用于添加女儿墙立柱。

女儿墙立柱分山墙和纵墙,在对话框中选择立柱截面,输入柱顶标高,参考距离,立柱数量,立 柱间距等参数,然后选择参考定位构件,屋面梁进行布置。 2.5.4 模型显示 2.5.4.1 按楼层/轴线显示 菜单命令“按楼层/轴线显示”的对话框如下方左图所示,软件只显示选定楼层或轴线上的构件, 也同时显示与这些构件相连接的节点。

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2.5.4.2 按构件类型显示 菜单命令“按构件类型显示”的对话框如上方右图所示,软件只显示选定类型的构件。 2.5.4.3 按构件属性显示 点取菜单“按构件属性显示”,选择一根杆件,右键表示选择结束后出现下图的对话框,软件显示 或隐藏与所选杆件属性相同的杆件。

2.5.4.4 简化显示
将选择的构件用直线段表示,节点用小三角形表示。当构件与节点很多时,使用该命令可大大加

快显示速度。 2.5.4.5 实体显示
该命令为“简化显示”的逆命令,是将选择的构件与节点按真实的三维实体来显示,适于细部观

察。
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2.5.4.6 部分显示 只显示选中的物体。 2.5.4.7 部分隐藏 隐藏选中的物体。 2.5.4.8 全部显示 显示模型中的全部物体。 2.5.4.9 当前显示颜色 该命令的对话框如下方左图所示,软件按选定的属性类别更改构件的当前颜色。

2.5.4.10 显示选项 该命令的对话框如上方右图所示,打开或关闭节点、杆件、剪力墙的各种显示内容。 2.5.5 主结构节点计算参数 该命令的对话框有四个子页面,分别为“基本参数”、“夹层框架节点”、“轻钢节点”和“柱脚”。 2.5.5.1 基本参数 对话框子页面如下图所示。

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设计/计算方法:软件提供三种节点的设计计算及模型装配的方法: 1)按 3D3S 整体计算内力; 2)按构件等强(仅适用于框架结构节点); 3)按用户指定的节点设计力; 三种模式的在计算上的本质区别在于节点设计力的来源不同。 等强设计是一种非常实用的设计计算模式,框架节点由单一的等强系数(0 到 1 之间)来控制。 如果用户使用其它结构分析软件(例如 SAP2000 或 Ansys)经整体计算得到构件杆端力,而在本
软件模块中进行包括节点设计在内的后处理工作,那么可以使用“按用户指定的节点设计力”模式。

软件不对门式刚架围护结构的连接节点进行计算,由用户直接指定节点的尺寸等参数。 螺栓直径和间距: 用户可以指定螺栓的间距和直径,也可以由软件自动选择计算,即选择项为“自动”。当指定为软
件自动选择计算时,软件按照 M16,M20,M22,M24,M27,M30 的直径顺序进行设计计算,直至

找到同时符合强度和构造要求的螺栓直径。 可用连接板厚度: 软件在节点计算时,只选用已打“√”的板厚系列。

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2.5.5.2 夹层框架节点 对话框子页面如下图所示。软件用一个系数控制等强应力比。在“框架节点组合设计内力”列表
框中,双击省略号“…”可以新增组合内力,双击已有的组合内力表项可进行编辑修改,选中表项后

按键盘的“Del”可删除一组内力。
需要注意的是,当按输入的组合内力计算时,计算程序对输入的各个内力值的取用与具体的节点

类型相关,例如当节点为铰接节点时,无论输入的弯矩值(M2、M3)为多少,计算程序均不予考虑。

2.5.5.3 轻钢节点参数 对话框子页面如下图所示。此处的轻钢节点是指主刚架节点。按输入组合内力设计计算,计算程 序对输入内力值的取用与具体的节点类型相关,例如当节点为铰接节点时,无论输入的弯矩值(M2、 M3)为多少,计算程序均不予考虑。另外,大多数门式刚架的节点类型不考虑面外的作用,如次轴剪 力 V3 和次轴弯矩 M2。更详细的设计计算原理可参见后面的“节点设计编程原理”一章的说明。

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一般用户可以选择“按 3D3S 整体计算内力”,软件自动读取计算模型中计算出来的杆端内力结果 进行节点设计。 截面 50%承载力计算(CECS102:2002---7.2.2)根据轻钢规程 7.2.2 条规定:端板连接(图 7.2.1)应 按所受最大内力设计。当内力较小时,端板连接应按能够承受不小于较小、被连接截面承载力的一半 设计。用户根据实际情况 确定是否按该条规范考虑。此选项直接影响节点连接板的大小。 高强螺栓中和轴位置:软件提供了在端板形心和受压翼缘中心(端板外伸式)两种可供选择,软件默认 为在端板形心,用户可以根据实际情况自行选择,此选项直接影响螺栓的计算大小。 端板加劲肋:选择端板加劲肋设置原则是自动设计、不设置还是都设置,以及确定端板加劲肋的最小 厚度。 杆件翼缘腹板与端板连接焊缝形式:有三种形式可供选择:1,翼缘和腹板都采用全熔透坡口焊缝;2, 翼缘采用坡口焊缝,腹板采用角焊缝;翼缘腹板都采用角焊缝。 2.5.5.4 柱脚节点参数 对话框子页面如下图所示。按输入组合内力设计计算时,计算程序对输入的各个内力值的取用与 具体的节点类型相关,例如当节点为铰接节点时,无论输入的弯矩值(M2、M3)为多少,计算程序 均不予考虑。另外,无论输入内力组合值中轴力 N 的正负,计算程序均按轴压力考虑。更详细的设计 计算原理可参见后面的“节点设计编程原理”一章的说明。

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2.5.6 主刚架节点设计-自动 软件根据节点的位置,把门式刚架的主刚架节点分为七大类:边柱节点、中柱节点、披跨节点、
屋脊节点、梁—梁对接节点、屋脊处的摇摆柱节点、非屋脊处的摇摆柱节点,其中每类又包括若干个

具体节点形式。
门式刚架节点设计可以采用两种方式:自动设计和交互式设计。自动设计方式只需用户指定在当 前模型中要采用的所有节点形式,软件自动对模型中所有汇交的杆件进行搜索、匹配和分类计算;交

互式设计方式需要用户选定节点位置(汇交的杆件),并指定要采用的一种具体节点形式,软件先判断 所选杆件是否能构成指定形式的节点,即匹配检查,匹配成功则进行设计计算。用户可以先采用自动 设计方式完成大部分节点的设计工作,然后再根据需要对其它个别位置的节点用交互式设计方法完成 设计。自动设计方式由两个子菜单命令组成:1)“主刚架节点设计”→“选择默认连接形式”;2)“主 刚架节点设计”→“自动设计”。 2.5.6.1 选择默认连接形式 点击菜单命令“门式刚架节点设计”→“选择默认连接形式”,出现如下图所示的对话框。在对话 框中,依次对每一个种类,在可用形式中选择要采用的节点形式,点击 “添加”按钮或直接双击示意 图片,加入到选用形式列表中。

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2.5.6.2 自动设计 在已经选择过默认连接形式后,点击菜单命令“门式刚架节点设计”→“自动设计”,软件根据逐 个选用的节点形式,对全楼的杆件进行搜索、匹配和分类设计计算。
软件只根据选用的节点形式进行匹配,如果选用形式列表里只加入一种形式,例如只有梁—梁对

接节点,则软件只设计所有的梁—梁对接节点,其它节点则不予设计。 2.5.7 主刚架节点设计-交互
2.5.7.1 主刚架

交互式设计过程: 1) 点击菜单命令“主刚架”→选择杆件设计节点;
2) 软件提示用户选择汇交的杆件(通常用 AutoCAD 的“交叉”窗选较方便),选择完毕后回车或单

击鼠标右键出现如下图所示的对话框。

3)在对话框左边的列表中选择种类。 4)在对话框右边的形式图标栏中选定具体形式,双击图标或点击“确定”按钮。

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5)软件将根据选定的形式进行设计计算。计算结束后,出现如下图所例示的对话框。

6)点击“否”不查看设计结果报告,设计结束。点击“是”查看设计结果报告,出现如下图所例示的 对话框。点击按钮“查看位置”,软件将以红色圆锥标出对应节点位置;点击按钮“查看计算书”, 软件用 Windows 的“记事本”程序打开节点计算书,双击列表项目与按钮等效。

应用举例: 以设计一个边柱节点为例: 1)点击菜单项“门式刚架节点设计”→“选择杆件设计节点”;
2)命令行中提示“请选择杆件:”,用鼠标选取汇交的梁和边柱,单击鼠标右键或回车结束选择操作; 3)在选择节点类型对话框的左边种类列表中选择“边柱节点””,在右边形式列表中选中“端板竖放(1)”,

点击“确定”; 4)软件进行节点匹配和设计计算。计算完成后,软件弹出对话框说明设计结果,可以直接查看设计节 点的计算书。如果设计失败,可在计算书中查找设计失败的原因。

设计注意要点: 1)根据节点种类正确地选择汇交的杆件。设计各类节点需要选择的杆件如下(与选择顺序无关): 中柱节点:柱、相连的左梁与右梁; 边柱节点:柱、相连的左梁与右梁,中柱节点不能作为两个边柱节点进行设计; 披跨节点:梁、相连的柱或上下柱(上下柱不等截面时); 梁梁节点:两个相连的梁; 摇摆柱节点:柱、相连的左梁,右梁;

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夹层梁柱节点:梁、相连的下柱。 2)软件提示“所选杆件不能构成指定形式的联接”时,可能的原因有: a) b) c) 选择的杆件与节点形式不匹配。比如在披跨连接处指定了一个边柱节点的形式进行设计。 杆件汇交处已经完成了节点设计与三维节点模型装配。 模型杆端为刚(铰)接,但是在节点设计中却指定了一个铰(刚)接节点形式。如将摇摆柱节 点(柱顶是铰接)按中柱节点设计。 3) 节点设计失败时,可采取如下的措施: a) 改用另一种节点形式,如采用“端板竖放(2)”设计失败,可以尝试用“端板竖放(1)”来进 行设计。 b) 当计算书中设计失败原因提到“螺栓群不能抵抗外力, 而且不能再增加螺栓行数或增加螺栓直 革径”或“腹板过薄”等时,则需更改杆件截面。 c)用“计算参数选择”命令,修改计算参数,提高连接零件的强度(钢材等级)。
2.5.7.2 夹层梁柱

