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1、.知识堂问答钢结构问：带夹层门式刚架结构采用STS软件如何设计？日期：2011/6/13答：门式刚架规程所规定的计算长度确定方法是针对单层轻型钢结构房屋，仅适用于单层门式刚架结构。实际工程中可能存在局部带夹层或下层整层夹层情况（如下图）。对于这类夹层梁与柱刚接形成局部二层或整体二层的结构，建议计算长度的确定方法可以采用钢结构设计规范线刚度比方法确定的计算长度系数，采用STS软件的设置为：第一，计算参数设置：门式刚架类型；按钢结构设计规范验算；有侧移框架。其他控制参数可以按门规要求输入。第二，修改构件的验算规范，与夹层相连的柱、夹层梁建议设计规范指定为钢结构设计规范，轻钢屋面梁验算规范指定为门规
2、。再进行结构计算时，计算长度确定就是按总体计算参数中的钢结构设计规范线刚度比方法确定计算长度，总体控制按门规控制，夹层部分构件按钢结构设计规范校核，轻钢屋面按门规校核。问：门式刚架柱、梁平面外计算长度如何选取？日期：2011/6/13答：采用平面分析程序，由于没有平面外信息，程序自身无法正确判断平面外计算长度的选取，程序默认取的平面外计算长度为杆件自身的长度，工程设计人员应对平面外计算长度进行确认和修改。平面外的计算长度应取平面外有效支撑之间的间距。门式刚架类型，对于边柱和屋面梁，当采用压型钢板屋面、墙面，且压型钢板与檩条有可靠连接时，墙梁和檩条设置隅撑的情况下，隅撑能起到边柱和屋面梁的平面外
3、支撑作用，则边柱和屋面梁的平面外计算长度可以取设置隅撑的间距。对于有吊车或跨度较大的厂房，柱平面外计算长度建议按柱间支撑选取。问：檩条计算方法如何选择？日期：2011/6/13答：STS程序对于冷弯薄壁檩条提供了按门规设计、与按冷弯薄壁型钢规范设计选项，如果选择门规进行檩条验算时，风吸力下翼缘稳定验算程序提供按门规附录E计算与按式（6.3.7-2）验算两个选择。选择原则如下：1、压型钢板屋面（厚度0.66mm），屋面与檩条有可靠连接（自攻螺钉等紧固件），设置单层拉条靠近上翼缘，选择按门规附录E计算；2、刚度较弱的屋面（塑料瓦材料等）、非可靠连接的压型钢板（扣合式等），应选择6.3.7-2式或冷
4、弯规范计算，拉条的约束作用应根据实际拉条设置情况选择。对于风载较大地区，建议这时应设置双层拉条、交叉拉条或型钢拉条，拉条同时约束上下翼缘。当风吸力不起控制时，可以仅在上侧设置单层拉条。问：牛腿位置的吊车荷载作用如何输入？日期：2011/6/13答：作用力分两部分：（1）吊车梁结构和轨道等产生的自重，为永久荷载，作为节点恒载（竖向力，竖向力产生的偏心弯矩）输入。（2）吊车工作时的最不利作用，作为吊车荷载输入。吊车荷载值，程序要求输入的是按照吊车资料，根据影响线求出最不利情况下的最大轮压、最小轮压等对柱子的作用力（不是指吊车资料中的最大轮压和最小轮压）吊车荷载计算方法：（1）手工计算：根据影响线求
5、解最大轮压，最小轮压，横向水平荷载产生的反力Dmax，Dmin，Tmax。如下图示，按照要计算的吊车台数，计算每一个吊车轮位于牛腿处时最大轮压产生的反力Dmaxi，其中最大的即为Dmax，再计算吊车在此位置时的Dmin，Tmax即可。（2）先计算吊车梁，吊车梁计算结果文件中给出了用于排架计算的吊车荷载值：Dmax，Dmin，Tmax。（3）直接导入吊车荷载，根据输入的吊车信息，程序自动按影响线计算（推荐采用）当为双层吊车荷载时，需要输入空车时的吊车荷载，08版本程序增加了空车吊车荷载的计算。用户只要选择“计算空车时的荷载”，输入吊钩极限位置即可极限计算和导入。问：门式刚架构件腹板高厚比STS是
