PKPM结构设计软件应用实例

PKPM结构设计软件入门与应用实例—钢结构

目 录

第一章 门式刚架

1.1设计条件（工程实例）……………………………………………4 1.2平面建模……………………………………………………………9 1.3计算分析…………………………………………………………..34 1.4设计成果判断……………………………………………………..35 1.5施工图绘制………………………………………………………..49 1.6维护结构设计……………………………………………………..57 1.7吊车梁设计 ……………………………………………………....68 1.8支撑设计 ……………..…………………………………………..78 1.9三维建模与刚架二维设计………………………………..………86

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第一章 门式刚架

门式刚架是目前应用较多的一种结构形式，PKPM系列软件的STS模块能很好的完成该结构的分析与设计。下面就以一个具体实例，简单介绍PKPM软件在实际应用中的操作流程和对计算结果的判断方法。

1.1设计条件（工程实例）

某厂房位于北京郊区，该厂房长91.5m，宽54.5m，檐口高度8.1m，女儿墙高0.6m。屋面为双坡屋面，坡度1：15，室内外高差为0.3米。厂房为三连跨，单跨跨度18米，每跨有2台吊车，柱距7米。厂房端部有夹层。本工程建筑图具体见图1.1-1、图1.1-2、图1.1-3、图1.1-4、图1.1-5和图1.1-6。

本厂房耐火等级二级，生产类别为戊类。 结构类型：门式刚架

屋面材料：采用压型钢板轻钢屋面

墙面材料：±0.000到1.200m采用页岩砖，1.2m以上采用压型钢板。 主体结构钢材：采用Q345-B，焊接材料采用E50系列。 维护结构钢材：采用Q235冷弯薄壁型钢。 结构的重要性：二类

建筑物设计使用年限：50年

本地设防烈度：8度，场地土类别II类 基本风压：0.45kN/m2 基本雪压：0.40 kN/m2

不上人屋面活荷载：0.5 kN/m2 夹层部分活荷载：2.0 kN/m2 楼梯间活荷载：3.5 kN/m2

本工程的刚架布置图见图1.1-7，支撑布置图见图1.1-8。

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图1-2 A~K立面图

图1-3 K~A立面图

图1-4 1-1剖面图

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图1.1-7 刚架布置图

图1.1-8 支撑布置图

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1.2平面建模L

编者按：门式刚架的结构分析在设计中多以平面分析为主，相应的软件模型也为平面建模为主。本书重点介绍的就是门式刚架的平面建模。

由本工程条件可知，门式刚架可分为5榀，现在以其典型的6轴线刚架为例讲述STS的使用。

1.2.1启动门式刚架平面设计

启动PKPM软件STS模块后，进入用户界面，如图1.2-1所示，

图1.2-1 门式刚架主界面

在正式进行设计之前，需要为所分析工程建立一个的工作目录，存放其模型和分析数据。这样做的优点是可以避免不同工程的数据发生冲突，发生错误。和有效利用设计成果，实际设计时，往往需要经过几次反复和调整，才能确定最终方案。每个方案就相当于一个的工程，需要为每个方案分别建立一个工作目录。这样就可以防止程序在执行调整方案后覆盖了原方案的数据，利于方案之间的比较和提高工作效率。 建立工作目录的具体方法为：单击

按钮，打开如图1.2-2所示的对话框：

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图1.2-2 改变工作目录对话框

本工程所建工作目录定名为“6轴”。

接下来，就可以正式进行建模了（下面就以1.1节所述实例具体讲解）

在选定的工作目录“6轴”下，双击“图1.2-1”中的主菜单A后，打开如图1.2-3所示界面。

对于首次设计，需要点选“新建文件”按钮，程序弹出输入工程名的对话框（如图1.2-4所示），本工程命名为GJ-1，输入GJ-1后，单击“确定按钮，进入平面建模的主界面，如图1.2-5。

图1.2-4 输入文件名称对话框

1.2.2轴网建立

轴网是PKPM建模的基础，所有的构件必须以此为基础进行布置。轴网的正确与否直接关系到结构模型是否正确。

程序提供两种轴网输入方式，普通方式和快速建模方式。实际设计中多利用快速建模辅助一般建模方式的方法来完成。

快速建模的方法为：打开快速建模页面，根据需要改写其中参数即可。有三种途径可以打开。

1、单击“工具栏”中的按纽 2、“网格生成”/“快速建模”/门式刚架。 3、“快速建模”下拉菜单

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图1.2-3 门式刚架PK交互输入界面

图1.2-5 门式刚架平面建模主页面

本工程轴网建立步骤：单击“网格生成”\\“快速建模”\\“门式刚架”，弹出“图1.2-6”所示页面：

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图1.2-6a 门式刚架快速建模

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图1.2-6b 门式刚架快速建模

总跨数：按实际情况填写，各具体参数的取值如页面所示。当修改其中的参数后，模型会动态更新。

当前跨：其余参数都是针对当前跨而言，通过改变当前跨，实现对整个模型的建立。

柱高是从檐口到基础顶面（钢柱底面）的距离，本工程的基础顶面标高为-0.100m。 中柱高度根据屋面坡度和边柱高度计算得出。

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梁的分段主要是考虑受力和运输要求。

由于功能需要，此工程分为3跨，每跨跨度18米，柱距7米。

规范链接：

结构形式——《门规》4.1.1 跨度形式——《门规》4.1.2 屋面坡度——《门规》4.1.5 屋面单元划分——《门规》4.1.6 跨度确定——《门规》4.2.1第1款 高度——《门规》4.2.1第2款 轴线取法——《门规》4.2.1第3款

檐口高度、最大高度、宽度、长度——《门规》4.2.1第4款 适用范围，经济跨度，高度，柱距，挑檐长度——《门规》4.2.2

设计知识：

1、厂房的坡度和建筑排水、屋面材料类别密切相关。常用的坡度范围是1/10~1/20。 2、厂房的高度取决于使用条件和建筑要求，有吊车时还要满足吊车运行的净空要求。 3、厂房跨度取决于功能、经济要求

4、刚架的间距应考虑使用功能、刚架跨度、檩条合理跨度、荷载大小等综合确定，一般多在6~9m。

退出快速建模后，接下来可以为轴线命名。轴线命名后可以把命名的轴线数据传递到施工图绘制中。

方法为：通过[网格]\\[轴线命名]菜单完成，见图1.2-7。

说明，程序提供单根轴线命名、连续轴线命名方式。现采用单根轴线方式为刚架依次命名轴线A、D、K、G。

操作时注意按命令行的提示操作即可。

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图1.2-7 轴线命名

1.2.3布置柱

本工程柱采用采用等截面的焊接H型钢，边柱截面选用300×280×8×12，中柱截面采用280×280×8×12。

程序通过“柱布置”菜单完成柱的布置。具体步骤是：

1、单击“柱布置”，弹出下级菜单，如“图1.2-8”所示：

2、接着点击“截面定义”，程序弹出“图1.2-9”所示对话框。（完成需要布置的柱截面，） 3、首次设计，需要点击“增加”按钮，进行输入。此时，打开如“图1.2-10”的对话框。 4、选择“H型钢”类型，弹出“图1.2-11”界面。根据所选H型钢依次修改各参数即可。 5、建立了边柱截面后，通过“复制”按钮建立中柱截面。此时，只需把腹板高度由300修改为280即可。（这个功能对变截面梁更有效率，可以减少不少工作量）

6、定义完成后，接下来的工作是布置柱，先从定义好的截面库中选中要布置的截面类型。然后布置，程序提供四种选择方式，此处按TAB键转成轴线方式

注意的是对于边柱考虑偏心的影响。程序规定左偏为正，右偏为负。单位为mm。 A轴边柱布置时候，输入-150，K轴边柱则输入150，中柱无偏心。

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图1.2-8 柱布置

图1.2-9 PK-STS截面定义

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图1.2-10 柱截面类型

图1.2-11 H型钢截面定义

设计知识：

门式刚架一般多采用变截面构件，当有吊车时，柱多用等截面的。常用的柱截面高度一般为300~700。

截面定义时考虑的原则有：

1、翼缘必须满足宽厚比要求，腹板满足高厚比要求，对于腹板，当不满足时，程序会按考虑屈曲强度计算。所以说，截面翼缘满足宽厚比，显的很重要。

2、截面选择要考虑常用的板型，结合市场上常用的材料规格选择比较好，对于翼缘，

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常选用的规格有180，200，220，250等。

3、选择截面还要考虑节点螺栓布置的实际情况，满足规范对于螺栓的容许距离要求， 综合这些因素，

4、对于腹板截面，考虑的往往是制作问题，以及和翼缘截面厚度的协调问题，腹板厚度一般比翼缘小些为宜，其高厚比用到150左右比较合适，制作中的变形也比较小，板件厚度不宜低于6mm厚，否则易焊穿。

常用的门式刚架翼缘截面一般为：180×8，180×10，200×8，200×10，220×10，220×12，240×10，240×12，250×10，250×12，260×12，260×14，270×12，280×12，300×12，320×14等，

常用的腹板截面为：一般为6mm和8mm厚的。对6mm的其高度范围一般从300~750，最大可到900，对8mm厚的腹板高度范围一般从300~900，最大可到1200。

1.2.4布置梁

本工程左半坡梁的截面尺寸具体是：350×180×6×10，（350~550）×180×6×10，（550~350）×180×6×10，350×180×6×10。（右侧部分与之对称）

梁的布置和设计知识参考柱的相关操作即可，在此不细述。 注意的是：选择“变截面梁”，布置时，连接点一定要连续。 1.2.5检查与修改计算长度

单击“计算长度”弹出如“图1.2-12”所示界面。

图1.2-12 计算长度界面

接下来单击“平面外”菜单，出现对话框：

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图1.2-13 平面外计算长度

输入3000

回车后，按Tab键，应用轴线选择方式，

用鼠标选择梁（把梁的平面外计算长度改为3000mm）

本工程在牛腿设置通长系杆，柱子的面外计算长度不需要修改。

当不设置面外支撑时，柱子的平面外计算长度需要修改，对边柱为8200，对中柱为9400，读者可以自己练习其修改和刚架设计，体会计算长度对设计的影响。 程序约定：

平面内的长度程序默认为-1，一般情况下不需要改动。本工程不改。

平面外长度程度默认为杆件几何长度。一般根据实际情况修改。 设计知识：

梁的平面外计算长度通常情况下对下翼缘取隅撑作为其侧向支撑点，计算长度取隅撑之间的距离。对于上翼缘，一般也可以取有隅撑的檩条之间的距离。檩距1.5m，隅撑隔一个檩条布置。所以，梁的平面外计算长度取3m。 柱的平面外长度取决于其平面外支点的距离，本刚架在牛腿位置设置面外支撑，由于设置了吊车，程序在此把柱分为2段，柱子平面外长度取各段柱实际长度即可。

对于平面内计算长度，通常情况下，不需要修改。但，有时平面内长度需要根据实际修改。如当有夹层时，对于按框架设计的柱的平面内计算长度需要修改。 1.2.6查改节点类型

图1.2-14 铰接构件界面

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本菜单的主要功能是设置节点类型。程序默认所有的梁柱节点都是刚节点，所以，在有铰接点的时候，需要通过该菜单修改。

本工程有吊车，GJ-1的节点按刚接考虑，不修改。

如用户需要修改时，先选择布置柱铰，根据提示操作即可。 设计知识：

铰接构造相对刚接来说，简单很多，方便制作和安装，有条件时候，宜尽量采用。 采用的节点形式，要保证结构形式为几何不变体系。柱脚采用铰接还是刚接，和自重较轻，柱高一般也不大，柱底弯矩不太大，一般采用柱底为铰接的形式。有吊车且吊车吨位较大时，采用刚接柱脚。多跨门架中，柱顶弯矩较小，常作成摇摆柱。

还要看房屋的高度和风荷载的大小，当风荷载很大，即使没有吊车，也宜设成刚接柱脚，以控制侧移。

铰接与否还应结合土质情况。刚接柱脚由于存在弯矩，基础尺寸会较大，使综合造价上升。

1.2.7恒载输入

单击“恒载输入”，弹出如“图1.2-16”所示界面。

图1.2-15 恒载输入

程序提供三种类型的恒载，即节点恒载、柱间恒载、梁间恒载。

首先完成屋面恒荷载的输入，单击“梁间恒载”，弹出如“图1.2-17”所示梁间荷载定义界面。

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图1-16 梁间荷载定义

此时可以选择第一种荷载类型，或是第二种荷载类型，在“荷载数据输入”栏填好参数，单击“确定”按钮，完成荷载定义。本例选择第二种，输入2.1。

按Tab键，转成轴线选择对象方式，指定梁，即完成梁上恒载的输入。

接下来完成吊车梁及轨道自重的输入。程序有两种方式：1、按节点恒载 2、按柱间恒载

1、使用节点恒载输入，需要输入一个集中力和弯矩。在节点恒载输入时，程序把荷载加在程序的网格线上，对于边柱来说，没有加在柱的实际轴线，所以这与实际稍微有点不符，但一般情况下可满足工程精度的要求。

2、按“柱间恒载”输入时，选择第五种荷载形式即可，只需要输入集中力和偏心距大小，以及作用点距柱底的距离即可。程序以构件的轴线为准。

此处按第1种方式，集中力可以从后续吊车梁计算结果中计算得到。边跨吊车梁自重为6.8kn，中间跨吊车梁自重为7.1kn，考虑吊车梁的轨道和其固定件等，乘以1.2的增大系数，即边跨8.2kn，中间跨为8.5 kn。而纵向力作用位置可以参考的吊车位置信息得到。对于边跨边柱为0.68m，边跨内柱为0.67m，中间跨为0.61m。最后计算数值见表1.2-1。

表1.2-1 吊车梁对各柱的恒载

集中力（kn） 弯矩（kn*m） A柱处 8.2 5.6（顺时针） D柱处 16.7 G柱处 16.7 K柱处 8.2 -5.6（逆时针） -0.31（逆时针） 0.31（顺时针）

单击“节点恒载”，在弹出界面里输入集中力和弯矩，依次添加即可。

设计知识：

对于门式刚架来说，典型的恒载有：1、屋面恒荷载，用程序的“梁间荷载”布置。2、当有吊车时，对于吊车梁以及吊车轨道的自重，用“节点恒载”实现。3、对于墙面系统的

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自重，在需要时，用“节点恒载”实现。

屋面恒载计算：

0.8mm厚压型钢板

100mm保温棉 0.2kn/m2 0.6厚压型钢板

檩条 0.1kn/m2

合计 0.3 kn/m2 1.2.8活载输入

图1.2-17 活载输入

活载的输入模式与方法和恒载相同，对其操作不赘述。活载输入的界面见“图1.2-17”。 说明：两边跨活载为0.4 kn/m2，中间跨的活载为取0.5 kn/m2。 规范链接： 活载取值：《门规》3.2.2