交互式设计过程: 4) 点击菜单命令“夹层梁柱”→选择杆件设计节点; 5) 软件提示用户选择汇交的杆件(通常用 AutoCAD 的“交叉”窗选较方便),选择完毕后回车或单 击鼠标右键出现如下图所示的对话框。

3)在对话框左边的列表中选择种类。 4)在对话框右边的形式图标栏中选定具体形式,双击图标或点击“确定”按钮。 5)软件将根据选定的形式进行设计计算。计算结束后,出现如下图所例示的对话框。

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6) 点击“否”不查看设计结果报告,设计结束。点击“是”查看设计结果报告,出现如下图所例示 的对话框。点击按钮“查看位置”,软件将以红色圆锥标出对应节点位置;点击按钮“查看计算书”, 软件用 Windows 的“记事本”程序打开节点计算书,双击列表项目与按钮等效。
2.5.7.2 夹层梁梁

交互式设计过程: 1) 点击菜单命令“夹层梁梁”→选择杆件设计节点; 2) 软件提示用户选择汇交的杆件(通常用 AutoCAD 的“交叉”窗选较方便),选择完毕后回车或单 击鼠标右键出现如下图所示的对话框。

3)在对话框左边的列表中选择种类。 4)在对话框右边的形式图标栏中选定具体形式,双击图标或点击“确定”按钮。 5)软件将根据选定的形式进行设计计算。计算结束后,出现如下图所例示的对话框。

6)点击“否”不查看设计结果报告,设计结束。点击“是”查看设计结果报告,出现如下图所例示的

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对话框。点击按钮“查看位置”,软件将以红色圆锥标出对应节点位置;点击按钮“查看计算书”,软 件用 Windows 的“记事本”程序打开节点计算书,双击列表项目与按钮等效。
2.5.7.3 柱脚

根据柱底截面的尺寸选择适合的节点类型进行设计。设计过程与要点同主刚架节点的设计。

2.5.7.4 吊车牛腿

吊车牛腿设计过程: 3) 点击菜单命令“吊车牛腿”→选择柱 4) 点取牛腿挑出方向的参考点,点取完毕后回车或单击鼠标右键出现如下图所示的对话框。

5) 输入偏心距,以及其他设计参数,点击确定进行设计。
2.5.7.5 主结构节点设计的应用技巧

1)对于用高强螺栓连接的梁腹板

要求梁腹板高至少是螺栓最小间距+最小边距 3*d0+2*d0+2*d0=122.5mm,铰接时需留 40mm 的缝 隙,刚接时需留 70mm 的缝隙,那么梁腹板至少要求有 165~195 的高度。而且要求梁腹板至少为 6mm
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厚,因为根据规范要求,螺栓的最小间距为 3*d0=3*(16+1.5)=52.5mm,最大间距为 12*t=12*6=72mm,

如果板厚为 4mm,最大间距控制在 12*t=12*4=48mm,显然小于最小螺栓间距,构造要求不能够满足, 因此,梁腹板要求至少为 6mm 厚。
2)对于梁柱连接的等强设计、按内力设计,以及按输入组合内力设计

在软件计算中,计算用杆件力有三种渠道:等强、3D3S 有限元整体计算结果、输入的组合内力。 等强是指按梁或支撑单元的设计强度来设计节点连接,框架节点中:对于梁,考虑了最大弯矩 f*W, 最大剪力 fv*Aw,对于支撑,考虑最大设计轴力 A*f;如果是等强抗震连接计算,那么计算书中给出 的弯矩、剪力、轴力均除以了抗震调整系数 0.75 或 0.8。轻钢节点中,要在相应的参数对话框中输入 分项应力比,如果不输入任何数值,则按系数为零处理。
3)对于高强螺栓连接螺栓直径的选择

在程序中,高强螺栓是按增加排数——增大螺栓直径——增加列数来满足强度要求确定的。设计
结果可能出现采用的螺栓直径小,排列密集的情况,与工程师的习惯不同。而且对于整个钢结构体系,

不同的节点设计,可能软件自动选择不同直径的螺栓,出现好几种螺栓直径,下料施工不方便。建议 用户在遇见这种情况的时候,在节点设计参数对话框中,指定一个螺栓直径,那么程序会根据指定的 直径进行所有的连接设计。当然,在部分节点,指定直径会设计失败,这是由连接杆件的板厚、板宽 决定的。这时可以改变螺栓直径或直接将直径设为缺省,再一次进行节点设计。指定螺栓直径/缺省直 径两种选择合理使用,将会减少工程中应用的螺栓种类,有合理的螺栓排列,得到满意的设计结果, 减少工作量。 4)门式刚架梁柱节点的加劲肋布置 可以在节点编辑对话框中改变加劲肋的数量与位置。 2.5.8 主结构节点设计书 2.5.8.1 查看单个节点计算书 点取菜单命令“查看单个节点计算”,选择一个节点,软件将打开该节点的文本格式计算书。如果 节点未经计算(比如采用“参数化节点库”方式生成的节点、围护结构的连接节点),或者该节点是由 其它节点用 AutoCAD 的复制命令生成,则节点没有计算书。 2.5.8.2 输出节点 Word 计算书 点取菜单命令“输出节点 Word 计算书“,软件把全楼所有节点的计算书汇总到一个新建的

Microsoft Word 格式的文档中,并将提示用户保存。 2.5.8.3 查看吊车牛腿计算书 点取菜单命令“查看吊车牛腿计算书”,如果当前结构为带吊车的门式刚架结构,则软件用 Windows 的“记事本”程序打开吊车牛腿的计算书。

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2.5.9 围护结构节点构造参数 该命令用于输入维护结构节点的几何参数,对话框有 8 个页面,后七个页面每页对应一类节点形 式,如下图所示。围护结构节点的三维模型根据该对话框的参数进行装配,软件不进行任何计算。

2.5.10 围护结构节点——自动 根据前面在“围护结构节点几何参数”对话框中输入的参数生成围护结构节点的三维模型。有两 种使用方式:自动装配与交互式装配。点取菜单命令“围护结构节点装配”→“自动装配”后,软件 用所有内置的围护结构节点类型对全楼的围护结构杆件进行搜索、匹配,匹配成功则装配节点的三维 模型。 2.5.11 围护结构节点设计——交互 使用方法与前述“主刚架节点设计——交互”相同,但软件并不作任何计算,仅仅是按已指定的 参数装配节点的三维模型。交互式装配的节点类型选择对话框如下图所示。

2.5.12 节点编辑 对于已经设计完成的连接节点,可以使用这个命令对节点中的板件/焊缝/螺栓/锚栓等零件进行修
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改,或对节点进行验算。 点击菜单命令“编辑节点”,选中要进行编辑的单个节点,根据节点是否框架节点、门式刚架主刚
架节点、柱脚节点,软件将出现两种不同的编辑对话框。编辑完毕后,点击“确定”按钮,软件则以

对话框中的零件参数修改节点三维实体模型。 2.5.12.1 夹层框架节点和柱脚节点的编辑 如果编辑的节点属于框架节点或柱脚节点,编辑对话框如下图所例示,左边图片代表节点的形式, 对话框右边是节点的零件列表子页面,共有板件、焊缝、螺栓、锚栓和型钢共五种。对话框右侧下方 的“被连接的杆件”是指汇交形成该节点的杆件,在零件编辑可作参照,不能修改。

板件编辑: 在板件列表中双击要修改的板件项,出现以下所例示的对话框,可以修改矩形板件的长宽厚。对 于三角形板件,控制数据是底长高度和厚度。通过箭头按钮“←”和“→”可选择顶点(在板件图片 上用红色十字标记)进行切角处理。软件提供四种切角,如下图右侧所示,其中的第一个图例表示取 消切角。

焊缝编辑: 在焊缝列表中双击要修改的焊缝项,出现以下对话框,可以修改对接焊缝的形式和角焊缝的高度 (焊缝的长度根据焊缝位置按满焊计)。在修改焊缝高度的时候,请注意构造要求。附加信息将出现在 施工图中。

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螺栓编辑: 在螺栓列表中双击要修改的螺栓群项目,出现以下对话框,可以修改螺栓直径/行数/列数/间距。
对话框右侧的“行间距”与“列间距”是完全等距离排列时的间距。对于螺栓间距不等的情况,如想 单独修改某行/列之间的距离,可以单击左图中的间距尺寸数字,在弹出的对话框中输入间距数值。如 果改变了右部编辑框中的行间距/列间距数字,则螺栓群按等间距重新排列。最后的排列以左边图示为

准。

锚栓编辑: 对于柱脚节点,在锚栓列表双击要修改的锚栓群项,出现以下对话框,可以修改锚栓长度与直径。 行数列数及间距由软件确定,不可以更改。

3D3S 杆端组合内力: 如果后处理模型是从 3D3S 计算模型转换而来,杆端内力按组合号列表显示。 计算参数:
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点击按钮“计算参数”,如果当前编辑的是框架节点,则显示前面“节点计算参数选择”命令中框 架节点的子对话框,可用作查询或修改后再验算;柱脚节点亦然。 节点验算: 根据现有零件表项中的数据,进行节点验算,检验修改过的节点是否满足要求。如果节点验算失 败,计算书中给出节点验算不通过的原因。 2.5.12.2 门式刚架主刚架节点的编辑 如果编辑的节点属于门式刚架的主刚架节点,则编辑对话框如下图所例示,该对话框共有 4 个页 面——综合参数、板件、焊缝、3D3S 杆端组合内力。对话框右侧下方的“被连接的杆件”是指汇交 形成该节点的杆件,在零件编辑可作参照,不能修改。 综合参数: 端板:端板厚度,宽度即连接端板的尺寸,端板伸出长度即端板超出梁翼缘的外伸长度。 螺栓排列方式说明:螺栓分为两部分,上部螺栓以上部翼缘做为基点从上往下排列,前两个螺栓排在 翼缘的两侧(对于端板不伸出的节点,只有翼缘内侧有螺栓),与翼缘表面的距离由“螺栓到翼缘板距 离”指定,剩下的螺栓从上往下等间距排列,间距由“螺栓间距”指定;下部螺栓以下部翼缘做为基 点从下往上排列,前两个螺栓排在翼缘的两侧(对于端板不伸出的节点,只有翼缘内侧有螺栓),与翼 缘表面的距离由“螺栓到翼缘板距离”指定,剩下的螺栓从下往上等间距排列,间距由“螺栓间距” 指定。 该对话框修改了参数后,左侧的图形实时更新,用户修改参数后,可通过左侧的图形进行各参数 的检查校对。

