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1、专家相伴、设计梦想钢结构设计常见问题钢结构设计常见问题刘孝国 中国建筑科学研究院 PKPM设计软件事业部 Tel：13519315404 QQ：563193037 2014年 11 月专家相伴、设计梦想主要内容STS系列软件简介钢框架的的计算长度系数有侧移和无侧移连廊和空间桁架注意事项新版本的“强柱弱梁”计算”低延性，高弹性“的性能化设计如何考虑抗规8.2.8条梁柱刚接节点腹板螺栓过多、12345678节点归并真的做不好么型钢混凝土组合梁设计的注意事项STS中的空间钢结构91011专家相伴、设计梦想结合实际工程分析钢结构常见几个问题 1、两本规范关于柱计算长度系数的问题 2、关于钢结构的性能化
2、设计专家相伴、设计梦想1.计算长度的确定1 查表法（用于柱脚铰接的刚架）多跨门刚中间为摇摆柱 边柱的计算长度系数：专家相伴、设计梦想1.计算长度的确定1 一阶分析法（用于柱脚铰接的刚架）中间有摇摆柱时，计算长度放大系数专家相伴、设计梦想1.计算长度的确定1 二阶分析法（用于柱脚铰接的刚架）专家相伴、设计梦想1.计算长度的确定专家相伴、设计梦想1.计算长度的确定适用于单层结构适用于单层结构适用于单层结构适用于单层结构考虑了结构整体抗侧移刚度考虑了结构整体抗侧移刚度考虑了结构整体抗侧移刚度考虑了结构整体抗侧移刚度 考虑了摇摆柱影响、各柱轴力不同的影响考虑了摇摆柱影响、各柱轴力不同的影响考虑了摇摆柱
3、影响、各柱轴力不同的影响考虑了摇摆柱影响、各柱轴力不同的影响 考虑了柱脚约束的影响。考虑了柱脚约束的影响。考虑了柱脚约束的影响。考虑了柱脚约束的影响。 柱脚铰接时，柱脚铰接时，柱脚铰接时，柱脚铰接时， 柱计算长度系数乘以柱计算长度系数乘以柱计算长度系数乘以柱计算长度系数乘以0.850.85； 柱脚刚接时，柱脚刚接时，柱脚刚接时，柱脚刚接时， 柱计算长度系数乘以柱计算长度系数乘以柱计算长度系数乘以柱计算长度系数乘以1.21.2；专家相伴、设计梦想1.计算长度的确定专家相伴、设计梦想阶形柱计算长度系数确定（5.3.4条）柱顶刚接排架柱柱顶刚接排架柱柱顶铰接排架柱柱顶铰接排架柱1.计算长度的确定专家
4、相伴、设计梦想1.计算长度的确定平面内计算长度系数平面内计算长度系数用程序自动计算结果用程序自动计算结果 （-1）平面外计算长度平面外计算长度原则为侧向支撑点间的距离原则为侧向支撑点间的距离屋面和檩条对上翼缘的作用屋面和檩条对上翼缘的作用隅撑的作用与设置隅撑的作用与设置取最大受压翼缘侧向支撑点间的距离取最大受压翼缘侧向支撑点间的距离（隅撑间距）（隅撑间距）专家相伴、设计梦想1.计算长度的确定多跨门式刚架，边柱的平面内计算长度系数偏大多跨门式刚架，边柱的平面内计算长度系数偏大?专家相伴、设计梦想2钢框架的的计算长度系数专家相伴、设计梦想2 钢框架的的计算长度系数经常出现的问题：1.软件取的计算长
5、度系数太大，都超过了规范 的最大值，肯定错了？2.我的柱子截面已经很大了，长细比还没通过， 是不是有问题呢？专家相伴、设计梦想2 钢框架的的计算长度系数某工程柱子的计算长度系数：专家相伴、设计梦想2 钢框架的的计算长度系数程序到底如何得出计算程度系数：假定在中间层结果显示：Cx=1.5 Cy=3实际柱的计算长度：AB柱和BC柱绕X轴的计算长度系数为 Cx=1.5H/H=1.5AC柱绕y轴的计算长度系数Cy=3H/2H=1.5显示出来的Cy3H/H=3。SATWE中显示的计算长度系数都是以每层的柱高为基准专家相伴、设计梦想2 钢框架的的计算长度系数长细比超限，如何调整计算长度系数？加大柱子截面？