设计知识：

门式刚架的活荷载包括屋面活荷载、屋面雪荷载、屋面积灰荷载、悬挂荷载等。在施工过程中，还要考虑施工或检修集中荷载。

本工程没有积灰荷载，屋面雪荷载标准值为0.4kn/m2， 边跨刚架梁1的服务面积为6×18=108m2＞60m2， 中间跨刚架梁2的服务面积为6×9=54m2＜60m2

边跨刚架梁1部分的屋面活河载为0.3kn/m2＜0.4 kn/m2，取0.4 kn/m2 中间跨刚架梁2部分的屋面活河载为0.5kn/m2＞0.4 kn/m2，取0.5 kn/m2

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1.2.9左风输入

程序提供3种类型的风载形式，即节点左风、柱间左风、梁间左风（如图“1.2-18”）。在人工布置时，需要注意风荷载的正负。程序规定：对于风载，水平荷载向右为正，竖向荷载向下为正。对于典型的门式刚架，程序还提供“自动布置”功能，快速完成风荷载的输入。

本刚架是典型的两坡屋架，满足门规要求，可以使用“自动布置”功能。 单击“左风输入”\\“自动布置”，打开如“图1.2-19”所示的风荷载输入与修改对话框。根据实际填写其中参数即可。

然后，主要的工作就是通过左侧“构件风荷载信息”核对一下构件自动布置的结果是否正确。如不对，可以通过右下侧“构件x风荷载修改”，完成对构件x的荷载修改。

经核对，本工程无误，单击“确定”按钮，完成了风荷载的自动布置。

本工程有0.6m高的女儿墙，这部分的风荷载在自动布置里没有输入。本工程的女儿墙较低，荷载较小，对设计基本没影响。为了说明这种荷载的考虑方法，下面介绍如何输入该部分的风荷载。偏安全的考虑，可以按节点荷载计入。具体可以用程序的“节点左风”实现，也可以用“柱间左风”实现。读者可自己比较一下该部分风荷载考虑与否对结果的影响情况。

图1.2-18 左风输入

单击“节点左风”，弹出如图1.2-20的对话框。在“屋面坡度”中输入一个很大的数，如100000，

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即可输入水平风荷载。

单击“柱间左风” ，弹出如图1.2-20的对话框。选择第4种荷载类型，即可输入水平风载。

图1.2-19 自动输入风荷载

规范链接： 地面粗糙度：《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）7.2.1条。 基本风压：《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）附录表D-4。 调整系数：《门规》附录A.0.1条文说明。 刚架位置：《门规》附录A

设计知识：

门式刚架结构与一般厂房结构不同，其高度一般都不太，但其跨度和长度都比较大，这类房屋的风荷载体形系数有自己的特点，必须按《门规》中规定执行。

但当以下情况时，宜用《建筑结构荷载规范》来确定风荷载的体形系数。 1、 房屋高度很大 2、 有大吨位的吊车 3、 跨度很大

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图1.2-20 节点左风

图1.2-21 柱间左风

1.2.10右风输入（同左风）

右风输入与左风输入操作相同，不赘述。

1.2.11吊车荷载

单击“吊车荷载”弹出如“图1.2-22” 所示的吊车荷载页面。 （首先进行吊车荷载的定义）。

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单击“吊车数据”弹出如“图1.2-23” 吊车荷载定义的页面。 第一个吊车数据需要首先选择“增加按钮”，打开“图1.2-24”的对话框。

（现在通过程序的辅助工具实现“图1-24”中“吊车荷载值”栏目参数的输入。） 单击

，打开“图1.2-25”的“吊车荷载输入向

导”对话框。

首先单击“第一台吊车序号”按钮，输入吊车资料，页面如“图1.2-26”所示。

接着按相同方法，布好第2台吊车。（说明：对边跨来说，吊车相同，对中间跨则不同）

点“图1.2-25”中的“计算”按钮，程序自动计算，并把计算值显示在该图右侧“吊车荷载计算结果”里。

这时，可以判断结果的正确与否，正确则点该图中的“直接导入”按钮，程序自动把计算结果传到“图1.2-24”中的“吊车荷载值”栏内。

下一步是填写“图1.2-24”中的吊车位置信息，就是吊车荷载作用点与节点的距离。这些参数不仅仅影响到刚架的内力计算，也影响后续的牛腿节点设计和施工图的绘制，必须按实际情况输入。具体的计算方法如下：

图1.2-27 吊车位置信息计算简图

A(Sh1h2/2)Sdh1

22(Sh1h2/2)Sdh2

22B

式中：

S：厂房名义跨度，单位mm Sd：吊车跨度，单位mm

A：吊车竖向荷载与左节点的偏心距，单位mm

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B：吊车竖向荷载与右节点的偏心距，单位mm h1：左边柱柱截面高度，单位mm h2：右柱柱截面高度，单位mm 各参数具体含义见“图1.2-27”。

说明：左边跨、右边跨与中间跨的数值不同，需分别定义，相应的，吊车荷载有3组。

本工程吊车为单层，不勾选“双层吊车”按钮。

这样就完成了吊车荷载的定义。依次完成所有3组吊车荷载定义即可。 下面就可以进行吊车荷载布置了。

单击“吊车荷载”\\“布置吊车”，选择吊车数据，按照命令行提示完成布置即可。 如布置错了，可随时用“删除吊车”删除后，再重新布置。

最后说明一点：以上输入的吊车荷载没有考虑吊车梁自重。对于吊车梁自重是按照偏心荷载考虑的，具体添加办法有3种：

1、 先计算吊车梁，然后把它当作偏心恒载输入，本书采用这种方法，具体见“恒载部分”； 2、 在轮压上考虑一个放大系数，具体可以取1.02～1.04；

3、 可以在吊车总重上考虑一个放大系数，在STS桥架总重里面加上吊车梁自重,或者加到

厂家资料上的吊车总重上。

图1.2-22 吊车荷载

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图1.2-23 吊车荷载定义

图1.2-24 定义吊车数据

说明：

1、吊车荷载值有3种方法可以得到，第一种是通过影响线手算；第2种是通过STS工具箱首先计算吊车梁，从中得到；第3种是通过程序提供的辅助工具，即本书所述方法实现。 2、程序输入的是Dmax和Dmin，不是Pmax和Pmin。

3、吊车位置信息：需要根据实际填写。这些信息影响到吊车分组的确定。即使是相同的吊车荷载值，如位置信息不同，也算是两组，需要分别定义。

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图1.2-25 吊车荷载输入向导

说明：

吊车数据：需要根据实际填写。

图1.2-26 第一台吊车数据

说明：

1、 本工程的吊车程序的吊车库中没有，需要人工输入吊车的具体参数。 2、 “当前数据入库”按纽很有用，可以简化输入。

3、吊车的各种设计参数一般甲方会选定，设计沟通好后，确认资料即可。 4、本工程采用LD型电动单梁起重机，吊车的具体参数见“表1.2-2”。

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表1.2-2 吊车参数

参数 起重量 5t 10t 工作 级别 A3 A3 吊车跨度 （m） 16.5 16.5 总重 （t） 4.20 5.55 Pmax （t） 3.76 6.03 Pmin （t） 0.9 0.98 宽B （mm） 3000 3000 轮距W （mm） 2500 2500

1.2.12参数输入

单击“参数输入”菜单，弹出“钢结构参数输入与修改”页面，有4个选项卡，分别为：结构类型参数（图1.2-28a），总信息参数（图1.2-28b），地震计算参数（图1.2-28c），荷载分项及组合系数（图1.2-28d）。

图1-28a 结构类型参数选项卡 本工程各参数取值如上图所示。 规范链接：

结构类型——《门规》1.0.2

柱顶位移设计值限值——《门规》3.4.2，《门规》表3.4.2-1 受压构件长细比限值——《门规》表3.5.2-1 受拉构件长细比限值——《门规》表3.5.2-2 挠度限值——《门规》表3.4.2-2

多台吊车组合时的吊车荷载折减系数——《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表5.2.2

设计知识：

关于验算规范的选择，所考虑结构必须满足“门规”的适用范围，如果超出，应该选择

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其他标准。

设计时不仅仅要关注强度指标，刚度也不能忽视，相应的刚度限值的合理取值就很关键，结合规范和使用经验是可行的方法。

门式刚架屋面的坡度一般很小，屋面梁的轴力一般不会太大，按受弯构件考虑即可，不勾选此按钮也无妨，但勾选总是对的。

摇摆柱指的是上下都为铰接的柱，它对刚架的抗侧刚度无贡献，但可以为刚梁提供支撑，减小梁的跨度和面内计算长度。

图1.2-28b 总信息参数选项卡

钢材钢号：程序提供Q235、Q345、Q390、Q420等4种，先选Q345。 自重计算放大系数：取默认值1.2

钢柱计算长度系数计算方法：分有侧移和无侧移两种，选有侧移 净截面与毛截面比值：取默认值

结构重要性系数：有0.9、0.95、1、1.1等4种选择，先选1。 梁柱自重计算信息：程序提供“0 不算”、“1算柱”、“2算梁柱”3种类型，先选“2算梁柱”。 。 基础计算信息：当布置基础后，被激活。程序提供2种选择，用户可根据情况选择 考虑恒载下柱轴向变形：分不考虑和考虑2种类型。

混凝土构件参数中只有梁惯性矩增大系数对钢结构也起作用，其余参数不起作用。 结果文件输出格式：分宽行和窄行2种，任选一种即可。 结果文件中包含内力：一般全选即可。 规范链接：

钢材选材——《门规》3.3.1第1款 结构重要性系数——《门规》3.1.3

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设计知识：

钢材钢号的选择，Q345相对于Q235来说强度是其1.44倍，而现在市场价格两者差距有限，Q345的性价比相比较高，现在设计中一般采用Q345。

对于焊接结构来说，由于A级钢不保证含碳量，设计时候一般不采用。

自重计算放大系数主要是考虑节点板、焊缝、螺栓等对结构自重部分的增大。 净截面与毛截面比值：钢结构的强度计算用到的是净截面的几何数据，而稳定计算用毛截面几何参数，程序通过该比值近似考虑这个因素。门式刚架一般都是通过有端板的节点构造，由于支撑等构造开孔的影响较小，在有可靠根据时，这个数据可以改，取为0.9以上。

对于钢结构来说，需要考虑轴向变形对与结构内力的影响。

图1.2-28c 地震计算参数选项卡

规范链接：

阻尼比——《门规》3.1.6 设计知识：

地震烈度、场地土类别、设计地震分组——一般由勘察报告提供 抗震等级——规范对中钢结构没有抗震等级的说法。

一般情况下，地震烈度8度时，地震作用的组合对刚架设计有影响了，必须考虑。

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图1-28d 荷载分项及组合系数选项卡

这些参数一般取默认即可，不需要改动。 规范链接：

恒载分项系数——《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）3.2.5第1款 活载分项系数——《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）3.2.5第2款 风载分项系数——《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）3.2.5第2款 地震作用分项系数—— 《建筑抗震设计规范》（GB500011—2001）表5.4.1 吊车荷载分项系数——《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）3.2.5第2款 活荷载组合系数——《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）表4.1.1，表4.3.1 风载分项系数——《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）7.1.4条 吊车荷载分项系数——《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）表5.4.1 地震作用组合时活荷载组合系数——《建筑抗震设计规范》（GB500011—2001）表5.1.3 1.2.13计算简图

计算简图部分分别是几何简图，各种荷载简图等，用户需要依次检查。正确的模型，是正确计算的前提，检查计算简图是保证计算模型正确输入的有效方式。希望大家都养成检查的好习惯。

31

1.3计算分析

单击“结构计算”菜单，程序自动完成计算。

图1.3-1 结构计算

接着程序弹出下图，可以自己输入文件名，一般取默认即可。点“确定”按钮即可生成计算书等计算结果。

图1.3-2 文件名

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1.4设计成果判断

编者按：许多初学者往往只关注于应力比的指标，这是很不好的。因为结构设计是一个整体问题，一定要有大局观，不要仅盯住一个指标，就构件而言，它除强度外，还有稳定性、挠度、变形和长细比等指标。设计时要学会全面分析问题，综合考虑各方面的因素。一个好的结构设计的应该是结构体系非常合理，同时各项指标也非常均衡。本部分就结合1.1实例的结果进行讲解，重点谈一下设计结果如何查，如何分析。

程序执行完毕计算后，自动给出结果查看界面，如“图1.4-1”，

图1.4-1 PK内力计算结果图形输出

首先说一下，检查计算结果的基本原则和步骤是：首要的是保证内力和位移的正确性，在此基础上通过应力比简单判断应力结果是否满足要求，必要时候，可以通过分析计算结果文本详细判断结果的合理性。

这些计算结果经检查正确后，可以作为计算书存档。 在各项指标都满足设计要求的情况下，需要比较方案的经济性，以便确定出技术经济都合理的方案作为设计结果。

对于简单的门式刚架来说，设计中的步骤和上面说的略有差别，下面按设计中的顺序给予介绍。

1.4.1查看超限信息（简单明了） 查看方法：

单击“显示计算记过文件”，打开“图1.4-2”页面。 单击“超限信息输出”，就可以打开文本文件。可查看的具体超限信息种类有：长细比，宽厚比，挠度，应力，特别是关于刚度指标的超限。通过这项可以简单明了的快速检查超限信息。

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图1.4-2 结果文件

例题中，没有超限信息。

图1.4-3 超限信息

1.4.2查看配筋包络和钢结构应力图

查看方法：在“PK内力计算结果图形输出”页面，单击按钮“3”

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图1.4-4 配筋包络与钢结构应力图

用PKPM—STS设计的门式刚架，应力比控制取多少合适的问题，需要综合考虑，厂房的重要性、跨度等，一般情况下，不大于1.0就可以。柱的控制一般严于梁。

本工程中梁柱的应力比已经比较比较合理了，当然，还可以进一步优化。读者可以进行相关练习。

1.4.4查看内力图

首要的是判断内力图的正确与否，只有在内力正确的前提下，其它结果才有意义。一般的门式刚架都是比较简单的，从杆件数量，尺度等说都不太多。程序的结果一般是没有问题的。那是否意味着不用检查呢？显然不能，原因有二：