板件编辑: “板件”子页面如下图所例示。在“板件”页面中,左边图片代表选中节点的形式,对话框右边 是节点中的板件列表,图片中的板件数字编号与列表中的板件编号一一对应。软件根据设计计算,确

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定是否在节点中设置加劲肋及其数量。图片中已经绘出最多可能设置的加劲肋的位置。若实际计算中 要求在该位置设加劲肋,则对应位置的复选框处于选中状态。同时在对话框右边零件列表中对应的加 劲肋方为有效。若要增加或去除加劲肋,在图片中勾选或去除对应的“√”标记即可。

在板件列表中双击要修改的板件项,出现以下所例示的对话框,可以修改矩形板件的长宽厚。对 于三角形板件,控制数据是底长高度和厚度。通过箭头按钮“←”和“→”可选择顶点(在板件图片 上用红色十字标记)进行切角处理。软件提供四种切角,如下图右侧所示,其中的第一个图例表示取 消切角。

焊缝编辑: “焊缝”页面如下图所例示。在“焊缝”页面中,左边图片代表选中节点的形式及不同位置焊缝 的编号,对话框右边是节点中的焊缝列表,图片中的焊缝编号与列表中的焊缝编号一一对应。

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在焊缝列表中双击要修改的焊缝项,出现以下所例示的对话框,在该对话框中修改相关数据。

3D3S 杆端组合内力: “3D3S 杆端组合内力”页面如下图所示。如果后处理模型是从 3D3S 计算模型转换而来,杆端内 力按组合号列表显示。在页面右下侧“被连接的杆件”列表中单击杆件表项,则在其上面的列表中显 示与其对应的杆端组合内力。该内力仅为查询,不可修改。

计算参数: 点击按钮“计算参数”,如果当前编辑的是框架节点,则显示前面“节点计算参数选择”命令中框 架节点的子对话框,可用作查询或修改后再验算;柱脚节点亦然。

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节点验算: 根据现有零件表项中的数据,进行节点验算,检验修改过的节点是否满足要求。如果节点验算失 败,计算书中给出节点验算不通过的原因。 重要说明: 对于门式刚架中的定型节点形式,若修改了主要板件(如端板)的长度,则“节点验算”功能失效。 2.5.13 构件编号 2.5.13.1 钢结构节点归并 该命令对全楼的钢结构节点进行自动归并。此处所谓的节点是指在汇交杆件处所有连接的总和, 例如框架结构中的一根角柱,分别与纵横向的两根主梁连接,归并的节点指这两个连接之总和,在结 构设计图中需要绘制这个总和节点的详图。 2.5.13.2 门式刚架主刚架命名 该命令弹出对话框如下方左图所示。刚架名称由用户输入确定。软件认为“刚架名称”相同的刚 架完全相同,刚架名称将作为门式刚架构件编号的前缀。 2.5.13.3 门式刚架构件编号 在执行该命令之前,必须事先执行命令“门式刚架主刚架命名”。软件将相同刚架中对应的相同构 件编为一个号。该命令的对话框如上方右图所示。 1)自动编号:软件按照内置的规则对全部构件自动进行编号,编号结果显示在编号一览中。 2)定义构件编号:由用户对选定的构件指定编号。 3)查询构件编号:查询构件的编号。 4)编号字符“放大”/“缩小”用于调整屏幕上显示的构件编号字符的大小。 2.5.14 材料统计 2.5.14.1 杆件材料统计 该命令对用户选择的杆件进行分类、归并统计,统计结果如下图的对话框所例示。按钮“写入文 本文件”把全部统计结果写入到文件,可供 Excel 等软件读入。

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2.5.14.2 板件材料统计 该命令统计选择范围内的板件,按厚度和材质分类、归并统计,统计结果如下图的对话框所例示。

2.5.14.3 螺栓统计 该命令统计选择范围内的螺栓,按直径和长度分类、归并统计,统计结果如下方左图所例示。对 话框中的螺栓“净长度”指由螺栓连接的钢板厚度之和,没有计入螺母及螺杆的附加长度。

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2.5.15 施工图 2.5.15.1 设置比例 命令“施工图”?“设置比例”: 该命令设置施工图绘制的绘图比例

出图比例指图框大小及里面的内容的放大倍数,例如 3 号字的出图高度为 3mm,如设定出图比例
为 100,则在 AutoCAD 中 3 号字的高度为 100X3mm。而绘图比例指绘制的几何长度的缩放比例。几

何长度在 AutoCAD 中的绘制长度可用下面的公式得到。 AutoCAD 中的绘制长度 = 几何长度 X 出图比例 / 绘制比例

显然,若绘图比例与出图比例相同,AutoCAD 中的绘制长度等于几何长度,此时可不用考虑比

例转换而直接用 AutoCAD 的命令查询相关的几何长度。
例:出图比例为 1,则 CAD 中量得的图框尺寸大小为标准图框的大小,字体高度等均为标准的高

度,而绘图比例设置为 20。则图中量得 50mm 的构件实际几何长度是 50X20=1000mm。 注意:将不同比例的图块保存在同一图幅中需要设置相同的出图比例绘制。 2.5.15.2 设置绘图参数

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1)

图层 如下图所示,添加或删除图层,编辑图层的属性。

2)

对象属性 如下图所示,编辑对象的绘图属性。

3)

文字样式 如下图所示,管理绘图中使用文字的样式。选择 Windows TrueType 字体时,软件将
使用系统中安装的 TrueType 字体,否则将使用 AutoCAD 字体。AutoCAD 字体包括 SHX 字体文 件和 BigFont 字体文件。若要使用自定义的字体需要先将两个字文复制到 3D3S 的安装目录,然 后重新打开“绘图选项”对话框。设定字体后,可在右下方的编辑框中输入文字预览。注意:对 于 AutoCAD 字体还需要定义绘图中可能用到的特殊字符的,例如混凝土结构配筋图中的钢筋强

度等级符号。

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4)

标注设置 设置标注的选项,包括比例设置,和文字设置等。

5)

材料表 定制材料的绘制内容。 在标题栏中用“\P”表示换行。

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6)

图框管理 定义图框的属性,包括图幅的大小,是否采用立式图框以及标题栏属性等。这里绘制 的图框是一个整体图块。点击“添加”按钮后,会弹出提示框。可根据提示框方法准备好含有自 定义图框块的 dwg 文件,然后确定后选择该文件。此后在绘图时,图框内用红色 pLine 线定义的 区域为布图的优先区域。在绘图对话框中输入的图框属性值,也会自动添加到生成的图框中。自 定义图框的操作步骤: 1)在一个临时的 DWG 文件中以 1:1 的比例绘制图框,将图框以图块的形式保存。图块名根据

需要定义图框的大小确定,如定义 A1 图框则图块名为 A1_841_594,如定义 A1+1/2 图框则图块名为 A1_1261_594。图框内用红色 的 相关内容可定义为图块的属性。 2)关闭上述文件,打开绘图选项对话框的图框页,点击自定义图框按钮,选择要定义的图框尺寸, 点击添加/删除按钮并选择刚才的 DWG 文件即可加载并保存自定义的图框。 pLine 线定义的区域为布图的优先区域。为方便绘图后编辑,标题栏

83

厂房结构设计系统手册

7)零件编号管理 定义零件归并方式以及全楼归并的起始编号。

2.5.15.3 施工图绘制 施工图的绘制、布置和保存。在弹出的对话框中:顶部为图纸规格和图框属性的设置;页面按钮
为不同出图深度选择;在对话框左侧的列表栏里显示图纸种类,与每一类图纸对应的图块在右侧的列 表栏中示出;底部状态栏可设置出图比例。各按钮的功能如下:按钮“绘图”或直接双击图块名将当 前选定的图块绘制成图,可选择多个图块一次绘制;按钮“对象选择”在屏幕上选择将被绘制的构件 或节点;按钮“查看实体”在屏幕上标记显示出将被绘制的构件或节点;按钮“绘图选项”设置绘图

参数。

84

厂房结构设计系统手册

单选或多选图块项并单击鼠标右键,将出现如下菜单:

当多选图块项时,只有“添加”和“绘图比例”两个菜单项可用。菜单项“添加”的功能是将当
前选择的图块添加到正在绘制的图块中,点击“绘图”按钮即可同时绘制不同图纸类别的图块。选择

页面按钮“正在绘制”可以查看正在绘制的图块。
设置图框属性

点击绘制对话框左上角的“图框属性”按钮,设置图框的属性。其功能与

AutoCAD 中图块属性

编辑类似。

2.5.15.4 绘制材料表

85

厂房结构设计系统手册

点击绘制材料表命令,弹出如上所示对话框,点击选择构件和节点按钮,选择要统计的构件和节 点,点击保存到新文件,即可将生成的材料表进行保存。点击查看按钮可查看选中的构件和节点,选 中的构件和节点显示为红色。 2.5.15.5 插入图框

在图纸界面任意位置插入图框。可以选择图纸规格,是否加长,是否为立式图框,点击图框属性, 可以修改图框内容。

86

厂房结构设计系统手册

2.5.15.6 插入建筑节点 在图纸中,按“插入建筑节点”按钮,点击节点类型列表框中的一种节点形式,右侧的图形框中
将列出该类型的全部节点;选择一种节点,输入比例,在屏幕上指定一个点即完成了插入建筑节点的

操作。

2.5.15.7 添加、编辑焊缝
在图纸中,按“添加、编辑焊缝”按钮或双击焊缝标注,跳出图下图所示对话框,选择一种焊缝 类型,输入焊缝高度,选择焊缝附加信息,设置标注引出线格式以及文字位置,点击确定,在图纸上

选择标注点进行焊缝的标注。

2.5.15.8 添加、编辑引出线文字
在图纸中,按“添加、编辑引出线文字”按钮或双击引出线文字标注,跳出图下图所示对话框, 选择一种类型,输入圆直径,输入文字,设置标注引出线格式以及文字位置,点击确定,在图纸上选

