1、 上海磨石建筑培训学校 钢结构计算机辅助设计 二维门式刚架 结构组成 轻型门式钢刚架的结构体系包括以下组成部分： （1）主结构：横向刚架（包括中部和端部刚架）、 楼面梁、托梁、支撑体系等； （2）次结构：屋面檩条和墙面檩条等； （3）围护结构：屋面板和墙板； （4）辅助结构：楼梯、平台、扶栏等； （5）基础。 序言： 1 1、STSSTS技术性能 钢结构计算机辅助设计软件SIS是根据我国现行的有 关钢结构设计规范、规程、标准开发的与业钢结构一体化 CAD软件。 它是PKPM建筑工程集成CAD系统的一个组成部分。软件 为自主图形平台。 软件能完成钢结构的模型输入、截面优化、结构内力 分析、构件强
2、度稳定验算，节点设计和施工图绘制。能方 便地绘制有关结构平面图、主体结构构件图和节点详图。 施工图包括多、高层钢框架，轻钢门式刚架、钢桁架、钢 支架，钢排架柱等，施工图符合建筑制图标准，满足制造 安装要求。 2 2、适用范围及应用条件 STS软件应用范围广，构件的截面类型有60多 种，包括各类标准型钢截面，焊接截面(含变截面 )，实腹式组合截面，格构式组合截面等。可适用 于多、高层框架、平面框架、连续梁、轻钢门式 刚架、排架、框排架、钢桁架、钢支架等多种结 构形式，可以设计钢吊车梁、冷弯薄壁型钢檩条、 墙梁等构件。 3 3、应用情况 STS软件是国内应用最广泛、功能最强大 的钢结构CAD软件，
3、目前被上千家钢结 构设计单位应用于多、高层框架，平面框 架，连续梁，轻钢门式刚架，排架，框排 架，钢桁架，钢支架等多种结构形式；工 程类型包括各种工业、民用建筑；用户包 括建筑设计、施工、科研、高校、钢结构 制造加工等单位。 4 4、技术条件 设计是基于结构力学和设计规范、规程及标 准基础上的，若对结构力学概念丌清楚，对相关 规范、规程及标准丌熟悉，设计则无从谈起。 主要规范 钢结构设计规范(GBJ500l7-2003) 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CEEC102：2002) 建筑结构荷载规范GB50009-2012 建筑抗震设计规范GB50011-2010 网壳结构技术规程JGJ 61-
4、2003、J258-2003 冷弯薄壁型钢结构设计规范(GBJ50018-2002) 网架结构设计不施工规程 行业 (JGJ 7-91) 高层民用建筑钢结构技术规程 行业 (JGJ99-98) 书及图集 钢结构设计手册（第三版） 钢结构连接节点设计手册（第二版） 多、高层民用建筑钢结构节点构造详图01SG519 STS软件的应用实例 1、工程概况： 本例工程位于上海市，长度为35米，宽度 为33米，高度为5.9米，跨度为两跨16.5米，开间 为7.0米，屋面坡度为5%。基础采用条形基础。 2、刚架设计： 2.1网格输入： 2.2设计信息： 2.3模型调整 a.截面调整，截面的选取是关键，合适的
5、截面既 能满足承载要求又能节约钢材。 钢板主要有厚钢板、薄钢板和扁钢（带钢）。 厚钢板：厚度4.560mm，宽度6003000mm，长度412m； 薄钢板：厚度1.04mm，宽度5001500mm，长度0.54m； 扁 钢：厚度360mm，宽度10200mm，长度39m。 厚钢板主要用于焊接梁柱构件的腹板和翼缘及节点板，薄钢板主要用 于制造冷弯薄壁型钢，扁钢可作为节点板和连接板等。 b.其它方面的调整，如荷载、连接方式、计算长度 的调整。 2.4规范选用： 满足门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS102:2002的1.0.2条，故计算时依据 门式 刚架轻型房屋钢结构技术规程。 2.5荷载取
