3d3s索网幕墙计算分析(课堂PPT)

幕墙结构计算培训教学教材
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。———马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！

拉索的伸长


不锈钢索的极限强度σt约为1100~1500N/mm2, 其弹性模量Ε约为1.2×105~1.3×105N/mm2, 到达极限强度时其伸长率约为1%~1.2%。对 应的钢索挠度为（1/14~1/18）l. 钢索的强度设计值取为600~830N/mm2,相应 地，到达强度设计值时不锈钢索的挠度为 （1/25~1/32）l，钢索的伸长小于1%，在允 许范围内。
非平面索网幕墙
谢谢大家
单层双向索网
索网结构的特点
拉索的挠度 拉索的伸长 初始应力

拉索的挠度

平直的拉索不可能产生法向反力，因此直索不能受法向荷载 （如风力和地震力，透光屋面的重力荷载等）。拉索只有在挠 曲的情况下才能与法向荷载或作用平衡。例如，当拉索承受跨 d P 2 N sin 4 N 中单个集中力P时，其其平衡关系为： l
大尺度的平面索网幕墙

北京中关村文化商厦 中庭幕墙，索网达 70m×27m（图8、 图9）。采用夹板式 支承玻璃（图10、图 11）。
多跨组合索网幕墙
多跨组合索网幕墙

北京中国青年旅行社 大厦（图12、图13） 中庭由6片大小不同 的索网幕墙竖向排列 而成，索网尺寸分别 为9m×20m、 7.9m×20m和 14.5m×20m（三 片）。

大尺度的平面索网幕墙
德国慕尼黑凯宾斯基 酒店，在两座高层客 房楼之间的屋面下， 布置了尺度为 40m×30m（高）的 两片索网幕墙，围成 一个酒店大堂 （图3、图4）。

大尺度的平面索网幕墙

网索分格1.5m×1.5m， 室内非常通透（图5）。 钢索直径为19mm，竖向 索上端固定在钢板屋面 拱上，下端通过铸钢件 固定在钢筋混凝土地梁 上。在最大瞬时风力作 用下，最大挠度为跨度 的1/35，达±900mm。

索的应力应变曲线和力学性能
索的弹性模量
索的安全系数
四、非线性分析的基本概念
u 非线性分析与线性分析之间的关系； u 非线性结构问题是指结构的刚度随其
变形而改变的问题； u 线性分析可以用叠加原理，非线性分
析不适用叠加原理；
F
KT
u
大板的突然翻转
将碰到障碍物的悬臂梁 悬臂梁大挠度
非线性一个例子
五、3D3S索结构分析的一些概念
Ø 三态的关系
• 初始形态； • 零状态； • 工作状态；
零状态——加工放样后的索段和构件集合体。 初始状态——仅在预应力和自重作用下的自平衡状态 工作状态——在外部效应作用下达到的平衡状态。
主动索和被动索
Ø 索结构的系列找形算法
矩阵分析法（给定边界和几何，求解索杆体系预张力分布） 力密度法（给定边界，求解索网预张力和对应的几何） 有限单元法（给定边界，求解几何和对应的预张力分布）
# 等原长索网 同上迭代求解。
等力密度索网
等力索网
采用有限单元法可以同样求解， 但计算效率较低，特别是对于等力密度索网！
Ø三种状态位移的关系 零状态→荷载状态的位移； 初始状态→荷载状态的位移；
Ø自重选项
谢谢！
程是紧密相关的，设计应与施工统一考 虑；
二、索结构的分类
Ø 预应力刚架结构
Ø 桁架杆件内穿索
下弦钢管内穿索
Ø 张弦梁结构
张弦结构的边界条件设置 Ø 简支（一端固定，一端滑移） Ø 两端固定
Ø 弦支穹顶
Ø 索穹顶
Ø 弦支穹顶
Ø 索网结构
上海航海博物馆
Ø 预应力撑杆柱
Ø 预应力撑杆柱
索结构在3D3S中的应用
一、索结构的概念和特点

