钢结构CAD软件STS概述
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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。
目录目录第一章结构分析 (1)1.1 结构三维分析 (1)1.2 结构二维分析 (1)1.3 设计依据 (3)1.4 钢材的设计强度和物理性能指标 (3)第二章二维分析的荷载组合及内力计算原则 (7)2.1 活荷载的予组合和内力组合原则 (7)2.2 荷载效应组合 (8)2.3 吊车荷载分析与排架柱计算 (11)2.4 地震作用计算与地震效应分析 (13)2.5 框架结构地震作用组合效应的调整 (14)2.6 单层厂房地震作用调整 (15)2.7 内力标准组合 (15)2.8 自定义工况 (16)2.9 钢梁刚度放大系数 (17)第三章构件设计技术条件 (18)3.1 按《钢结构设计标准》计算 (18)3.1.1 柱梁自重计算 (18)3.1.2 各种异形截面的截面积和惯性矩的计算 (18)3.1.3 板件的宽厚比等级 (18)3.1.4 梁构件(受弯构件)的强度和整体稳定计算 (19)3.1.5 梁构件的局部稳定计算 (20)3.1.6 梁构件的腹板屈曲后强度利用 (20)3.1.7 压弯构件的强度和整体稳定计算 (21)3.1.8 柱构件的局部稳定计算 (28)3.1.9 柱构件的有效截面计算 (29)3.1.10 铰接排架、刚接排架和实腹梁刚接排架 (29)3.1.11 钢排架柱的计算长度 (29)3.1.12 变截面梁柱和加腋截面梁 (30)3.1.13 结构变形控制 (30)3.2 按《冷弯薄壁型钢结构设计规范》计算 (31)3.2.1 有效截面特性计算 (31)3.2.2 换算长细比的计算 (32)3.2.3 双力矩的考虑 (34)3.2.4 冷弯效应强度设计值的计算 (34)3.3 按轻钢规范GB51022-2015与上海地标DBJ08-68-97计算 (35)STS技术条件3.3.1 设计内力 (35)3.3.2 考虑屈曲后强度的有效截面特性计算 (35)3.3.3 考虑屈曲后强度的抗剪承载力设计值计算 (37)3.3.4 构件的强度计算 (38)3.3.5 变截面刚架构件的稳定计算 (39)3.3.6 斜梁计算 (47)3.3.7 局部稳定验算 (48)3.3.8 结构变形控制 (48)3.4 其他截面类型的构件 (49)3.4.1 钢管混凝土与钢管混凝土格构式截面的计算 (49)3.4.2 玻璃幕墙铝合金型材的验算 (49)3.4.3 混凝土双肢柱的计算 (49)3.4.4 波形腹板截面设计 (50)第四章节点设计技术条件 (51)4.1 连接计算基本规定 (51)4.1.1 抗震设计调整 (51)4.1.2 基本连接设计假定 (51)4.1.3 基本连接验算 (53)4.1.3.1 焊接连接 (53)4.1.3.2 螺栓连接 (53)4.1.3.3 锚栓连接 (55)4.1.3.4 连接板强度 (55)4.1.3.5 柱脚底板厚度 (56)4.2连接节点设计 (58)4.2.1 梁柱交接节点域 (58)4.2.2 梁柱连接 (60)4.2.3 主次梁连接 (69)4.2.4 梁梁拼接连接 (71)4.2.5 柱拼接连接 (76)4.2.6 柱脚连接 (77)4.2.7 支撑连接 (91)4.2.8 门式刚架连接 (92)4.2.9 桁架、支架节点连接 (97)4.2.10 管桁架节点连接 (98)第五章三维建模二维计算技术条件 (103)5.1 概述 (103)5.2 技术条件说明 (103)5.2.1 导荷节点 (103)目录5.2.2 横向立面的荷载 (104)5.2.3 纵向立面的受荷范围 (105)5.2.4 纵向立面的荷载 (106)5.2.5 计算顺序的确定 (107)5.2.6 弹性支座的刚度 (108)第六章基础计算技术条件 (109)6.1 概述 (109)6.2 地基承载力计算 (109)6.2.1 基底压力计算 (109)6.2.2 地基承载力设计值计算 (110)6.2.3 抗震承载力调整 (110)6.2.4 基础底面积确定 (110)6.3 基础计算 (111)6.3.1 基础高度取值 (111)6.3.2 基础冲切计算 (111)6.3.3 基础受剪承载力计算 (112)6.3.4 基础底板受弯配筋计算 (112)第七章工具箱计算技术条件 (114)7.1 钢吊车梁计算技术条件 (114)7.1.1 编制依据 (114)7.1.2 设计用值 (114)7.1.3 计算公式 (115)7.2 檩条计算技术条件 (121)7.2.1 编制依据 (121)7.2.2 荷载组合 (121)7.2.3 计算公式 (121)7.2.4 连续檩条计算 (123)7.2.5 桁架式檩条计算 (124)7.3 墙梁计算技术条件 (126)7.3.1 编制依据 (126)7.3.2 荷载组合 (126)7.3.3 计算公式 (126)7.3.4 连续墙梁计算 (128)7.4 隅撑计算技术条件 (128)7.5 屋面支撑计算技术条件 (130)7.5.1 屋面支撑作用力的计算 (130)7.5.2 强度验算 (130)7.6 柱间支撑计算技术条件 (131)STS技术条件7.7 抗风柱计算技术条件 (131)7.7.1 编制依据 (131)7.7.2 荷载组合 (132)7.7.3 构件验算 (132)7.8 蜂窝梁计算技术条件 (132)7.8.1 编制依据 (132)7.8.2 荷载组合 (132)7.8.3 验算公式 (133)7.9 组合梁计算技术条件 (134)7.9.1 编制依据 (134)7.9.2 施工阶段的验算 (134)7.9.3 使用阶段的验算 (135)7.10 简支梁计算技术条件 (138)7.11 连续梁计算技术条件 (138)第八章钢结构防火设计 (139)8.1 钢结构防火设计基本方法 (139)8.1.1 防火组合 (139)8.1.2 防火设计方法 (139)8.1.3 防火保护材料 (140)8.2 钢结构的温度计算 (140)8.2.1 火灾升温曲线 (140)8.2.2 钢构件升温计算 (141)8.3 钢结构耐火计算与保护层设计 (142)8.3.1 基本钢构件设计 (142)8.3.2 钢管混凝土柱 (143)8.3.3 组合梁 (143)附录A 参考规范手册 (144)附录B 技术条件修改要点 (145)附录C 梁柱标准截面数据 (150)第一章结构分析第一章结构分析1.1 结构三维分析钢结构CAD软件STS可以建立多高层钢框架,门式刚架等结构的三维模型,对于三维模型的整体分析和构件设计,必须配合PKPM系列的SATWE,或PMSAP软件来完成,该部分计算技术条件详见SATWE、PMSAP的用户手册与技术条件。
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。
钢结构算量stsl精品文档--------------------------精品文档,可以编辑修改,等待你的下载,管理,教育文档----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------PKPM钢结构算量软件STSL钢结构算量软件STSL能够完成钢结构的三维模型输入,快速的建立节点连接,向设计、施工或制造加工单位,提供详细工程用量、材料明细统计及套价报表。
软件适用于轻型钢结构门式刚架,钢结构框架结构类型的节点连接设计。
结构三维模型输入提供两个方法,即门式刚架三维模型输入方法和框架三维模型输入方法。
门式刚架三维模型输入方法采用以标准立面建立、复制的建模方式,适用于门式刚架,立面比较相似的框架结构,以及框架顶层为门式刚架的结构。
框架三维模型输入方法采用以标准层建立、复制、组装的建模方式,适用于各种框架结构,以及复杂钢结构的建模。
门式刚架三维模型输入方法和框架三维模型输入建立的结构模型,都可以直接进行钢结构详图设计。
门式刚架三维模型输入建立的结构模型,也可以在框架三维模型输入中打开,编辑修改,如添加屋面水平支撑或柱间支撑等。
钢结构算量统计菜单的主要功能是:可以人机交互快速建立柱脚、梁柱连接、主次梁连接等节点连接数据;也可以输入构件端部设计内力,自动进行节点连接设计;详细的构件、零件类型统计,也可以交互自定义构件、零件类型,指定构件编号、构件子结构等进行用钢量统计;可以交互干预用量统计计算规则、构件磨耗系数等;适时查看模型构件用量统计结果,按构件类型进行全楼工程用量统计汇总等。
主要特点如下:(1)补充建模。
详图设计是在结构三维模型的基础上建立的,但是三维建模时,只包含了主要的结构构件,如梁、柱、支撑等主结构构件。
浅谈钢结构CAD软件STS的功能和应用摘要 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。
关键词钢结构 CAD软件 STS随着我国钢产量的逐年增加,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。
一、STS软件基本功能特点钢结构CAD软件STS是PKPM系列的一个功能模块,既能独立运行,又可与PKPM其他模块数据共享。
可以完成钢结构的模型输入、优化设计、结构计算、连接节点设计与施工图辅助设计。
具有如下特点:1.专业钢结构一体化CAD软件,可以完成钢结构的模型输入、结构计算、强度和稳定性验算、节点设计,以及绘制施工图。
2.可以设计多、高层钢结构框架、轻钢门式钢架、钢桁架、钢支架、钢排架,以及钢一混凝土混合结构。
软件自动化程度高,易学易用。
3.施工图包括多、高层钢结构框架、轻钢门式刚架、钢桁架、钢支架、钢排架柱、吊车梁等,节点丰富,全部可以自动设计。
4.构件截面类型有70多种,包括型钢截面、焊接截面、实腹式组合截面、格构式组合截面等类型。
程序自带型钢库包含了世界各国的标准型钢。
5.空间建模可以接口TAT、SATWE或PMSAP完成钢结构空间计算和应力验算,也可以由空间建模数据形成平面框架、连接数据文件进行钢结构平面计算和应力验算。
6.轻钢门式刚架、钢桁架的截面优化设计,以结构重量最轻为目标函数。
7.STS工具箱提供了常用的一些钢结构基本构件的设计与施工图。
二、STS软件模型输入STS的模型输入可以采用三维方法和二维方法。