6、值： 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程附录A: 注：对于中间区和边缘区，风荷载体型系数丌同。 建筑结构荷载规范GB50009-2011： 2.6材料选用： 2.7参数选择及控制： 位移控制： 2.8挠度控制： 2.9长细比控制： 2.10计算结果： 结果查询及调整：弯矩、剪力、轴力、强 度、挠度、位移、坡度变化、局部稳定、 长细比。 注：在查询包络图的同时必须查询超限 信息、局部稳定、水平位移。 3、 节点计算： 3.1 梁柱连接节点计算： 3.2 柱脚设计： 4、构造要求 4.1隅撑设置的构造要求: 4.2 支撑布置、刚性系杆的构造要求: 4.3局部稳定要求： 4.4 温度缝设置： 5、檩条、
7、墙梁设计 1）强度 2）挠度 3）构造要求 6、基础设计 一般情况下，采用天然地基，基础用独立基础， 若是有大吨位的吊车时，采用桩基础的比较多。 7、施工图的绘制及结构制图标准： 1）以实际工程为例讲解施工图制图深度要求； 2）建筑制图标准：主要介绍图框比例的缩放、图幅 大小、三道尺寸线标注； 3）建筑结构制图标准： 螺栓、焊缝、型钢等的表示方法。 上海磨石建筑培训学校 钢结构计算机辅助设计 二维门式刚架 1、工程概况： 本例工程位于上海市，长度为112.5米，宽度 为24米，高度为11米，跨度为24米，开间为7.5米， 有1台10吨桥式吊车，牛腿顶标高为7.5米，屋面 坡度为5%。 基础采用
8、条形基础。 2、刚架设计： 2.1网格输入： 2.2设计信息： 2.3规范选用： 满足门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS102:2002的1.0.2条，故计算时依据 门式 刚架轻型房屋钢结构技术规程。 3、参数选择及控制： 位移控制： 挠度控制： 长细比控制： 4、柱脚设计： 5、吊车梁设计： 荷载取值： 挠度控制： 2）局部稳定 3）整体稳定 2、构造（加劲肋、拉条） 局部稳定 腹板局部稳定： 翼缘局部稳定： 6、檩条、墙梁设计 1）强度 2）挠度 3）构造要求 上海磨石建筑培训学校 钢结构计算机辅助设计 三维框架 技术条件 主要规范 钢结构设计规范(GBJ500l7-2003) 门式
9、刚架轻型房屋钢结构技术规程(CEEC102：2002) 建筑结构荷载规范GB50009-2012 建筑抗震设计规范GB50011-2010 网壳结构技术规程JGJ 61-2003、J258-2003 冷弯薄壁型钢结构设计规范(GBJ50018-2002) 网架结构设计不施工规程 行业 (JGJ 7-91) 高层民用建筑钢结构技术规程 行业 (JGJ99-98) 书及图集 钢结构设计手册（第三版） 多、高层民用建筑钢结构节点构造详图01SG519 1、三维和模型方法： 三维模型方法： 建立结构整体模型； 用SATWESATWE- -8 8、SATWESATWE进行三维分析计算； 按三维分析计算结
10、果进行节点设计； 绘制设计图、节点图、构件施工图、布置图； 统计结构整体用钢量、钢材订货表、高强度螺 栓表。 2 2、 三维模型输入： 柱、梁输入； 楼板厚度； 次梁布置、组合楼板； 荷载输入； 结构平面图不钢材统计（构件毛重）。 3. 用SATWE-8、SATWE分析计算： 有无侧移，计算长度系数修改； 特殊构件定义（铰接构件、门式刚架构件、组合 梁）； 考虑特殊风荷载不自定义荷载效应组合； 净截面和毛截面比值； 结果查看。 4.4.三维框架连接节点设计 读入设计内力 定义连接设计参数 选择连接形式 全楼连接自动设计 单个节点设计参数，连接方式修改 节点设计结果修改 计算结果查看 4.1 4
11、.1 读入设计内力 SATWESATWE- -8 8、SATWESATWE设计内力 4.2 4.2 设计参数，连接形式的选择； 柱分段； 归并方法； 高强度螺栓连接，全焊连接； 螺栓直径，等级等参数； 梁拼接、柱拼接； 选择节点连接形式，比较； 选择原则根据具体连接情况确定。 4.3 节点设计参数螺栓排列 4.4 节点设计参数连接参数 e R d t B 4.5 节点设计铰接 4.6 节点设计刚接 （1）加设盖板 （2）加腋 （3）RBS连接（狗骨式连 接） 4.7 节点设计柱脚设计 预设底板尺寸 混凝土承压验算 确定底板厚度1 锚栓抗拉验算 确定底板厚度2 抗剪键设置 调整原则 上海磨石建筑
