PKPM-STS钢结构模块讲义

中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部新规范版本内容安排STS新规范版本特点门式刚架设计框架设计吊车梁设计2004.10新增功能介绍桁架、支架设计排架设计工具箱（构件，连接计算）塔架、空间桁架、网架计算STS软件新规范版本特点历经2002年9月16日、2003年6月20日、2003年12月15日三次升级，于2003年12月30日正式发布。STS新规范版本特点：体现新规范各模块新功能增加新模块配备新用户手册和技术条件，演示光盘STS新规范版－体现新规范建筑结构荷载规范(GB50009-2001)建筑抗震设计规范(GB50011-2001)混凝土结构设计规范(GB50010-2002)基础设计规范（GB50007-2002）冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002）门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102:2002）钢结构设计规范（GB50017-2003）STS新规范版－技术条件修改要点荷载效应组合根据荷载规范组合原则：niQikciQiQQGkGSSSS211niQikciQiGkGSSS1可变荷载效应控制永久荷载效应控制STS新规范版－技术条件修改要点按规范GB50017－2003计算钢材、焊缝、螺栓的设计指标挠度控制，【vT】【vQ】计算与输出考虑腹板屈曲后强度，局部稳定计算，加劲肋配置吊车梁卡轨力Hk=aPk,max，局部承压计算换算长细比，梁刚度修正，框架柱计算长度修正焊缝计算长度＝连接长度－2×hf承压型连接高强度螺栓计算高强度螺栓预拉力值和抗滑移系数桁架节点板厚度确定STS新规范版－技术条件修改要点按规程CECS102:2002计算挠度控制，坡度变化率节点设计，两种设计方法檩条计算，风荷载体形系数，风吸力作用下的稳定性计算隅撑计算补充了反向弯矩作用的节点验算STS新规范版－技术条件修改要点按规范GB50018－2002计算钢材的强度设计值受压板件有效宽厚比的计算檩条计算墙梁计算门式刚架计算STS新规范版－技术条件修改要点抗震规范GB50011－2001阻尼比，地震分组长细比，板件宽厚比连接弹性阶段计算连接极限承载能力计算STS新规范版－技术条件修改要点混凝土结构设计规范(GB50010-2002)混凝土构件设计基础设计规范（GB50007-2002）柱下独立基础计算标准组合基本组合用于基础设计的文件STS新规范版－功能改进使用新菜单门式刚架屋面墙面设计二维交互输入二维结构计算门式刚架节点设计与施工图三维框架节点设计与施工图吊车梁设计与施工图檩条、墙梁、隅撑设计与施工图框架节点计算与绘图工具门式刚架框架桁架吊车梁檩条、墙梁、隅撑框架节点计算工具STS新规范版－增加新模块连续檩条计算支撑计算与施工图抗风柱计算蜂窝梁计算组合梁计算简支梁计算基本构件计算吊车梁平面布置与节点图，构件图绘制复杂空间结构建模及分析STS新版本(2004.10)说明PKPM主菜单修改门式刚架－E新版程序说明与常见问题框架－C平面框架截面优化支架－2支架截面优化框排架－2框排架截面优化工具箱－4“框架节点计算工具”修改为“节点连接计算与绘图工具”网络版，单机版使用方法1STS-门式刚架设计——1.1三维和二维模型方法三维模型方法：建立结构整体模型，布置、计算屋面、墙面构件。形成单榀模型，优化，计算，节点设计。粗略统计结构整体用钢量，报价，绘制施工图。二维模型方法：计算檩条，墙梁，吊车梁等构件。建立单榀门式刚架模型，优化，计算，节点设计，绘制施工图。精确统计单榀刚架钢材，高强度螺栓用量。