1、程序开发者多次郑重声明，并且规范也明文规定了设计者必须对所用软件的计算结果作出判断，

2、只有熟悉了常用的判断方法，才能在遇到特殊结构的时候有效率的作出判断。仅仅从锻炼的角度来说，初学者认真的进行这个工作是很应该的。学会的思考和判断才不至于过分依赖程序。

判断的方法主要是利用结构力学知识判断。一般做定性判断即可，确有必要时，可以做定量判断。

常用的定性判别方法：

1、利用对称性。门式刚架多具有对称性，其荷载也多为正对称和反对称荷载，对称的结构，在正对称的荷载作用下，其内力也是正对称的，在反对称的荷载作用下其内力也是反对称的。

2、如有铰接点，利用该点弯矩为零的特点判别。

3、利用弯矩、剪力、荷载集度之间的微分关系进行判断。 门式刚架的二维模型是结构力学中经典的例题，对于其内力图形在常见各种荷载作用下的变化趋势通过一定的练习，完全可以掌握。

本工程的内力图主要有：恒载内力图（见图1.4-6），活载内力图（见图1.4-7），风载内力图（图1.4-8），地震作用的内力图（图1.4-9）

对于恒载内力图和活载内力图都需要先打开图1.4-5页面，勾选相应项目即得到对应的内力图。

35

图1.4-5 内力种类

依次勾选要查看的项目，即可显示相应的内力图。

图1.4-6a 恒载弯矩图

图1.4-6b 恒载轴力图

图1.4-6c 恒载剪力图

活载

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图1.4-7a 活载弯矩包络图

图1.4-7b 活载轴力包络图

图1.4-7c 活载剪力包络图

查看水平荷载作用的下的内力图:

图1.4-8a 左风载弯矩图

图1.4-8b 右风载弯矩图

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图1.4-9a 左地震弯矩图

图1.4-9b 右地震弯矩图

1.4.4查看内力包络图

内力包络图主要有：弯矩包络图、轴力包络图和剪力包络图，对梁来说，主要是查看弯矩包络图，是梁的分段依据和设置隅撑的重要依据。对于柱子来说，主要的是弯矩包络图和轴力包络图。其检查方法同内力，可参考前面内容。GJ-1内力包络图如下：

图1.4-10a 弯矩包络图

图1.4-10b 轴力包络图

图1.4-10c 剪力包络图

1.4.5检查刚度（查看挠度图和节点位移图）

和内力图一样，对于结构的变形，同样要判断程序结果的正确与否。常见的定性判断方法：

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1、利用结构的对称性，对称刚架在正对称荷载作用下，其变形也是正对称的，在反对称荷载作用下，其变形也是反对称的。

2、支座刚接点（柱脚）只有转角，没有节点位移；

图1.4-11 钢梁变形图选项

本工程的主要挠度图如下：

图1.4-12a 钢梁（恒+活）绝对挠度图

图1.4-12b 钢梁（恒+活）相对挠度图

图1.4-12c 钢梁（活）绝对挠度图

图1.4-12d 钢梁（活）相对挠度图

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图1.4-12e 钢梁计算坡度图

在变形图形正确的基础上，从刚度的角度来评价是否符合规范要求，是否比较经济。

图1.4-13 节点位移

本工程的节点位移如下：

图1.4-15a 恒载节点位移图

图1.4-15b 活载节点位移图

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图1.4-15c 恒载+活载节点位移图

图1.4-15d 左风节点位移图

图1.4-15e 右风节点位移图

图1.4-15f 吊车水平荷载节点位移图

图1.4-15g 左地震作用节点位移图

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图1.4-15h 右地震作用节点位移图

1.4.6查看计算文件（详细的计算信息，人工优化调整的重要依据）

详细的计算文件即PK11.OUT文件，这个文件含有平面计算中的几乎所有信息，可以作为计算书存档。内容包括结构的基本信息，梁、柱、节点统计，荷载统计，荷载组合统计，对于每个构件的采取的所有荷载组合结果，以及截面计算时信息，最后给出主要的刚度指标和统计的用钢量，可简单判断方案的经济性。可以为方案的调整提供最详实的方向。

对于梁的计算，下面以构件梁1为例说明PK11.OUT中关于构件的计算： 钢 梁 1

截面类型= 16; 布置角度= 0;计算长度： Lx= 17., Ly= 3.00 构件长度= 11.88; 计算长度系数: Ux= 1.51 Uy= 0.25

截面参数: B1= 180, B2= 180, H= 350, Tw= 6, T1= 10, T2= 10 轴压截面分类:X轴:b类, Y轴:c类

验算规范: 门规CECS102:2002

组合号 M N V M N V 1 -33.02 -1.38 -12.66 -12.46 3.90 -5.00 2 -42.45 -3.61 -16.84 -15.74 5.71 -7.04 3 5.95 -5.53 1.62 3.82 8.05 -0.03 4 -3.49 -7.75 -2.57 0.54 9.86 -2.07 5 138.87 30.70 58.83 .49 -24.59 24.80 6 129.44 28.47 54.65 61.21 -22.78 22.75 7 121.28 27.16 51.84 53.50 -21.81 22.56 8 42.16 10.80 21.88 -6.27 -8.73 15.62 9 32.72 8.57 17.70 -9.55 -6.92 13.58 10 53.58 13.23 25.98 3.97 -10.71 16.14 11 85.09 21.86 36.18 45.21 -15.75 14.45 12 75.65 19.63 32.00 41.94 -13.95 12.41 13 108.47 19.37 44.74 54.98 -13.26 17.43 14 99.03 17.14 40.56 51.71 -11.46 15.39 15 -11.63 1.96 -0.77 -25.55 0.11 5.28 16 -21.06 -0.27 -4.95 -28.83 1.92 3.23 17 11.75 -0.53 7.79 -15.78 2.60 8.26 18 2.31 -2.76 3.61 -19.06 4.41 6.22 19 24.56 10.76 10.96 18.91 -5.73 3.79 20 15.12 8.54 6.77 15. -3.93 1.74 21 63.52 6.61 25.23 35.20 -1.58 8.76 22 54.08 4.39 21.05 31.92 0.22 6.72 42

23 -43.14 -3.17 -14.91 -30.62 5.37 -2. 24 -52.58 -5.39 -19.09 -33.90 7.18 -4.68 25 -4.18 -7.32 -0.63 -14.34 9.52 2.34 26 -13.62 -9.54 -4.82 -17.61 11.33 0.30 27 121.13 26.65 42.63 46.15 -22.59 14.55 28 105.82 23.18 36.03 39.67 -19.80 11.61 29 21.17 6.39 20. 1.28 -4.06 16.77 30 12.77 4.35 16.69 -0.15 -2.41 14.48 31 132.63 28.34 58.15 60.46 -22.69 25. 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 65 66 43

123.19 26.12 116.91 25.51 48.40 13.15 38.97 10.92 57.95 14.88 78.84 19.51 69.41 17.28 102.22 17.02 92.78 14.79 -5.38 4.31 -14.82 2.08 18.00 1.82 8.56 -0.40 20.19 9.12 10.75 6. 59.15 4.97 49.71 2.74 -38.77 -1.52 -48.21 -3.75 0.19 -5.67 -9.25 -7.90 59.95 13.91 45.08 10.62 82.36 19.13 73.51 16.92 83.31 23.52 73.87 21.30 26.98 17.61 17.54 15.38 140.88 35.67 131.44 33.44 140.88 35.67 131.44 33.44 -36.93 15.82 -46.37 13.59 53.97 57.18 51.37 50.68 22.56 -2.24 18.37 -5.51 26.45 6.79 35.50 41.18 31.32 37.90 44.07 50.95 39.88 47.67 -0.10 -21.51 -4.28 -24.79 8.47 -11.74 4.29 -15.02 10.48 16.09 6.30 12.81 24.76 32.37 20.58 29.09 -14.43 -27.80 -18.62 -31.07 -0.16 -11.51 -4.34 -14.79 36.19 29.88 29. 23.68 27.08 17.55 23.08 15.84 27.91 27.95 23.73 24.68 22.22 12.77 18.04 9.49 51.53 59.33 47.35 56.05 51.53 59.33 47.35 56.05 -2.68 -24.67 -6.86 -27.94 -20.88 -20.48 -10.63 -8.82 -12.04 -13.85 -12.04 -11.36 -9.56 -1.79 0.02 0.70 2.51 -4.40 -2.60 -0.25 1.55 4.04 5.85 8.19 10.00 -10.05 -7.39 -16.61 -14.82 -19.98 -18.17 -16.76 -14.96 -29.61 -27.80 -29.61 -27.80 -15.29 -13.48 23.60 23.15 14.78 12.74 15.55 15.29 13.25 18.27 16.23 4.43 2.39 7.42 5.38 4.37 2.33 9.35 7.31 -3.23 -5.27 1.75 -0.29 21.06 18.06 10.26 8.04 9.46 7.42 15.06 13.02 7.90 5.86 10. 8.84 17.43 15.39

67 -13.56 15.82 5. -14.90 -15.29 17.43 68 -22.99 13.59 1.70 -18.17 -13.48 15.39 69 43.23 17.88 12.93 24.72 -12.13 1.84 70 33.80 15.66 8.75 21.44 -10.33 -0.20 71 82.20 13.73 27.21 41.00 -7.98 6.81 72 72.76 11.51 23.03 37.72 -6.18 4.77 73 -63.90 -0.19 -16.92 -35.45 1.22 -0.66 74 -73.33 -2.41 -21.10 -38.73 3.03 -2.70 75 -24.93 -4.34 -2. -19.17 5.37 4.31 76 -34.37 -6.56 -6.82 -22.44 7.17 2.27 77 157.55 37.82 60.81 70.29 -30.99 22.85 78 148.11 35.59 56.62 67.02 -29.19 20.81 79 157.55 37.82 60.81 70.29 -30.99 22.85 80 148.11 35.59 56.62 67.02 -29.19 20.81 81 -32.38 4.94 -2.78 -30.38 -4.04 17.60 82 -41.82 2.71 -6.96 -33.66 -2.24 15.56 83 -9.00 2.45 5.78 -20.61 -1.55 17.60 84 -18.44 0.22 1.60 -23. 0.25 15.56 85 74.13 19.33 37.70 35.22 -14.84 19.49 86 56.91 15.14 30.91 28.15 -11.39 16.75 87 8.54 8.27 19.42 -1.61 -6.66 17.96 88 2.26 5.92 15.68 -2.55 -4.58 15.48 132.49 30.95 43.82 49. -26.46 13.37 90 115.27 26.76 37.03 42.57 -23.01 10.63 91 66.90 19. 25.55 12.80 -18.28 11.84 92 60.61 17.54 21.80 11.87 -16.20 9.36

--- 梁的弯矩包络 --- 梁下部受拉:

截面 1 2 3 4 5 6 7 弯矩 -73.33 -15.30 -45.54 -88.31 -106.67 -97.38 -70.29

梁上部受拉:

截面 1 2 3 4 5 6 7 弯矩 157.55 34.91 9.73 26. 36.16 37.56 38.73

考虑屈曲后强度强度计算应力比 = 0.877 抗剪强度计算应力比 = 0.171

平面内稳定最大应力 (N/mm*mm) = 251.06 平面内稳定计算最大应力比 = 0.810

平面外稳定最大应力(N/mm*mm) = 256.32 平面外稳定计算最大应力比 = 0.827

考虑屈曲后强度计算应力比 = 0.877 < 1.0 44

抗剪强度计算应力比 = 0.171 < 1.0 平面内稳定最大应力 < f= 310.00 平面外稳定最大应力 < f= 310.00

腹板高厚比 H0/TW= 55.00 < [H0/TW]= 206.33 (CECS102:2002) 翼缘宽厚比 B/T = 8.70 < [B/T] = 12.38

--- (恒+活)梁的相对挠度 (mm) ---

截面 1 2 3 4 5 6 7 挠度值 0.00 20.60 45.27 65.25 75.05 72.51 58.78 最大挠度值 = 75.33 最大挠度/梁跨度 = 1/ 237. 斜梁坡度初始值: 1/ 14.81

变形后斜梁坡度最小值: 1/ 18.22 变形后斜梁坡度改变率 = 0.187 < 1/3

构件重量 (Kg)= 520.25

构件的核对可以手工进行，也可以借助STS的工具箱。具体可参考第二章内容，不同的是验算规范需要选择门式刚架规程，构件类别选择门式刚架构件即可。如下图：

图1.4-16 构件计算

45

在PK11.OUT文件的最后部分，是一些总结性的信息，如下图所示：

本工程用钢量为：45÷54÷7＝12.95Kg/m2，可以。

通过点击“F结构立面简图”可以输出结构的计算简图，作为计算书存档。

通过点击“E图形拼接”按钮对上面所述各图形进行整理，点击后打开图1.4-17所示，填入规格即可。

图1.4-17 输入图纸规格

接着进入操作界面，菜单如右图所示，可以通过插图比例菜单改变输出图形的比例。

选择好合适的比例后，可以顺次把右图菜单栏各个图形依次布置在图面上。

布满一张后，单击“退出”按钮后出现，选择 “继续“，程序首先自动把刚布置好的图形输出， 此时可以通过提供的编辑工具对图面进行处理， 处理完成后， 单击“退出“

程序又提示输入图纸规格 按照上述步骤重复执行即可。

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1.5施工图绘制

一般来说设计方案经计算分析比较后，一旦确定下来,计算的工作就算完成了，接下来的就是绘制施工图了。

现有的PKPM版本中，用STS设计钢结构和混凝土有个很大不同之处，这个也是和手工计算绘图不同的地方。那就是，STS在施工图绘制菜单完成节点部分的设计，然后才能进入最后的绘图。初学者很容易犯的一个错误就是柱梁计算都满足，而节点设计由于所选柱梁截面不合理而无法设计或设计的不合理，螺栓布不开等。

只有在节点设计中证明梁柱尺寸合理后，才能认为前面的工作是有效的。对于门架来说，由于相对简单很多，即使节点不合理，需要调整方案，工作量还是比较少的，对于多高层，则工作量会大很多。

