PKPM做钢结构的经验集萃 1、优化设计并非是把别人的设计拿过来，按照原设计思路死扣用钢量（俗称“蚊子腿上剔 精肉”），因为这样通常大幅度降低了原设计的安全度，“荷载优化”是选取适当的荷载，应当兼顾业主对结构小幅改动的可能性，比如吊挂灯具、功能分区重新布局。把恒载取得很小，用钢量没有减小太多，功能限制则限制太死。优化首先考虑变化方案，简化结构传力模式和传力途径，做到大处节省，具体到杆件节点则要放宽。如果原结构各部件安全储备相差严重时，可以选择一个合适的安全储备标准来调整各构件型号，该加大的加大，该减小的减小。结构安全是整体安全，个别杆件强大没啥用。 2、《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）5.0.6条：检测单位鉴定达不到要 求时，经原设计单位核算认为满足安全时可以验收。一级建造师《项目管理》中讲：检测单位鉴定达不到要求时，经原设计单位核算认为满足安全时可以验收。对未达要求的行为承担“违约责任”。 3、网架焊接球如果采用压制钢板制作，钢板厚度公差接近±2.5mm，《强规》规定偏差不 大于13%和1.5mm。怎么办呢？制作时可以把钢板加厚1mm就可以避质检找麻烦了。 4、设置20吨以上的吊车的厂房在国内不允许按《门式刚架规程》设计，主要在于国内吊 车梁安装偏差和吊车轨道安装偏差造成卡规，使水平力增加4－5倍，导致厂房剧烈晃动，没法正常使用。总之，任何先进的设计方法都无法超越实际施工水平来实现，要求符合国情（或者“公司加工实力”）。比如对20吨驾操吊车的门架按美国规范控制柱头位移为H/240(国内H/400)，晃动得没人愿意驾操，省那一点点钢材和厂房适用性相比就显“设计扣到家”有多么可笑了。 5、什么样的维护系统需要考虑阵风系数？（1）、对脆性材料。如玻璃幕墙，必须采用阵风 系数。（2）、对阵风作用下，对荷载临时提高能够承受的钢材等，不需要考虑阵风系数。 （3）、不该考虑阵风系数的维护系统考虑了阵风系数，安全度比主结构高出一倍，不利于主体安全。 6、挠度有三种：（1）、与安全有关的控制标准。（2）、反映安装质量的控制标准。（3）、外 形美观的控制标准。比如，单层网壳仅仅计算稳定性缺陷考虑1/300，挠度大了影响结构安全。但对双层网壳仅是对施工质量的控制。 7、《网架规程》中：“温度应力计算”仅限于四边支撑网架。 8、生物界的工程原则就是我们追求的工程设计原则：（1）、节省。用最少消耗达到最大效 果。（2）、安全。做可以超载性生物体（建筑物），即使部分损坏也不危及整体生存。（3）、简单快捷。 9、网架、网壳计算风载不大时，永久荷载占总荷载50％以内时，不需要按“1.35*恒载” 考虑。 10、网架活载取值不要小于0.5KN/M2.。 11、如果附加荷载超过25Kg/M2，应当考虑檩条上是否有集中荷载按集中荷载计算。 12、中国的《荷载规范》对风载的规定和美国规范比较：美国规范，向上的风吸力大些， 两端水平风力大，中间风力小。《门式钢架规程》侧移近似计算方法只适合初步估算，正式的侧移计算应用弹性整体计算方法。 13、门式钢架风载取值，对风载《全国民用建筑工程设计技术措施》规定：L/H≤4时 应该用《荷载规程》；L/H>4时应该按门式钢架规程。 14、开敞式：指的是开口面积≥80％的墙面面积。部分封闭式：A、开口集中在一墙面 上。B、该墙面洞口面积大于其他墙面洞口面积之和。C、开口面大于本墙面5％。D、不均匀的大开口，内部风压加大为+0.6、-0.3（不再是±0.2）。
进入PKPM钢结构——框架模块开始进行建模： 1.三维模型输入 轴线输入 楼层定义 柱布置、主梁布置（可一边定义截面，一边布置构件） 本层信息定义（主要是板厚） 偏心对齐（原布置图有相应要求时使用） 荷载定义（初步定义楼面恒、活荷载） 楼层组装 楼层组装（根据图纸实际情况，将标准层、荷载层和层高组合起来形成完整的模型）设计参数（定义相关参数） 本步骤注意要点： 梁柱截面初步定义：对于工字钢梁，翼缘宽度一般为150~250（可根据实际要求增大），腹板高度可按1/15~1/20跨度取值，荷载较小时可酌情减小。 钢框架柱种类较多，总体来说初步估计截面根据长细比来估算，初步满足50＜λ＜150，长细比一般不能超过300（长细比为计算长度与回转半径的比值），且梁截面应满足节点连接的要求。 注意洞口次梁一般都在本菜单内输入完成。 设计参数相关： 注意不能有空出未填项！ 结构形式：框架 主材：钢 钢构件钢材：Q235或Q345 钢截面净毛面积比值：0.85 计算振型个数：层数*3 沿高度体型分段系数，一般无高度方向急剧变化的选择1 其余参数在设计要求中均会说明。 2、输入次梁楼板 楼板开洞（一般只开全房间洞） 次梁布置（如未在上一个菜单完成） 组合楼盖 压板布置（一般选择预设的压板型号） 修改板厚