1STS-门式刚架设计——1.2二维模型方法二维模型方法：计算单个檩条，墙梁，吊车梁等构件建立单榀门式刚架模型截面优化结构计算节点设计绘制施工图柱间支撑，屋面支撑抗风柱1STS-门式刚架设计——1.2.1门式刚架计算长度取值平面内计算长度系数用程序自动计算结果平面外计算长度原则为侧向支撑点间的距离屋面和檩条对上翼缘的作用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（隅撑间距）（图1门式刚架系统）（图2恒载，风载弯矩图）（图3弯矩包络图）1STS-门式刚架设计——1.2.2风荷载取值檩条，刚架计算采用配套的风荷载体形系数门式刚架规程荷载规范门式刚架建议按门式刚架规程采用修正后的基本风压1STS-门式刚架设计——1.2.3吊车荷载作用分两部分：吊车梁的作用：以恒载输入吊车工作的作用：吊车荷载考虑最不利情况吊车荷载计算3个方法牛腿设计1STS-门式刚架设计——1.2.4参数输入结构类型（用于确定地震计算阻尼比）单层厂房，门式刚架取0.05≤12层；取0.035＞12层；取0.02验算规范根据所计算的结构适用那本规范采用，有时需要多次计算，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。摇摆柱设计内力放大系数（考虑铰接端实际有嵌固作用）1STS-门式刚架设计——1.2.4参数输入斜梁计算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，和平面内，平面外稳定；有侧移，无侧移框架GB50017无支撑，弱支撑，强支撑框架门式刚架按有侧移结构净截面和毛截面比值活荷载不利布置（图1活荷载不利布置比较）1STS-门式刚架设计——1.2.5单拉杆件是只能受拉，不能受压的柔性杆件，如图例。一旦受压，立即退出工作，重新形成刚度矩阵取消节点（不是删除节点）1STS-门式刚架设计——1.2.6抗风柱形式一：只承担山墙风荷载，不承担屋面竖向荷载；形式二：不但承担山墙风荷载，还承担屋面竖向荷载（兼作摇摆柱）结构简图1STS-门式刚架设计——1.2.7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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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优化限值要根据最优原则和实际情况选择直接导出优化结果，用户结构计算1STS-门式刚架设计——1.2.8结构计算摇摆柱设计内力放大，应力比输出的含义挠度控制（相对挠度，绝对挠度，坡度变化）计算结果输出1STS-门式刚架设计——1.2.9节点设计相关指标按GB50017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与GBJ17-88不同；8.8级高强度螺栓预拉力提高摩擦面抗滑移系数喷砂处理由0.55修改为0.5（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角焊缝计算长度＝焊缝长度-2x焊脚尺寸1STS-门式刚架设计——1.2.10节点设计节点类型选择端板厚度计算节点计算方法反向弯矩计算连接位置腹板强度计算，加劲肋布置节点域计算，斜加劲肋设计1STS-门式刚架设计——1.2.11节点域和加劲肋设计节点域计算，斜加劲肋设计连接位置腹板强度计算，加劲肋布置（间隔1个或2个螺栓布置，程序自动判断）vccbftddMfteNwwt21STS-门式刚架设计——1.2.12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，如果排列不下，会自动调整螺栓直径和间距，重新排列，直到满足要求柱脚锚栓直径，根据柱脚内力进行验算，如果不能满足，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可以在设计时，采用一种直径的高强度螺栓1STS-门式刚架设计——1.2.13抗剪键作用：将柱底剪力通过抗剪键传递到基础，避免锚栓抗剪V0.4N时，要设置抗剪键，门式刚架一般都要设置抗剪键抗剪键的做法抗剪键的计算1STS-门式刚架设计——1.2.14施工图整体施工图，节点大样图（索引图），构件详图（零件放样图）设计院，制作单位的不同需求1STS-门式刚架设计——1.2.15围护结构构件计算檩条墙梁计算：选择规范：屋面板形式、拉条设置方式(图)连续檩条计算：搭接长度，优化刚性檩条考虑屋面支撑、柱间支撑（三维图）门式刚架连接大样1STS-门式刚架设计——1.3三维模型方法三维模型方法：建立结构整体模型，布置、计算屋面、墙面构件。