单击“绘施工图”，打开施工图绘制工作界面，如图1.5-1。

图1.5-1 施工图绘制界面

1.5.1设置参数必须首先执行，单击“设置参数”打开“图1.5-2对话框”，一般取默认即可，点击确定按钮。

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图1.5-2 施工图比例

1.5.2拼接、檩托菜单 该菜单的主要功能有：

1、检查程序自动生成的拼接点是否正确，是否符合要求，可以根据需要增加或删除。 2、完成布置梁上的檩托和柱子的檩托。

3、需要说明的是，如此处布置了檩托，则施工图中会出现。否则，程序不绘出。 1.5.3节点设计

点击节点设计，打开“输入或修改设计参数界面”，包括4个选项卡，如以下图所示

图1.5-3a 连接节点形式界面

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规范链接：

梁柱刚性节点——《门规》7.2.1

连接节点形式选项卡完成节点类型的选择，程序提供如下几种节点类型。 梁柱刚性节点：4种，即端板竖放、端板平放、端板斜放、端板加腋。 屋脊刚性节点：2种，即端板两端带加劲肋和一端带加紧肋，选类型2。 中间梁柱节点：2种，柱子贯通和梁贯通。选类型2。

设计知识：

门式刚架的梁柱节点一般是通过端板借助于高强螺栓实现其连接的。 几种不同梁柱连接形式的区别：

端板平放可以减小节点的设计剪力，端板竖放，和斜放都能增加力臂，但斜放对加工和安装都有较高要求，一般很少采用。

图1.5-3b 连接节点形式界面

程序根据前面计算模型选择的柱脚自动把未用到的柱脚变成不可选状态。 柱脚类型：铰接2种，刚接2种。

规范链接： 柱脚类型：《门规》7.2.17 柱脚锚栓钢号：《门规》7.2.18

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柱脚锚栓直径D：《门规》7.2.18 柱脚底板锚栓孔径（比直径增大值）：《门规》8.2.7 柱下端与底板连接焊缝形式：《门规》7.2.19，《门规》7.2.20，

图1.5-3c 连接节点设计参数界面

本菜单主要是解决螺栓计算，门式刚架的刚节点一般用高强螺栓的连接形式实现。

规范链接：

高强螺栓（摩擦型和承压型）（等级有8.8级，和10.9级）：《门规》7.2.3 连接处构件接触面处理方法：《钢结构设计规范》表7.2.2-1 构件翼缘和腹板与端板连接焊缝的形式：《门规》7.2.10

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图1.5-3d 钢板厚度规格化界面

全部选填好后，单击确定按钮。

程序自动进行节点设计。

单击节点修改按钮，如有不满足项目，程序自动给出下图提示，按任意键即可。

此时，可以快速的使用“出错信息”菜单查看不满足信息的具体内容， 本工程不满足的是程序提示“柱脚需要设置抗剪键”，属于警告信息， 是由于按照规范锚拴不能承受剪力，如柱脚剪力V>0.4N时，需要 通过设置抗剪键来抵抗这个超过部分的剪力。

可以通过构造措施来保证，故可不用理会这个警告信息。

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图1.5-4 出错信息

详细的节点计算信息可以通过查看“节点文件”来完成

图1.5-5 节点文件

如要对个别节点进行修改，可通过修改节点菜单完成 单击“修改节点”，弹出下图：

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输入需要修改的剖面号即可，如输入5，则程序弹出图1.5-6

图1.5-6 节点修改

1.5.4绘图

节点设计完成后，就可以进入施工图绘制了。程序提供了3种出图形式，即整体绘图、构件详图、节点详图。用户可以根据需要选择其中一种即可。

现以整体绘图为例说明。单击“整体绘图”后，程序提示输入绘图信息，如下

图1.5-7 施工图绘制信息

一般取默认即可，确定后，程序自动进行图纸绘制

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图1.5-8 施工图绘制

用户可以用程序提供的编辑工具进行图面整理。“移动图块”和“移动标注”是经常需要用到的命令。用户可以直接在此工作环境下进行图纸的进一步美化，也可以借助于其他工作平台进行。

构件详图和节点详图都需要用户先指定绘图的范围，在使用这两种绘图方式时，程序都提供交互单选方式和全部选择方式。用户可根据需要选择。选择好绘制范围后，其余操作与整体操作相同。

这里需要说明的是STS出的门架施工图需要人工校核，特别是对一些剖面图，尺寸往往有些偏差，还有就是有些板尺寸是79之类的数，制作不方便，调整到5的整数倍为宜。

接下来可以通过统计材料菜单绘制材料表，单击统计材料，程序打开如下页面

图1.5-9 钢材订货表

单击确定后，程序自动完成材料表的绘制。

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1.6维护结构设计

编者按：檩条和墙梁是门式刚架屋盖体系和墙架体系的主要构件，其特点是覆盖面积很大，在总用钢量中的比例不小，是维护系统设计中的主要内容，其设计可以通过STS“工具箱”模块的主菜单1实现。 1.6.1 简支檩条设计

图1.6-1 工具箱主菜单

进入主菜单1后显示“檩条、墙梁、隅撑计算和施工图”页面，如图1.6-2所示

图1.6-2 檩条、墙梁、隅撑计算和施工图

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单击按钮“1简支檩条计算”进入檩条设计计算。出现如图1.6-3所示的“简支檩条设计”对话框。第一次设计需要输入名称，本例输入文件名为“LT-1”。调整设计时，可单击“选择已有檩条”按钮，打开“对话框”，单击“LT-1”，选择确认按钮即可。按照本工程的实际情况输入有关数据。数据输入完毕，检查无误后，单击“计算”按钮，程序提示输入计算结果文件名称，默认为“LT-1”，本例取默认文件名，接下来程序自动完成檩条的计算，之后弹出檩条计算结果文件.

图1.6-3 “简支檩条设计”对话框

本工程檩条计算的参数按照上图中的参数。下面对其中重要的参数作些说明：

1、檩条形式与截面名称是相关的。改变檩条形式后，截面名称中的系统数据即时更新。当系统截面不能满足需要时，用户可以通过右上方的

按钮增加截面。

2、净截面系数：简支檩条的控制弯矩出现在跨中，此处开孔的可能主要是和屋面板的连接开孔。相对主体结构可放宽该系数。 3、“屋面板能阻止檩条上翼缘侧向失稳”勾选框选择后，程序才会按照附录E计算。

4、拉条作用：实质是拉条的设置位置，而拉条的位置影响计算方法的选择，当拉条能阻止下翼缘失稳时，选《冷弯薄壁规范》验算合理；拉条能阻止下翼缘失稳时，选《门规》验算合理。

5、屋面板惯性矩：每米屋面板的惯性矩，如按门规计算，风吸力按附录E，则必须输入该数据。可以按实际用的屋面板的资料修改此参数，但一般没必要修改，按程序默认的数值足够满足工程对结果精度的要求。

6、轴力设计值：当考虑檩条兼作刚性系杆，必须考虑檩条承受的轴力，按压弯构件验算。通常单独设置刚性系杆，因此可按程序默认的0。此时程序计算后，在计算书中会给出檩条

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能同时承受的最大轴力，供用户参考。

7、调整后的基本风压值：必须考虑1.05的增大系数，即把根据《建筑结构荷载规范》的查到的基本风压乘以1.05。

8、风荷载体形系数，用户可根据实际情况自己手算后输入，也可由程序自动生成（选择规范、建筑形式、计算檩条所在分区），用户进行检查确认。

9、风压高度变化系数：程序默认为1。用户必须根据建筑实际高度进行检查确认。 10、其他参数根据实际填写即可。

规范链接：

檩条选用钢材——《门规》3.3.1第2款，

实腹式檩条截面形式——《门规》3.3.1第3款， 《门规》6.3.2， 计算模型——《门规》6.3.4

拉条设置规定——《门规》6.3.5，《门规》6.3.6 风吸力作用下的计算——《门规》6.3.7第3款 屋面倾角，根据坡度计算出檐口处锐角。

设计知识：

1、檩条的结构布置与屋面天窗、采光带设置、压型钢板类型有关，本工程比较简单，屋面无天窗和采光带等。

2、檩条截面形式的选择与跨度、荷载、檩距等有关，对于门式刚架轻刚结构来说，多采用冷弯C型钢和冷弯Z型钢实腹式截面。

3、檩条下翼缘在风吸力作用下的稳定性一般不通过构造措施来保证，工程中往往采取计算来保证。

4、拉条一般布置在檩条上翼缘,认为能约束上翼缘的稳定。 1.6.1.2结果分析

檩条的结果全部反映在计算书中，主要的验算指标有： 1、强度指标

2、风吸力作用下的稳定 3、垂直于屋面的挠度

设计不满足时的调整方法：

简单的判别方法是看计算书最后部分,如有未通过项目，输出不满足，如满足，则输出设计满足。对于不满足的项目要具体分析，强度不满足需要增大檩条截面，如是稳定不满足，可通过设置拉条，挠度不满足时，有效的调整方法是增大惯性矩，增加截面高度很有效。

本例的檩条计算书如下，通过分析可知，檩条由强度控制，且已接近控制指标，可以。

-----------------------------------------------------------------------------

| 冷弯薄壁型钢檩条设计输出文件 | | 输入数据文件: LT-1 | | 输出结果文件: LT.OUT | | 设计时间: 12/10/2006 | ----------------------------------------------------------------------------- ===== 设计依据 ======

建筑结构荷载规范(GB 50009--2001)

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冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB 50018-2002)

门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECS102:2002) ===== 设计数据 ======

屋面坡度(度): 3.814 檩条跨度 (m): 7.000 檩条间距 (m): 1.500 设计规范: 门式刚架规程CECS102:2002 风吸力下翼缘受压稳定验算：按附录E验算

檩条形式: 卷边槽形冷弯型钢 C220X75X20X2.2 钢材钢号：Q235钢

拉条设置: 设置两道拉条 拉条作用: 能约束檩条上翼缘

净截面系数: 0.950

檩条仅支承压型钢板屋面(承受活荷载或雪荷载),挠度限值为 1/150 屋面板为两跨或两跨以上面板 屋面板能阻止檩条侧向失稳

构造不能保证风吸力作用下翼缘受压的稳定性

每米宽度屋面板的惯性矩(m4): 0.200000E-06 建筑类型: 封闭式建筑 分区: 中间区

基本风压: 0.473 风荷载高度变化系数: 1.000 风荷载体型系数: -1.150 风荷载标准值 (kN/m2): -0.544

屋面自重标准值(kN/m2): 0.200 活 荷载标准值(kN/m2): 0.500 雪 荷载标准值(kN/m2): 0.400 积灰荷载标准值(kN/m2): 0.000 检修荷载标准值 (kN): 1.000

===== 截面及材料特性 ======

檩条形式: 卷边槽形冷弯型钢C220X75X20X2.2

b = 75.000 h = 220.000 c = 20.000 t = 2.200 A = 0.8620E-03 Ix = 0.6268E-05 Iy = 0.6171E-06 It = 0.1391E-08 Iw = 0.5742E-08

Wx1 = 0.5699E-04 Wx2 = 0.5699E-04 Wy1 = 0.2970E-04 Wy2 = 0.1138E-04

钢材钢号：Q235钢

屈服强度 fy= 235.000 强度设计值 f= 205.000

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考虑冷弯效应强度 f'= 215.313

-----------------------------------------------------------------------------

===== 截面验算 ======

----------------------------------------------- | 1.2恒载+1.4(活载+0.9积灰+0.6风载(压力))组合 | -----------------------------------------------

弯矩设计值(kN.m): Mx = 9.113 弯矩设计值(kN.m): My = 0.014

有效截面计算结果:

Ae = 0.7962E-03 Iex = 0.5700E-05 Iey = 0.5999E-06

Wex1 = 0.4865E-04 Wex2 = 0.4865E-04 Wex3 = 0.5543E-04 Wex4 = 0.5543E-04 Wey1 = 0.2834E-04 Wey2 = 0.1114E-04 Wey3 = 0.2834E-04 Wey4 = 0.1114E-04

截面强度(N/mm2) : σmax = 197.677 <= 205.000

----------------------------- | 1.0恒载+1.4风载(吸力)组合 | -----------------------------

弯矩设计值(kN.m) : Mxw = -4.750 弯矩设计值(kN.m) : Myw = 0.003

有效截面计算结果:

Ae = 0.8556E-03 θe = 0.0000E+00 Iex = 0.6193E-05 Iey = 0.6165E-06 Wex1 = 0.5671E-04 Wex2 = 0.5671E-04 Wex3 = 0.55E-04 Wex4 = 0.55E-04 Wey1 = 0.2974E-04 Wey2 = 0.1136E-04 Wey3 = 0.2974E-04 Wey4 = 0.1136E-04

截面强度(N/mm2) : σmaxw = .579 <= 205.000

按门式刚架规程CECS102:2002 附录E 计算:

下翼缘压弯屈曲承载力降低系数: χ = 0.772 垂直荷载引起的下翼缘侧向弯矩: My'= -0.054

下翼缘的稳定性(N/mm2): fstabw = 123.146 <= 205.000

------------------------------ | 荷载标准值作用下，挠度计算 | ------------------------------

垂直于屋面的挠度(mm) : v = 26.999 <= 46.667

-----------------------------------------------------------------------------

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===== 计算满足 ======

----------------------------------------------------------------------------- 檩条能够承受的最大轴力设计值为(KN): N= 0.000

----------------------------------------------------------------------------- ===== 计算结束 ======

1.6.2 简支墙梁设计

单击“图1.6-2”中的按钮“3简支墙梁计算”进入墙梁设计计算。出现如“图1.6-4”所示的“墙梁设计”对话框。

图1.6-4 “墙梁设计”对话框

先输入名称，本例输入文件名为“QL-1”。调整设计时，可单击“选择已有墙梁数据”按钮，打开“对话框”，单击“QL-1”，选择确认按钮，即可修改设计。按照本工程的实际情况输入有关数据。数据输入完毕，检查无误后，单击“计算”按钮，程序提示输入计算结果文件名称，默认为“QL-1”，本例取默认文件名，接下来程序自动完成计算，之后弹出计算结果文件。 规范链接：

选用钢材——《门规》3.3.1第2款，

实腹式截面形式——《门规》3.3.1第3款， 《门规》6.4.1， 计算模型——《门规》6.4.2

拉条设置规定——《门规》6.4.3，

风吸力作用下的计算——《门规》6.4.4第2款，

调整后的基本风压按照《门规》需要根据《建筑结构荷载规范》的基本风压乘以1.05。

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设计知识：

1、墙梁的结构布置要考虑建筑的门窗、雨篷、墙面材料等因素综合确定。 2、其它内容参考檩条部分。 本墙梁计算结果如下：

----------------------------------------------------------------------------- | 冷弯薄壁型钢墙梁设计输出文件 | | 输入数据文件: QL-1 | | 输出结果文件: QL.OUT | | 设计时间: 12/10/2007 | -----------------------------------------------------------------------------