87

厂房结构设计系统手册

择标注点进行添加引出文字。

2.5.15.9 添加、编辑标高 在图纸中,按“添加、编辑标高”按钮或双击标高标注,跳出图下图所示对话框,输入标高文字, 确定文字位置,点击确定,在图纸上选择标注点进行添加标高标注。

2.5.15.10 打开图纸文件夹 点击该命令,打开图纸所保存的文件夹。查看生成的图纸。 2.5.15.11 图纸转为纯 CAD 文件 功能: 软件绘制的图纸包含 3D3S 对象,因为 3D3S 对象能包含更多的信息,方便编辑。若直接用 CAD 打开,则图纸中包含 3D3S 对象显示为代理对象,不能编辑,但可以查看和打印。用户也可以将图纸 转为纯 CAD 文件。通过这个命令图纸中的 3D3S 对象转为 CAD 对象,用 CAD 可直接编辑。 操作步骤:根据命令行的提示选择:目录(D)/文件(F),则将选择的所有 dwg 文件(含子目录中文 件)全部转为纯 CAD 文件。 注意:1,3D3S 图纸中,选择图块边界,利用 CAD 命令可以实现图块移动和删除功能 2,图块中杆件、板件和螺栓等实体也是 3D3S 对象,炸开之后可编辑。 。

88

厂房结构设计系统手册

2.6 重钢后处理
2.6.1 排架柱节点设计 在节点分类中选择要设计的节点类型,选择节点子类,选择杆件设计节点。左下角显示节点形式
说明,也可以在右侧节点参数修改后,选择杆件设计节点。选择杆件设计节点的时候,请选择红色的

节点标记,而不是选择杆件。

保存设计参数按钮,对设置的参数进行保存,下次进行节点设计的时候,就按照保存的参数进行

节点设计。 恢复缺省值是指参数按默认缺省值设置。

89

厂房结构设计系统手册

2.6.2 排架柱节点编辑 点击该命令,选择节点,跳出对话框。可以对节点进行校核。不满足时跳出如下对话框:

当节点验算失败的时候也可以进行节点的装配,装配出来的节点所有板件都显示为红色,查看节 点计算书可以查看节点设计的具体情况。
保存设计参数按钮,对设置的参数进行保存,下次进行节点设计的时候,就按照保存的参数进行

节点设计。恢复缺省值是指参数按默认缺省值设置。 2.6.3 查看排架柱节点计算书 通过此功能,可以点击节点,进行节点计算书的查看

2.6.4 生成排架柱节点 WORD 计算书
通过此功能,可以点击节点,进行节点计算书的生成,选择所有的节点,生成所有的节点计算书

为 WORD 文档。

90

厂房结构设计系统手册

2.6.5 排架柱缀条设计

选择缀条对齐位置,输入连接板厚度及连接焊缝高度等参数,选择格构柱设计缀条。 缀条的对齐位置是指缀条的放置位置,柱翼缘内侧是指缀条的外皮贴着柱翼缘内侧,柱子外表面 平齐, 柱翼缘外侧是指缀条的外皮贴着柱翼缘外侧,缀条突出柱子外表面。 注意:
该命令在所有别的节点设计好后重新操作一遍,则缀条布置的时候会让出柱脚,肩梁等节点的位

置重新排列。 2.6.6 排架柱节点设计工具箱 该命令不能在已有模型中操作,打开一个新的模型,点击该命令,跳出如下对话框:

91

厂房结构设计系统手册

选择节点类型,定义相关杆件截面,以及材质,连接板尺寸和厚度、锚栓及其支承,角焊缝高度 等参数,并且输入上柱内力,可进行自动设计或校核。 通过此工具箱命令可以单独设计排架柱节点。可以对设计的项目进行保存,保存的文件的后缀名 是.fjd。打开项目的时候打开..fjd 文件就可以看到相关的节点参数。

92

厂房结构设计系统手册

第三章
3.1 功能简介

排架柱节点设计技术条件

在当前版本中,可处理双肢实腹式和格构式的组合截面柱的相关节点。 1)计算和设计排架柱节点,包括柱脚、肩梁、牛腿和人孔等节点类型; 2) 杆件内力和吊车荷载可从 3D3S 模型读取或直接人工输入。

2)可以编辑节点,并对其强度进行验算; 3)提供节点设计工具箱,方便应用。 4)绘制三维实体图,便于观察结果; 5)绘制施工图,材料表。

3.2 节点设计基本原理
排架柱节点设计只考虑平面内的内力作用。杆件端部连接计算内力 N、M、V 梁节点为下柱的 2 轴)。 如图所示。图中所
示的坐标系为节点的局部坐标系。节点局部坐标系的 1 轴为世界坐标系的 Z 轴;2 轴为杆件的 2 轴(肩

N ax is 1 V M
杆件

axis2 杆件端部受力示意图 节点设计流程 (1) 用户输入设计参数初始值;
(2) 程序寻找可用的连接位置;

节点

(3) 对所有的内力组合验算用户输入的初值是否满足,如果不能满足则调整,直到满足设计要求
或出现错误(比如,超过可调整范围的上限);找出内力的控制组合——所有的内力组合中引

起最大效应的组合。一个节点设计过程可能有多个控制组合。 (4) 输出设计结果,写节点计算书; (5) 节点归并;

93

厂房结构设计系统手册

(6) 绘制施工图。

3.3 柱脚设计
3.3.1 整体式柱脚计算原则 整体式柱脚承受轴力 N、弯矩 M 和水平剪力 V。 柱脚设计内容 (1)底板面积和锚栓设计(柱脚底板采用矩形平面); (2)底板厚度设计; (3)靴梁计算,包括连接焊缝计算,靴梁强度验算; (4)隔板、加劲肋和锚栓支承加劲肋的设计,包括连接焊缝计算,板件强度验算。 底板尺寸和锚栓计算 首先由柱截面及构造要求初选底板宽度 B 和长度 L,并确定锚栓位置和数量。 其中,底板宽度为 B=b+2t+2c 式中:b —— 下段柱的截面宽度 t c —— —— 靴梁的厚度或其他横向构件的厚度 边距,一般取 20~50mm。不同类型的柱脚有不同

然后计算底板对基础砼的最大最小应 ?min,要求 σmax≤fcc,fcc为砼轴心抗压强度设计值。如出 力max 现拉力,则由锚栓的抗拉强度设计值 fta 求出锚栓直径。 (1)底板全部受压(M/N < L/6,N 为压力)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

??max ?? N
min

6M
2

?? BL BL

0 L L

c

B

94

厂房结构设计系统手册

底板全部受压,则锚栓无拉力,按构造设置锚栓直径。同时要求最大压应力 σmax≤fcc。 (2)底板全部受拉(M/N < L/6, N 为拉力)

??max ??
min

N

6M
2

?? BL BL
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

(3)底板部分受压、锚栓拉力为零(L/6 < M/N < L/6+c/3)

??

(4)底板部分受压、锚栓受拉情况

2N ?? max 3 ( / 2 ??M N /)

程序中采用精确计算法计算锚栓直径及底板最大压应力 σmax;假设锚栓和基础砼为弹性体并采 用平截面变形理论。 由平面应变关系得:
?

??
s

L ??x
0

?? ??
c

x
L

? ??? 0 ??x ?x
s c

x
0 L L 0 L L

c B B

c

95

厂房结构设计系统手册

其中,??——钢材的弹性模量与砼弹性模量之比。 对锚栓拉力作用点取矩,令 ????x L/0,并化简得:

??2(3???) 6 [M N L( / 2 ??c)] ???? 1???? ?? BL ??
2

? ?

0 s

程序取

a

??? f ,解上述一元三次方程。
s t

则锚栓拉力为:

? ? ?

T ??

M N ( / 2 ??x / 3) L L ??x / 3
0

则基础混凝土最大压应力为:

?

?? ??? ?? c ?? 1????
s

根据以上各种情况计算基础混凝土最大压应力 σmax后检验最大压应力 σmax≤fc;不满足时,调整底 板长度,并重新计算。 底板厚度验算 底板厚度按下式确定,同时不小于柱的较厚板件厚度,并不小于 20 mm。
?

t ?? 6M f

max

式中: Mmax为根据柱脚底板下砼基础反力和底板的支承条件,按弹性理论计算得到的底板所有 区格弯矩 M 的最大值。 靴梁设计
靴梁在柱肢的两侧各设置一个。靴梁按支承于柱身两侧连接焊缝处的单跨双伸臂梁计算,承担由 底板传来的沿梁长均布的基础反力;靴梁高度由靴梁与柱身之间焊缝长度确定,高度为焊缝长度加 10mm;厚度略小于柱翼缘厚度,且不小于 14 mm。不考虑底板、加劲板等参与共同工作。先计算靴 梁的连接焊缝,后验算强度。靴梁按简支梁计算。设底板长度 L,靴梁承担底板反力作用的宽度 B,

左分肢形心线距离左边界 x1,右分肢形心线距离右边界 x2,分布荷载左右端分别为 qa 和 qb,(qb>qa) 左右肢形心线位置分别为 q1 和 q2.则右分肢形心线处剪力为

q ??q V ?? 2 bx B 2 2 2

96

厂房结构设计系统手册

该点的弯矩为

M ?1(2q 2 6
b

?

?? ) 2 qx2
2

左分肢形心线处弯矩为

M ?1(2q ?? ) 1 qx1 6
2 a 1

跨中弯矩为

M ??M L c M ?? 1 2 2 ?? 0 q 16 ? ? ( ??q )
2

左右肢形心线位置的反力为

? ?

?N??
1

L 6(L x??? x ) [ 3(
1 2

? ? ?

1

2

q ) 1 ??q x 2
2

??? ?? ?N ??

??L q )] (2 1 ??q
2

L [ 3(

q

) ??L(2

)]

??

