钢结构CAD软件STS(讲义)第三章

钢结构设计软件PKPM-STS中部分参数的设置章节一：绪论1.1 研究背景及意义1.2 研究现状与发展趋势1.3 研究目的和内容章节二：PKPM-STS 软件的基本原理和参数设置2.1 PKPM-STS 软件的概括2.2 PKPM-STS 软件的基本原理2.3 PKPM-STS 软件中钢结构设计中的参数设置章节三：PKPM-STS 软件中的荷载参数设置3.1 荷载及其分类3.2 天气条件参数设置3.3 分别设置弯矩、轴力、剪力等荷载参数章节四：PKPM-STS 软件中的受力参数设置4.1 材料特性参数设置4.2 截面形状参数设置4.3 华南地区风荷载系数设置章节五：PKPM-STS 软件中的设计参数设置5.1 极限状态设计参数设置5.2 组合设计参数设置5.3 常用算法参数设置章节六：结论与展望6.1 研究结论总结6.2 研究不足和展望。

第一章：绪论1.1 研究背景及意义随着我国经济的发展和城市化的进程加速，大量的钢结构建筑被兴建，其中跨度、高度和复杂的建筑结构格局受到了广泛关注。

在实际施工中，为了保证钢结构建筑的安全性和稳定性，对钢结构的设计变得越来越重要。

通过计算机辅助设计软件，可以更加准确地完成钢结构设计，提高设计效率和安全性，成为钢结构设计领域不可或缺的技术手段。

PKPM-STS 是一款广泛应用于钢结构设计的软件。

该软件集成了先进的钢结构设计理论和计算方法，使得工程师可以通过图形界面方便地完成钢结构的各种计算和分析。

本文的研究旨在探讨 PKPM-STS 软件中的部分参数设置，包括荷载参数、受力参数和设计参数的设置，以提高软件的使用效率和设计精度。

具体包括：对软件中的参数设置进行分析和解读、对各个参数设置的区别和影响进行研究，以及通过软件模拟完成设计验证。

1.2 研究现状与发展趋势PKPM-STS 软件作为一款专业的钢结构设计软件已有多年发展历史。

目前的版本已经在计算能力和应用领域上有了很大的进步。

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。

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。

钢结构CAD软件STS的功能和应用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。

一、STS 平面分析程序相关新规范修改门规 CECS 102:2002 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4、斜梁平面内稳定验算5、变截面杆件高厚比控制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，第9.2.1条明确“不适用于单层轻型钢结构厂房”；☑ “门式刚架轻型房屋钢结构”——不按抗震的要求控制；☑ “单层钢结构厂房” ——按抗震规范“9.2 单层钢结构厂房” 控制；☑ “多层、高层框架” ——按抗震规范“8 多层和高层钢结构房屋” 控制；单层轻型钢结构厂房，抗震控制结构设计时，尚应注意按门规3.1.4条条文说明规定的采取抗震构造措施 ；☑ 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； 阻尼比取值 ；☑ 单层结构：0.05；多层（<=12）0.035；高层（>12）0.02活荷载与风荷载取值1、 将屋面活荷载由0.3kN/m2提高到0.5 kN/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 ；2、 附录A 风载计算 ；明确风荷载采用美国MBMA 的规定 ；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 与荷载规范公式比较与荷载规范取值计算结果比较柱脚铰接l/h<2.3, 柱脚刚接l/h<３.0, 荷载规范计算偏安全，其他情况比门规结果小０～６０％柱顶位移与钢梁挠度控制1、 柱顶位移限值改动较大； 风载作用柱顶位移→柱顶位移设计值 新规程无吊车采用轻型钢墙板时： h/60 无吊车采用砌体墙时： h/100 有桥式吊车带驾驶室时： h/400 有桥式吊车由地面操作时： h/1802、梁的挠度与挠跨比限值几乎没变化；相对挠度、绝对挠度的计算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；斜梁平面内稳定验算斜梁在平面内，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）变截面高厚比控制ww z s k μμ=0w w z s z k μμβ=0w w z s gz k μμβ=门规6.1.1条第6项“当腹板高度变化不超60mm/m时可考虑屈曲后强度”。

钢结构CAD软件STS2008 版本中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所一STS-钢框架设计——1.1 三维和二维模型方法¾三维模型方法：建立结构整体模型用SATWE、TAT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设计图，节点图，构件施工图，布置图统计结构整体用钢量，钢材订货表，高强度螺栓表¾二维模型方法：单榀建模，计算，二维节点设计，施工图一STS-钢框架设计——1.2 三维模型输入¾截面定义（钢管混凝土，实腹、格构组合、任意截面）¾斜梁输入（上节点高、梁端高）¾支撑输入（柱间支撑、屋面支撑）¾广义楼层（柱底标高、越层柱、越层梁）¾楼板厚度组合楼盖时，输最薄位置厚度轻型屋面，不考虑楼板作用，板厚输为0¾次梁布置，压型钢板组合楼盖设计¾荷载输入、吊车平面布置¾结构平面图与钢材统计（毛重）一STS-钢框架设计——1.3 用SATWE，TAT，PMSAP分析计算¾有无侧移，计算长度系数修改¾特殊构件定义（铰接构件，门式刚架构件，组合梁）¾考虑特殊风荷载与自定义荷载效应组合¾净截面和毛截面比值¾强柱弱梁校核选择按“按高规或高钢规进行构件设计”，即可校核强柱弱梁要求¾结果查看钢梁、钢柱、钢支撑、组合梁的应力值的输出意义一STS-钢框架设计——1.4三维框架连接节点设计¾读入设计内力¾定义连接设计参数¾选择连接形式¾全楼连接自动设计¾单个节点设计参数，连接方式修改¾计算结果查看一STS-钢框架设计——1.4.1 读入设计内力¾TAT设计内力¾SATWE设计内力¾PMSAP设计内力一STS-钢框架设计——1.4.2 设计参数，连接形式的选择¾混凝土框架托钢柱，按柱脚设计（08版改进）¾高强度螺栓连接，全焊连接¾螺栓直径，等级等参数¾梁拼接，柱拼接，柱分段¾门式刚架连接¾框架节点域补强¾选择节点连接形式，比较¾选择原则根据具体连接情况确定一STS-钢框架设计——1.4.3 节点设计参数－螺栓排列dθtBeR一STS-钢框架设计——1.4.5 节点设计参数－全焊连接一STS-钢框架设计——1.4.6 计算结果查看计算结果详细输出¾翼缘对接焊缝计算¾连接板与柱翼缘连接焊缝计算¾梁净截面，连接板净截面验算¾螺栓群验算一STS-钢框架设计——1.4.6.1 节点设计—柱脚设计¾预设底板尺寸¾混凝土承压验算¾确定底板厚度1¾锚栓抗拉验算¾确定底板厚度2¾抗剪键设置¾调整原则一STS-钢框架设计——1.4.6.3 节点设计方法—铰接¾梁端设计内力V¾梁柱连接：连接承担V，V*e（偏心弯矩）¾主次梁连接（1）剪力V，V*e（偏心弯矩）（2）1.3V1.4.6.4 节点域验算节点域的屈服承载力应符合下式要求:工字形截面柱和箱形截面柱的节点域应按下列公式验算：（稳定性）注:当柱节点域腹板厚度不小于梁柱截面高度之和的1/70 时可不验算节点域的稳定性¾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，并且自动补强。

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。