===== 设计依据 ======

建筑结构荷载规范(GB 50009--2001)

冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB 50018-2002)

门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECS102:2002)

===== 设计数据 ======

墙梁跨度 (m): 7.000 墙梁间距 (m): 1.500

设计规范: 门式刚架规程CECS102:2002 风吸力下翼缘受压稳定验算：按附录E验算

墙梁形式: 卷边槽形冷弯型钢 C220X75X20X2.2 墙梁布置方式: 口朝下

钢材钢号：Q235钢

拉条设置: 设置两道拉条 拉条作用: 能约束墙梁外翼缘

净截面系数: 0.900

墙梁支承压型钢板墙,水平挠度限值为 1/100

墙板能阻止墙梁侧向失稳

构造不能保证风吸力作用墙梁内翼缘受压的稳定性

墙梁不支撑墙板重量 单侧挂墙板

每米宽度墙板的惯性矩(m4): 0.200000E-06

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建筑类型: 封闭式建筑 分区: 中间区

基本风压: 0.473 风荷载高度变化系数: 1.000 迎风风荷载体型系数: 1.000 背风风荷载体型系数: -1.100 迎风风荷载标准值 (kN/m2): 0.473 背风风荷载标准值 (kN/m2): -0.520

===== 截面及材料特性 ======

墙梁形式: 卷边槽形冷弯型钢C220X75X20X2.2

b = 75.000 h = 220.000 c = 20.000 t = 2.200 A = 0.8620E-03 Ix = 0.6268E-05 Iy = 0.6171E-06 It = 0.1391E-08 Iw = 0.5742E-08

Wx1 = 0.5699E-04 Wx2 = 0.5699E-04 Wy1 = 0.2970E-04 Wy2 = 0.1138E-04

钢材钢号：Q235钢

屈服强度 fy= 235.000 强度设计值 f= 205.000 考虑冷弯效应强度 f'= 215.313

===== 设计内力 ======

------------------------- | 1.2恒载+1.4风压力组合 | -------------------------

绕主惯性轴强轴弯矩设计值(kN.m): Mx = 6.084 绕主惯性轴弱轴弯矩设计值(kN.m): My = 0.044

水平剪力设计值 (kN) : Vx = 3.477 竖向剪力设计值 (kN) : Vy = 0.114

------------------------- | 1.35恒载 | -------------------------

绕主惯性轴强轴弯矩设计值(kN.m): Mx1 = 0.000 绕主惯性轴弱轴弯矩设计值(kN.m): My1 = 0.050

水平剪力设计值 (kN) : Vx1 = 0.000

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竖向剪力设计值 (kN) : Vy1 = 0.128

------------------------- | 1.2恒载+1.4风吸力组合 | -------------------------

绕主惯性轴强轴弯矩设计值(kN.m): Mx2 = -6.692 绕主惯性轴弱轴弯矩设计值(kN.m): My2 = -0.076

水平剪力设计值 (kN) : Vxw = 3.824 竖向剪力设计值 (kN) : Vyw = 0.114

-----------------------------------------------------------------------------

===== 风压力作用验算 ======

抗弯控制组合： 1.2恒载+1.4风压力组合

有效截面特性计算结果:

Ae = 0.8309E-03 θe = 0.0000E+00 Iex = 0.5981E-05 Iey = 0.6104E-06 Wex1 = 0.5613E-04 Wex2 = 0.5613E-04 Wex3 = 0.5272E-04 Wex4 = 0.5272E-04 Wey1 = 0.2927E-04 Wey2 = 0.1127E-04 Wey3 = 0.2927E-04 Wey4 = 0.1127E-04

截面强度(N/mm2) : σmax = 129.6 <= 205.000

抗剪控制组合： 1.2恒载+1.4风压力组合

截面最大剪应力(N/mm2): τ = 10.994 <= 120.000 ===== 风吸力作用验算 ======

组合: 1.2恒载+1.4风吸力

有效截面特性计算结果:

Ae = 0.8216E-03 θe = 0.0000E+00 Iex = 0.5908E-05 Iey = 0.6077E-06 Wex1 = 0.51E-04 Wex2 = 0.51E-04 Wex3 = 0.5596E-04 Wex4 = 0.5596E-04 Wey1 = 0.2902E-04 Wey2 = 0.1124E-04 Wey3 = 0.2902E-04 Wey4 = 0.1124E-04

截面强度(N/mm2) : σmaxw = 145.678 <= 205.000

内翼缘受压稳定性验算：

按门式刚架规程CECS102:2002 附录E 计算: 内翼缘压弯屈曲承载力降低系数: 0.772

内翼缘的稳定性(N/mm2) : fstab 186.255 <= 205.000

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截面最大剪应力(N/mm2): τw = 12.094 <= 120.000 ===== 荷载标准值作用下，挠度验算 ======

竖向挠度(mm) : fy = 0.107

水平挠度(mm) : fx = 17.177 <= 70.000

----------------------------------------------------------------------------- ===== 计算满足 ======

----------------------------------------------------------------------------- ===== 计算结束 ======

1.6.3隅撑设计

单击图1.6-2中的按钮“5隅撑计算”进入隅撑设计，出现如图1.6-5所示的“隅撑设计”对话框。

数据填好后，单击“计算”按钮完成计算，生成计算书，可作为计算书存档。

图1.6-5 “隅撑设计”对话框

规范链接： 隅撑截面：《门规》7.2.14 程序约定：

檩条截面程序提供截面库，选择已采用的檩条截面即可（如图1.6-6）。

工字梁截面数据，根据实际情况填入即可，对于门刚梁，腹板多为变高度的，对于腹板高度可以取其平均值。

图1.6-6 “檩条截面选择“对话框

1.6.4绘图

单击图1.6-2中的按钮“6计算”进入隅撑设计。出现如图1.6-7所示的对话框。

图1.6-7

一般情况下，按默认即可，单击“确定”按钮，进入绘图页面。执行屏幕右侧区域的主菜单，就可以完成施工图的绘制工作。用户可参考STS用户手册，这里不多赘述。

65

1.7吊车梁设计

吊车梁是工业厂房中常用到的起重设备，其设计在STS中主要通过“工具箱”模块的主菜单“3吊车梁设计”来完成，包括计算分析和施工图的绘制。 1.7.1启动吊车梁设计

单击“工具箱”的主菜单3，弹出[钢吊车梁设计主菜单]页面，如图1.7-1所示。

图1.7-1 钢吊车梁设计主菜单

下面以中间跨吊车梁dcl-2为例说明以上菜单的使用。 1.7.2输入数据：

单击按钮“1 输入计算数据”，弹出如“图1.7-2a”、“图1.7-2b” “图1.7-2c”所示对话框，吊车梁设计的所有条件都通过这3个页面来完成。

图1.7-2a 吊车数据对话框

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新建吊车数据：此处用以输入吊车梁名称，现输入dcl-2。 吊车梁跨度：默认为6000，现按本工程改为7000， 相邻吊车梁跨度：默认为6000，同样改成7000， 吊车数据：用以确定吊车的具体参数，具体操作是：

在吊车台数里选择2， 点击“第一台吊车序号”，弹出图1.7-3，

按照1.2节“表1.2-2”中的吊车数据先输入5t吊车的“吊车参数”， 完成后，单击“修改”按纽

（这样就输入了5t吊车的参数）

单击“确定”返回，点击“第二台吊车序号”，弹出图1.7-3，同样的输入10t吊车的参数

单击“增加” 按纽，完成10t吊车参数输入，返回即可。

吊车梁类型：程序给出3种选择，默认为“无制动梁”， 由于吊车吨位较小，本工程不需要

设置制动结构，不改。

材质：程序给出Q235和Q345，本工程选Q235，不改。

计算方式：程序提供2种计算方式，现按默认的“验算截面”方式设计。 规范链接： 吊车台数：《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 吊车梁类型：《钢结构设计规范》GB50017-2003第8.5.9条 材质：《钢结构设计规范》GB50017-2003第3.3.1条、3.3.2条、3.3.4条

图1.7-3 吊车数据对话框

说明：本工程所用吊车的具体参数可参看1.2节内容。

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图1.7-2b 吊车梁截面数据对话框

吊车梁截面：用以确定吊车梁的具体参数，本工程dcl-2的具体数据为：

总高度H——650，腹板厚度8，上翼缘宽度340，上翼缘厚度12，下翼缘宽度300，下翼缘厚度10

横向加劲肋间距有程序计算确定，取0

螺栓孔数据：取程序默认数据

采用变截面：本工程吊车梁端部不改变截面，不用选择，当有必要改变时，可勾选该按纽，

输入有关参数。

设计知识：

1、 吊车梁按计算简图可以分为简支梁和连续梁，简支梁以其传力明确、构造简单和施工方

便的优点成为厂房中主要使用的形式。连续梁结构虽然用料较省，但是其计算、构造以及施工都比简支情况复杂，并且由于其对支座的不均匀沉降敏感，因此对地基要求很高，这些因素都制约了连续梁结构的应用。

2、 吊车梁按截面形式分为实腹式梁和吊车桁架两类，多用焊接实腹板式，跨度6～9m时，

由三块钢板焊接而成的焊接工字形吊车梁，制作比较方便，是目前多用的形式。吊车桁架比实腹式梁节约钢材20%左右，但制作费工，连接节点对疲劳很敏感，一般用在跨度很大，起重量量很大但工作级别较低的情况。

3、 吊车梁跨度不大，起重量又小，并且工作级别为1～3级时，可采用加宽上翼缘的不对

称工字形截面，此时一般可不设置制动结构。

4、 初步选定焊接工字形吊车梁梁高时可根据经济要求、刚度要求以及建筑净空的要求综合

确定。

5、 吊车梁受压翼缘的宽度除满足宽厚比要求外，还应考虑固定轨道所需的构造尺寸要求，

68

同时还应考虑连接制动结构的需要。

图1.7-2c 其他荷载作用及疲劳计算对话框

当需考虑吊车走道上的活荷载及灰荷载，或者其他吊挂荷载对吊车梁的作用，用户先手工计算这些作用的最大弯矩设计值，然后输入到对话框中。

本工程吊车梁不需要考虑其他荷载增大系数。

1.7.2单击按钮“2 吊车梁计算”，出现图1.7-5的计算结果命名对话框，按缺省文件名，点“确定”按纽后程序自动完成计算，生成计算结果文件。

图1.7-4 吊车梁结果文件命名对话框

计算结果分为“结果文件”和“摘要文件”，首先可通过查看摘要文件快速查看不满足信息。详细的结果信息可以从“结果文件得到”。

69

1.7.3结果分析

吊车梁dcl-2的“结果文件”如下：

----------------------------------------------------------------------------- | 简支焊接工字型钢吊车梁设计输出文件 | | 输入数据文件:dcl-2 | | 输出结果文件:dcl-2.out | | 设计依据:建筑结构荷载规范GB50009-2001 | | 钢结构设计规范GB50017-2003 | | 设计时间: 1/10/2007 | -----------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------- | 吊车数据：(重量单位为 t；长度单位为 m) | |---------------------------------------------------------------------------| |序号 起重量 工作级别 一侧轮数 Pmax Pmin 小车重 吊车宽度 轨道高度 | |---------------------------------------------------------------------------| | 1 5.0 A1~A3软钩 2 3.76 0.90 0.50 3.000 0.134 | | 卡轨力系数α: 0.00 | | 轮距: 2.500 | |---------------------------------------------------------------------------| | 2 10 A1~A3软钩 2 6.03 0.98 0.50 3.000 0.134 | | 卡轨力系数α: 0.00 | | 轮距: 2.500 | ----------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------- | 输入数据说明： | | Lo: 吊车梁跨度 | | Lo2: 相邻吊车梁跨度 | | Sdch: 吊车台数 | | Dch1: 第一台的序号 | | Dch2: 第二台的序号(只有一台时=0) | | Kind: 吊车梁的类型,/1无制动结构/2制动桁架/3制动板/ | | Ig1: 钢材钢号,/3.Q235/16.Q345/ | | Izxjm:自选截面/1.程序自动选择截面/0.验算截面/ | | | | h: 吊车梁总高 | | db: 腹板的厚度 | | b: 上翼缘的宽度 | | tT: 上翼缘的厚度 | | b1: 下翼缘的宽度 | | t1: 下翼缘的厚度 | | d1: 连接吊车轨道的螺栓孔直径 | | d2: 连接制动板的螺栓孔直径 | | e1: 连接轨道的螺栓孔到吊车梁中心的距离 | | e2: 连接制动板的螺栓孔到制动板边缘的距离 |

70

| Iend: 变截面类型/0圆弧形/1直角/2梯形/ | | dbH: 变截面吊车梁端部的高度 | | dbL: 变截面吊车梁变截面位置到支座的距离 | | dbTw:变截面吊车梁端部腹板厚度 | | dbR: 圆弧形变截面处半径 | | | ----------------------------------------------------------------------------- ===== 输入数据 =====

Lo Lo2 SDCH DCH1 DCH2 KIND IG1 IZXJM 7.000 7.000 2 1 2 1 3 0

H DB B TT B1 T1 D1 D2 E1 E2 0.650 0.008 0.340 0.012 0.300 0.010 0.030 0.000 0.080 0.000

IEND DBH DBL DBTW DBR 0 0.650 0.000 0.000 0.200

----------------------------------------------------------------------------- ===== 计算结果 =====

----------------------------------------------------------------------------- | | | ===== 梁绝对最大竖向、水平弯矩(标准值)计算 ===== | | | | BWH: 最大弯矩对应梁上的轮子序号(从左到右) | | EWH: 最大弯矩对应梁上有几个轮 | | CSS: 最大弯矩对应轮相对梁中点的距离,(轮在中点左为正) | | MP: 吊车最大轮压(标准值)产生的最大竖向弯矩 | | MT: 吊车横向水平荷载(标准值)产生的最大水平弯矩 | | P(J): 吊车最大轮压(kN),按每台吊车一侧的轮数排列 | | T(J): 吊车横向水平荷载(kN),按每台吊车一侧的轮数排列 | | CC(J):吊车轮距,按每台吊车一侧的轮数排列 | ----------------------------------------------------------------------------- BWH EWH CSS MP MT MTHK 3 4 0.109 197.652 9.799 0.000 P(J) 36.874 36.874 59.136 59.136 T(J) 1.618 1.618 3.0 3.0 CC(J) 2.500 0.500 2.500