2

6(L x??? x )
1 2

1

??q x 1
2

q
2

??q

1

1)靴梁与柱身的连接焊缝计算 按 4 条竖向焊缝考虑,承担柱全部轴心压力设计值 N:

??
fw f w

??
f

w ??

h l ??N / .0 7 f 选定焊脚高度 h 后即可确定焊缝长度 l 。但须满足下式条件: l / h ??60 (静力或间接动力荷载)
w f

l / h ??40 (直接动力荷载)
w f

焊缝的最小焊脚尺寸皆取为 8 mm。 2)靴梁强度验算 不论有无隔板、肋板,每个靴梁皆按由底板传来的线均布基础反力荷载进行计算;以求得的最大 弯矩和最大剪力验算梁截面的抗弯和抗剪强度,即:

M
抗弯强度: ???
6
2

?? f

th

抗剪强度: ??? V

15

??
f

t hv
97

厂房结构设计系统手册

式中: t——靴梁厚度; h——靴梁高度。 不满足时,先按 2mm 增量增加板厚度,超过厚度限值时,按 50mm 增量增加板高度。为简单和 安全起见,截面塑性发展系数 γx 取为 1,即按弹性计算。 3)靴梁与底板间的正面角焊缝 该角焊缝焊脚尺寸同底板与柱下端的连接焊缝。 隔板、加劲肋板设计
隔板按简支梁计算;加劲肋板、锚栓支承加劲肋(简称肋板)按悬臂板计算。承受底板传来的基

础反力。程序中按底板在板件所在位置的最大压应力作为全跨均布荷载。 底板上的连接焊缝 当柱肢与底板连接方式采用刨平顶紧时,柱肢与底板的连接焊缝按传力 15%计算。 3.3.2 分离式柱脚计算原则
分离式柱脚设计时只考虑单肢柱脚的轴力,即每个单肢柱脚按轴压(拉)设计。每个柱肢的轴力



2轴

??

?? ???? ?? M Ny
2 1

N

h h ?? M Ny 1 ?N ???? ?? 2 h h ???
其单肢柱脚的设计可参照整体式柱脚的设计。 3.3.3 插入式柱脚计算原则 插入式柱脚为刚性柱脚。柱脚内力(轴力 N,水平力 V 和弯矩 M)一般均由混凝土基础直接承担, 钢柱需满足足够的插入深度(按下表采用),一般不小于 500mnm,为保证吊装时柱的稳定性,H1 尚

y2 3轴 y1

98

厂房结构设计系统手册

不宜小于柱身长度的 1/20。 钢柱插入杯口的最小深度 柱截面形式 实腹柱 双肢格构柱 (单杯口或双杯口) 最小插入深度 H1 1.5hc或 1.5dc 0.5hc和 1.5bc(或 d c) 的较大值 抗震设防时 最小插入深度 H1 同时满足 H1?? 6 2.0hc或 2.0dc 0.5hc和 2.0bc(或 d c) 的较大值

/c
f

插入式柱脚采用双杯口基础,柱肢下设有钢底板,按受拉柱肢和受压柱肢分别计算。对受压柱肢 考虑底板的局部承压和粘剪力共同承担并按下式计算:

N ??1.35??? l cf Al ??f H S
c c

cz1

/ ??? b
l

l

式中:

A ——受压柱肢的底板面积;
l

??? , ——混凝土强度影响系数。局部受压时,混凝土强度提高系数。
c l

A ——局部受压时计算底面积,根据受压面积与计算底面积同心,短边对称原则,参见《混
b

凝土结构设计规范》(GB50010-2002) 此外,还需要按下式对受压柱肢下的基础混凝土进行冲切强度验算:

N ??0.6 f S H
c

t ue

式中: He——冲切破坏锥体的有效高度;

S ——距锥体底面 H / 2 处的周边长度。
u e

对受拉柱肢应按上式验算拔出形成的冲切破坏锥体,还应按下式验算抗拔粘剪强度:

N ??f H S
z

cz1

99

厂房结构设计系统手册

3.4 肩梁设计
3.4.1 计算原则 设计验算内容 在阶形柱的上下柱相接处,为了保证力的可靠传递应设置肩梁。目前,程序只考虑单腹板式肩梁, 其构造简单,施工方便,用钢量省。 (1) 计算确定的内容:肩梁腹板的厚度和各连接角焊缝的高度。 肩梁近似按简支梁验算其强度。肩梁计算简图如下图所示:

N
M

3 1 2

F1 a1 Hu

F2

R1

a2 R2

肩梁计算简图 其中,F1 和 F2 为上柱柱底内力 M,N 在其上下翼缘中心的等效作用:
?

?????
F1??N / 2
2

??

/ /

?F N / 2 ??
形心线。肩梁的最大内力按上述计算简图计算。

式中, Hu 为上柱上下翼缘中心的距离。肩梁支座的反力 R1 和 R2 的作用点位于下柱对应分肢的

肩梁所承受的最大弯矩 Mmax为 R1*a1 和 R2*a2 的较大值。 肩梁所承受的最大剪力Vmax,应考虑吊车肢上吊车梁力的传递方式:如吊车梁采用平板式支座, 其反力通过加劲肋传递时,其最大剪力为:

V ??R
max

R 对中柱取 R1 和 R2 的较大值,对边柱取 R2 和 F2-R2 中的较大值;如车梁采用凸缘式支座,其 反力通过腹板传递时,其最大剪力为:

100

? ? ?

厂房结构设计系统手册

V

1.2R ?? max , max ??R 2
2

其中, Rmax为凸缘支座传至肩梁的最大压力。 肩梁的弯曲应力按上下盖板和腹板形成的工字形截面计算,当工字形截面形状变化时,偏于安全 考虑,上下翼缘的宽度均取最小的宽度。由下列公式验算其抗弯和抗剪强度。

正应力

M ??????xWnx ???
VS
max nw max

??f ??f v

剪应力

It

式中,Wnx为肩梁最小截面处的净截面的抵抗矩; In为肩梁最小截面处的净截面的惯性矩。 另外,程序还验算腹板高度边缘处的折算应 力:2 (2) 焊缝验算 上柱翼缘开槽插入腹板中,连接焊缝 1 按传力 F2 计算。当肩梁腹板不传递吊车梁反力 Rmax 时,
全截面深入直达肩梁上盖板,此时,其焊缝 2 可按剪力Vmax??R 计算;当肩梁腹板传递吊车梁反力

?? ??3??2

??f

Rmax时,则肩梁腹板深入吊车肢腹板(吊车肢腹板开槽插入),其连接焊缝按剪力V

1.2R ?? 2 max max ??R
2

计算。肩梁腹板在吊车梁凸缘支座范围内,刨平顶紧后焊接。肩梁盖板与上柱翼缘的焊缝采用剖口等 强度焊接。 (3) 吊车肢加劲肋的计算 当吊车肢采用凸缘式支座时,肩梁腹板伸过吊车肢腹板兼做支承加劲肋用,此时肩梁腹板的厚度, 还应满足端面承压要求:
?

?? R t (b ??2 )t f ce
max w 1

式中,Rmax 按作用在肩梁牛腿处吊车梁支座的反力计算;b 为吊车梁端加劲肋的宽度;t1 为吊车 梁上盖板和垫板的厚度之和;fce 为腹板钢材端面承压强度设计值。
当吊车梁采用平板支座时,吊车肢顶部加劲肋的布置与吊车梁支承加劲肋对应,加劲肋上端刨平

顶紧,应以吊车梁的最大反力 Rmax 计算承压面积和连接焊缝长度。

101

厂房结构设计系统手册

3.4.2 构造要求 (1) 为了保证肩梁将上下柱连接成刚强的整体,一般取肩梁的高度为下半段柱截面高度的 0.4~0.6 倍。 (2) 所有板件厚度均不小于 10mm
(3) 上盖板厚度一般取 12~16mm,吊车肢支撑平台处上盖板厚度通常为:轻、中型厂房,取

16~20mm;对重型和特重型,取 26~36mm。 (4) 下盖板一般取 10~16mm。
(5) 当按端面承压计算的肩梁腹板厚度大于按强度计算所要求的腹板厚度时,为节约钢材,肩梁 腹板在局部受压区域可采用局部加厚的变截面构造,对吊车荷载很大或有工作级别 A8 的硬钩 吊车的重型厂房柱,其吊车肢在肩梁范围内的腹板可设置加劲肋用于局部加厚,该加劲肋的

顶面应刨平顶紧肩梁的上盖板的下部。程序设置两种方式:局部腹板加厚或两侧贴板。 (6) 吊车肢支撑平台处的吊车梁垫板厚度不小于 20mm

3.5 人孔节点
3.5.1 计算原则 设计验算内容 柱的通行人孔由两个加强柱截面组成,人孔的计算简图如下:

N V
M
L/2

L
L/2

c
人孔计算简图 计算一个分肢的内力时,假设肢的两端为固定,反弯点在柱肢的中点处。
人孔的验算截面为人孔分肢的下端截面,该处一个分肢上的最大轴力 N1、剪力 V1 和弯矩 M1 按

下列公式计算:

102

厂房结构设计系统手册

??? ?? NN 2 ??
1

?? M c

??V1 ? ? 2 ??
??

V

?

?? ?? ?? ? -253V lVl1 1 ? ? ? M 2 4

式中, c ———— 两个人孔肢形心线之间的距离。 l ———— 通行人孔的净空高度

M,N,V——由结构整体计算所得的验算截面的最不利的内力组合弯矩、剪力和轴力。近似的取 柱底截面的内力。
人孔分肢为单向压弯构件,其稳定性按相应的规范公式验算,分肢在平面内外的计算长度都取人

孔净空高度 l。

圆形人孔的构造

103

厂房结构设计系统手册

矩形人孔的构造 3.5.2 构造要求 人孔净空尺寸,宽度不应小于 400mm,高度不小于 1800mm。孔洞的周边按构造设置加劲肋以加
强腹板。当采用圆形人孔时,用于孔边的纵向加劲肋,其外伸宽度 b1≥10tw(tw 为柱腹板的厚度), 但不小于 120mm。其厚度 t1≥tw,但不小于 10mm;当采用矩形人孔时,用于孔边的纵向加劲肋,其 外伸宽度 b1≥tw(tw 为柱腹板的厚度),但不小于 120mm。其厚度 t1≥tw,但不小于 10mm;人孔处 上下设置横向加劲肋,可取与柱身横向加劲肋相同尺寸,其厚度适当增加 2~4mm。纵横向加劲肋与柱

腹板的连接焊缝均不小于 8mm。
人孔底部加劲肋应与吊车梁顶标高相协调。孔底处的横向加劲肋与吊车制动结构及吊车梁上翼缘

相连。

3.6 牛腿节点
3.6.1 计算原则 设计验算内容
柱身因承托吊车梁、屋架和墙架等构件而设置悬臂牛腿。程序目前可设计两大类牛腿,即工字形

截面柱牛腿和格构柱牛腿。其构造分别如下图所示:
单壁式牛腿验算其与柱连接处工字形截面的强度和连接焊缝强度。此截面同时承受剪力 V = P 和

弯矩 M = P e 的作用。 工字形截面的最不利位置 A 点的强度按折算应力验算:
? ?