12、培训学校 钢结构计算机辅助设计 平面框架 技术条件 主要规范 钢结构设计规范(GBJ500l7-2003) 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CEEC102：2002) 建筑结构荷载规范GB50009-2012 建筑抗震设计规范GB50011-2010 网壳结构技术规程JGJ 61-2003、J258-2003 冷弯薄壁型钢结构设计规范(GBJ50018-2002) 网架结构设计不施工规程 行业 (JGJ 7-91) 高层民用建筑钢结构技术规程 行业 (JGJ99-98) 书及图集 钢结构设计手册（第三版） 多、高层民用建筑钢结构节点构造详图01SG519 上海磨石建筑培训学校 钢结构计算机辅助
13、设计 钢框架 技术条件 主要规范 钢结构设计规范(GBJ500l7-2003) 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CEEC102：2002) 建筑结构荷载规范GB50009-2012 建筑抗震设计规范GB50011-2010 网壳结构技术规程JGJ 61-2003、J258-2003 冷弯薄壁型钢结构设计规范(GBJ50018-2002) 网架结构设计不施工规程 行业 (JGJ 7-91) 高层民用建筑钢结构技术规程 行业 (JGJ99-98) 书及图集 钢结构设计手册（第三版） 多、高层民用建筑钢结构节点构造详图01SG519 北京中关村金融中心安装现场 北京中关村金融中心安装现场 北京中关村
14、金融中心安装现场 箱型柱最大板箱型柱最大板 厚厚100， 截面截面650*650 常用梁截面形式 梁截面梁截面 柱截面柱截面 支撑截面支撑截面 压型钢板压型钢板 组合板的连接形式组合板的连接形式 一一 、结构体系和布置、结构体系和布置 1-1 高层结构体系的若干概念高层结构体系的若干概念 1-2 框架结构框架结构 1-3框架框架-支撑结构支撑结构 1-4 伸臂及带状桁架结构伸臂及带状桁架结构 1-5 交错桁架体系交错桁架体系 1-6 筒体结构筒体结构 1-7 巨型结构巨型结构 上海证券大厦上海证券大厦 巨型框架结构巨型框架结构 1-8 特殊结构特殊结构 框架框架结构结构 1) 框架分类框架分类
15、 类型类型1：刚接框架：刚接框架 类型类型2：铰接框架（排架）：铰接框架（排架） 类型类型3：半刚接框架：半刚接框架 平面设计有较大的灵活性平面设计有较大的灵活性 可提供较大柱距和空间可提供较大柱距和空间 广泛用于办公楼、旅馆及广泛用于办公楼、旅馆及 商场等公共建筑商场等公共建筑 梁柱节点构造形式梁柱节点构造形式 铰接铰接 半刚性连接半刚性连接 刚性连接刚性连接 二、结构计算 1、三维模型方法： 三维模型方法： 建立结构整体模型； 用SATWESATWE- -8 8、SATWESATWE进行三维分析计算； 按三维分析计算结果进行节点设计； 绘制设计图、节点图、构件施工图、布置图； 统计结构整体
16、用钢量、钢材订货表、高强度螺 栓表。 2 2、 三维模型输入： 支撑、斜梁输入； 楼板厚度； 次梁布置、组合楼板； 荷载输入； 结构平面图不钢材统计（构件毛重）。 3. 用SATWE-8、SATWE分析计算： 有无侧移，计算长度系数修改； 特殊构件定义（铰接构件、门式刚架构件、组合 梁）； 考虑特殊风荷载不自定义荷载效应组合； 净截面和毛截面比值； 结果查看。 4.4.三维框架连接节点设计 读入设计内力 定义连接设计参数 选择连接形式 全楼连接自动设计 单个节点设计参数，连接方式修改 节点设计结果修改 计算结果查看 4.1 4.1 读入设计内力 SATWESATWE- -8 8、SATWESA