设悬挑板（如有，且压板需延伸过去） 楼板错层 本步骤注意要点： 板跨度按布置完次梁后的跨度计算 压板选择基本原则： 板跨不能大于压型钢板的最大简支跨度。 楼梯位置板厚修改为0（不能开洞） 板厚定义原则同混凝土结构（短跨的1/30~1/40） 3、输入荷载数据 楼面荷载 楼面恒载 楼面活载 梁间荷载 梁间恒载 梁间活载 本步骤注意要点： 楼面恒载为楼面附加荷载（做法）+楼板自重 楼面活载为根据楼面功能在规范中查询所得数据单位均为千牛/平方米 梁间恒载为梁上构件（如墙、拦板、栏杆、女儿墙等）在梁上施加的线荷载（如墙荷载未给出，则需按墙厚*墙高*容重的公式来折算，并减去开洞折减掉的荷载） 梁间活载一般为设置拦板、栏杆、女儿墙等处由于被倚靠产生的线荷载单位均为千牛/米 荷载根据平面布置输入完成后，进入下一步计算导算时暂时不用进行活荷载折减。 4、 SAT-8计算 进入结构：SAT-8模块 接PM生成SATWE数据 分析与设计参数补充定义 特殊构件补充定义（主要为次梁处改铰接） 生成SATWE数据文件 数据检查 参数补充定义中的注意事项：
PKPM钢结构设计CAD软件STS中主要参数的设置 郑远林 在钢结构设计工作中，目前普遍利用PKPM的STS/SATWE或同济大学的3D3S等软件进行。这些软件都需要合理地设置各种参数，方能进行正确的计算，做出安全、经济、合理的设计。如果先了解了各个参数的含义，熟悉规范在相关方面的规定，就能作出合理的设置。本文以应用比较普遍的STS为例，总结一些该软件中部分参数设置的经验，说明与其相关的规范条文，并提出一些建议值，希望可以设计人员参考。部分建议来源于PKPM工程部的书籍，在此一并采纳，方便读者查阅。 一：结构类型参数 图1结构类型和设计规范的选项 钢结构常用的结构形式主要有：框架、门式刚架、排架、桁架等。门式刚架是一种应用比较广泛的结构类型。这里有一个误区，并非《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102:2002）》（以下简称《门规》）第1.0.2条中规定的结构才是门式刚架。不能简单地认为只要是门式刚架，就可以归类为“门式刚架轻型房屋钢结构”；也不能认为只要不满足《门规》的规定，就不能采用门式刚架。事实上，大多数单层钢结构厂房，都是门式刚架结构。 图1为STS中提供的结构类型和设计规范。若结构为满足《门规》第1.0.2条规定的轻钢结构，则可以选择“2-门式刚架轻型房屋钢结构”，若为不满足此规定的结构，应按实际工程类型选择“1-单层钢结构厂房”、“3-多层钢结构厂房”或“4-钢框架结构”。 设计规范应根据各个规范的适用范围和实际工程的类型作出选择。一般来说，满足《门规》适用范围的结构，选择“1-按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）计算”，其他结构可选择“0-按《钢结构设计规范》（GB50017:2003）计算”。对于采用冷弯薄壁型钢作为主构件的钢结构房屋，也可选择“2-按《冷弯薄壁型钢结构设计规范》（GB50018）计算”。 结构类型选择“门式刚架轻型房屋钢结构”，体现了轻型房屋钢结构的特点：通过次构件、檩条、金属屋面板和墙面板与主结构的连接，结构具有较强的蒙皮刚度。这类结构，有一定的特殊性，需要特别对待。根据《建筑抗震设计规范（GB50011-2010）》（以下简称《抗规》）第9.2.1条的规定，如果是“门式刚架轻型房屋钢结构”，则程序将不执行《抗规》9.2节中的相关规定。此外，轻型钢结构的构件长细比限值，按《门规》可以取较大的值。 选择不同的设计规范，除了强度和稳定性计算结果不同，柱构件的计算长度系数的确定和板件宽厚比限值也各有区别。对于柱的计算长度系数，程序自动按参数输入中设置的验算规范进行确定，与单个构件的验算规范无关。下面举几个例子来说明相关问题：（一）带夹层的门式刚架轻型房屋钢结构：因为《门规》针对的是单层房屋，所以设
先闻钢结构绘图软件CAD工具箱 使用手册
一、先闻钢结构绘图软件CAD工具箱简介 先闻钢结构绘图软件—CAD工具箱是一款帮助技术人员解决CAD绘图中实际需求的辅助工具。本工具使用范围广泛，涉及到钢结构设计、深化、放样各个方面；功能齐全，包含辅助绘图、文字工具、图层转换等诸多功能。安装简单，使用方便，并且永久免费。 功能介绍： 1.绘图工具：包含了全局设置，型钢截面参数查询，坐标标注，梁简化绘 制，型钢材料表，快速绘图符号，焊缝标注，螺栓螺母，锚栓绘制等。 2.钢构节点：包含梁柱节点，梁梁节点，柱脚节点，支撑及其他节点。 3.图形工具：Z坐标归零，曲线条件分段，节点图等比缩放，长度/面积/ 体积查询，多义线合并，对象排列对齐，标注关联性设置等。折断线，圆管折断线，二维/三维相贯线绘制等。 4.文字工具：文字合并，数字累加，文字选点分段，文字对齐，数字排列 编序等。 5.显示工具：图形按部分/层/颜色/线型/类型的隐藏与显示。图形按所在 层/标注样式/文本样式/线型/线型比例的锁定与解锁。 二、如何安装CAD工具箱 请到先闻官网https://www.doczj.com/doc/ed14300278.html,/下载软件最新安装包。 首先解压先闻工具箱安包，双击运行“先闻工具箱安装.exe”文件，打勾选择CAD工具箱所要安装到的AutoCAD版本，选择所要安装的磁盘位置后点确定安装。软件支持AutoCAD2000~AutoCAD2012及以上版本。安装过程及界面如下： exe格式安装包