形成单榀模型，优化，计算，节点设计。粗略统计结构整体用钢量，报价，绘制施工图。1STS-门式刚架设计——1.3.1三维模型输入坡屋面输入：定义梁两端高差；定义上节点高度夹层，吊车牛腿顶面处，作为一个标准层输入支撑可以不用输入，在屋面、墙面设计时输入1STS-门式刚架设计——1.3.2屋面、墙面设计次梁楼板屋面墙面布置，计算，施工图屋面、墙面设计菜单中输入的檩条、墙梁、支撑等构件只用于本菜单的计算，绘图，材料统计，不会传递到三维计算中1STS-门式刚架设计——1.3.3结构计算支撑计算可以用三维分析程序计算，结果可参考（改进）形成二维数据文件，进行主刚架设计1STS-门式刚架设计——1.4问题探讨支撑布置，刚性檩条，隅撑带夹层的门式刚架底部框架，上部门式刚架混凝土柱、钢梁的门式刚架抽柱门式刚架2STS-钢框架设计——2.1三维和二维模型方法三维模型方法：建立结构整体模型用TAT，SATWE进行三维分析计算接三维分析计算结果进行节点设计绘制节点，构件施工图，平面布置图，三维模型图统计结构整体用钢量，钢材订货表，高强度螺栓表二维模型方法：单榀建模，计算，二维节点设计，施工图2STS-钢框架设计——2.2三维模型输入支撑、斜梁输入楼板厚度次梁布置，组合楼板荷载输入结构平面图与钢材统计（毛重）2STS-钢框架设计——2.3用SATWE，TAT，PMSAP分析计算有无侧移，计算长度系数修改特殊构件定义（铰接构件，门式刚架构件，组合梁）考虑特殊风荷载与自定义荷载效应组合净截面和毛截面比值结果查看2STS-钢框架设计——2.4三维框架连接节点设计读入设计内力定义连接设计参数选择连接形式全楼连接自动设计单个节点设计参数，连接方式修改节点设计结果修改计算结果查看2STS-钢框架设计——2.4.1读入设计内力TAT设计内力SATWE设计内力PMSAP设计内力2STS-钢框架设计——2.4.2设计参数，连接形式的选择柱分段归并方法高强度螺栓连接，全焊连接螺栓直径，等级等参数梁拼接，柱拼接选择节点连接形式，比较选择原则根据具体连接情况确定2STS-钢框架设计——2.4.3节点设计参数－螺栓排列2STS-钢框架设计——2.4.4节点设计参数－连接参数eRdtB2STS-钢框架设计——2.4.5节点设计参数－全焊连接2STS-钢框架设计——2.4.6计算结果查看计算结果详细输出翼缘对接焊缝计算连接板与柱翼缘连接焊缝计算梁净截面，连接板净截面验算螺栓群验算2STS-钢框架设计——2.4.6.1节点设计方法—刚接梁端设计内力M，V常用设计法：翼缘承担M，腹板承担V（适用范围）精确设计法：翼缘和腹板共同承担M，腹板还承担VM=Mf+Mw；Mf=M×If/IMw=M－Mf程序确定设计方法的原则：未考虑计算地震时：当If/I＜0.7时，采用精确设计法当If/I≥0.7时，采用常用设计法考虑计算地震时，均采用精确设计法2STS-钢框架设计——2.4.6.2节点设计方法—铰接梁端设计内力V梁柱连接：连接承担V，V*e（偏心弯矩）主次梁连接（1）剪力V，V*e（偏心弯矩）（2）1.3V2STS-钢框架设计——2.4.6.3节点域验算节点域的屈服承载力节点域的稳定性软件按照上述要求进行了节点域验算，当验算不满足要求时，给出了满足要求的最小腹板厚度。2STS-钢框架设计——2.4.6.4抗震极限承载能力验算抗震极限承载力验算（1）Mu≥1.2Mp（2）Vu≥1.3(2Mp/Ln)且Vu≥0.58HwTwFy抗震极限承载