立柱与主体结构的连接支承点每层不宜少于1个。当每层设两个支承点时，上支承 点宜采用圆孔，下支承点宜采用长圆孔。
立柱与埋件的连接 节点
动 画 演 示
埋件的设计
（1）埋 件 的 种 类
板式埋件(侧埋)
槽式埋件(上埋)
板槽式埋件(侧埋)
埋件的设计
（2）埋件的计算
当有剪力、法向压力、弯矩共同作用时，锚筋面积按下式计算并应大于其最大值：
单榀规则点支 撑玻璃幕墙
如果空间点式幕墙结构 是由很多榀规则相同的 单榀组成，并且分格尺 寸也相同，则完全可以 简化为单榀计算。
3D3D计算模型
（2）空间任意点支承玻璃幕墙 索穹顶效果图
项目名称：苏州工业园区
网壳结构顶部索穹顶点式 幕墙结构
3D3S计算模型
（2）空间任意点支承玻璃幕墙（续）
项目名称：东氿大厦单层 索网幕墙
简支梁
幕墙立柱每层用一处连 接件与主体结构连接， 每层立柱在连接处向上 悬挑一段，上一层立柱 下端用插芯连接支承在 此悬挑端上，计算时取 简支梁计算简图是对结 构作了简化，假定立柱 是以连接件为支座的单 跨梁(也可以认为是以 楼层高度为跨度的简支 梁)，这样按简支梁计 算弯距与剪力。
优点：传力明确，施工方便 缺点：由简支梁算出的型材截面过大，浪费材料
3D3S 通用钢结构分析和设计软件
玻璃幕墙结构模块
上海同磊土木工程技术有限公司 TEL: 021-65981466
一、幕墙简介
玻璃幕墙的分类 玻璃幕墙构件的设计与计算 玻璃幕墙的连接设计与计算
1、玻璃幕墙的分类 2、玻璃幕墙构件的设计与计算 3、 玻璃幕墙的连接设计与计算
二、3D3S框架式幕墙介绍
（1）界面友好，操作简单。规范参数采用数据库管理，人机交互功能强。 是根据幕墙设计人员的习惯编制，适合性强。

(GB50009-2001)(2006年版) μz=0.616×(Z/10)0.44
=0.616×(31.2/10)0.44
=1.016
μs:风压体型系数(墙面区)取μs=1.2
风荷载标准值:Wk
Wk=βz×μz×μs×W0
(GB50009-2001)（2006年版）
=2.45×1.016×1.2×0.300
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1.风荷载
标高为31.2m处风荷载计算 W0:基本风压
W0=0.30kN/m2 βz: 31.2m高处风振系数
对15m以下取2； 15m以上25m以下取2.25； 25m以上40m以下取2.45； 40m以上取2.7。
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μz: 31.2m高处风压高度变化系数(按Ｃ类区计算):
拉力值N =113.121KN<最小破断力／2.5＝130.008KN 最大扰度df= 376.609mm <L/50=21000/50=420mm
以上计算结果均满足规范和设计要求！
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单层单向索3D3S操作步骤
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1.绘制2000*1490的单索结构，如下图所示。
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6.点击构件属性中的节点边界，给索施加节点约束。
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7.节点约束定义后的图形如下
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8.点击内力分析→计算内容选择及执行→初始状态 确定→计算参数→非线性初始态
9.建筑用索定义→定义主动索→定义→选中所有索 单元→计算
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10.点击施加节点荷载，给所有节点施加Z向-0.6KN 的恒荷载。