6、如何控制的？日期：2011/6/13答：1、当腹板高度变化mm/m时，按来控制：2、腹板高度变化超过60mm/m时，根据规程CECS102:2002第6.1.1条第6项，已经超出了规程规定的考虑受剪板腹屈曲后强度计算适用范围，这时程序按不考虑利用受剪板幅屈曲后强度来控制腹板高厚比。高厚比容许值，由下面公式推导得出：当不设置腹板横向加劲肋时，5.34，代入上式，可得：对于Q235钢，68.4；对于Q345钢，56.4。腹板高度变化超过60mm/m时，高厚比超限的解决办法：（1）调整构件端部高度，对于梁还可以调整变截面长度，尽量不超过60mm/m的要求。（2）通过设置构件腹板横向加劲肋，这样可以提
7、高，不考虑屈曲后强度的容许高厚比也可以提高。（3）不建议增加腹板厚度来满足容许高厚比的方法，这样用钢量增加可能较多问：门式刚架规程关于斜梁挠度如何理解？日期：2011/6/13答：STS对于门式刚架的挠度输出有三项：绝对挠度图、相对挠度图、坡度改变率。它们的意义分别如下：1）绝对挠度图，跨度L是指“横梁在相邻两柱之间的距离”，最大挠度值，是指在跨度范围内，梁在“恒+活”或“活”荷作用下的最大竖向变形值。挠跨比即以此为基础进行计算和控制的：/L/L。梁上部中间位置给出了本跨梁的挠跨比/L，梁下部，在本跨最大挠度位置，给出该跨最大挠度值,单位为：mm。当验算不满足时，、/L数值均以红色显示。2）相
8、对挠度图，跨度L是指“横梁的单坡坡面长度”，最大挠度值，是指在单坡坡面长度范围内，梁在“恒+活”或“活”荷作用下的最大相对挠曲值。挠跨比即以此为基础进行计算和控制的：/L/L。梁上部中间位置给出了本梁段的挠跨比/L，梁下部，在本梁段最大相对挠度位置，给出该梁段最大挠度值,单位为：mm。当验算不满足时，、/L数值均以红色显示。3）斜梁计算坡度图，只有当验算规范为门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECS102:2002)时，有这一项输出验算内容。为斜梁在(恒荷+活荷)标准值作用下，钢梁挠曲变形后的坡度改变控制，坡度改变率按规程要求控制不大于1/3，超限以后，图形以红色显示。按规程的解释，双坡屋面的
9、门式刚架，应该控制相对挠度与坡度改变率，对于绝对挠度图有输出，仅供设计参考，超限后在超限信息中不输出。问：混凝土柱实腹钢梁单层厂房如何设计？日期：2011/6/13答：柱采用混凝土柱，屋面为轻型屋面体系，屋面梁采用实腹钢梁，这类结构体系在近几年国内的实际应用中较为常见。由于混凝土柱与钢梁的连接处理难以达到刚接连接，因此梁柱的连接一般采用铰接连接形式，而一般门式刚架结构边刚架柱与梁的连接均采用刚接连接形式，由于连接形式的不同，致使这种体系单榀刚架的受力截然不同于一般的门式刚架，设计时不能简单的把门式刚架的钢柱替换为混凝土柱，应根据这类结构体系的特殊性有针对的进行设计。应用STS软件，进行这类结构
10、的设计，需要注意一下问题：1)建议的连接形式：混凝土柱与钢梁采用铰接连接，混凝土柱底采用刚接，多跨情况下的中间混凝土柱与钢梁的连接采用钢梁连续，混凝土柱铰撑于钢梁底面；2)这类结构已经超出门规的使用范围，结构类型应选择“单层钢结构厂房”，如果为抗震地区且选择了地震作用计算，程序会自动按照抗震规范第九章关于单层钢结构厂房的规定进行控制；混凝土柱应按混凝土结构设计规范进行设计，满足混凝土结构设计规范相应要求，钢梁应满足钢结构设计规范相关要求，当采用工形变截面梁时，建议梁构件承载力的校核采用按门式刚架规程进行校核，以考虑轴力的影响与变截面梁的稳定计算，但局部稳定应满足钢结构设计规范、抗震规范的要求；
11、挠度控制，考虑到所采用的轻型屋面体系对钢梁挠度不是非常敏感，在有经验的情况下可较钢结构设计规范的挠度控制指标（L/400）适当放宽；3)单榀的设计时，应采用混凝土柱与钢梁整体建模分析。钢梁对混凝土柱的约束反力与混凝土柱本身的刚度是直接相关的，为反映真实的内力情况，应该进行整体分析，并以整体分析的结果来设计基础、混凝土柱的配筋与钢梁。把它们割裂开来分别进行设计，往往使设计结果带来不安全的隐患：如果在柱与基础设计时，没有考虑屋面斜钢梁对柱的推力，会导致柱配筋与基础的设计严重偏小，按这种方式设计的结构在安装过程中就有可能出现基础被翘起、混凝土柱顶位移过大、柱身出现裂缝、钢梁挠度过大等问题。而在分析钢