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工具安装完成 工具最小化悬浮图标
1、STS软件的研制目的 近年来,我国钢产量跃居世界第一位,建筑钢结构的优点也越来越突出。CAD技术的发展和成功推广表明,借助计算机辅助设计软件来完成钢结构的计算机分析、优化设计和绘图工作,一方面可以给工程设计提供精确的计算和绘图工具,提高设计效率,使设计更加安全经济,另一方面也必将对钢结构的进一步发展起到很大的促进作用。 PKPM系列软件是国内应用最广的一套一体化CAD软件,曾获国家科技进步奖,是国内唯一自主平台的计算机辅助设计系统,现在已经成为了一个包括建筑设计、结构设计、设备设计,在结构设计中又包括多层和高层、工业厂房和民用建筑、上部结构和各类基础在内的综合CAD 系统,并正在向集成化和智能化的方向发展。在这种情况下,中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部从1995年5月开始组织力量,研究开发自主版权的钢结构CAD软件STS,该软件的研制以PKPMCAD工程部自主开发的CFG中文图形支撑系统为平台,以PKPM系列软件的PMCAD、PK为基础。STS的功能要求为:是一体化的CAD软件,功能包括从钢结构建筑的模型输入、截面优化、结构分析、构件强度和稳定性验算、节点设计、直到施工详图绘制;软件可适用于多、高层框架,平面框架,连续梁,轻钢门式刚架,排架,框排架,钢桁架等多种结构形式;软件要求操作简单,自动化程度高,界面友好,易学易用;施工图详图以标准图为准,并提供方便快捷的编辑工具;是PKPM系列软件的一个模块,可以与其他模块接口;先使STS成为国内主流的钢结构CAD软件,再扩充国外规范版本,走向国际软件市场。 2、STS软件技术条件 作为专业的钢结构工程设计软件,必须符合国家现行的规范、规程和标准。STS软件的研制主要依据有:《钢结构设计规范》(GBJ17-88);《冷弯薄壁型钢结构设计规范》(GBJ18-87);《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98);《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:98);《轻型钢结构设计规程》(DBJ08-68-97);另外,STS软件遵循常用钢结构设计手册、标准图的规定。 3、STS软件功能简介 模型输入 STS的模型输入可以采用三维方法和二维方法。 三维建模采用人机交互方式,引导用户逐层地布置各层平面和各层楼面,再输入层高就建立起一套描述建筑物整体结构的数据,三维建模程序具有较强的荷载统计和传导计算功能,除计算自重外,还自动完成从楼板到次梁,从次梁到主梁,从主梁到承重的柱、墙,再从上部结构传到基础的全部计算,加上局部的外加荷载,可方便地建立起整栋建筑的荷载数据。三维建模提供的截面类型有中国和世界各国的标准型钢及其组合截面,焊接H型钢(包括楔形截面)、圆管、箱形、Z形、槽形等自定义截面,钢管混凝土、钢骨混凝土截面等丰富的截面形式,适用于各种结构形式的需要。二维建模数据可以由三维建模的数据生成的平面框架、连续梁的数据文件自动生成,也可以用人机交互方式生成,能方便地建立起平面杆系结构的模型。 二维人机交互建模可以建立各种类型平面杆系的框架、门式刚架、排架、框排架、桁架、支架、连续梁等多种结构形式的模型,对于门式刚架、框架、桁架、弧形轴线还提供了快速输入向导来快速输入,可以输入各种作用形式的恒载、活载、风荷载(可以自动布置)、吊车荷载(包括抽柱吊车荷载)和地震计算参数。二维建模提供的截面类型除了三维建模的截面类型外,还包括冷弯薄壁型钢及其组合截面,实腹式组合截面,格构式组合截面,组合梁,任意截面等类型。 截面优化 截面优化就是在满足规范要求的前提下,寻找用钢量最小的截面尺寸。STS软件可以对轻钢门式刚架和钢桁架进行截面优化。门式刚架中常采用变截面构件,所以优化的约束变量有大端、小端高度,上、下翼缘宽、厚,腹板厚度7个因素,STS软件能在自动或人工定义的变化范
钢结构STS设计软件应用实例详解班 报名简章开班时间： 2009年11月16日至18日（3天），11月15报到2010年1月25日至27日（3天），1月24报到适应学员： 基本掌握钢结构设计软件STS的使用方法，接触过，或将应用钢结构设计软件STS从事钢结构工程设计的相关人员。 培训目标： 为基本掌握钢结构设计软件STS的使用方法的设计人员，在接触或进入应用钢结构设计软件STS从事钢结构工程设计时，能具备典型钢结构工程设计的初步技能，举一反三，进而较快投入实际钢结构的工程设计。 培训方式： 采用对具普遍性的典型钢结构工程实例，应用钢结构设计软件实施设计过程的详细讲解、答疑，并辅以适当的上机操作实践。提供详解讲义。 授课老师：郭丽云 授课大纲： 第一章门式刚架设计 【例题1】：多跨门式刚架例题，主要说明普通多跨门式刚架三维设计的方法。 1．1、模型输入 带抗风柱的门式刚架的模型如何建立? 三维模型中如何通过不同途径完成支撑的输入? 如何合理确定门式刚梁的单坡分段数与分段比?