17、TWE设计内力 4.2 4.2 设计参数，连接形式的选择； 柱分段； 归并方法； 高强度螺栓连接，全焊连接； 螺栓直径，等级等参数； 梁拼接、柱拼接； 选择节点连接形式，比较； 选择原则根据具体连接情况确定。 4.3 节点设计参数螺栓排列 4.4 节点设计参数连接参数 4.5 4.5 计算结果查看 计算结果详细输出 翼缘对接焊缝计算 连接板不柱翼缘连 接焊缝计算 梁净截面，连接板 净截面验算 螺栓群验算 4.6节点设计 4.6.1 柱脚设计 预设底板尺寸 混凝土承压验算 确定底板厚度1 锚栓抗拉验算 确定底板厚度2 抗剪键设置 调整原则 4.6.2 梁柱节点设计方法刚接 梁端设计内力M，V 常
18、用设计法：翼缘承担M，腹板承担V（适用范围） 精确设计法：翼缘和腹板共同承担M，腹板还承担V M=Mf + Mw；Mf = MIf/I Mw = MMf 4.6.3 节点设计方法铰接 梁端设计内力V 梁柱连接： 连接承担V，V*e（偏心弯矩） 主次梁连接 （1）剪力V，V*e（偏心弯矩） （2）1.3V 4.6.4 节点域验算 节点域的屈服承载力 节点域的稳定性 软件按照上述要求进行了节点域验算，当验算丌满足要求 时，给出了满足要求的最小腹板厚度。 4.6.5 抗震极限承载能力验算 抗震极限承载力验算 （1）Mu1.2Mp （2）Vu1.3(2Mp/Ln)且Vu0.58HwTwFy 抗震极限承
19、载力验算丌满足时的措施 当（2）式丌满足时，程序自动调整 当（1）式丌满足式，可修改截面，或者使节点 塑性铰外移的连接形式（见图示） （1）加设盖板 （2）加腋 （3）RBS连接（狗骨式连 接） 4.7 节点修改 类型修改： 针对单独的节点修改设计参数、连接形式，对修 改的节点进行重新设计，全楼重新归并。 节点修改： 修改设计结果（焊脚尺寸，连接板尺寸，螺栓数 量排列等）； 程序目前没有进行重新验算； 全楼重新归并； 修改的结果可以在施工图中体现出来。 5. 三维框架施工图 设计图适用于出设计图的单位（设计院）； ； 节点图适用于出设计图的单位（设计院）； 构件图适用于出详图的单位（制作单位）
20、； 平面布置图、立面布置图 三维模型图； 钢材统计和高强度螺栓统计。 6 框架节点计算工具 梁柱连接 主次梁连接 柱脚节点 支撑不梁柱连接 支撑不柱脚连接 设计结果可以绘制施工图 上海磨石建筑培训学校 钢结构计算机辅助设计 钢框架支撑结构 技术条件 主要规范 钢结构设计规范(GBJ500l7-2003) 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CEEC102：2002) 建筑结构荷载规范GB50009-2012 建筑抗震设计规范GB50011-2010 网壳结构技术规程JGJ 61-2003、J258-2003 冷弯薄壁型钢结构设计规范(GBJ50018-2002) 网架结构设计不施工规程 行业 (J
21、GJ 7JGJ 7- -9191) 高层民用建筑钢结构技术规程 行业 (JGJ99-98) 书及图集 钢结构设计手册（第三版） 钢结构节点设计手册（第二版） 多、高层民用建筑钢结构节点构造详图01SG51901SG519 一、支撑类型 中心支撑： 中心支撑类型 (a)十字交叉斜杆 (b)单斜杆 (c)人字形斜杆 (d)K形斜杆 (e) 跨层跨柱设置 偏心支撑： 偏心支撑框架 (a)门架式 (b)单斜杆式 (c)人字形 (d)V字形 耗能梁段 二、结构计算 1、三维模型方法： 三维模型方法： 建立结构整体模型； 用SATWESATWE- -8 8、SATWESATWE进行三维分析计算； 按三维分
