pkpm门式刚架设计操作

PKPM 软件园地第一作者简介：朱伟，男，1969年生，工学硕士，结构工程专业，现在中国建筑科学研究院PKPM CAD 工程部上海分部工作。

10PKPM 软件是建筑设计人员常用的辅助设计工具，被设计和审查界认同，并推广到中国的香港和台湾地区以及新加坡、越南等国家。

为更好地帮助设计人员正确、合理地使用PKPM 软件，特借助《建筑结构》的信息平台，开设“PKPM 软件园地”，介绍PKPM 的软件功能、技术条件和最新动态，提供PKPM 软件对各种结构的整体解决方案。

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——中国建筑科学研究院 陈岱林框架上门式刚架结构整体设计朱伟 马恩成（中国建筑科学研究院PKPM CAD 工程部）[摘要] 针对框架上门式刚架结构形式，对其结构要点进行分析，并介绍了如何利用PKPM 软件对该类结构进行整体分析，提出了该类结构的整体设计方法，可分别采用门规和钢规两种规范进行设计。

[关键词] 门式刚架 框架 整体分析 PKPM一、问题的提出近几年来，轻型钢结构逐渐出现多层框架的顶层为门式刚架轻型房屋结构的结构类型，其典型的结构形式如图1所示。

对于这种结构类型，其下部框架需要按框架进行设计，而顶层的门式刚架，可根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）进行设计。

利用PKPM 系列软件，对该种结构的设计提出几种典型的设计和分析方法。

图1 结构形式图二、结构特点该类轻型钢结构一般层数为2～3层，下部采用等截面构件，梁柱连接采用刚接或铰接连接，上部可采用变截面的梁柱。

楼面采用压型钢板和混凝土组合楼盖；屋面一般采用压型钢板、系杆和支撑连接；墙面一般采用压型钢板轻型墙面。

该种结构结合了框架结构和门式刚架结构的特点。

下部结构由于功能需要，按钢结构框架进行设计，楼盖的刚度相对较大。

上部结构只承担屋面的荷载，跨度大，荷载轻，为节省钢材，按门式刚架的要求进行布置，采用支撑系统来满足结构的整体刚度，并采用压型钢板、檩条等作为屋面系统，屋盖的刚度相对较小。

*****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。

PKPM--STS钢结构设计经验之门式钢架门式刚架二维建模适用范围：吊车吨位在20T以下（含20T）,悬挂吊车3T以下，跨度宜18~36米，高度宜4~9米，柱距6~9米。

定义构件：截面分类中轴心受压构件对Y轴截面分类中B类截面翼缘为火焰切割，截面稳定系数大于c类截面，截面稳定承载能力高于c类截面。

C类翼缘为轧制或剪切边。

长细比相同时，修改截面分类要有根据，如果选b类，要在施工图中对材料进行明确说明。

抗风柱：分两种问题：1：只承担山墙风荷载，不承担屋面竖向荷载；2：即承担山墙风荷载，又承担屋面竖向荷载。

解决1：在抗风柱翼缘上开长椭圆孔，椭圆孔的大小应根据KFZ 对梁产生的上下位移来确定。

解决2：抗风柱不承担稳定性，设置多的话会增大边柱长度系数，降低刚架整体稳定。

当跨度较大时，抗风柱间隔布置。

计算长度：门式刚架平面内软件自动识别计算长度。

平面外计算长度常要修改，原则是：有效的侧向支撑点，上翼缘受压，当屋面板与檩条有可靠连接时取檩条间距，下翼缘取隅撑间距，两者取较大值为计算长度；当屋面板与檩条无可靠连接时取屋面水平支撑，下翼缘取隅撑间距，两者取较大值为计算长度，另檐口受压要设置隅撑。

荷载输入：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0.3 kN/m2 ，一般计算的工程荷载水平投影面积均大于60，所以一般取值为0.3，檩条取0.5，活荷载与雪荷载不同时计算，输入大的数值作为活荷载。

2）风荷载：门式刚架规范适用于（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），门规中的基本风压为调整后的基本风压=荷载规范里的基本风压*1.05.围护结构受荷面积大于10，可以不考虑阵风系数。

3）柱间风荷载：荷载规范大于门规；梁间风荷载：门规大于荷载规范。

所以，柱迎风面大取荷载规范，柱迎风面小取门规。

吊车荷载：STS中Ec的尺寸为吊车梁中心线至下柱型心的距离，水平横向力的距离为轨道高和吊车梁支座距离。

*****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。