如何确定门式刚架的计算长度? 如何正确设置单拉杆件? 两种类型抗风柱的设计方法？ 如何正确确定风荷载标准值及各荷载方向? 如何应用“互斥活荷”? 如何确定“参数输入”中的各项参数？ 参数输入中的“验算规范”与“构件修改”中的验算规范有何区别？ 新版加劲肋如何设置，及对计算结果的影响？ 如何确定附加重量？ 独立基础的设计 1．2、优化与计算 如何通过优化设计带来经济效益？ “结构计算”及结果查看 门式刚架变截面杆件高厚比如何控制，如何解决其超限问题？ “绝对挠度”与“相对挠度”有何区别，如何判断计算结果的合理性？ 柱顶位移如何控制？ 1．3、屋面、墙面设计 屋面、墙面构件的布置 檩条、墙梁、隅撑等的计算与绘图 1．4、施工图 如何合理选择节点的连接形式及设计参数？ 自动生成各榀刚架施工图 如何设计抗剪键？ 材料统计与报价 1．5、三维效果图 【例题2】：带吊车的门式刚架例题，主要说明在门式刚架的三维设计中如何进行吊车的布置与计算。 吊车的平面布置及注意事项？
*****钢结构软件应用培训手稿 **** 一、门式刚架设计部分 1、平面刚架设计： 1.1、截面的分类和定义：注意定义截面类型，是轧制边还是焰切 边。 1.2、抗风柱可以兼做摇摆柱输入；可以在框架输入时输入抗风柱， 并考虑抗风柱平面外的风荷载（但不能考虑墙面荷载偏心带 来的平面外弯矩）。抗风柱和框架可以兼做摇摆柱或者仅做抗 风柱（内力图不一样），可以修改抗风柱平面外（在框架平面） 计算长度（加系杆或者隅撑）并生产施工图和相应节点图。 1.3、框架恒载输入必须输入吊车梁系统给柱带来的偏心力。 1.4、吊车参数：偏心指吊车梁中心相对钢柱中心的距离；加载高 度为“吊车梁高+轨道高+垫板等厚度”。注意：采用框架优化 计算并读入时，要查看钢柱截面高度是否变大，因为可能导 致荷载偏心值的变化。然后再截面导入。 1.5、吊车梁计算书中的Rmax,Rmin,Tmax不包括吊车梁重的影响， Tmax已经为钢柱节点所有水平力之和（包括左右轮轨）。 1.6、构件自重放大系数：考虑的是钢结构计算截面外的附着物（如 焊缝、油漆、防火涂料、节点板等导致的自重增加部分）。 1.7、净截面和毛截面的比值：考虑螺栓孔等削弱，当所有连接全 部采用节点板连接或者局部加强时，可以取1.0。
1.8、活载不利布置对框架计算结果的影响： A、对单跨影响不大，挠度不变； B、对双跨中柱刚接：中柱影响最大，与中柱刚接的梁次之，边 柱再次之，挠度变化比较大； C、对多跨中柱铰接：中柱影响最小，边柱次之，梁和挠度以及 水平位移变化比较大。 1.9、独立基础设计输入：考虑常规基础设计，能计入基础梁传来 的墙荷载和偏心（注意是设计值，否则结果偏差比较大）。1.10、附加重的定义和输入：比如吊车梁的偏心集中力；砖墙维 护（和钢柱有效拉结）带来的水平地震力增大（计入质点上下各一半），并有提示是否参加水平地震力计算。 1.11、构件验算规范的选择：对单层钢结构厂房框架计算输出的 平面内外计算长度系数有误（按框架梁柱刚度比确定），按门式刚架输出图正确；所以出计算书要修改。另外，《普钢》对变截面钢梁没有计算方法，可以按《门规》计算，但控制指标要按普钢要求（宽厚比、长细比、挠度、柱顶位移）。 1.12、平面外的计算长度：原则为侧向有效支撑点的距离。屋面 檩条如果和屋面板在沿檩条方向有效连接，檩条可以作为屋面梁的上翼缘侧向支撑（长圆孔不宜过大）。隅撑可以作为屋面梁的下翼缘侧向支撑，隅撑布置决定因素：A、弯矩包络图。 特别是风荷载作用弯矩图；B、结构模型。特别注意多跨铰接中柱，并且跨度大、风载大时跨中风载弯矩图，决定跨中隅
精心整理 PKPM-STS 做钢结构的经验集萃 1、??????????????优化设计并非是把别人的设计拿过来，按照原设计思路死扣用钢量（俗称“蚊子腿上剔精肉”），因为这样通常大幅度降低了原设计的安全度，“荷载优化”是选取适当的荷载，应当兼顾业主对结构小幅改动的可能性，比如吊挂灯具、功能分区重新布局。把恒载取得很小，用钢量没有减小太多，功能限制则限制太死。优化首先考虑变化方案，简化结构传力模式和传力途径，做到大处节省，具体到杆件节点则要放宽。如果原结构各部件安全储备相差严重时，可以选择一个合适的安全储备标准来调整各构件型号，该加大的加大，该减小的减小。结构安全是整体安全，个别杆件强大没啥用。 2、??????????????《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）5.0.6条：检测单位鉴定 3、 4、， 5、（3）、 6、（3） 7、 8、（3）、 9、10、11、 12、两端水平风力大，中间风力小。《门式钢架规程》侧移近似计算方法只适合初步估算，正式的侧移计算应用弹性整体计算方法。 13、??????????门式钢架风载取值，对风载《全国民用建筑工程设计技术措施》规定：L/H≤4时应该用《荷载规程》；L/H>4时应该按门式钢架规程。 14、??????????开敞式：指的是开口面积≥80％的墙面面积。部分封闭式：A 、开口集中在一墙面上。B 、该墙面洞口面积大于其他墙面洞口面积之和。C 、开口面大于本墙面5％。D 、不均匀的大开口，内部风压加大为+0.6、-0.3（不再是±0.2）。 15、??????????“端区宽度”<“柱距”时，以一半为界，檩条墙梁哪边多就按哪边算。 16、??????????《门式刚架规程》中风压组合规定以“а<100”为前提。此时墙面风压降低10％。所以，如果“а>100”时，计算墙面风压应该按门规规定的再加10％。