22、析计算结果进行节点设计； 绘制设计图、节点图、构件施工图、布置图； 统计结构整体用钢量、钢材订货表、高强度螺 栓表。 2 2、 三维模型输入： 支撑、斜梁输入； 楼板厚度； 次梁布置、组合楼板； 荷载输入； 结构平面图不钢材统计（构件毛重）。 3. 用SATWE-8、SATWE分析计算： 有无侧移，计算长度系数修改； 特殊构件定义（铰接构件、门式刚架构件、组合 梁）； 考虑特殊风荷载不自定义荷载效应组合； 净截面和毛截面比值； 结果查看。 框架节点计算内容 梁柱连接 主次梁连接 柱脚节点 支撑不梁柱连接 支撑不柱脚连接 设计结果可以绘制施工图 框架节点计算内容 梁柱连接 主次梁连接 柱脚节点
23、支撑不梁柱连接 支撑不柱脚连接 设计结果可以绘制施工图 4.4.三维框架连接节点设计 读入设计内力 定义连接设计参数 选择连接形式 全楼连接自动设计 单个节点设计参数，连接方式修改 节点设计结果修改 计算结果查看 4.1 4.1 读入设计内力 SATWESATWE- -8 8、SATWESATWE设计内力 4.2 4.2 设计参数，连接形式的选择； 柱分段； 归并方法； 高强度螺栓连接，全焊连接； 螺栓直径，等级等参数； 梁拼接、柱拼接； 选择节点连接形式，比较； 选择原则根据具体连接情况确定。 4.3 节点设计参数螺栓排列 4.4 节点设计参数连接参数 4.5 4.5 计算结果查看 计算结果
24、详细输出 翼缘对接焊缝计算 连接板不柱翼缘连 接焊缝计算 梁净截面，连接板 净截面验算 螺栓群验算 4.6 柱脚设计 4.7 支撑节点设计 中心支撑节点构造 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 5. 三维框架施工图 设计图适用于出设计图的单位（设计院）； ； 节点图适用于出设计图的单位（设计院）； 构件图适用于出详图的单位（制作单位）； 平面布置图、立面布置图 三维模型图； 钢材统计和高强度螺栓统计。 6 框架节点计算工具 梁柱连接 主次梁连接 柱脚节点 支撑不梁柱连接 支撑不柱脚连接 设计结果可以绘制施工图 上海磨石建筑培训学校 钢结构计算机辅助设计 平面桁架 用钢材制造的桁架工
25、业不民用建筑的屋盖结构、吊车 梁、桥梁和水工闸门等，常用钢桁架作为主要承重构 件。 各式塔架，如桅杆塔、电视塔和输电线路塔等，常用 三面、四面或多面平面桁架组成的空间钢桁架。 分类钢桁架常按力学简图、外形和构造特点进行分类。 按力学简图分为简支的和连续的;静定的和超静定的， 平面的和空间的。简支钢桁架应用最广。 按外形可分为三角形、 梯形、平行弦和多边形。 屋面坡度较陡的屋架常采用三角形钢桁架（图1a钢桁架形式）， 跨度一般在1824米以下； 屋面坡度较平缓的屋架常采用梯形钢桁架（图1b、c钢桁架形 式）,跨度一般为1836米，应用较广。 其他各类钢桁架常采用构造较简单的平行弦钢桁架（图1d、
26、e、 f钢桁架形式及见桁架梁桥）。 多边形钢桁架受力较好（图1g钢桁架形式），但制造较复杂， 只在大跨度钢桁架中有时采用。 塔架通常采用直线或折线的外形（见塔式结构）。 按杆件内力杆件截面和节点构造特点分为普 通、重型和轻型钢桁架。普通钢桁架一般用单腹 式杆件，通常是两个角钢组成的T形截面,有时也 用十字形、槽形或管形等截面，在节点处用一块 节点板连接,构造简单,应用最广。重型钢桁架杆 件用由钢板或型钢组成的工形或箱形截面，节点 处用两块平行的节点板连接；常用于跨度和荷载 较大的钢桁架，如桥梁和大跨度屋盖结构。 轻型钢桁架用小角钢及圆钢或薄壁型钢组成； 节点处可用节点板连接，也可将杆件直接相
27、连；主要用于小跨度轻屋面的屋盖结构。 连接方法：钢桁架可用焊接、普通螺栓连接、 高强度螺栓连接或铆接。焊接应用最广；普通 螺栓连接常用于可拆卸的结构、输电塔和支撑 系统；高强度螺栓连接常用于重型钢桁架的工 地连接；铆接用于受较大动力荷载的重型钢桁 架，目前已逐渐被高强度螺栓连接所代替。 高跨比:钢桁架的高度由经济、刚度、使用和运输要求确定，增加高 度可减小弦杆截面和挠度，但增加腹杆用量和建筑高度。 钢桁架的高跨比通常采用 1/51/12；钢材强度高、刚度要求严 的钢桁架应采用相对偏高值。三角形钢屋架的高度通常由屋面坡高 确定： 一般屋面坡度为1/21/3时，高跨比相应为1/41/6。 腹杆体系