??c ?? ??2 ??3??2 ??1.1
104

f

c

? ? ? ?

厂房结构设计系统手册

???? Pe ? W
? ?
A

???? PS It
w

1

式中,

??——工字形截面

A 点的正应力

??——截面 A 点的剪应力 W ——工字形截面 A 点的截面模量
A

I——工字形截面 A 点的截面模量

S ——工字形截面 A 点以上截面对中和轴的面积矩
1

t ——腹板厚度
w

工字形截面连接焊缝的强度验算焊缝 A 点处的综合应力:

?? () 2
f 2

?? ? ??
V

ftw

??
f

双腹壁槽钢牛腿焊接于柱身的两侧。首先按下图确定牛腿反力和计算截面内力,然后按 A 点折算 应力进行截面验算,以及计算所需的连接焊缝。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

P e

h
F1
图中

F 2

?? F2

?

1.2

?? ?? ???? 1.2 ?F
?? 1

Pe h ?? ) ( h

式中,系数 1.2 为考虑传力不均的增大系数。每道焊缝的传力为 F1/2 或 F2/2。

105

厂房结构设计系统手册

第四章
4.1

例 题

例题一(包括主刚架布置设计、主刚架设计、围护布置)

步骤 1 :建模填数据

106

厂房结构设计系统手册

点击“确定”按钮后,软件保存建模的基本信息,供布置刚架用。 步骤 2:生成轴网 按“轴网生成...”菜单,弹出“轴线生成”对话框,点击“确定”按钮,屏幕显示生成的横轴线。

步骤 3:布置刚架
按“刚架布置...”菜单,弹出“门式刚架布置”对话框,点击“布置...”按钮,选择所有横轴线,

按“关闭”按钮,软件自动进行刚架分类,完成后屏幕显示已布置好的刚架,不同的刚架用颜色区分 开;本工程有两类刚架:山墙榀刚架(GJ1)和中间榀刚架(GJ2),可通过“显示刚架名称”菜单显 示刚架类型。

107

厂房结构设计系统手册

步骤 4:单榀设计 按“单榀设计...”菜单,任选一个 GJ1(第一或最后一榀),点击右键后主菜单被切换到“单榀设 计菜单”,同时屏幕显示单榀刚架的有限元模型,以下进行 GJ1 的设计。 步骤 5:内力分析 步骤 6:输入计算长度

选择欲定义单元,选中所有构件。 步骤 7:选择规范 选择 CECS 轻钢规程。
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步骤 8:设计验算 选中所有构件,选中设计验算中的截面优选。 软件提示验算结束、截面发生变化、是否重新内力分析,都按确定,软件对结构重新进行内力分 析和截面优选,直到截面不发生改变为止。

步骤 9:设计 GJ2
按“返回三维菜单”,主菜单被切换到“门式刚架菜单”,同时屏幕显示刚架的三维模型,重复步

骤 4~步骤 8 设计 GJ2,完成后返回三维模型。 步骤 10:围护结构计算
按“屋檩计算...”菜单,弹出“屋面檩条设计”对话框,选择一种檩条截面进行校核或直接进行 优化,确定檩条截面,记下檩条截面以便布置檩条时用。同理可进行墙檩、抗风柱、柱间支撑、隅撑

的设计。 步骤 11:布置抗风柱
按“抗风柱布置”菜单,弹出“布置抗风柱”对话框,点击“选择山墙刚架...”按钮,选择两端

的山墙刚架,右键后抗风柱被布置到山墙刚架上,同时自动生成纵轴线,关闭对话框。

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步骤 12:布置屋檩 按“屋檩布置...”菜单,选择两端山墙榀刚架,点击右键弹出“屋檩布置”对话框,确定后屋檩 被布置到刚架上。

步骤 13:布置门窗 按“门窗布置...”菜单,选择“A”轴线,点击右键弹出“门、窗布置”对话框,同时视图被切 换到只显示“A”轴线及其上的对象,输入门和窗的信息,点击“布置门...”按钮,对话框隐去,选择 “5”、“6”轴线间的红色短轴线,点击右键,门被布置到所选位置;点击“布置窗...”按钮,对话框 隐去,选择除已布置门以外的所有红色短轴线,点击右键,窗被布置到所选位置。按相同的步骤布置 轴线“C”上的门窗(位置同轴线“A”)。

按“门窗布置...”菜单,选择“1”轴线,点击右键弹出“门、窗布置”对话框,同时视图被切换

到只显示“1”轴线及其上的对象,输入门和窗的信息,点击“布置门...”按钮,对话框隐去,选择“1/A”、
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“B”轴线间的红色短轴线,点击右键,门被布置到所选位置;点击“布置窗...”按钮,对话框隐去, 选择除已布置门以外的所有红色短轴线,点击右键,窗被布置到所选位置。按相同的步骤布置轴线“11” 上的门窗(位置同轴线“1”)。

完成后的屏幕图形如下(未显示屋檩)。

步骤 14:布置墙檩 按“墙檩布置...”菜单,选择“A”轴线,点击右键弹出“布置墙面檩条”对话框,同时视图被 切换到只显示“A”轴线及其上的对象,输入布置信息,点击“布置墙檩...”按钮,对话框隐去,选择

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所有的红色短轴线,点击右键,墙檩被布置到“A”轴线上;点击“布置斜拉条...”按钮,对话框隐去, 在有窗户的开间选择两根水平檩条(本例题选择窗户上口及其上面的一根檩条),完成后点右键,斜拉 条被布置到墙檩上。按相同的步骤布置轴线“C”上的墙檩(同轴线“A”)。完成后的纵墙檩条如图。

按“墙檩布置...”菜单,选择“1”轴线,点击右键弹出“布置墙面檩条”对话框,同时视图被切 换到只显示“1”轴线及其上的对象,输入布置信息,点击“布置墙檩...”按钮,对话框隐去,选择所 有的红色短轴线,点击右键,墙檩被布置到“1”轴线上;点击“布置斜拉条...”按钮,对话框隐去, 在有窗户的开间选择两根水平檩条(本例题选择窗户上口及其上面的一根檩条),完成后点右键,斜拉 条被布置到墙檩上。按相同的步骤布置轴线“11”上的墙檩(同轴线“1”)。完成后的山墙檩条如图所 示。

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步骤 15:布置屋面支撑 按“屋面支撑布置...”菜单,弹出“布置屋面支撑”对话框,同时视图被切换到 Top View,输入 布置信息,点击“布置支撑...”按钮,对话框隐去,选择第二和倒数第二个开间的所有红色短轴线, 点击右键后屋面支撑被布置到刚架梁上,对话框弹出;点击“布置系杆...”按钮,对话框隐去,选择
第一和最后一个开间的所有红色短轴线,点击右键后系杆被布置到相应位置,关闭对话框。完成后的

支撑布置情况如图所示。

步骤 15:布置柱间支撑 按“柱间支撑布置...”菜单,选择“A”轴线,点击右键弹出“布置柱间支撑”对话框,同时视 图被切换到只显示“A”轴线及其上的对象,输入布置信息,点击“布置支撑...”按钮,对话框隐去,

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选择第二和倒数第二个开间的红色短轴线,点击右键后柱间支撑被布置到相应位置,对话框弹出。按 相同的步骤布置轴线“C”上的柱间支撑(同轴线“A”)。

步骤 16:对齐 按“对齐...”菜单,弹出“门架对齐”对话框,点击“确定”按钮,软件实现自动对齐。 步骤 17:后处理实体模型 按照提示保存文件,同样使用 3D3S 打开实体模型文件,并把菜单切换到门架\框架后处理菜单下。

步骤 18:调整显示方法
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当结构构件比较多时,如果按照实体模式显示速度会比较慢,所以可以选用后处理-模型->简化显 示方式,用单线显示模型;如果需要回到实体显示,那么改选为实体显示模式;当需要 SHADE 模型 时,使用 2D Wireframe 速度最快,使用 Flat Shaded 速度最慢。 步骤 19:钢结构节点——节点计算参数选择

基本计算是一般通用的参数选项,夹层框架节点可用来处理框架结构、门架中夹层节点或者框架 和门架的混合结构中的节点参数;轻钢节点用来指定门架典型节点的参数;一般可以按照默认的数值 不做修改。 步骤 20:钢结构节点——门式刚架节点设计——选择默认连接形式 选择默认的连接形式,选中并双击边柱连接形式 1(端板竖放)、屋脊连接(屋脊节点)、梁梁对 接节点,在选用形式框中出现三种连接形式。

选择钢结构节点——门式刚架节点设计——自动设计,鼠标变成了选择框,直接点击鼠标右键表

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示选中所有节点,节点计算完成后软件列出了所设计节点的计算书编号,双击任意一个节点行,可以 出现该节点的计算文本。

步骤 21:观察主刚架节点 在屏幕上放大局部的主刚架节点,可以观察该节点的计算细部;可以使用后处理-模型->部分显示 菜单部分显示需要观察的细部,以加快显示速度;使用后处理-模型->全部显示菜单回到全部模型。 步骤 22:柱脚设计 钢结构节点设计——柱脚设计,选中所有构件(软件自动判断柱脚),选择工字截面柱脚铰接的类 型 2,软件提示 4 个节点设计失败;可以观察到失败的柱脚的位于厂房四个角点的柱脚(角柱下端截 面太小造成的);仍旧选用柱脚设计菜单,单选中四个角点柱脚,选用工字截面铰接的类型 1,由于只 有两个锚栓,满足排布要求,完成柱脚设计;同样可以放大消隐观察。 步骤 23:钢结构节点——维护结构节点几何参数 围护结构节点几何参数,观察各个数值,如果不改动,软件按照默认绘出连接形式(默认的几何 参数已经和设计-围护->墙檩布置和檩条布置时的参数相一致,不需要修改)。