钢结构设计软件《STS》 日期:2011-4-29点击: STS软件可以完成钢结构的模型输入,截面优化,结构分析与构件验算,节点设计与施工图绘制。适用于门式刚架,多、高层框架,桁架,支架,框排架,空间杆系钢结构(如塔架、网架、空间桁架)等结构类型。还提供专业工具用于檩条、墙梁、隅撑、抗风柱、组合梁、柱间支撑、屋面支撑、吊车梁等基本构件的计算与绘图。 STS软件可以独立运行,也可以与PKPM系列其她软件数据共享,配合使用。STS三维模型数据可以接口SATWE、TAT、或PMSAP 来完成钢结构的空间计算与构件验算, 可以接口JCCAD完成基础设计。STS二维模型数据也可以接口JCCAD完成独立基础设计。 STS软件可以用三维方法与二维方法建立结构模型。软件提供70多种常用截面类型,以及用户自绘制的任意形状截面,构件可以就是钢材料,也可以就是混凝土材料;因此软件适用于钢结构以及钢与混凝土混合结构的设计。常用钢截面包括各类型的热轧型钢截面,冷弯薄壁型钢截面,焊接组合截面(含变截面),实腹式组合截面,格构式组合截面等类型。程序自带型钢库,用户可以对型钢库进行编辑与扩充。 STS的二维设计程序“PK交互输入与优化计算”用于门式刚架、平面框架、框排架、排架、桁架、支架等结构的设计。可以计算“单拉杆件”;可以定义互斥活荷载;进行风荷载自动布置;吊车荷载包括桥式吊车荷载、双层吊车荷载、悬挂吊车荷载;可以考虑构件采用不同钢号;通过定义杆端约束实现滑动支座的设计;通过定义弹性支座实现托梁刚度的模拟;通过定义基础数据实现独立基础设计。内力分析采用平面杆系有限元方法;可以考虑活荷载不利布置;自动计算地震作用(包括水平地震与竖向地震);荷载效应自动组合。可以选择钢结构设计规范、门式刚架规程、冷弯薄壁型钢设计规范等标准进行构件强度与稳定性计算。输出各种内力图、位移图、钢构件应力图与混凝土构件配筋图,输出超限信息文件、基础设计文件、详细的计算书等文档。可以进行截面优化,根据构件截面形式,软件可以自动确定构件截面优化范围,用户也可以指定构件截面优化范围,软件通过多次优化计算,确定用钢量最小的截面尺寸。 对于门式刚架结构,提供了三维设计模块与二维设计模块。STS的门式刚架三维设计,集成了结构三维建模,屋面墙面设计,刚架连接节点设计,施工图自动绘制,三维效果图自动生成功能。三维建模可以通过立面编辑的方式建立主刚架、支撑系统的三维模型;通过吊车平面布置的方法自动生成各榀刚架吊车荷载;通过屋面墙面布置建立围护构件的三维模型。自动完成主刚架、柱间支撑、屋面支撑的内力分析与构件设计,自动完成屋面檩条、墙面墙梁的优化与计算,绘制柱脚锚栓布置图,平面、立面布置图,主刚架施工详图,柱间支撑、屋面支撑施工详图,檩条、墙梁、隅撑、墙架柱、抗风柱等构件施工详图。通过门式刚架三维效果图程序,可以根据三维模型,自动铺设屋面板、墙面板以及包边;自动生成门洞顶部的雨蓬;自动形成厂房周围道路、场景设计;交互布置天沟与雨水管;快速生成逼真的渲染效果图,可以制作三维动画。门式刚架二维设计,可以进行单榀刚架的模型输入,截面优化,结构分析与构件设计,节点设计与施工图绘制。 对于多高层钢框架结构,STS可以接SATWE、TAT、或PMSAP的空间分析结果来完成钢框架全楼的梁柱连接、主次梁连接、拼接连接、支撑连接、柱脚连接、以及钢梁与混凝土柱或剪力墙等节点的自动设计与归并,绘制施工图。提供的三维模型图可以从任意角度观察节点实际模型。可以统计全楼高强度螺栓用量与钢材用量,绘制钢材订货表。三维框架施工图根据不同设计单位的出图要求,可以绘制设计院需要的设计图(包括基础锚栓布置图,平面、立面布置图,节点施工图等),绘制制作加工单位需要的施工详图(包括布置图,梁、柱、支撑构件施工详图)。 对于平面框架、桁架(角钢桁架与钢管桁架)、支架,STS可以接力分析结果,设计各种形式的连接节点,绘制施工图。节点设计提供多种连接形式,由用户根据需要选用。软件绘制的施工图有构件详图与节点图,可以达到施工详图的深度。 STS的复杂空间结构建模及分析软件,可以完成空间杆系钢结构的模型输入、内力分析,构件验算,对塔架、空间桁架、网架、网壳可以快速建模。 STS的工具箱提供了基本构件与连接节点的计算与绘图工具。可以完成各种截面的简支或者连续檩条、墙梁计算与绘图;屋面支撑、柱间支撑的计算与绘图;吊车梁的截面优化与设计以及绘图;各种连接节点的计算与绘图;钢梯绘图;抗风柱计算与绘图;蜂窝梁、组合梁、简支梁、连续梁、基本梁柱构件计算;型钢库查询与修改;图形编辑打印与转换。