钢结构设计软件一. 钢结构设计软件STS钢结构设计软件STS 可以完成钢结构的模型输入、截面优化、结构计算、节点设计与施工图绘制,是国内用户数量最多,应用最广泛的钢结构设计软件。
STS 软件适用于多、高层框架,轻钢门式刚架,桁架,支架,框排架等结构的设计;还提供专业工具用于檩条、墙梁、抗风柱、柱间支撑、屋面支撑、吊车梁、蜂窝梁、组合梁等基本构件,梁柱节点、柱脚节点等连接的计算和绘图。
用户包括各类设计院,钢结构企业,施工图审查单位等。
钢结构设计软件STS 主菜单轻型钢结构工业厂房高层钢结构框架重型钢结构工业厂房多层钢结构框架二.钢结构重型工业厂房设计软件STPJ钢结构重型工业厂房设计软件STPJ能够完成钢结构重型工业厂房的二维模型输入、截面优化、结构分析、构件验算、连接节点设计和施工图绘制;可以设计的实腹式和格构式组合截面类型有30多种,可以自动进行柱脚、肩梁、牛腿、人孔等设计,可以绘制节点施工图和构件施工详图。
开发成果获2007年华夏建设科学技术奖二等奖。
钢结构重型工业厂房设计软件STPJ绘制的节点施工图和构件施工详图三.钢结构三维施工详图CAD/CAM软件STXT钢结构三维施工详图CAD/CAM软件STXT,采用人机交互的方式建立实际结构的三维模型,包括主要构件(梁、柱、支撑等)和细部连接零件(螺栓、焊缝、连接板、加劲肋等),所有构件和连接零件采用了和真实结构相同的实体模型来表示,要绘制的施工图(构件施工详图、零件下料图、安装节点图、平面布置图、立面布置图、零件清单等)都可以由三维模型自动生成;可以产生用于数控机床加工的零件数据文件。
STXT软件可以通过自动设计生成、对话框快速创建、自定义创建三种方法建立细部连接数据,快速创建的节点类型有258种;可以接口PKPM结构设计软件(STS,PM,SATWE,TAT,PMSAP)的模型和内力、STS全楼节点设计结果,进行详图设计。
建设部组织的专家验收委员会一致认为该项目的研究成果填补了国内空白,总体上达到了国际先进水平。
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,结构分析和构件验算,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和绘图。
STS软件可以独立运行,也可以与PKPM系列其他软件数据共享,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和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,构件可以是钢材料,也可以是混凝土材料;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和扩充。
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(包括水平地震和竖向地震);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和稳定性计算。
输出各种内力图、位移图、钢构件应力图和混凝土构件配筋图,输出超限信息文件、基础设计文件、详细的计算书等文档。
软件功能PK之管桁架结构纵观国内钢结构软件,能对桁架结构进行前处理分析验算,后处理节点设计出图的有STS、3D3S、STCAD、MST2006,下面就我个人所用理解从建模以及模型编辑、荷载添加以及编辑、分析验算、后处理节点设计、后处理出图、附加功能等六部分分别进行PK:一,建模以及模型编辑1,STS桁架模块能方便建立各种平面三角形、梯形、矩形桁架,弧形桁架建模不方便,不能建立空间桁架模型,在PKPM的平台上,模型编辑不方便;可上部桁架与下部结构整体建模;屋主小评:STS桁架模块不能建立空间桁架模型是一个缺憾,可以通过定义单元截面为空间组合截面来模拟,不过有一定的误差。
2,3D3S最新版本的桁架模块,可以方便参数化的建立任意形状的平面、空间桁架,程序内置丰富的模型库,多种腹杆形式,自动定义腹杆两端约束条件;由于建立在CAD平台上,3D3S的模型编辑功能非常方便,可用CAD命令对模型进行任意的编辑,可从CAD导入三维模型转化为结构模型;可上部桁架与下部结构整体建模;屋主小评:3D3S9.0版本的桁架模块在建模以及编辑是比较完善的,截面定义、分组相当方便。
3,STCAD是上海交通大学结构工程研究所研发的一个多功能结构设计软件,建模上提供最丰富的模型参数,可参数化建立各种平面、空间桁架模型;模型编辑功能齐全;可从CAD三维模型DXF文件导入建立模型;可上部桁架与下部结构整体建模。
屋主小评:STCAD的建模以及模型编辑功能都比较强,但是操作上比较不便,截面定义、分组繁琐。
4,MST2006的桁架建模必须依托网架模型库,在网架模型上进行编辑得到相应的桁架模型。
屋主小评:MST2006并无专门的桁架模块,模型建立比较麻烦。
第一轮PK,3D3S胜出。
二,荷载添加以及编辑1,STS桁架模块中,可输入单元、节点荷载,无面荷载转化为节点荷载功能,风荷载添加不方便;荷载编辑灵活,可任意编辑单元、节点荷载;内置常用荷载组合,但灵活性不够。