步骤 24:钢结构节点设计——围护结构补充布置——隅撑布置 补充布置是指隅撑、女儿墙小立柱的布置; 使用分类显示菜单,只选中主刚架和屋面檩条显示,把当前视图改为 Y-Z 视图,在围护结构补充
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布置->隅撑一栏中使用默认的隅撑数据,使用窗口反选功能选择梁柱连接附近的屋面檩条和屋面梁, 右键结束选择,这时在该列屋檩和梁之间出现檩条隅撑。

只显示主刚架和墙檩,切换 Y-Z 视图

选择隅撑布置参数,按选择檩条和墙面梁布置隅撑按钮

使用窗口反选,选中边上两排檩条

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换视图,观察已经布置上的檩条隅撑 步骤 25:围护结构补充布置——纵墙女儿墙立柱布置 选择小立柱截面(和设计-围护中墙檩布置中的女儿墙小立柱截面相 同); 定位尺寸是指墙檩高度+10,当前选择的墙檩高度为 150,那么定位尺寸为 150+10=160; 立柱柱顶标高根据设计-围护中墙檩布置中女儿墙顶处檩条标高定,在前面我们输入了该标高为 8.4 米,那么立柱顶标高为 8.6 米;按纽选择所有主刚架立柱,布置小立柱; 步骤 26:围护结构补充布置——山墙女儿墙立柱布置 使用分类显示,选择主刚架和小立柱选项;
选择女儿墙(山墙)布置,小柱截面要求和围护布置中的墙檩布置对话框中截面尺寸一致,柱顶 标高 8.6,参考间距 6000(要求和抗风柱间距一致),立柱间距也为 6000,一共 3 根(抗风柱也是 3

根);
选择参考定位构件->选择屋面梁按钮,选择山墙榀的边柱,右键结束选择,然后选择山墙榀的屋

面梁,右键结束选择,完成山墙榀小立柱布置; 同样方法布置另一榀山墙的小立柱。

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步骤 27:钢结构节点设计——围护结构节点装配——自动装配 鼠标变成了选择框,直接点击鼠标右键表示选中所有节点,自动设计完成后完成了檩条、抗风柱 等次结构的节点构造。 步骤 28:主刚架施工图绘制前的准备
1、构件编号——钢结构节点归并:软件自动把节点归并为 19 种类型,使用鼠标点击任何一种节

点类型,在模型中会出现相应位置的标示; 2、构件编号——门式刚架主刚架命名:出现 11 榀刚架,把这 11 榀从 GJ-1 到 GJ-11 进行编号; 3、构件编号——门式刚架构件编号:按自动编号按钮; 步骤 29:施工图——施工图绘制

主刚架施工图绘制,选用主刚架图,选中

GJ-2,按绘图钮,按照默认的图块位置,保存文件为

GJ-2 立面图;使用 3D3S 或 ACAD 打开 GJ-2 立面图.dwg 文件,出现以下图纸:

主刚架施工图绘制,选用柱详图,选中

GJ-2(Z-2),按绘图钮,按照默认的图块位置,保存文件为

GJ-2(Z-2)详图;使用 3D3S 或 ACAD 打开 GJ-2(Z-2)详图.dwg 文件,出现以下图(以下加工图的

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绘制需要钢结构实体建造与绘图系统的支持,如果只有门架结构模块是不能绘制下图的):

步骤 30:围护结构施工图绘制 后处理-施工图->围护结构施工图,选中所有选项,按照默认的字体等绘图,保存为文件围护结构 施工图.dwg 文件,使用 3D3S 或 ACAD 打开该文件:

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4.2

例题二(带夹层刚架,主刚架设计)

步骤 1:建模填数据 本例题建立带夹层的刚架,下面为具体的对话框数据。

点击“确定”按钮后,软件保存建模的基本信息,供布置刚架用。
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步骤 2:生成轴网 同例题一。
步骤 3:布置刚架

同例题一。完成后的屏幕图形如下图。点击改变刚架类型菜单,把最边榀(红色)的刚架名称改 为 2,这样所有的刚架均为黄色,这样在完成其中任意一榀的单榀设计后,所有榀的截面型号相同。

步骤 4:单榀设计
按“单榀设计...”菜单,选择第三榀 GJ3,右键后主菜单被切换到“单榀设计菜单”,同时屏幕显

示单榀刚架的有限元模型,以下进行 GJ3 的设计。
通过查询材料性质发现默认材料为 Q345、通过查询节点约束发现默认支座约束为铰接,改为刚接

(所有六个自由度都刚性约束)。 显示查询/显示单元荷载,输入工况号 1,可以显示结构的活荷载分布。

步骤 5:内力分析

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步骤 6:定义面外计算长度 边梁和边柱的定义和例题 1 相同,即面外(绕 2 轴)计算长度为 3000mm;中柱面外(绕 2 轴)
定义系数为 1;楼面梁考虑楼面板的支承作用,面外定义为一个很小的数值,这里定义绕 2 轴计算长

度为 1000mm。 步骤 7:构件截面计算 对屋面人字梁(6 个单元)选用轻钢规范(CECS),对其他构件选用普通钢结构规范; 选中所有构件,使用单元验算中的截面优化,上限按默认为 1,按确定; 软件提示优化结束,点击内力分析菜单以更新内力,重新点击设计验算中的优化; 第二次优化结束,点击梁截面自动调整,提示柱是否需要调整,按是,调整结束后所有构件连续;

再次内力分析更新内力,点击设计验算中的校核,用最新的内力对构件校核,软件提示 5 根构件 不足; 点击查询验算结果,可以查询出来不足的原因都是翼缘宽厚比超过限值(截面自动调整过程中, 由于调整了截面的宽度而没有改变截面的厚度,所以会出现宽厚比超过限值的情况); 点击构件属性->直接编辑截面菜单,直接修改不足构件的翼缘厚度,把屋面梁翼缘厚度改为 12, 楼面梁翼缘厚度改为 10,把构件的腹板厚度改为 8,重新内力分析更新内力后最后进行一遍校核,提 示满足要求; 步骤 8:返回三维菜单 按“返回三维菜单”,主菜单被切换到“门式刚架菜单”,同时屏幕显示刚架的三维模型,可以观 察到所有榀的截面大小相同。 步骤 9:围护结构计算和布置 这个例题不作围护布置,如果要布置,步骤同例题一。
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步骤 10:生成后处理实体模型 按“返回三维菜单”,回到 11 榀的空间显示模式,使用后处理模型——对齐菜单,然后使用后处
理模型—后处理实体模型菜单,生成后处理实体文件,保存为文件名 l-2_门式刚架后处理实体模

型.dwg;使用 3D3S 打开该文件。把菜单切换到门架和框架后处理菜单下; 步骤 11:门架部分节点设计
在菜单开关的门架框架后处理菜单下,在钢结构节点——节点计算参数选择中,把计算\设计方

法修改为第一种:3D3S 整体计算内力;把高强螺栓等级改为 10.9 级; 使用 VIEW 工具栏把视图该成 X-Z。

在钢结构节点——门式刚架节点设计中,选择默认连接形式,选择门架屋面部分的两种连接方式, 双击节点图标,可以看到所选择的图标进入右边选择框中:钢结构节点——门式刚架节点设计——自 动设计,可以看到门架屋顶部分的节点得到设计,可以通过放大进行观察;

步骤 12:框架(夹层)部分节点设计 1) 边柱,中柱和夹层梁采用栓焊的连接形式: 点击后处理——主刚架节点设计——夹层框架梁柱节点,选择要连接的柱和夹层梁,右键跳出选 择节点形式的对话框如下:

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选择栓焊刚接节点后按确定,即可完成夹层梁与柱的节点设计。 步骤 13:柱脚设计 由于本例题中所有的柱脚都为刚接,所以可以同时选中所有柱脚(使用窗口反选,选中四根柱脚 节点),选择相应的工字型截面刚接柱脚中的刚接类型后确定,即可完成柱脚设计。

步骤 14:节点归并、刚架命名、构件编号(自动编号)、主刚架施工图绘制 同例题一。 由于没有进行围护结构布置,所以没有围护结构施工图绘制。

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4.3

例题三(带吊车刚架,包括主刚架设计、檩条设计)

步骤 1:建模填数据 本例题只设计单榀刚架,不进行刚架和围护结构布置。荷载信息对话框中的数据同例题一。

点击“单榀设计...”按钮后,弹出“单榀设计”对话框,输入榀间距和分区类型后,点击“确定” 按钮,主菜单被切换到“单榀设计菜单”,同时屏幕显示单榀刚架的有限元模型。

步骤 2:输入吊车数据 菜单命令显示查询\构件信息显示,在出现对话框后选中节点号:

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按确定显示节点号后,根据牛腿处的节点号在荷载编辑\吊车荷载\桥式吊车影响线中输入吊车信 息,注意:两台同样的 5 吨吊车需要输入两次,即在左下角出现编号 1 和 2,1 和 2 的内容相同;数 据输入如果不直接填入吊车的最大最小轮压等信息,可以通过吊车库输入按钮,进入吊车库中选择一 台现成的 5 吨吊车,选择完成或该吊车的轮压信息会自动出现在最大最小轮压数据框内。

使用菜单命令显示查询\显示吊车荷载命令,在节点 2-7 之间就会出现一条横线,表示吊车荷载位 置。 步骤 3:内力分析 内力分析后可以显示工况内力中的吊车工况。

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步骤 4:选择规范 使用设计验算中的选择规范,选中所有杆件,选择 钢规程,这样结果就不需要太多的调整,详见步骤 7)。 步骤 5:定义计算长度 使用构件属性\定义计算长度,定义梁柱的面外(绕 2 轴)计算长度为 3000mm。 步骤 6:截面优选 下限设 0.5,上限为 1,进行优选;在优选后重新内力分析以更新内力和位移结果。 步骤 7:截面调整
由于本例题中柱脚为刚接,如果直接选择 CECS 和截面优选得到的柱截面一定是偏大的,所以需

CECS(由于柱脚刚接,可以直接选择上海轻

要进行调整。 在设计验算的验算参数选择中,把门架柱计算长度的选取方法改为一阶分析法:

选中柱截面,使用构件属性中的直接编辑截面,把四根柱单元的截面由原先的 640x220x8x10 改为 560x220x6x10(注意:改变截面名称的同时,最主要的是把截面参数中对应的尺寸值也作修改);选择 单元验算中的校核,上限为 1,下限为 0.5;查询或显示验算结果,观察当前截面是否满足要求。 步骤 8:对齐 只选择对齐刚架表面,软件按轴线类型(边柱轴线、边柱外缘)对齐柱外皮。