钢框架结构PKPM讲解（2010版） 一、钢结构→框架→三维模型与荷载输入 1、轴线输入→正交轴网（对于柱网比较规则的结构) →轴线命名（按屏幕提示操作） 2、楼层定义→柱布置、梁布置
注意：关于次梁的布置有两种方法，即“次梁按主梁输”、“次梁按次梁输”。 “次梁按主梁输”，次梁与主梁连接方式为刚接，梁的相交处会形成无柱联接节点，节点又把一跨梁分成一段段的小梁，导致整个平面的梁根数和节点数会增加很多；因为划分房间单元是按梁进行的，因此整个平面的房间碎小，数量众多。“次梁按次梁输”，次梁以两端铰接的形式传力至其承重梁，次梁端点不形成节点、不切分主梁，次梁与次梁之间也不形成节点，这时可避免形成过多的无柱节点，整个平面的主梁根数和节点数大大减少，房间数量也大大减少。因此，当工程规模较大而节点，杆件或房间数量可能超出程序允许范围时，将“次梁按次梁输”可有效地、大幅度减少节点、杆件和房间的数量。 次梁按主梁输和按次梁输，在跨度相差不大时其差别影响不大，但当跨度相差较大时支座负弯矩相差较大，“次梁按次梁输”配筋偏小。因此，建议在跨度相差不大的情况下“次梁按主梁输”还是合理的；但当跨度相差较大时还是不要嫌麻烦，将“次梁按次梁输”结果较为合理。 注意：通常非主要承重构件（填充墙、楼梯、阳台、雨棚、挑檐、空调板等）在整体建模时不用输入，秩序考虑其荷载即可。 3、构件删除（删除多余构件) 4、偏心对齐→柱与梁齐（根据屏幕提示操作） 5、截面显示→柱显示、主梁显示、次梁显示（以检查截面输入是否正确）
6、楼层定义→本层修改→主梁查改（用于楼梯间梁降标高） 7、此项执行完毕后，点击第三个按钮，以检查框架结构是否有误 8、楼板生成→生成楼板→修改板厚→压板布置（按屏幕提示操作）
简介：近年来,我国钢产量跃居世界第一位,建筑钢结构的优点也越来越突出。CAD 技术的发展和成功推广表明,借助计算机辅助设计软件来完成钢结构的计算机分析、优化设计和绘图工作,一方面可以给工程设计提供精确的计算和绘图工具,提高设计效率,使设计更加安全经济,另一方面也必将对钢结构的进一步发展起到很大的促进作用。 关键字：PKPM 1 STS 软件的研制目的 近年来,我国钢产量跃居世界第一位,建筑钢结构的优点也越来越突出。CAD 技术的发展和成功推广表明,借助计算机辅助设计软件来完成钢结构的计算机分析、优化设计和绘图工作,一方面可以给工程设计提供精确的计算和绘图工具,提高设计效率,使设计更加安全经济,另一方面也必将对钢结构的进一步发展起到很大的促进作用。 PKPM 系列软件是国内应用最广的一套一体化CAD 软件,曾获国家科技进步奖,是国内唯一自主平台的计算机辅助设计系统,现在已经成为了一个包括建筑设计、结构设计、设备设计,在结构设计中又包括多层和高层、工业厂房和民用建筑、上部结构和各类基础在内的综合CAD 系统,并正在向集成化和智能化的方向发展。在这种情况下,中国建筑科学研究院PKPM CAD 工程部从1995 年5 月开始组织力量,研究开发自主版权的钢结构CAD 软件STS ,该软件的研制以PKPM CAD 工程部自主开发的CFG中文图形支撑系统为平台,以PKPM 系列软件的PMCAD、PK 为基础。STS 的功能要求为: 是一体化的CAD 软件,功能包括从钢结构建筑的模型输入、截面优化、结构分析、构件强度和稳定性验算、节点设计、直到施工详图绘制;软件可适用于多、高层框架,平面框架,连续梁,轻钢门式刚架,排架,框排架,钢桁架等多种结构形式;软件要求操作简单,自动化程度高,界面友好,易学易用;施工图详图以标准图为准,并提供方便快捷的编辑工具;是PKPM 系列软件的一个模块,可以与其他模块接口;先使STS 成为国内主流的钢结构CAD 软件,再扩充国外规范版本,走向国际软件市场。 2 STS 软件技术条件 作为专业的钢结构工程设计软件,必须符合国家现行的规范、规程和标准。STS 软件的研制主要依据有: 《钢结构设计规范》( GBJ17 - 88) ; 《冷弯薄壁型钢结构设计规范》( GBJ18 - 87) ;《高层民用建筑钢结构技术规程》(J GJ99 - 98) ;《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102 :98) ; 《轻型钢结构设计规程》(DBJ08 - 68 - 97) ;另外,STS 软件遵循常用钢结构设计手册、标准图的规定。 3 STS 软件功能简介 311 模型输入 STS 的模型输入可以采用三维方法和二维方法。 三维建模采用人机交互方式,引导用户逐层地布置各层平面和各层楼面,再输入层高就建立起一套描述建筑物整体结构的数据,三维建模程序具有较强的荷载统计和传导计算功能,除计算自重外,还自动完成从楼板到次梁,从次梁到主梁,从主梁到承重的柱、墙,再从上部结构传到基础的全部计算,加上局部的外加荷载,可方便地建立起整栋建筑的荷载数据。三维建模提供的截面类型有中国和世界各国的标准型钢及其组合截面,焊接H 型钢(包括楔形截面)、圆管、箱形、Z 形、槽形等自定义截面,钢管混凝土、钢骨混凝土截面等丰富的截面形式,适用于各种结构形式的需要。二维建模数据可以由三维建模的数据生成的平面框架、连续梁的数据文件自动生成,也可以用人机交互方式生成,能方便地建立起平面杆系结构的模型。