《3D3S》的使用
《3D3S》是同济大学开发的用于钢结构设计的软件。该软件可用于钢框架、门式刚
架、自立塔架、钢屋架及吊车梁等各种钢结构的设计。可用于平面分析，也可用于空间分析。从使用角度来 看，该软件学术分析强于实际工程的设计。该院常用的是钢框架和门式刚架，由于门式刚架有快捷生成方式，这 里并不多谈，主要讨论钢框架的计算。
3D3S
钢结构—空间结构设计软件
01 系统描述
03 软件发展
目录
02 系统功能 04 常用结构
基本信息
3D3S钢结构—空间结构设计软件是同济大学独立开发的CAD软件系列，同济大学拥有自主知识产权。该软件 在钢结构和空间结构设计领域具有独创性，填补了国内该类结构工具软件的一个空白。截止2006年12月31日， 3D3S的注册用户总数为1890家，基本覆盖了各大钢结构设计单位和钢结构企业。国内结构设计一线都能看到3D3S 软件的身影。
3D3S钢与空间结构非线性计算与分析系统分为普通版和高级版，普通版主要适用于任意由梁、杆、索组成的 杆系结构；可进行结构非线性荷载——位移关系及极限承载力的计算、预张力结构的初始状态找形分析与工作状 态计算，包括索杆体系、索梁体系、索网体系和混合体系的找形和计算、杆结构屈曲特性的计算、结构动力特性 的计算和动力时程的计算；高级版囊括了普通版的所有功能，此外还可进行结构体系施工全过程的计算、分析与 显示。可任意定义施工步及其对应的杆件、节点、产生的节点坐标更新、主动索张拉和支座脱空等施工中的实际情况。
常用结构
常用结构
本文用《3D3S》计算门式刚架、钢框架的使用技巧和注意事项。讨论了腹板计算比限值和蒙皮效应。
轻钢结构是这些年来国内兴起的一种新型结构形式。它的优点在于：可适应大跨度、大面积、大柱网联合厂 房的要求；厂房建设速度快、收效早；结构自重较轻，可减少基础的投资。鉴于以上优点，业主在厂房建设中大 多愿意使用轻钢结构，该院在这些年来厂房设计中轻钢结构大有超越混凝土结构的趋势。**有幸完成了天津逸仙 科学园(门式刚架)和三环乐喜新材料有限公司{钢框架)两个工程。在设计过程中经过深入研究和频繁使用 《3D3S)，《钢结构设计规范GBJl7--88》《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程ECSl02：98》和《冷弯薄壁型钢 结构技术规范GBJl8--87》有几点体会拿出来供大家参考。

4.11、 取消附加信息显示 相当于一个显示开关，表示杆件预应力、附加质量、内力图、位移图、验算
等附加信息将不显示；这个开关在要求消除主界面中除构件轴线外还显示的其他 内容时，经常被使用。
4.12、荷载显示 将于荷载添加完毕后讲解。
4.16、显示参数
定义字符大小、杆件颜色等参数；其中建模允许误差是作为删除 重复节点和线的判断重复的标准，如果两节点间距小于建模允许误差 则认为是重复节点。
3.9、由单元得到对应直线、面域 命令用于把3D3S的模型对象保存到另外一个文件，并且转换成ACAD的模型，通过该
命令也可以选择膜三角单元，将其变为实体，保存在另一个文件，用于做膜结构的效 果图用
3.10、结构体系 点击该命令后弹出以下对话框供用户选择结构体系：
A、平面桁架：若定义所设计计算的结构为平面桁架，软件将自动处理平面桁架的面外位移 约束和单元两端边界释放，典型的平面桁架比如普通钢屋架
选择了打断方式后软件自动按选定方式打断选择的杆件； B、构件两两相交打断：该命令用于将选择的杆件两两相交打断； C、直线两两相交打断：该命令用于将选择的直线两两相交打断；
3d3s在计算过程中必须将相交的杆件两两打断，形成独立的单元 杆件，否则在计算中出现程序运行错误，无法通过计算。
3.3、楔形单元多段拟合 用于多段变截面工字钢的截面自动拟合，可以方便的把多根变截
二、一般建模过程
模型建立的要点
➢ 受力构件真实原型 ➢ 构造性构件合理设置 ➢ 边界约束的真实性与符合性 ➢ 荷载施加的准确性 ➢ 计算参数的选择符合规范要求
模型建立的步骤
➢ 计算模块选择 ➢ 线性模型建立 ➢ 结构编辑 ➢ 构件属性的定义 ➢ 荷载输入与组合 ➢ 模型检查
以一个支架为例，建立模型。基本数据为：柱高度6m, 进深4m， 柱距1.5m，总长度9m，顶面坡度10%。长沙地区，地面粗糙度B类，恒 荷载取0.5KN/㎡，活荷载0.7 KN/㎡，基本风压0.35 KN/㎡。约束方 式：底端与地面刚接连接，顶端与原建筑混凝土梁铰接连接。