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步骤 9:生成后处理实体模型 按“返回三维菜单”,主菜单被切换到“门式刚架菜单”,同时屏幕显示刚架的三维模型,使用菜 单命令“后处理实体模型”,生成文件,保存文件为 l-3bak.dwg;使用 3D3S 打开文件 l-3bak.dwg。 步骤 10:节点、柱脚及牛腿设计 使用 SHADE 和 VIEW 工具栏,改变显示形式;

节点设计和柱脚设计同例题 1,2; 点击钢结构节点菜单——牛腿设计,即可完成门架所有的牛腿设计。 步骤 11:施工图生成 同例题一。 步骤 12:围护结构计算 仍旧打开门架的有限元模型,点击回到三维模型菜单模型;屏幕上出现一榀刚架; 点击设计-围护->围护结构计算,选择屋檩计算,列出和檩条相关的信息:

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直接校核,出现檩条计算的计算书; 如果点击形成计算模型,然后校核,那么在屏幕中出现一根简支梁的设计模型,用户可以在这个
模型进行修改荷载,修改材性等操作(模型的基本操作和一般的 3D3S 模型相同),最后在选择规范中

选择檩条设计。

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4.4

例题四(砼柱钢梁厂房设计)

步骤 1:建模填数据 本例题只设计单榀刚架,不进行刚架和围护结构布置。荷载信息对话框中的数据同例题一。

点击“单榀设计...”按钮后,弹出“单榀设计”对话框,输入榀间距和分区类型后,点击“确定” 按钮,主菜单被切换到“单榀设计菜单”,同时屏幕显示单榀刚架的有限元模型。

步骤 2:修改模型 设置柱脚为刚接,增加混凝土柱矩形截面,定义柱子的截面为矩形截面,定义柱子的材性为砼。

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对柱单元顶部即 2 节点和 3 节点作单元释放(两根柱的柱顶都作绕 3 轴的转动释放,其中一根柱 的柱顶沿 2 轴作平动释放),这样就允许了梁在竖向荷载作用下可以沿着柱顶有一定的滑移,避免梁对 柱的水平力过大。

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改变梁的截面形式为楔形截面。

步骤 3:进行内力分析和设计验算,验算的时候仅选择钢梁进行构件验算。

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步骤 4:对混凝土构件进行设计

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4.4

例题五(有摇摆柱厂房设计)

步骤一:快捷建模

步骤二:修改模型,添加中柱摇摆柱。在中柱位置画一条线,用添加杆件命令,添加杆件信息。修改 柱顶为铰接,以及柱脚为铰接。

步骤三:定义计算长度 定义梁的计算长度为 3000,柱子的计算长度软件自己判断。

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步骤四:内力分析计算

轴力图

弯矩图 步骤五:选择规范,设计验算。

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4.5

例题六(格构柱双层吊车厂房设计)

步骤一:快捷建模:

、 步骤二:施加荷载,输入吊车荷载

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步骤三:定义柱子截面类型为格构双焊接工字钢截面,修改梁柱的计算长度。

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定义屋面梁的计算长度,

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得到如下图所示模型:

步骤四:内力分析计算,显示轴力包络图和弯矩包络图。

轴力包络图

弯矩包络图

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步骤五:设计验算

验算结果查询 步骤六:后处理及节点设计,生成后处理模型

整体式柱脚节点

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格构柱牛腿(板件)

单腹壁肩梁节点

整体模型

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第五章
1, 实际工程檐高的设置:

厂房模型常见问题

第一种方法:通过放样确定实际檐高后填入快捷建模菜单 当仅输入檐口标高而未输入净高时,门式刚架模板生成对话框中的檐口高是指梁柱轴线交点的标 高-300,
当仅输入净高而未输入檐口标高时,门式刚架模板生成对话框中的净高是指梁柱轴线交点的标高

+300。 当同时输入檐高和净高时,两者的平均值标高指的是梁柱轴线交点的标高。
而实际工程上我们所指的檐口高为柱外缘与梁上缘的交点的标高,因此要建立两者之间的联系,

就需要明确知道梁截面,轴线位置的基础上进行放样,才能明确对话框中檐高的输入值。
如果我们要做一个实际檐高为 6 米的模型,屋面坡度 10%,柱子为楔形截面,屋面梁的截面为宽

翼缘等截面 L400X160X6X8,柱轴线与柱外翼缘平齐,梁轴线为梁的中心线。我们对该模型进行放样:

则我们在快速建模菜单中要输入的檐高为 5799+300=6199,净高为 5799-300=5499 时,绘制图纸 输出来的刚架施加檐高为 6 米。 第二种方法:通过定义截面插入点命令调整模型 除了这种方法之外,3D3S11.0 增加了定义截面插入点的命令。用户也可以根据这个命令对快捷建 模的模型加以调整。 快捷建模菜单还是按檐口标高还是为 6 米,坡度什么的都不变,而且构件截面不影响檐高。 比如把屋面梁的截面插入点定义为如下图所示:

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当轴线在柱中心和柱外皮时分别定义为如下图所示:

2,

活载不利的布置在哪里设置:

活荷载不利布置在轻钢模块的施加活载单元荷载,在”考虑活载不利布置”前打勾

3,各吊车荷载参数:

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到左柱建模位置偏心:竖向力到建模轴线的距离,即吊车梁中心线到建模轴线的距离。 到右柱建模位置偏心:竖向力到建模轴线的距离,即吊车梁中心线到建模轴线的距离。 横向力到牛腿距离:表示小车轮子到牛腿顶标高的距离,如下图所示 H。

4,构件的自重在哪里考虑,怎么考虑的?
软件自动考虑,在定义材性中材料密度中考虑,并加在 0 工况的恒载中。

不加任何荷载进行计算,计算后查看荷载组合。可以看到

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5,建立砼柱钢梁厂房模型需要注意事项:
1)定义柱子为矩形截面,混凝土材质,柱脚刚接,两柱顶绕 2,3 轴转动释放,其中一柱顶平动 释放。这样就允许了梁在柱顶的滑移。
2)屋面梁作为简支梁,定义为中间大两头小的楔形截面。进行单元验算的时候,只能选择钢梁构

件进行验算。对混凝土构件进行“混凝土构件设计”操作。显示混凝土构件验算结果。

6,怎么在门刚刚架图中“标注节点索引号”?

在后处理——施工图——施工图绘制对话框中选择刚架图,点击绘图选项——基本设置,勾选“标

注节点索引号”选项,回到施工图绘制进行图纸的绘制。

7,进行后处理节点自动设计的时候出错解决方法:
因为后处理整体模型构件数量比较多,自动进行节点设计的时候出现错误时不太好查,一般建议 用户先选择一个小部分进行节点自动设计,锁定出问题构件所在的小范围。对伸缩缝以及门窗边檩条

进行重点检查,因为这些地方可能会有很短的檩条,做节点的时候可能出问题。

8、门刚节点计算参数的选择:
1. 在基本计算参数——设置节点设计参数的时候,共有 3 种设计方法可供选择。 1)按 3D3S 整体计算内力;

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2)按构件等强; 3)按用户指定的节点设计力; 三种模式的在计算上的本质区别在于节点设计力的来源不同。 如果用户使用其它结构分析软件(例如 SAP2000 或 Ansys)经整体计算得到构件杆端力,而在本
软件模块中进行包括节点设计在内的后处理工作,那么可以使用“按用户指定的节点设计力”模式。

软件不对门式刚架围护结构的连接节点进行计算,由用户直接指定节点的尺寸等参数。
如果选择等强,则要输入应力比,否则按默认为零时按内力为零计算,一般建议用户采用 “按 3D3S

整体结构计算内力”最新版本已经默认为该选项。

9、计算 Z 型檩条时,檩条的搭接长度需要输入吗?
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不需要输入,软件不考虑搭接长度,只考虑搭接后连续梁在此处的约束条件,按搭接的长度用户 自行确定连续梁的约束条件,在形成的檩条计算模型中修改。连续梁的跨度等也可以在檩条模型中由 用户自行修改。默认按三跨。

10、怎样理解每米板件的紧固件数目?
详细请参照轻钢规程 CECS102:202 附录 E.0.4,每米板件紧固件数目即 n,表示每米长度上檩条与 面板连接的紧固件数目(面板每个肋不得多于一个)。用来计算檩条的抗扭弹簧刚度。

11、在计算檩条时,其屋面檩条恒载这一栏所输入的数值中是否包括檩条的自重:
软件自动计算檩条的自重,屋面恒载所输入的数值不包含檩条的自重。

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12、门式刚架中吊车梁的自重怎样输入刚架中?
需要把吊车梁的自重作用在牛腿顶的重量换算后,手工添加节点恒载。 具体参看 CECS102:202---7.2.2 条规范的规定。 13:带吊车的门式刚架中,为什么用 3D3S 算出的柱顶位移比用 PKPM 算出的柱顶位移值要大一些? 3D3S 计算柱顶位移是根据吊车工况和风荷载工况作用下的柱顶位移值取大值。
PKPM 计算的柱顶位移数据是吊车水平荷载作用时的柱顶位移值,只考虑了吊车工况的水平荷载

和风荷载工况作用下柱顶位移的较大值,并没有考虑整个吊车工况的竖向荷载对柱顶位移的影响。
14:门刚后处理节点计算参数——轻钢节点——门式刚架柱脚计算对话框中“柱间支撑产生的最大竖

向分力是指什么? 根据门刚规程 7.2.19 规定要考虑柱间支撑产生的最大竖向分力。

15:为什么轻钢节点设计结果与 pkpm 比较要大一些。 1,3D3S 软件默认按轻钢规程 CECS102:2002-7.2.2 条考虑 50%截面承载力计算,PKPM 默认不考虑。 根据规范相关条文:端板连接(图 7.2.1)应按所受最大内力设计。当内力较小时,端板连接应

按能够承受不小于较小、被连接截面承载力的一半设计。用户可以根据实际情况判断是否考 虑该条规范。 2,高强螺栓中和轴的位置选取的不同,3D3S 软件默认以端板形心作为高强螺栓中和轴 位置。而 PKPM 默认高强螺栓中和轴位置在受压翼缘中心。

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