1、优化设计并非是把别人的设计拿过来，按照原设计思路死扣用钢量（俗称“蚊子腿上剔精肉”），因为这样通常大幅度降低了原设计的安全度，“荷载优化”是选取适当的荷载，应当兼顾业主对结构小幅改动的可能性，比如吊挂灯具、功能分区重新布局。把恒载取得很小，用钢量没有减小太多，功能限制则限制太死。优化首先考虑变化方案，简化结构传力模式和传力途径，做到大处节省，具体到杆件节点则要放宽。如果原结构各部件安全储备相差严重时，可以选择一个合适的安全储备标准来调整各构件型号，该加大的加大，该减小的减小。结构安全是整体安全，个别杆件强大没啥用。 2、《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）5.0.6条：检测单位鉴定达不到要求时，经原设计单位核算认为满足安全时可以验收。一级建造师《项目管理》中讲：检测单位鉴定达不到要求时，经原设计单位核算认为满足安全时可以验收。对未达要求的行为承担“违约责任”。 3、网架焊接球如果采用压制钢板制作，钢板厚度公差接近±2.5mm，《强规》规定偏差不大于13%和1.5mm。怎么办呢？制作时可以把钢板加厚1mm就可以避质检找麻烦了。 4、设置20吨以上的吊车的厂房在国内不允许按《门式刚架规程》设计，主要在于国内吊车梁安装偏差和吊车轨道安装偏差造成卡规，使水平力增加4－5倍，导致厂房剧烈晃动，没法正常使用。总之，任何先进的设计方法都无法超越实际施工水平来实现，要求符合国情（或者“公司加工实力”）。比如对20吨驾操吊车的门架按美国规范控制柱头位移为H/240(国内H/400)，晃动得没人愿意驾操，省那一点点钢材和厂房适用性相比就显“设计扣到家”有多么可笑了。 5、什么样的维护系统需要考虑阵风系数？（1）、对脆性材料。如玻璃幕墙，必须采用阵风系数。（2）、对阵风作用下，对荷载临时提高能够承受的钢材等，不需要考虑阵风系数。（3）、不该考虑阵风系数的维护系统考虑了阵风系数，安全度比主结构高出一倍，不利于主体安全。 6、挠度有三种：（1）、与安全有关的控制标准。（2）、反映安装质量的控制标准。（3）、外形美观的控制标准。比如，单层网壳仅仅计算稳定性缺陷考虑1/300，挠度大了影响结构安全。但对双层网壳仅是对施工质量的控制。 7、《网架规程》中：“温度应力计算”仅限于四边支撑网架。 8、生物界的工程原则就是我们追求的工程设计原则：（1）、节省。用最少消耗达到最大效果。（2）、安全。做可以超载性生物体（建筑物），即使部分损坏也不危及整体生存。（3）、简单快捷。 9、网架、网壳计算风载不大时，永久荷载占总荷载50％以内时，不需要按“1.35*恒载”考虑。 10、网架活载取值不要小于0.5KN/M2.。 11、如果附加荷载超过25Kg/M2，应当考虑檩条上是否有集中荷载按集中荷载计算。
八章钢结构 （一）Mu ＜ 1.2Mp何意？如何解决？ ⑴规范要求：根据《建筑抗震设计规范》（以下简称《抗震规范》）第8.2.8条的规定：钢结构构件 连接应按地震组合内力进行弹性设计，并应进行极限承载力计算； 梁与柱连接弹性设计时，梁上下翼缘的端截面应满足连接的弹性设计要求，梁腹板应计入剪力和弯矩 。梁与柱连接的极限受弯、受剪承载力，应符合下列要求： Mu ≥1.2Mp－－－（8.2.8-1） 式中：Mu－梁上下翼缘全熔透坡口焊缝的极限受弯承载力，其计算公式为： Mu ＝Af(h-tf)fy MP－梁（梁贯通时为柱）的全塑性受弯承载力，其计算公式为： Mp ＝Wpfy Wp－构件截面塑性抵抗矩 ⑵工程实例：某工程为5层钢框架结构，地震设防烈度为8度，地震加速度为0.2g，场地土类别为三类 ，设计地震为第一组，梁、柱均采用焊接工字钢，钢号均为Q345，首层平面图如图1所示：（图略） 通过STS软件计算可知，图1中所示GL27与柱GZ6的节点连接设计不满足《抗震规范》第8.2.8条的规定 。由于有些设计人贝对公式（8.2.8－1）缺乏正确的理解，在处理此问题时盲目加大钢梁截面，调整 结果如表1所示：（表略） 从表1可以看出，增大梁的截面尺寸后，仍不能满足要求，构件的极限承载能力提高的非常地有限，仅 提高了0.72%，但用钢量每延米却增大了64％，这显然不合理。通过对《抗震规范》中Mu 和1.2Mp的计 算公式的分析，我们得知： ①Mu主要与梁翼缘板面积和梁高有关，与梁腹板厚无关； ②Mp的大小主要受构件截面塑性抵抗矩Mp的控制，而Wp的大小则与截面的尺寸有关。 ③增大梁翼缘板尺寸和梁高虽然可以增大Mu的值，但Wp的值也会相应增大，这也是为 什么如表1所示增大梁截面尺寸但计算结果却没有明显改善的主要原因。 ⑶解决方案：根据强连接弱构件的设计特点，采取如下技术措施： ①在梁上下翼缘处加楔形板（如图2所示，图略）。通过在梁端上下翼缘处加楔形板，增大全熔透坡口 焊缝的长度，从而增加了焊缝的极限抗弯承载力。