----------------------------------------------------------------------------- | | | ===== 梁绝对最大竖向、水平弯矩(设计值)计算 ===== | | | | MPP: 绝对最大竖向弯矩 | | MTT: 绝对最大水平弯矩(由横向水平制动力产生) | | Madd: 考虑其他荷载作用时绝对最大竖向弯矩设计值增大 | | MTadd: 考虑其他荷载作用时绝对最大水平弯矩设计值增大 |

-----------------------------------------------------------------------------

71

MPP MTT Madd Mtadd 305.076 13.718 0.000 0.000

----------------------------------------------------------------------------- | | | ===== 梁绝对最大剪力(设计值)计算 ===== | | | | Qmaxk: 绝对最大剪力(标准值) | | Qmax: 绝对最大剪力(设计值) | | MM: 计算最大剪力对应的轮子序号（从左往右） | | Qadd: 考虑其他荷载作用时绝对最大剪力设计值增大 | ----------------------------------------------------------------------------- QMAXk QMAX MM Qadd 126.125 194.674 1 0.000

----------------------------------------------------------------------------- | | | ===== 吊车梁、制动梁的净截面截面特性计算 ===== | | | | YCJ: 吊车梁重心位置(相对于下翼缘下表面m) | | JXJ: 吊车梁对于x 轴的惯性矩(m^4) | | WXJ: 吊车梁对于x 轴的抵抗矩(m^3) | | JYJ: 制动梁对于y 轴的惯性矩(m^4) | | WYJ: 制动梁对于y 轴的抵抗矩(m^3) | ----------------------------------------------------------------------------- YCJ JXJ WXJ JYJ WYJ 0.334383E+00 0.813235E-03 0.257665E-02 0.3420E-04 0.203776E-03

----------------------------------------------------------------------------- | | | ===== 吊车梁上翼缘宽厚比计算 ===== | | | | Bf/Tf: 吊车梁上翼缘自由外伸宽度与其厚度的比值 | ----------------------------------------------------------------------------- Bf/Tf = 13.833 <= [Bf/Tf] = 15.000

----------------------------------------------------------------------------- | | | ===== 梁截面应力、局部挤压应力计算 ===== | | | | CM: 上翼缘最大应力 | | DM: 下翼缘最大应力 | | TU: 平板支座时的剪应力 | | TU1: 突缘支座时的剪应力 | | JBJYYL: 吊车最大轮压作用下的局部挤压应力 | | CMZj: 吊车横向荷载作用下的制动梁(或桁架)边梁的应力 | ----------------------------------------------------------------------------- CM DM TU TU1 JBJYYL CMZJ

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185.719 125.440 41.939 46.499 28.747 0.000 CM = 185.719 <= [CM] = 215.000 DM = 125.440 <= [DM] = 215.000 TU = 41.939 <= [TU] = 125.000 TU1 = 46.499 <= [TU1] = 125.000 JBJYYL = 28.747 <= [CJ] = 215.000 CMZJ = 0.000 <= [CMZJ] = 215.000

----------------------------------------------------------------------------- | | | ===== 无制动结构的吊车梁整体稳定计算 ===== | | | | Wx: 吊车梁对于x 轴的毛截面抵抗矩(m^3) | | Wy: 制动梁对于y 轴的毛截面抵抗矩(m^3) | | Faib: 整体稳定系数 | | ZTWDYL: 整体稳定应力 | ----------------------------------------------------------------------------- Wx Wy Faib ZTWDYL 0.295475E-02 0.231200E-03 0.831 183.522

ZTWDYL = 183.522 <= [ZTWDYL] = 215.000

----------------------------------------------------------------------------- | | | ===== 梁竖向挠度计算 ===== | | 注:吊车荷载按起重量最大的一台吊车确定，采用标准值 | | | | MPN: 最大一台吊车竖向荷载标准值作用下的最大弯矩 | | MKadd: 考虑其他荷载作用时绝对最大竖向弯矩标准值增大 | | L/f: 吊车梁跨度与竖向挠度之比 | ----------------------------------------------------------------------------- MPN MKadd L/F 146.639 0.000 1762.332

L/F = 1762.332 >= [L/F] = 800.000

----------------------------------------------------------------------------- | ===== 梁截面加劲肋计算 ===== | | 梁腹板高厚比h0/tw= 78.500 | | 计算不需要配加劲肋,只需按构造设置 | |A1: 横向加劲肋的最大容许间距 | |BP,TP: 横向加劲肋的宽度,厚度 | ----------------------------------------------------------------------------- A1 BP TP 1.250 0.090 0.006

----------------------------------------------------------------------------- | | | ===== 突缘式支座端板和角焊缝计算 ===== | | |

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| SB: 支座端板的宽度 | | ST: 支座端板的厚度 | | HF1: 吊车梁下翼缘与腹板的角焊缝厚度 | | HF2: 支座端板与吊车梁腹板的角焊缝厚度 | ----------------------------------------------------------------------------- SB ST HF1 HF2 0.230 0.008 0.006 0.006

-----------------------------------------------------------------------------

| ===== 平板式支座加劲肋和角焊缝计算 ===== | | PSB: 平板式支座加劲肋的宽度 | | PST: 平板式支座加劲肋的厚度 | | HF3: 支座加劲肋与吊车梁腹板的角焊缝厚度 | ----------------------------------------------------------------------------- PSB PST HF3 0.140 0.010 0.006

----------------------------------------------------------------------------- | ===== 吊车梁总重量和刷油面积计算 ===== | | | | WW: 吊车梁总重量(包括加劲肋,端板等)(t) | | BPF: 刷油面积(m^2) | ----------------------------------------------------------------------------- WW BPF 0.706 28.576

----------------------------------------------------------------------------- | ===== 吊车轮压传至柱牛腿的反力计算 ===== | | (结果为标准值,单位kN,用于计算排架) | | | | RMAX: 吊车最大轮压传至柱牛腿的反力 | | RMIN: 吊车最小轮压传至柱牛腿的反力 | | TMAX: 吊车横向荷载传至两侧柱上的总水平力 | | WT: 最大的一台吊车桥架重量 | | Wt=吊车总重-额定起重量(硬钩吊车-0.7*额定起重量) | | MM1: 产生最大反力时压在支座上的轮子的序号 | ----------------------------------------------------------------------------- RMAX RMIN TMAX WT MM1 152.4 29.029 15.005 42.366 3

----------------------------------------------------------------------------- | ===== 吊车梁与柱的连接计算 ===== | | TQmaxK: 吊车横向荷载产生的最大水平剪力标准值 | | TQmax: 吊车横向荷载产生的最大水平剪力设计值 | | NHSBolt: 吊车梁与柱的连接需要高强度螺栓个数 | | (摩擦型高强度螺栓 d=20 10.9级 钢丝刷除绣表面处理) | -----------------------------------------------------------------------------

74

TQmaxK TQmax NHSBolt

6.347 9.329 1 ===== 设计满足 ===== ===== 计算结束 =====

通过计算文件可知，有关指标比较均衡，且材料的强度基本得到了发挥，可行。 说明：

1、 可通过本文件查得吊车梁的自重，以用于门式刚架整体建模时恒载部分的输入。 2、 通过本文件还可以得到门式刚架整体建模时的吊车荷载。

对于边跨吊车梁，本工程采用的截面如下图所示，读者可以根据吊车资料自行练习。

图1.7-5 边跨吊车梁截面

1.7.4吊车梁设计相关规范

强度指标：强度、整体稳定、局部稳定和加劲肋设计应满足《钢结构设计规范》

GB50017-2003中第四章要求。需要验算疲劳时，应满足《钢结构设计规范》GB50017-2003中第六章要求。

刚度指标：挠度应满足《钢结构设计规范》GB50017-2003中附录A表A.1.1要求。 设计原则：按弹性受力阶段设计。

连接焊缝：应满足《钢结构设计规范》GB50017-2003第8.2节规定。 连接螺栓：应满足《钢结构设计规范》GB50017-2003第8.3节规定。 1.7.5绘制施工图

吊车梁的施工图绘制比较简单，读者可以参考相关书籍，本处从略。

75

1.8支撑设计

编者按：支撑是门式刚架设计中的重要构件，是传递纵向水平力的可靠保证，稳定的空间支撑体系是几何不变不可缺少的组成部分。在STS中，支撑的设计主要是通过“工具箱”模块的主菜单2完成设计的。

1.8.1支撑设计的启动

图1.8-1 支撑设计

图1.8-2 支撑计算和施工图

1.8.2屋面支撑计算

本工程的屋面支撑布置见1.1节“图1.1-8”，现以屋面边部支撑为例说明其设计。 单击图1.8-2中按钮1，进入屋面支撑设计，如图1.8-3.

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图1.8-3 屋面支撑设计对话框

支撑类型：现有STS版本能计算的屋面支撑类型有：圆钢和角钢类型截面两种。本工程采用角钢截面。

钢材型号：程序提供Q235和Q345两种，现选择Q235。 角钢截面：现选择L90×6

B、L：根据实际填写，本工程B=6m，L=7m，

容许长细比限值：拉杆的长细比限值，这个参数只对角钢起作用。

设计剪力：本支撑段的剪力，可以手算计算后确定，也可以用按钮辅助计算。方法是：

单击该按钮，弹出图1.8-4，依次输入后，返回即可

构件名称：可输入成用户定义的名字。

右侧按钮——为支撑计算方法的选项，只能选择受拉杆件计算或一拉一压杆件设计的

其中一种。

进行优选截面计算：该按钮可以用来进行截面优化选择计算。这里不勾选。

图1.8-4 支撑剪力计算

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支撑跨度：屋面半坡的长度，近似取其水平投影即可。 柱距：据实填写，7m

屋面高度：此处偏于安全的取最高点的高度，10m 支撑个数：据实填写，5个

计算支撑编号：用户可根据需要输入

等间距布置支撑：取消勾选，输入6，6，6，4.5，4.5 风荷载信息：据实填写。 调整后的基本风压：0.47 高度变化系数：1

体形系数：此处按门规

屋面承担山墙风荷载系数：按一半考虑，取0.5

计算支撑编号是支撑所在房间总支撑的编号（从左向右或从下向上）排列用户可根据影响支撑的实际情况修改。

需要说明的是：计算出的设计剪力是选中支撑的剪力，不一定是最不利值。点取确认按钮后程序会显示所有支撑斜杆的设计剪力、支撑直杆的设计轴力，并把所计算支撑编号的支撑斜杆设计剪力传到支撑设计对话框。

参数输入完毕后，单击确定，程序可以自动计算并生成计算书，该支撑的计算书如下： -----------------------------------------------------------------------------

| 屋面支撑斜杆设计输出文件 | | | | 构件名称： | | 输出结果文件: ZC.OUT | | 设计时间: 3/11/2007 | -----------------------------------------------------------------------------

===== 设计信息 ======

支撑形式: 等边角钢L90x6 截面尺寸(mm): b = 90 t = 6.00 截面特性：

毛截面面积 A = 0.10E-02 回转半径 imin= 0.1800E-01 iy = 0.2790E-01

钢材钢号：Q235钢

屈服强度 fy = 235. 强度设计值 f = 215.

支撑数据:

支撑点间距(m) B = 6.000 支撑跨度(m) L = 6.000 构件轴线长度(m) l = 8.485

78

平面内计算长度(m) lx = 4.243 平面外计算长度(m) ly = 8.485 ===== 螺栓连接设计 ======

设计前提：节点板厚度不小于支撑构件厚度， 材料强度不低于构件材料强度。

选择C级普通螺栓

抗剪强度设计值 fvb = 140. 抗压强度设计值 fcb = 305.

螺栓选用: M 14 螺栓个数: 2

受剪承载力设计值 0.85*Nvb= 36.637> N= 31.792 承压承载力设计值 0.85*Ncb= 43.554> N= 31.792

===== 截面验算 ====== 设计原则：

按轴心拉杆进行设计。

按连接设计选定螺栓考虑螺栓孔径的削弱。

作用本支撑段剪力设计值(KN) V = 22.480 支撑内力设计值(KN) N = 31.792

螺栓孔径(mm) D0= 15.500 考虑螺栓孔削减净截面积(m*m) An= 0.9710E-03

强度验算结果(N/mm*mm) σ= 32.741< 0.85*f= 182.750

长细比校核 λx= 235.702<[λ]= 400 λy= 304.132<[λ]= 400 验算满足。

===== 计算结束 ======

分析：由结果可知，该支撑由长细比控制，其应力较小。

屋面支撑设计规范链接：

支撑布置原则——《门规》4.5.1 支撑布置方法——《门规》4.5.2

屋盖横向支撑——《门规》4.5.2第1款，《门规》4.5.4， 柱间支撑——《门规》4.5.2第2款，第3款，第4款，《门规》4.5.4，《门规》4.5.5，《门规》4.5.6

刚性系杆——《门规》4.5.2第5款，《门规》4.5.3 支撑桁架——《门规》4.5.2第7款 支撑计算——《门规》6.5.1，《门规》6.5.4

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斜梁支撑内力确定——《门规》6.5.2， 柱间支撑内力确定——《门规》6.5.2， 圆钢支撑验算截面——《门规》7.2.15，

屋面支撑设计设计知识：

1、门式刚架的屋面支撑应和斜梁构成几何不变的桁架体系。 2、在房屋每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置的空间稳定结构的支撑体系。 3、柱距越大，吊车起重量越大且工作级别越高，支撑的刚度应越大。 4、地震区的支撑宜适当增加，并加强其节点构造。

5、屋面支撑一般采用交叉支撑形式，可仅按轴心拉杆设计，不考虑压杆的工作。非地震区，可考虑用圆钢截面作为支撑，此时，由于圆钢末端设有特殊的张紧装置，可以不控制其长细比。对地震区或风载较大时，一般用型钢截面作支撑。支撑一般按长细比控制，当荷载较大时，还应根据内力情况，验算材料强度。

6、系杆一般按压杆设计，常用的截面形式为圆管截面。 1.8.3柱间支撑设计

本工程有吊车，柱间支撑采用双层支撑，可以对上下柱间支撑分别按单拉杆件设计，读者可自己练习。这里介绍使用“多层支撑”类型进行的设计。

单击图1.8-2中按钮2，进入柱间支撑设计，如图1.8-6 在“支撑类型”里选择“多层支撑”，激活“多层支撑参数设置”按钮 单击该按钮（如图1.8-5），输入有关信息，返回