12、梁时，把钢梁两端视为固定铰支座或建两根很短的下端刚接柱作为支座都会夸大混凝土柱对钢梁的约束作用，导致钢梁轴力增大、跨中弯矩减小、挠度减小等不真实情况，这时往往会出现安装后的钢梁的挠度要大于计算挠度、钢梁有可能整体屈服失稳、局部压屈等不安全问题；整体分析时，分析模型要与连接构造处理相对应。混凝土柱与钢梁的铰接连接处理一般存在三种连接构造处理：完全抗剪连接构造，这种连接构造能够把梁端的推力以剪力的方式完全传递给混凝土柱；完全滑移连接构造，这种连接构造容许梁端相对混凝土柱顶自由滑移，梁端的推力由于相对的滑移而释放，作用力不传递给混凝土柱；介于以上二者之间的部分滑移连接构造，这种连接构造容许梁端相对混
13、凝土柱顶有一定的滑移量，梁端的推力由于相对的滑移而部分释放，剩余作用力以剪力的方式传递给混凝土柱。在STS软件中，可以设置以上三类混凝土柱托梁的连接形式，并可以绘制对应的施工图处理。问：门式刚架变截面梁定义尺寸与放样尺寸是如何对应的？日期：2011/6/13答：截面定义中的定义梁端头截面高度，对应的为梁、柱轴线汇交点位置的截面高度，在施工图设计时，根据端板平置、竖直等不同的连接形式，需要对构件的端部进行切割。由于切割可能会导致实际构件的长度和端部高度的变化，比如在门式刚架中，对柱顶的切割导致变截面梁大头高度差异：（图移下页）由于放样导致了变截面梁的大头高度变小。如果采用端版平置的连接方式，则是
14、柱的大头高度变化。最后的构件表的输出则是按照放样以后的构件尺寸输出，所以可能会和原定义尺寸出现差异，这个并不是程序的错误。实际加工时应按照放样尺寸来进行，否则与计算模型会有所偏差。问：屋架建模时支座杆的如何模拟？日期：2011/6/13答：对于简支的屋架结构，单独计算屋架时，需要设立支座来模拟柱对屋架的支撑作用。对于不同支座的设置方式，对于屋架的分析结果影响较大。设置方式一，把支座直接设置在桁架下弦节点位置（如图(a)所示），这种设置方式支座对下弦两端点提供一个刚性约束，会完全约束住下弦的变形，下弦内力分析结果、桁架的整体竖向变形都会严重偏小，这是一种不合理的支座设置方式。设置方式二，布置下端
15、刚接上端铰接的小短柱来模拟支座（如图(b)所示），这种设置方式小短柱由于有一定的抗侧刚度，会对下弦两端点提供一个弹性约束，而且随着支座小短柱截面大小的调整、长度的变化，支座约束刚度就会发生变化，桁架下弦内力分析结果、桁架的整体竖向变形也都会随之发生变化，这也是一种不合理的支座设置方式。（a)支座设置下弦(b)带下端刚接小短柱支座(c)两端铰接小短柱支座(d)小短柱一侧带滑动支座桁架支座设置方式设置方式三，布置两端铰接的小短柱来模拟支座（如图(c)所示），这种设置方式看似整个结构是个机构，实际STS二维分析程序在处理两端铰接杆时，赋予了非常小的抗弯刚度（10-6级别），这样结构分析能够进行下去，
16、而且支座杆对桁架只提供竖向约束，水平约束完全释放，桁架下弦根据自身的受力自由得伸缩，桁架下弦内力分析结果、桁架的整体竖向变形也不会受支座杆的影响，这种支座设置方式是合理的。设置方式四，布置下端刚接上端铰接的小短柱来模拟支座，在一侧小短柱顶设置滑动支座（如图(d)所示），这种设置方式达到的效果与设置方式三是一样的，支座杆对桁架只提供竖向约束，水平约束完全释放，这种支座设置方式也是合理的。对铰接桁架在实际结构中受力状态分析，排除柱顶设置滑动支座情况，其他情况下，下面的实际支撑柱是会对桁架提供一定的约束的，但约束刚度可能达不到支座设置方式一、方式二的约束刚度，因此如果按支座设置方式一、方式二计算出来的结果是偏于不安全的
