PKPM—STS讲义第二章.

2008版本钢结构CAD软件STS中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所一、STS平面分析程序新规范版相关修改门规CECS102:2002新规程修改(2003.6)薄钢规范GB50018新规范修改(2003.6)普钢规范GB50017新规范修改(2003.12)抗震规范GB50011相关修改门规CECS102:2002有关修改注意问题1、结构类型与抗震设计2、活荷载与风荷载取值3、柱顶位移与钢梁挠度控制5、变截面杆件高厚比控制4、斜梁平面内稳定验算6、檩条计算修改与设计方法的选取结构类型与抗震设计《建筑抗震设计规范》GB50011关于单层钢结构厂房的规定不适用于单层轻型钢结构厂房(注意结构类型选取差异)规程提出抗震构造措施有：构件之间应尽量采用螺栓连接；斜梁下翼缘与刚架柱的连接宜采用加腋的方式加强；该处附近翼缘受压区的宽厚比应适当减小；柱脚的抗剪、抗拔承载力应适当提高，柱脚底板应设置抗剪键，锚栓应采取提高抗拔力的构造措施；支撑的连接应按屈服承载力的1.2倍设计等等。地震反应谱计算时阻尼比取0.05；规程增列当由抗震控制结构设计时，尚应采取抗震构造措施；活荷载与风荷载取值1、将屋面活荷载由0.3kN/m2提高到0.5kN/m2。对于受荷载水平投影面积大于60m2的构件可取不小于0.3kN/m2；0wwzsk2、附录A风载计算；MBMA风荷载的适用范围是：房屋高度不大于18米，房屋高宽比不大于1,屋面坡度不大于10度明确风荷载采用美国MBMA的规定；与荷载规范公式比较0wwzszk0wwzsgzk与荷载规范取值计算结果比较刚架风载荷载规范与门规的比较以一坡度为1/10，双坡封闭式厂房为例：荷载规范：门规：柱脚铰接l/h2.3,柱脚刚接l/h３.0,荷载规范计算偏安全，其他情况比门规结果小０～６０％0.25-0.55-1.0-0.650.8-0.5-0.6-0.5lh柱顶位移与钢梁挠度控制1、柱顶位移限值改动较大；柱顶位移设计值风载作用柱顶位移控制限值h/240计算值修正部分：《钢结构》2006年第4期对规程（CECS102：2002）的勘误和补遗。2、梁的挠度与挠跨比限值几乎没变化；3、增列：由于柱顶位移和构件挠度产生的屋面坡度的改变值，不应大于坡度设计值的1/3；相对挠度、绝对挠度的计算。勘误中明确跨度L为：对单坡屋面为斜梁跨度，对双坡屋面为一个坡面的斜梁的长度。斜梁平面内稳定验算1、斜梁在平面内，可仅按压弯构件计算强度，可以不计算平面内的稳定性前提：屋面坡度较小时（GB50018,1:2.5)“腹板高度变化超过60mm/m时”，通过控制腹板高厚比来控制“受剪板幅的屈曲后强度利用”，考虑不利用曲屈后强度。vvwff'8.0时8.023537yywwfkth235378.0调整方法:1、调整截面或调整分段点位置；2、设置横向加劲肋。明确规定薄壁型钢的有效截面应按薄钢规范GB50018计算门规檩条验算与薄钢规范檩条验算对比选择原则：1、压型钢板屋面（厚度0.66mm），屋面与檩条有可靠连接（自攻螺钉等紧固件），设置单层拉条靠近上翼缘，选择按门规附录E计算；2、刚度较弱的屋面（塑料瓦材料等）、非可靠连接的压型钢板（扣合式等），应选择6.3.7-2式或冷弯规范计算，拉条的约束作用应根据实际拉条设置情况选择。建议这时应设置双层拉条、交叉拉条或型钢拉条，拉条同时约束上下翼缘。