输入其它信息后，确认，程序自动进行计算，生成计算结果文件。

图1.8-5 多层支撑参数设置

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图1.8-6 柱间支撑计算

支撑类型：目前程序可以设计的主要类型，即交叉支撑、门形支撑、双片支撑、双层支撑、

多层支撑，还可以单独设计上层支撑。对交叉支撑，程序支持按单拉杆件设计。

钢材型号：程序提供Q235和Q345两种，现选Q235 构件名称：可自行指定。现取ZC-1

斜杆数据：输入斜杆几何参数，现选2L100×6，肢背间距8mm

控制参数：净截面系数取默认数据0.85，控制长细比取220，柱顶位移取1/180 支撑荷载作用：用以输入作用在节点上的荷载，现采用的荷载见“表1.8-1”。

表1.8-1 节点荷载

节点1 节点2 风载 5.1 8.1 吊车纵向制动力 0 9.8 纵向地震力（kN） 19 16

该支撑的应力图如图1.8-7所示，由此可知，该支撑的应力很小，其设计由长细比控制。 读者可通过其计算书详细查看其它信息。

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图1.8-7 应力图

规范链接：

支撑类型——《门规》4.5.6 钢材型号——《门规》3.3.1

截面类型——《门规》4.5.4和《门规》4.5.5 控制长细比——《门规》表3.5.2-2 柱顶位移控制——《门规》3.4.2-1 支撑荷载作用——《门规》6.5.3

支撑布置原则——《门规》4.5.1 支撑布置方法——《门规》4.5.2

柱间支撑布置——《门规》4.5.2第2款，第3款，第4款，《门规》4.5.4，《门规》4.5.5，《门规》4.5.6

刚性系杆——《门规》4.5.2第5款，《门规》4.5.3 支撑计算——《门规》6.5.1，《门规》6.5.4 柱间支撑内力确定——《门规》6.5.3， 圆钢支撑验算截面——《门规》7.2.15，

设计知识：

1、 厂房的每个单元的每一柱列，都应设置柱间支撑，且边柱与中柱柱列应在同一开间

内。

2、 有吊车时，柱间支撑应在牛腿上下分别设置上柱支撑和下柱支撑。

82

3、 当抗震设防烈度为8度或有桥式吊车时，厂房单元两端开间内宜设置上柱支撑。 4、 厂房各列柱的柱顶，应设置通常的水平系杆。

5、 柱间支撑的形式主要有十字形、人字形和门形等。十字形支撑传力直接，构造简单，用

料节省，刚度较大，是应用较多的一种形式，人字形和门形主要用于柱距较大或由于建筑或功能不能使用十字形支撑的情况。

6、 十字形支撑的设计时，一般仅按受拉杆件进行设计，不考虑压杆的工作。在布置时，其

倾角一般按35°～55°考虑。

7、 柱截面高度小于800mm时，一般多是沿柱子中心线设置单片支撑。其截面形式多为圆

钢、单角钢、双角钢组成的T形或两槽钢组成的工字形截面。有吊车时，一般用后两种截面。

8、 柱间支撑的截面大小可由计算确定，并应验算其长细比，对于荷载不大的情况，一般由

长细比控制。

9、 山墙风荷载由温度区段的所有柱间支撑承担，计算时，可按柱列求得，然后再平均

分配到每道柱间支撑，对于分层时，可分别求。

10、吊车的纵向制动力由下柱柱间支撑承担。计算可按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001

第5.1.2条第1款规定。

11、纵向地震作用计算可按柱列法进行，计算按2个质点考虑。 12、纵向地震作用不与山墙风荷载和吊车的纵向制动力同时组合。

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1.9三维建模与刚架二维设计

编者按：STS中“门式刚架”模块的主菜单1“三维建模与刚架设计”，可以建立所有榀刚架的整体模型，然后分榀进行计算。在此基础上，运用主菜单2“屋面、墙面设计及报价”完成屋面和墙面设计。这种方式的优点是1、可以形成JCCAD模块所需的上部结构信息，便于接口JCCAD计算基础；2、可以绘制屋面或墙面结构布置图；3、能减少屋面或墙面构件计算时的部分输入工作。

1.9.1三维模型的建立与刚架的平面设计

单击STS程序“门式刚架”模块的主菜单1“三维建模与刚架设计”，进入建模界面，如图1.9-1所示。

图1.9-1 三维建模与刚架设计界面

1.9.1.1网格输入

单击“网格输入”菜单，弹出“厂房总信息及网格编辑”对话框，如图1.9-2a、图1.9-2b所示。

通过这个对话框可以完成网格轴线和厂房设计信息的输入，相对于前面部分介绍的使用方法来说，本节方法的优点是此处输入的厂房信息中的恒载、活载、风载信息能传递到“立面编辑”中的单榀刚架设计中，以实现简化用户的部分操作。

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图1.9-2a 厂房总信息及网格编辑

注意：

1、 跨度为总的跨度。

2、 厂房总长度，本处输入的是结构柱中心线之间的距离。对于边柱距，必须与建筑图

中柱的定位方式协调，本工程边列柱以钢柱最外缘为定位轴线，而柱子翼缘宽度为250，故应减去翼缘宽度的一般，即7000-125=6875mm，这样出后续施工图的时候几何尺寸才能准确。修改方法是通过“平面网格编辑”选项卡完成。

图1.9-2b 平面网格编辑

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单击“确定”后，程序自动按照输入的信息，建立平面轴网。

图1.9-3 网格结果界面

1.9.1.2设标准榀

接下来要做的工作是形成标准榀。所谓标准榀，就是几何信息和荷载信息相同的刚架归并成一个标准榀。原则上不同的标准榀都应分别建立，具体操作时，可以先建立一榀刚架，首先对其设计完成后，其它的标准榀先通过“立面复制”，染后再行修改的方式完成。下面结合例题介绍这个过程。 具体步骤是：

点击菜单“设标准榀”，用鼠标在图1.9-3中的轴线上指定同类的标准榀即可。选择轴线2~11后，程序把选中的轴线用红色显示，表示已经选中。同一标准榀所在的全部轴线选好后，按Esc键退出，程序自动形成标准榀，并标记为GJ-1。相同的方法定义轴线1为GJ-2，定义轴线12为GJ-3，定义轴线13为GJ-4，定义轴线14为GJ-5。

1.9.1.3单榀刚架设计

点击“立面编辑”菜单，程序提示“用光标选择轴线”，用鼠标选择GJ-1所在的任意轴线即可。选择后，程序进入刚架的单榀设计界面（和前面的二维界面完全相同），通过这个菜单就可以完成GJ-1的平面分析与设计。具体操作步骤和有关原理参考前文所述。

设计完成后，程序将对GJ-1所对应的所有刚架的数据进行更新。

设计完GJ-1后，可用相同的方法设计其它刚架，或者用“立面复制”菜单先把GJ-1的

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数据复制到未设计的其它刚架，再通过“立面编辑”进行修改设计。

1.9-4标准榀结果

立面删除：可以删除任意刚架，方法是点取要删除的刚架所在的轴线。但删除操作后，是不能用UNDO来恢复的。对于设置过标准立面的榀，程序提供两种方式供选择。

1.9.1.4刚性系杆

所有的刚架都设计完成后，可以通过“系杆布置”来添架刚性系杆。刚性系杆对于单层，可以在檐口和屋脊设置刚性系杆，需要先定义，然后布置。本工程带夹层，夹层位置的纵向钢梁也是通过该菜单完成布置的。

如果布置错了，可通过删除系杆将其删除。

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1.9-5 系杆截面定义

定义好截面，即可。按命令行提示完成布置即可。

说明：布置的这些数据主要是提供绘图数据，不进行整体计算，其本身计算也不进行。 1.9.1.5完成建立建模

至此，刚架的三维模型可以说基本建立了。此时可查看结构的透视图，这样有助于检查模型的正确与否。如图1.9-6。

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图1.9-6 三维模型透视图

模型建立完成后，单击

，程序弹出下图页面：

图1.9-7 三维模型透视图

根据需要选择，第一次操作，一般可选择“是”，把数据传递给屋面墙面设计。

图1.9-8 荷载倒算 保存数据，形成用于屋面、墙面设计的数据。

点取回前菜单，保存建模数据，程序会给出询问，选择“是”，生成下步数据。 可以自动生成各层传递到基础的数据，用户可以进行确认。

1.9.2屋面、墙面设计及报价

本节重点介绍用三维建模来进行维护结构部分的设计和用STS工具箱来进行设计的不同之处，两者相同的部分请读者参看本书前面几节内容。

单击STS程序“门式刚架”模块的主菜单2后，程序首先给出如图1.9-9所示的主菜单，一般情况下，按菜单顺序完成即可。

图1.9-9 屋面墙面设计及报价

其功能是接力模块1，完成门刚屋面、墙面的布置、单根构件的计算与绘图、屋面墙面布置图绘制、整体用钢量的统计和报价以及三维透视图的显示。 布置的构件是不能进行整体分析的，仅用于单根构件计算。 1.9.2.1屋面构件布置

单击“图1.9-9”菜单2“屋面、墙面交互布置”，打开图1.9-10所示的界面。

图1.9-10 屋面、墙面交互布置界面

用户可首先利用“标号前缀”菜单，对后续的交互布置、构件详图、布置图、构件表中的构件的标号进行编辑，一般情况下可不修改。如不修改，则初学者首先要做的是熟悉程序中默认的各种标号前缀。

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单击图1.9-10中的菜单“屋面构件”，打开图1.9-11所示的界面。程序缺省进入时，默认为先进入顶层平面。（这个菜单可以布置檩条、隅撑、拉条、屋面支撑等构件。）

图1.9-11 屋面构件布置界面

说明：“选择楼层”菜单可以用来切换标准层。 1、屋面支撑布置

程序提供两种类型的截面，即圆钢和等边角钢，供选择。支撑只能在单个房间内布置。布置完成后，可以对支撑进行拷贝、删除、修改等。其中拷贝、删除是对房间操作，修改是对其中一组支撑操作。（在布置时认为不满足需要可在此修改，若后续的计算不满足，同样需要通过此处来修改）

本工程屋面设置三道横向水平支撑，即在端部第二开间和厂房中间开间。支撑截面采用L90*6。下面说明具体步骤：

单击图1.9-11中的“布置支撑”菜单，程序命令行提示“选择矩形房间号”布置支撑， 选择房间3，

（选择支撑所在房间的一侧梁） 选择轴线2上的梁，

（弹出支撑截面定义对话框，如右图所示）

选择角钢L90*6 （输入支撑组数） 输入5，回车 输入1，回车

输入6，6，6，4.5，4.5

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（程序自动在房间3布置支撑） 点取“拷贝支撑”菜单， （选择已布支撑的房间） 选择“房间3”

（选择未布支撑的房间）

选择“房间13、23”。（程序依次实现支撑的拷贝） 对于“4、14、24”采用类似的方法布置即可。 2、檩条布置与编辑

对于檩条，程序提供两种布置方法：自动布置和交互布置。用户可以根据需要选择，多采用两者结合，或交互布置的方式。檩条布置可以在所有房间内进行，也可以跨越房间布置。

本工程步骤是：

自动布置：点取图1.9-11中的“自动布置”后，出现参数确认对话框（如图1.9-12），确定檩条和拉条信息、斜拉条设置信息、檩条排列方式等，程序自动布置檩条及拉条。

图1.9-12 檩条自动布置

（接下来可以根据需要对自动布置的结果进行编辑） 点取图1.9-11中的“删除拉条”，按Tab键转成窗选对象方式，选择靠近檐口处程序

自动布置的拉条，

输入2（选择删除斜拉条）

点取图1.9-11中的“删除隅撑”，按Tab键转成轴线选择方式，删除最上和最下檩条位置处的隅撑。

点取图1.9-11中的“布置檩条”，程序弹出檩条截面对话框（如图1.9-13）

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图1.9-13 檩条交互布置截面定义

选好截面单击确定

A选择下侧檐口处左端节点（选择基准线的第一节点） 选择下侧檐口处右端节点（选择基准线的第二节点） 在该檐口上方任意位置单击（指定相对于基准线的方向），弹出下图

输入300，回车

B按Esc结束这侧檐口处檩条布置。 按以上相同的方法（重复A到B步骤），布置另一侧檐口处檩条。

点取图1.9-11中的“布斜拉条”，

选择靠近下侧檐口处的第一排檩条（选择斜拉条所连接的第一排檩条） 选择与该檩条相邻的上排檩条（选择斜拉条所连接的第二排檩条） 相同的方法布置另一侧檐口处檩条间的斜拉条。

3、布置隅撑

点取图1.9-11中的“布置隅撑”，弹出隅撑截面定义对话框（图1.9-14），选择后确定， 按Tab键转成轴线选择方式，布置檐口处檩条位置的隅撑。

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图1.9-14 隅撑截面定义

程序约定： （1）、对隅撑的布置，提供单选、窗选和轴线选择3种方式 （2）、对隅撑截面的定义，程序提供的截面为单角钢，形式分3种，

类型A：连接在刚架的下翼缘

类型B：连接在刚架构件的下翼缘附近的腹板上， 类型C：连接在靠近下翼缘附近的加劲板上。

点取“全楼归并”，可以查看归并后的结果。 可以通过“改归并号”菜单对结果进行修改。（本工程不修改）

布置完成后，点取“返回”退出屋面构件布置。

檩条布置时，可以选择6种截面形式。可以通过点取“檩条库”按钮打开“型钢截面表”对话框，

檩条及拉条编辑：可以完成檩条悬挑，修改檩条，布斜拉条，删除拉条完成。

檩条悬挑：边缘檩条的悬挑，可以窗选或单个选择。首先选中要悬挑的檩条，按命令行提示选择悬挑方式、输入悬挑长度，参数输入完成后，按鼠标右键或[Esc]键退出。

对于单选方式布置檩条时，应在离悬挑端较近处点选檩条。一次操作只能完成一端悬挑。 边列柱上的端檩条是否悬挑、悬挑多少与此处的建筑构造有关，参看建筑节点构造确定，本工程悬挑长度取150+150=300。

取消悬挑的方法：将悬挑长度设为0，重新设置悬挑。

修改檩条：檩条计算后，如不满足，需要重新回到此处（模型处）修改。

注意的是：檩条修改后，程序会自动将选中的檩条间的斜拉条删除，如需要斜拉条，则应重新布置。

布斜拉条：注意两排檩条的选择次序不同，则斜拉条的方向不同。

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删除拉条：提供单选和窗选两种方式。

1.9.2.2墙面构件

单击图1.9-10中的“墙面构件”，打开图1.9-15所示的工作界面。

图1.9-15 墙面构件 根据建筑图，在房间4和房间10有门洞。

图1.9-16a 门定义 图1.9-16b 窗定义

宽度4200，高4200，

当布置了门窗洞口，如选择自动布置墙梁，程序会把洞口数据自动传递，把墙梁间距排列，此时要做的主要工作是检查数据。在布置好的结果中遇到洞口位置墙梁自动打断。 窗洞口较大时，窗上下的檩条负担的面积实际大于标准距离1.5m。如果窗高大于1.5m的话。