6、专家相伴、设计梦想3 有侧移还是无侧移按有侧移计算钢柱的计算长度系数，与无侧移计 算的结果相差太大！ 如何选择？专家相伴、设计梦想3 有侧移还是无侧移高钢规 6.3.2：高钢规 5.5.2：专家相伴、设计梦想3 有侧移还是无侧移新版本的软件，可以两个方向分别计算：专家相伴、设计梦想4 连廊和空间桁架注意事项一个连廊，上下弦杆都没有轴力，软件算错了 么？专家相伴、设计梦想4 连廊和空间桁架注意事项1 楼板设置成弹性板2 调整模拟施工次序专家相伴、设计梦想4 连廊和空间桁架注意事项调整后的结果：专家相伴、设计梦想5新版本的“强柱弱梁”计算建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)中的 8.2.
7、5条，公式如下：Px , Py为柱平面内和平面外强柱弱梁验算结果。 当Px或者Px 其中一个大于1时，软件提示超限。专家相伴、设计梦想5新版本的“强柱弱梁”计算抗震规范8.2.5条对于验算“强柱弱梁”的情况还有 三个不需验算的条件： 1)柱所在楼层的受剪承载力比相邻上一层的受剪 承载力高出25%； 2)柱轴压比不超过0.4.，或 （N2为2倍地震作 用下的组合轴力设计值）； 3)与支撑斜杆相连的节点； 当满足上述条件之一者，可以不做“强柱弱梁”的 验算。专家相伴、设计梦想5新版本的“强柱弱梁”计算选取三层框架办公楼，抗震设防烈度为7度，构 件抗震等级三级专家相伴、设计梦想5新版本的“强柱弱梁”
8、计算10版本的软件计算，提示超限：专家相伴、设计梦想5新版本的“强柱弱梁”计算选用新版本的软件，没有超限提示，新版本的软 件考虑了“ ”与“与支撑斜杆相连的节点” 不做验算的判断。专家相伴、设计梦想5新版本的“强柱弱梁”计算为了验证是否是 起到了作用，可以选取上面超 限的柱子做一下简单的验算。柱子的截面尺寸： B*H*U*T*D*F=0.350*0.350*0.000*0.012*0.000*0.012； 钢号Q235，计算长度 6.82， 5.5，稳定系数： 0.89；构件的轴力如下图： 。专家相伴、设计梦想5新版本的“强柱弱梁”计算计算轴力：很明显，N2远小于 ！很明显，N2远小于fAc
9、. 很明显，N2远小于fAc . 专家相伴、设计梦想6 ”低延性，高弹性“的规范精神. . 专家相伴、设计梦想6”低延性，高弹性“的性能化设计. . 专家相伴、设计梦想7 如何考虑抗规8.2.8条. . 极限承载力下，“强节点、弱构件”验算，统一形式为：uMpjj uMM梁柱刚接：梁柱刚接：支撑连接和拼接：支撑连接和拼接：ybrj ubrfANj梁的拼接梁的拼接：柱的拼接：柱的拼接：pj spubMMj,pcj spucMM,(新增新增)柱脚刚接：柱脚刚接：pcj baseuMMj,j（外露式柱脚锚栓设计影响很大外露式柱脚锚栓设计影响很大）根据钢号、连接方式不同取值，01规范中统一取1.2为计