檩条计算修改与设计方法选取薄钢规范GB50018的有关修改注意问题1、有效截面的计算旧规范新规范2、补充了单轴对称截面，弯矩作用于非对称平面内时的压弯构件稳定性计算公式；3、新增了薄壁型钢墙梁的设计规定与构造要求；挠度限值：檩条：1/200门规：1/150墙梁：1/1501/100且限制墙梁竖向挠度不得大于10mm双力矩的考虑4、冷弯薄壁型钢门式刚架的计算；普钢规范GB50017的有关修改注意问题1、结构或构件的变形控制2、塑性发展系数的考虑与翼缘宽厚比控制3、焊接组合工形截面腹板屈曲后强度利用4、轴心构件截面分类的修改与稳定系数的查取5、单轴对称截面计及扭转效应换算长细比计算6、计算长度的确定结构或构件的变形控制3.5.1条对结构或构件变形的规定，正文中仅为原则性规定，并强调当有实践经验或有特殊要求时可作适当调整。有关变形的具体数值规定改放在附录A1)受弯构件的挠度容许值改为考虑两种情况：［VT］——恒载＋活荷载作用下的挠度容许值，主要是观感要求；［VQ］——活荷载作用下的挠度容许值，主要是使用要求。2)附录A.2风载标准值作用下，框架柱顶水平位移与层间相对位移限值：无桥式吊车的单层框架的柱顶位移H/150有桥式吊车的单层框架的柱顶位移H/400多层框架的柱顶位移H/500多层框架的层间相对位移H/400（注:对轻型框架结构，柱顶水平位移和层间位移均可适当放宽）塑性发展系数的考虑与翼缘宽厚比控制1、截面塑性发展系数x、y的考虑；“需要计算疲劳”的梁直接承受动力荷载的梁1)不考虑截面塑性发展（x=y=1.0）的范围2)H形、工形截面翼缘宽厚比对塑性发展利用的限制yyfTBf2351523513应取x=1.02、宽厚比的控制；1)钢结构设计规范要求2)抗震规范要求抗震规范宽厚比控制焊接组合工形截面腹板屈曲后强度利用承受静力荷载或间接承受动力荷载的组合梁宜考虑腹板屈曲后强度。规范提出的计算公式与欧洲规范EC3相同，即基本计算式：屈曲后强度的利用…1.0MMMM10.5VVfeuf2u轴心构件截面分类的修改轴心压杆的整体稳定：式中为整体稳定系数，按新增厚板d类截面,考虑厚度方向残余应力的影响235yf分a,b,c,d类查表焊接工形截面，绕Y轴截面分类的选取：人工指定fAN单轴对称截面计及扭转效应换算长细比计算(T,L,C等)原规范视为弯曲失稳归入b曲线，或降低为c曲线。新规范截面类别的划分只考虑截面形式和残余应力的影响，将弯扭屈曲按弹性方法用换算长细比（代替ly）等效为弯曲屈曲：绕X轴弯矩设计值Mx(kN.m)：671.3轴力设计值N(kN)：1374.000柱平面内计算长度：16.65m柱平面外计算长度：9.4m平面外长细比λy：77.479按新规范换算长细比λyz：102.5020.7040.539平面外稳定应力增：14.9%y206.4237.160y按有效截面计算应力：b/t≤0.58loy/b时b/t0.58loy/b时1）等边单角钢2）等边双角钢3）不等边双角钢，长边相并4）不等边双角钢，短边相并统计分析：（算例：18msjwj）所有压杆平面外稳定应力增大：2%~14%平均增大：6%对单角钢和双角钢Ｔ形截面新规范建议了yz的近似计算式224475.01tlboyyyz4226.181/9.3btltboyyz计算长度的确定①按一阶弹性分析计算内力时，计算长度系数m1.0，按有侧移框架柱的表查得①强支撑框架——支撑结构（支撑桁架、剪力墙等）的侧移刚度满足（1）无支撑纯框架（2）有支撑框架按无侧移框架柱的表查得②弱支撑框架——Sb不满足上式时，柱的稳定系数为建议：按有侧移框架柱的表查得)2.1(3oibibNNS)2.1(3)(1oibibooNNS（3）附录D线刚度比计算柱的计算长度新增横梁远端支撑情况调整柱与基础刚接时，K2旧规范的取无穷大改为10铰接情况，对平板支座，可取K2=0.1考虑横梁轴力对横梁线刚度的折减5.3.6条新增附有摇摆柱的无支撑和弱支撑框架柱的计算长度系数应乘以增大系数h：各框架柱轴心压力设计值与柱子高度比值之和各摇摆柱轴心压力设计值与柱子高度比值之和摇摆柱的计算长度系数m=1.0（4）“摇摆柱”计算长度的调整)/(/1ff11HNHN)/(ffHN11/HN振型参与质量系数的计算抗震规范相关修改最小剪重比控制与调整近似考虑空间扭转地震作用效应增大系数规则框架层间位移校核与薄弱层内力调整强柱弱梁验算竖向地震作用计算二、桁架、支架、框排架，工具箱桁架、支架、框排架、工具箱桁架结构设计支架结构设计框排架结构设计工具箱重型工业厂房设计软件支座杆的模拟杆件输入类型：柱；平面内、外计算长度的选取；平面内计算长度系数一般保持-1即可；平面外计算长度，上下弦杆需要根据水平支撑距离确定。