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精选ppt课件2021
（2）多根杆件组成的结构体系： -框架 窗、单元板（立柱、横梁、中挺）
立柱公料材质: 铝合金6063-T5，型材断面如图：
型材强度设计值: 85.500N/mm2
型材弹性模量: E=0.7×105N/mm2
X轴惯性矩: Ix=401.788cm4 Y轴惯性矩: Iy=76.622cm4 X轴抵抗矩: Wx1=55.325cm3 X轴抵抗矩: Wx2=38.866cm3 型材截面积: A=15.945cm2
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精选ppt课件2021
4）计算结果 横梁 1）荷载
水平荷载：线性荷载输入。 竖向荷载：集中力
2）截面特性
开口、闭口。
3）支撑形式
一般采用铰接，钢结构有时会采用固接。
4）计算结果
最大弯曲应力、最大剪应力，挠度mm。
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精选ppt课件2021
横梁抗弯强度校核 校核依据： 按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第6.2.4条
Mx1=M*Ix1/(Ix1+Ix2)
刚度分配系数
Mx2=M*Ix2/(Ix1+Ix2)
内力分配系数
立柱弯矩按公料、母料的抗弯刚度分配，分配系数计算如下：
Ix=Ix1+Ix2=401.788+381.848=783.636cm4 公料弯矩分配系数：a1=Ix1/Ix=401.788/783.636=0.51 母料弯矩分配系数：a2=Ix2/Ix=381.848/783.636=0.49 立柱剪力及轴向力按公料、母料的抗剪刚度分配，分配系数计算如下：
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精选ppt课件2021
单元式幕墙组成
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幕墙精框选p架pt课图件2021

（三）施工技术
1．施工准备 （1）材料 （略） （2）施工机具 金属切割机、手电钻、手持玻璃吸盘、 电动玻璃吸盘、电焊机、经纬仪、水准仪、钢卷尺、重锤、水 平尺、墨线盒
2．施工工序 测量、放线→调整和后置预埋件→确认轴线和各面中心
线→以中心线为基准向两侧排基准竖线→安装钢连接件和立柱 →钢连接件满焊固定、表面防腐处理→安装横框→上、下边封 修→安装玻璃组件→安装开启窗扇→填充泡沫棒并注胶→清洁、 整理→检查、验收。
2）圆弧形幕墙 ·凸弧形幕墙、凹弧形幕墙 ·注意：弧玻璃与连接型材的交接
图6-10 幕墙平面布置（七）（a）凸弧形 （b）凹弧形
（4）幕墙的立面布置 ·关键：幕墙横杆与建筑物楼盖之间的位置关系 1）幕墙横杆与楼层持平 2）幕墙横杆与楼层踢脚板高度持平 3）幕墙横杆与楼层窗台持平
·竖向杆件与建筑物隔间墙或柱之间的关系
玻璃厚度12mm，幕墙高度在 5～6m时
玻璃厚度15 mm，幕墙高度在 6～8m时
玻璃厚度19mm，幕墙高度在 8～10m时
·钢化玻璃、夹层钢化玻璃。边缘磨边处理
图6-31 吊挂式全玻璃幕墙构造
（2）构造 ·在玻璃顶部增设钢梁、吊钩和夹具 ·将玻璃竖直吊挂起来 ·在玻璃底部两角附近垫上固定垫块、并将玻
成本高、加工较困难
3、不锈钢板 ·组成：0.8～2 mm厚不锈钢薄板冲压成槽形镜板 背面设加劲胁 ·强度高、耐久性好，装饰效果豪华 ·此外，还有搪瓷钢板、彩色钢板
（四）封缝材料 ·填充材料、密封固定材料、防水密封材料
1、填充材料 ·用途：填充间隙、定位 ·种类：聚乙烯泡沫胶系、聚苯乙烯泡沫胶系、
三、幕墙的材料选用
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框架材料、填缝密封材料、饰面板
（一）框架材料