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程序自动把多余部分换算成檩条的距离。

墙架布置时要结合建筑图进行，墙梁的间距要考虑门、窗等的影响。程序现在能计算的是墙梁和隅撑。

可以布置墙架梁、墙架柱、隅撑、柱间支撑、拉条、斜拉条、抗风柱等。

程序对此分别设了菜单，根据需要选择要执行的菜单就可以。程序布置构件是在由梁、柱围成的区域内进行的。布置完成后还可以对构件进行编辑。 下面对此略做说明，具体操作读者可以练习完成。

对墙架梁和墙架柱来说：截面形式可以是冷弯薄壁C形，、Z形，柱布置时，要求输入的距离是相对选中的网格原点的相对值，单位为毫米。布置墙架梁时程序提醒用户选择梁的布置方向。对墙架柱，在整个网格区域高度内布置时，则按命令行提示选择网格号的最低点和最高点即可实现。

现在能完成的柱间支撑有：

类型一：交叉形支撑，斜杆截面可以是圆钢、等边角钢（单角钢、双角钢）、双片

支撑（等边角钢、不等边角钢）

类型二、四、五（多层支撑）：斜杆截面可以是圆钢和等边角钢（单角钢、双角钢），

水平杆可选形式为等边角钢。

类型三：门形支撑，上部腹杆、斜杆和水平杆截面形式可选等边角钢（单角钢、

双角钢）

1.9.2.3屋面构件计算和绘图

单击“图1-.9-6”菜单3檩条、墙梁、隅撑计算和绘图后，进入工作界面，选择“屋面构件”完成屋面的计算与绘图。

点击“屋面构件”进入下级菜单，如图1.9-17所示，用户可通过点取相应菜单完成檩条和屋面隅撑的计算，并绘制其详图，同时用户可以绘制其它详图，如拉条详图。这些详图可绘制在同一张图纸上。程序缺省进入顶层平面，当有必要时，用户可以通过其中的“选择楼层”菜单来改变标准层。

图1.9-17 屋面构件计算与绘图界面

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1、檩条计算

先单击图1.9-17中的“檩条计算”，然后在平面图上点取需要计算的檩条，出现如图1.9-18所示对话框，其中，程序自动可以从整体模型中获取的参数主要是：檩条形式、截面名称、钢材型号、屋面倾角、檩条间距、檩条跨度、拉条设置、屋面自重、屋面活载等，对于屋面自重需要修改，扣除掉檩条自重，对于其他参数用户可以调整，调整值参看1.6节。

确认后，点击“计算”按钮，程序自动完成计算，给出计算书，

满足计算各项要求的檩条在平面图中用绿色标示，不满足用粉色，对于不满足的，需要回到交互布置中修改截面。

图1.9-18 简支檩条计算

2、隅撑计算

单击图1.9-17中的“隅撑计算”，然后在平面图上点取需要计算的隅撑，出现对话框（如图1.9-19），该对话框中，程序自动从整体模型中获取的有：隅撑节点形式、隅撑位置、与隅撑想关檩条截面形式、梁截面数据，隅撑名称、隅撑与腹板夹角、隅撑截面、檩条孔信息，螺栓数据中螺栓直径从交互布置信息中取得，b值可调整，a值程序自动计算，h取檩条高度的一半和100mm的小值。

确认后，点“计算”按钮，程序自动完成计算并给出计算书，计算通过的会在平面图用绿色标示。

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图1.9-19 隅撑计算

3、绘图

程序对绘图提供自主选择和全部选择两种方式，自主选择可以根据需要选择要绘制的对象，下面重点介绍这种方式，具体是：

檩条

可以通过单击图1.9-17中的“选择檩条”实现，程序提供单根点取和框选方式选择需要绘图的檩条，选择方式可通过[Tab]键切换。在平面图上点取檩条后，出现图1.9-20所示对话框。

其中，从整体模型中传来的参数有：檩条名称、截面形式、跨度、左挑、右挑以及悬挑长度、拉条信息、隅撑信息等。对左右支座螺栓参数和跨中螺栓参数程序则给出缺省值，用户可以按要求调整。如果未设置拉条则跨中螺栓按钮未选中，相关参数不可选。新的檩条详图中增加了斜拉条孔和隅撑孔。

下面解释参数X1、Y1、Dx、Dy的含义（以左支座螺栓数据为例）。 X1：最左端一列螺栓距檩条左端端部的距离； Y1：最上面一排螺栓距檩条顶部的距离； Dx：各檩条之间的间距； Dy：各排檩条之间的间距。

如需选择绘制多根檩条详图，则每选择一次需要定义或修改相应螺栓的参数才可，所有选中的檩条将画在同一张图上。

在平面图中，选择要画详图的檩条用黄色标记，同时将归并号与选中檩条归并号相同的檩条全部标记。

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图1.9-20 檩条施工图

拉条

可以通过单击图1.9-17中的“选择拉条”实现，在平面图上选取需要绘图的拉条（包括直拉条、撑杆和斜拉条），出现如图1.9-21所示对话框。从整体模型中传来的参数有：拉条类型、拉条直径、撑杆套管的截面、构建名称等，对其余参数则给出缺省值，用户可根据实际情况修改。

选中的拉条在平面图中用黄色来标记，可以依次选择多根拉条，选中的拉条将画在同一张图上。

图1.9-21 拉条详图

隅撑

可以通过单击图1.9-17中的“选择隅撑”实现，在平面图上选中需要绘图的隅撑，程

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序可自动获得隅撑的相关信息，具体信息可参考“隅撑计算”部分。

选中的隅撑在平面图中会用黄色标记，可以依次选择多个隅撑，选中的隅撑将画在一张图上。

图1.9-22 隅撑施工图

对于全部选择方式，主要的功能菜单是“全层檩条” 、“全层拉条”和 “全层隅撑”，这些菜单可以把当前平面中所有的檩条、拉条和隅撑选中，进行绘制。

选择好绘制对象后，用户可以通过 图1.9-17中的“绘施工图”菜单把它们全部绘出，单击该菜单后，出现下面页面：

图1.9-23 绘图参数

一般取默认参数即可。 100

图1.9-24 节点详图

说明：在绘制施工图环境下，可以通过“节点详图”绘制有关节点大样。

注意：前面所述的檩条计算和绘图实际上是的，其基本情况是：绘制檩条施工图之前需要选择目标，但选中用来绘图的檩条并不一定要在前面经过檩条计算这一步。同样隅撑、墙梁、支撑、抗风柱等构件的计算和绘图也是类似的关系。 1.9.2.4墙面构件计算与绘图

单击“图1-.9-6”菜单3檩条、墙梁、隅撑计算和绘图后，进入工作界面，可以通过选择“墙面构件”完成墙面的计算与绘图。

点击“墙面构件”，此时在“命令行”提示“请选择网格线确定立面”，用鼠标选择1~14轴立面。立面确定后进入下级菜单，可计算选中立面上的墙架梁和墙面隅撑，同时绘制其详图，此外还可以绘制立面上的拉条及墙架柱的详图。这些图可以绘制在同一张图上，也可以分开绘制。

图1.9-25 墙面构件计算

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1、墙梁计算

单击图1.9-25中的“墙梁计算”，然后在立面图上点取需要计算的墙梁，出现对话框（如图1.9-26）。

该对话框中，程序可以自动从整体模型获取的参数有：墙梁形式、墙梁截面名称、钢材型号、墙梁间距、墙梁跨度、拉条设置、墙梁布置方式等，对于其他参数程序则给出缺省值，用户根据需要修改。本工程修改的具体数值参见1.6节，参数确认后点击计算按钮计算。

满足计算在立面图中用绿色标示，不满足用粉色标示。

2、隅撑计算

参考屋面隅撑计算。注意的是墙面隅撑计算和绘图时与隅撑相关构件为墙架梁和立面柱。

图1.9-26 墙梁计算

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图1.9-27 墙面隅撑计算

3、 绘图

墙面构件的绘图部分与屋面构件绘图的操作类似，可以参考屋面构件部分。

1.9.2.5屋面支撑计算和绘图

屋面支撑的设计需先单击图1.9-6的菜单“4支撑计算和绘图”，进入工作界面后，选择分屋面支撑来进行计算和绘图。

选择“屋面支撑”进入屋面支撑的计算和绘图（如图1.9-28）；

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图1.9-28 屋面支撑计算

说明：“选择楼层”可以用来在需要时变换标准层。

1、支撑计算

单击图1.9-28中的“支撑计算”，在平面图上点取端部第二开间的屋面支撑，出现对话框（如图1.9-29）

图1.9-29 屋面支撑计算

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程序自动从整体模型中提取的参数有：支撑类型、钢材型号、角钢截面、几何尺寸B,L、构件名称等，对于容许长细比、设计剪力、计算方法，则要由用户来确定，具体见1.8节。容许长细比只对角钢起作用。下面说明此时“设计剪力”的确定方法。

设计剪力是作用于本支撑段的剪力设计值，用户可以计算后输入，也可以使用程序提供的辅助计算工具计算。这里采用第二种方法，点击“设计剪力”按钮，出现图1.9-30对话框。

图1.9-30 支撑剪力计算

说明：除了风荷载信息，其余参数是选中支撑所在房间的支撑信息，计算支撑编号是支撑所在房间总支撑的编号（从左向右或从下向上）排列，用户可根据影响支撑的实际情况修改。风荷载需要用户自己输入，基本风压为0.47，高度变化系数取1，体形系数取0.65，屋面承担山墙风荷载系数取0.5。

需要说明的是：计算出的设计剪力是选中支撑的剪力，不一定是最不利值。点取确认按钮后程序会显示所有支撑斜杆的设计剪力、支撑直杆的设计轴力，并把所计算支撑编号的支撑斜杆设计剪力传到支撑设计对话框。

参数确认以后，程序会自动进行计算，如满足用绿色表示，不满足则用粉色表示。当不满足时，则需要回到“屋面构造交互布置”中进行屋面支撑截面的修改，然后再重新计算。

2、绘图

单击图1.9-28中的“选择支撑”，选择需要绘图的屋面支撑，选中后出现对话框（如图1.9-31），程序可以自动从整体模型获取的绘图数据有：支撑类型、支撑几何数据、支撑截

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面以及构件名等，其他参数如焊缝数据、螺栓数据可根据需要修改。

图1.9-31 屋面支撑施工图

说明：选中的支撑在平面图中用黄色标示，可以选择多个支撑，它们将绘在同一张图上。

接下来用户就可以单击“绘施工图”完成选中的屋面支撑的详图和构件表。

1.9.2.6柱间支撑计算和绘图

柱间支撑的设计需先单击图1.9-6的菜单“4支撑计算和绘图”，进入工作界面后，选择柱间支撑来进行计算和绘图。

点击“柱间支撑”,根据命令行提示选择“1轴~14轴”网格线，确定立面（此处以该立面为例来说明）。立面确定后进入下级菜单，实现其计算和绘图（如图1.9-32）。现有程序能绘图的具体支撑形式有交叉支撑（圆钢、等边角钢、双角钢）、双片支撑（等边角钢、不等边角钢）、门形支撑等。

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图1.9-32 柱间支撑

1、支撑计算

单击图1.9-32中的“支撑计算”，然后在立面图上点中需计算的柱间支撑，弹出如图1.9-33页面，

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图1.9-33 柱间支撑计算

图中程序可以自动传递的数据有：支撑类型、截面形式、支撑尺寸B,H，构件名称等。 对于控制参数和作用支撑上的荷载需要用户根据实际情况输入，参考1.8节中相关内容即可。 2、绘图

单击图1.9-32中的“选择支撑”，在立面上点中要绘图柱间支撑，在平面图中用黄色标示，可以选择多个支撑进行绘图，它们将绘在同一张图上。

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图1.9-34 柱间支撑施工图

选中柱间支撑后出现支撑详图参数定义对话框（如图1.9-34），其中截面数据部分随支撑类型不同而不同。

单击图1.9-32中的“绘施工图”菜单，程序自动把选中的柱间支撑详图和构件表

绘制出来。

1.9.2.7抗风柱计算和绘图

抗风柱的设计通过“5抗风柱计算和绘图”完成。程序会首先进入底层平面图，抗风柱在平面图中用黄色标示，只有标示的柱才能计算和绘图。这里说明一下：抗风柱的定义可在三维模型中实现也可以在墙面构件交互布置中补充定义。如果在前面刚架设计时，抗风柱已经计算，此处可直接绘图。

在其工作界面中单击“点取计算”，选择抗风柱，选中柱子后出现对话框如图1.9-35。

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图1.9-35 抗风柱计算

图中程序自动从整体模型中获得的参数是：构件名称、抗风柱高度、抗风柱间距、钢材钢号和墙梁信息。对于柱顶恒载和活载需要输入，其他参数给出缺省值，可根据需要修改。

参数确定后点计算按钮计算。

抗风柱的绘图首先通过单击“选择构件”，选择要绘图的抗风柱，然后通过“绘施工图”即可绘出。

1.9.2.8绘布置图

可以通过“6绘布置图”绘制不同结构层的平面布置图、墙面布置图、统计当前图形中的构件并形成构件表。用户可使用标注尺寸、标注字符、标注轴线、标注中文等工具对图面进行修改和补充，还可以通过图块移动命令移动图形。首先需要

选择2

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图1.9-36 标准榀结果

点取菜单屋面构件绘制屋面构件布置图，出现构件选择对话框，用户可根据需要选择需要绘制的构件，缺省为全部选中。

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图1.9-37 三维模型透视图

注意：构件表中的构件单重和画详图形成的构件材料表对应，如构件未进行详图绘制，则该构件重量为0。 1.9.2.9三维线框透视图

通过绘制三维图可以使用户从三维空间的不同角度观察整个模型。 1.9.2.10钢材统计和报价 此处仅做一下说明： 1、 钢材订货表

统计所有布置的刚架柱、梁、檩条、墙梁、支撑、隅撑等的用钢量（毛重），按标准截面列出钢材订货表。 2、 钢材报价表

按照各种材料的价格统计速有布置的刚架柱、梁、檩条、墙梁、支撑、隅撑等的单方造价、总价和总用钢量。用户可以修改工程量和单价，在修改后程序可以重新形成报价表。

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