桁架结构设计两端铰接的设置（支架也适用）；GB50017-8.4.5：分析桁架杆件内力时，可将节点视为铰接。对用节点板连接的桁架，当杆件为H形、箱形等刚度较大的截面，且在桁架平面内杆件截面高度与其几何长度（节点中心间的距离）之比大于1/10（对弦杆）或大于1/15（对腹杆）时，应考虑节点刚性所引起的次弯矩。钢管桁架可参考GB50017-10.1.4，分别为1/12与1/24。杆件截面的选择原则；风荷载输入，桁架风载自动布置设计参数的正确选取：结构类型、设计控制参数、柱的轴向变形、无侧移、考虑活荷最不利布置复杂桁架计算建模常见的问题，注意的事项：1)较大节间荷载情况;2)带桁架整体建模计算情况，柱顶铰固接区别。平面桁架二维计算计算结果的查看顺序与主要内容1)合理性查看：确保所建计算模型的正确性：节点位移图（恒+活）、单项弯矩图、轴力图、包络图；2)验算结果查看：应力图、节点位移图（挠度）、计算结果文件目的：寻找满足设计要求，同时结构重量最轻的杆件截面平面桁架截面优化杆件分组：分组的意义、默认分组与用户自定义分组适用范围：均由两端铰接杆件组成的钢桁架，截面类型不再限制钢桁架施工图杆件截面：单角钢、双角钢、单槽钢、双槽钢截面2结构类型：1适用范围：3节点形式：4操作要点梯形三角形平行弦（托架）最多有5根构件相连，允许有一次再分腹杆。钢管桁架施工图1、截面类型与适用范围圆管，矩形管直接焊接管桁架。2、节点类型相贯节点：T、Y型，X型，K、N型、KT型支座节点：插接式、顶接式拼接节点：端板高强螺栓连接、端板焊接连接、直接坡口对焊3、能够完成节点承载力校核、连接设计、施工图绘制。1)合理性查看：节点位移图、单项内力图；2)验算结果查看：应力图、节点位移图（挠度、柱顶位移）、计算结果文件立柱、腹杆截面的选用与布置平面受力（摇摆支架）钢支架的形式与适用范围支架结构设计计算长度的确定平面外：左右立柱摇摆支架取整个立柱高度，悬臂支架取立柱高度的2倍。交叉腹杆取斜杆总长。平面内：一般按默认-1取。腹杆设置单拉杆时的计算与适用情况计算结果的查看支座反力的合成与基础设计悬臂支架平面外受力的补充人为考虑钢支架施工图1、钢支架的形式2、杆件截面立柱：工形、角钢；腹杆：角钢、槽钢及组合3、节点形式4、立柱与腹杆的连接形式5、操作要点排架的二维模型输入吊车组合实腹式组合截面柱与格构式组合截面柱定义与计算；偏心的原则；计算长度的确定与结果查看；单层、双层吊车布置与计算，空车轮压的自动导算；附加重量与节点恒荷输入的区别；设计参数的正确选取：结构类型、设计控制参数、多台吊车组合吊车荷载折减系数、单层厂房阶形柱计算长度折减系数、地震作用效应增大系数、有侧移、考虑活荷最不利布置抽柱排架排架结构设计排架二维计算结果查看图形：应力图(强度、稳定、长细比)；钢梁挠度图（恒+活，活）；节点位移图（风载柱顶位移、重级工作制吊车吊车梁顶面位置位移、振型图）文本：超限信息、结果文件详细输出（重要）（格构柱单肢、缀材验算结果，局部稳定验算结果，基于有效截面验算结果，梁考虑屈曲后强度验算结果）荷载组合基础计算框排架截面优化悬挂吊车抽柱排架抽柱排架建模最大轮压与刹车力的计算中列，抽柱列边列（未抽柱列主排架柱）边列（未抽柱列次排架柱）重型工业厂房设计软件STPJSTPJ软件为一独立软件模块（单独一加密锁），可以独立完成重型工业厂房的建模、优化、计算、复杂排架自动节点设