10、入翼缘、腹板的连接极限承载力，01规范仅为“梁上下翼缘全 熔透坡口焊缝的极限受弯承载力 ”专家相伴、设计梦想7 如何考虑抗规8.2.8条. . 当梁不满足的时候，软件的自动调整三种方式：专家相伴、设计梦想7 如何考虑抗规8.2.8条. . 对于外露式柱脚，很难满足！专家相伴、设计梦想8梁柱刚接节点腹板螺栓过多. . 只是调整了一下梁的截面，腹板的螺栓增加很多！常用设计法：腹板只受剪力，不计入弯矩精确设计法：腹板计入弯矩专家相伴、设计梦想8梁柱刚接节点腹板螺栓过多. . 程序统一采用了翼缘塑性截面模量与全截面塑性模量之比是否 小于70%来确定腹板是否计入弯矩。 腹板计入的弯矩时，以前都是按腹板占
11、全截面惯性矩的比例承 担,10规范对梁拼接栓接，可以考虑0.4的腹板传递效率系数。也 就是说腹板分担的弯矩减少，这会减少腹板螺栓群在弯剪作用下 需要的螺栓数量 xw IIMM腹板 xw IIMM4 . 0腹板专家相伴、设计梦想9节点归并真的做不好么一个模型，N多种节点，大量的图纸，软件归 并的效果太差！. . 专家相伴、设计梦想9节点归并真的做不好么. . 专家相伴、设计梦想9节点归并真的做不好么. . 人 机 交 互 修 改 节 点 参 数人 机 交 互 修 改 节 点 参 数专家相伴、设计梦想9节点归并真的做不好么. . 专家相伴、设计梦想9节点归并真的做不好么. . 专家相伴、设计梦想9
12、型钢混凝土组合梁设计的注意事项. . 专家相伴、设计梦想10型钢混凝土组合梁设计的注意事项. . PKPM软件中组合梁设计的两种途径：软件中组合梁设计的两种途径：1 在SATWE前处理特殊构件补充定义中定义组合梁，软件自动按照 组合构件的刚度来进行分析，并按组合梁进行承载力验算。如下图：专家相伴、设计梦想10型钢混凝土组合梁设计的注意事项. . 2 是通过STS工具箱中的“组合梁设计”进行单构件验算，如下图：专家相伴、设计梦想10型钢混凝土组合梁设计的注意事项. . 两种方法的异同：方法1：SATWE定义组合梁构件计算方法2：用STS工具箱中的组合梁设计1SATWE中组合梁不考虑施工阶段的验算
13、。 2只能按完全抗剪计算，不能对连接件经行 验算。1SATWE分析计算结果中的梁挠度输出，对 于组合梁为短期刚度下的弹性挠度，没有 考虑钢与混凝土剪切面滑移的影响，也没 有考虑混凝土长期效应徐变下的挠度计算1负弯矩区段，混凝土板退出工作，记入等 效翼板宽度范围内的板钢筋作用，SATWE 中是按构造的最小配筋面积记入，钢筋级 别为级钢1可以考虑施工阶段及使用阶段的验算。 2可以按完全抗剪和部分抗剪计算，并且能对 连接件经行验算。1可以进行施工阶段的的强度，稳定及变形验 算。施工阶段产生的挠度可以叠加到使用时 的挠度计算中（可选参数）1工具箱中对于连续组合梁，可以输入负弯矩 钢筋的级别与配筋面积，承载力计算，按输 入的钢筋进行计算专家相伴、设计梦想10型钢混凝土组合梁设计的注意事项. . 通过对比可知： 对于SATWE三维设计的组合梁构件设计，可以实现 整体内力分析，并通过内力计算结果验算组合梁的承 载力，并输出计算结果。STS工具箱中的组合梁设计 更细致、实现的规范要求更全面。对于SATWE三维设计的组合梁，建议在三维内力分 析的基础上，可以通过钢结构工具箱中的“组合梁计 算”模块，完善施工阶段验算、栓钉连接件的设计、 挠度的校核。两者配合使用才能对构件进行更为准确 的设计。 专家相伴、设计梦想11STS中的空间钢结构. . 专家相伴、设计梦想. . 谢谢！