一、钢结构二维设计，地震计算参数中“阻尼比”如何确定？ {PKPM官方解答}：钢结构地震分析的“阻尼比”取值按抗震规范（GB50011-2010）的要求选取，单层厂房结构（含门式钢架），采用轻型围护时，取0.045，砌体墙或重型屋盖时取0.05。框架结构，高度在50m以下时，取0.04；高度在50m~200m之间时，取0.03，高度不小于200m时，取0.02。 [相关延伸]： 1、《抗震规范》GB50010-2010中第8.2.2条规定：“钢结构抗震计算的阻尼比宜符合以下规定：1）多遇地震下的计算，高度不大于50m时可取0.04，高度大于50m且小于200m时，可取0.03；高度不小于200m时，宜取0.02. 2）当偏心支撑框架部分承担的地震抗倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%时，其阻尼比可比本条1款增加0.005。3）在罕遇地震下的弹塑性分析，阻尼比可取0.05。” 2、《抗震规范》GB50010-2010中第9.2.5条规定：“厂房抗震计算时，应根据屋盖高差、起重机设置情况，采用与厂房结构的实际工作状况相适应的计算模型计算地震作用单层厂房的阻尼比，可依据屋盖和围护墙的类型，取0.045~0.05。” 3、《门刚规程》CECS102:2002中第3.16条规定：“门式刚架轻型房屋钢结构的地震作用效应可采用底部剪力法分析确定。抗震验算时，结构阻尼比可取0.05。” 4、10版抗震规范对于钢结构的阻尼比规定有所改变，但是在选取计算用阻尼比的时间一定要分清结构类型，PKPM知识堂给出的就很具体。 5、阻尼比指阻尼系数与临界阻尼系数之比，阻尼比是无单位量纲，表示了结构在受激振后振动的衰减形式。可分为等于1，等于0, 大于1，0~1之间4种，阻尼比=0即不考虑阻尼系统，结构常见的阻尼比都在0~1之间。阻尼比指阻尼系数与临界阻尼系数之比，阻尼比是无单位量纲，表示了结构在受激振后振动的衰减形式。 二、带夹层门式刚架结构采用STS软件如何设计？ ｛PKPM官方解答｝：门式刚架规程所规定的计算长度确定方法是针对单层轻型钢结构房屋，仅适用于单层门式刚架结构。实际工程中可能存在局部带夹层或下层整层夹层情况（如下图）。 对于这类夹层梁与柱刚接形成局部二层或整体二层的结构，建议计算长度的确定方法可以采用钢结构设计规范线刚度比方法确定的计算长度系数，采用STS软件的设置为： 第一，计算参数设置：门式刚架类型；按钢结构设计规范验算；有侧移框架。其他控制参数可以按门规要求输入。 第二，修改构件的验算规范，与夹层相连的柱、夹层梁建议设计规范指定为钢结构设计规范，轻钢屋面梁验算规范指定为门规。 再进行结构计算时，计算长度确定就是按总体计算参数中的钢结构设计规范线刚度比方法确定计算长度，总体控制按门规控制，夹层部分构件按钢结构设计规范校核，轻钢屋面按门规校核。 三、[相关延伸]
PKPM参数设置和文本分析详解（一） 前处理注意事项 1、按构件原型输入：按柱、异形柱、梁、墙（含开洞）构件原型输入，没有楼板的房间要开洞，不要把TAT 薄壁柱理论对结的简化带入。 2、轴网输入：删除各层无用的网点，利用偏心布置构件功能，消除短梁、短墙、柱内多节点。PMCAD的数据检查要通过。SATWE数据报告提示的问题要消除。 3、柱、梁截面形式及材料：附录A中的15种截面类型，程序可计算自重。范例外的自重需用户输入。 4、板一柱结构输入：柱网需输入截面为100X100的虚梁。 5、厚板转换层输入：柱网需输入截面为100X100 的虚梁。层高以板厚的1/2 划分。 6、错层结构输入： A 、框架错层：在PM 中调整梁端高，含斜梁。 B、剪力墙错层：由于PM以楼板划分层，可在错层中局部布板。 C、多塔层高不同：把形成的塔虚层中楼板去掉。 关于整理SATWE设计参数便览的说明 设计参数的合理确定至关重要，以便览的方式整理其目的是在SATWE的操 作中，可据本便览比较快的定下来。SATWE的设计参数，用户手册有一些说明，但分散在多处且过于简单，很不好用。论坛里也有许多帖子，但总觉得系统性、实用性有些不足。 SATWE前处理----接PM生成SATWE数据菜单共13项，重点是1、2两项。 SATW参数便览之总信息 1、水水平力与整体坐标夹角（度）：采用隐含值0，经计算后，当大于15度时， 填入计算 值重算。 2、混凝土容重：隐含值25。构件自重计算梁板、梁柱重叠部分都未扣除，框架结构可行，剪力墙、板柱结构偏小。 3、钢材容重：隐含值78。可行。 4、裙房层数：指地上的周边都有的群房。当主体一面或多面无裙房时，风荷载需个案处理。 5、转换层所在层号：按自然层号填输，含地下室的层数。 6、地下室层数：按地下层数填输，当一面或多面临空时，填土侧压力需个案处理。 7、墙元细分控制最大控制长度：墙元长度太大则计算精度无法保证，可采用隐含值。 8、对所有楼层采用刚性楼板假定：位移计算时，不论是否开大洞或不规则，必