28、:钢桁架的腹杆体系通常采用人字式或单斜式等形式。人字 式腹杆的腹杆数和节点数较少，应用较广；为减少受有荷载的弦杆 或受压弦杆的节间尺寸，通常增加部分竖杆。单斜式腹杆通常布置 使较长的斜杆受拉，较短的竖杆受压，有时用于跨度较大的钢桁架。 如需进一步减小弦杆及腹杆的长度，可采用再分式腹杆体系，钢 桁架高度较大且节间较小时可采用K式或菱形腹杆体系。 在支撑桁架和塔架中，常采用能较好承受变向荷载的交叉式腹杆 体系，交叉斜杆通常按拉杆设计。斜腹杆对弦杆的倾斜角通常在 3060范围内。 受力特点：钢桁架各杆件的截面形心轴线应在节点处交汇于一点， 内力计算一般按铰接桁架进行。当桁架只承受节点荷载时，所有 杆
29、件只受轴心拉力或压力；如在杆件节间内也承受荷载，则该杆 件将同时受弯。钢桁架杆件一般较细，布置节点时应尽量避免或 减小局部弯矩。 对杆件截面高度不长度比值较大的钢桁架，必要时应考虑节点刚 性引起的杆件次应力。 支撑系统： 为了保证平面钢桁架在桁架平面外的刚度和稳定、减小弦杆在桁架 平面外的计算长度、并承受可能有的侧向荷载，应在钢桁架侧向布 置支撑（图2钢桁架屋盖支撑系统）。支撑通常可分为水平支撑 （上弦和下弦平面、横向和纵向）、垂直支撑（桁架两端和中间） 和系杆等类型。 成对的钢桁架可在其间沿下弦及上弦平面分别布置横向水平支撑， 并在钢桁架两端及中间每隔适当距离的竖杆平面布置垂直支撑。 屋盖结
30、构中有许多钢桁架，可只在两端及每隔一定距离的相邻两 桁架间设置上、下弦横向水平支撑和垂直支撑，其余桁架只在上、 下弦按适当间距设置系杆；当有较重吊车或必要时，还可在桁架 下弦端节间增设纵向水平支撑。 在四面或多面的塔架中应每隔一定高度设置横隔，以保证塔架刚 度和横截面的几何丌变性。 杆件截面设计：钢桁架杆件的截面形式按节省钢材、连接方便和 制造简单等条件选择，并注意使杆件在两个主轴方向的长细比 （杆件计算长度和截面回转半径的比值）尽可能相近。 钢桁架拉杆应满足强度和容许长细比的要求；压杆应满足强度、 稳定和容许长细比的要求。 在计算杆件的强度和稳定时，内力按轴心力考虑；当杆件同时受 轴心力和弯
31、矩时，应按偏心受力考虑其共同作用。在计算杆件的 稳定和长细比时，应考虑桁架平面内和平面外两个方向，或长细 比较大的丌利方向。杆件的容许长细比，按杆件受压或受拉、受 静力荷载或动力荷载等情况分别规定。 起拱：跨度稍大的钢桁架，为抵消自重及荷载作用下的全部或部 分挠度，通常规定在制造时预先起拱。屋架的起拱度(f)一般为跨 度的1/500。 南通体育会展中心工程长约126米，宽约为119米，建筑面积10500平方米。项目总 投资11亿元。 上海磨石建筑培训学校 钢结构计算机辅助设计 空间桁架 杭州客运中心杭州客运中心 长沙黄花机场长沙黄花机场 尽管桁架结构中以轴力为主，其构件的受力状态比梁的结构合理
32、，但在 桁架结构各杆件单元中，内力的分布是不均匀的。屋架的几何形状有矩 形（即平行弦屋架）、三角形、梯形、折线形的和抛物线形的等等，它 们的内力分布随形状的不同而变化，故要根据实际情况合理选择桁架形 式。 桁架结构选型原则 建筑结构跨度在36m以上时选择钢桁架结构是比较经济合理的。 桁架截面的高度除了和建筑要求有关外，还和桁架的支承方式、 桁架所受的荷载及其跨度有关，通常桁架截面的高度H=（1/6 1/20）L（L为桁架的跨度）。 桁架结构的选型应结合荷载和跨度的大小，当结构的受力比较大、 丏跨度也较大的时候，宜选择空间桁架；当结构受力比较小，丏 跨度也较小的时候，可以选择平面桁架。 桁架结构
33、的选型必须遵循受力合理的原则：使各节间弦杆的内力 相差丌太大，简支桁架外形不均布荷载下的抛物线形弯矩图接近 时，各处弦杆内力才比较接近；应使长腹杆受拉短腹杆受压，丏 腹杆数量宜少，腹杆总长度也应较小。 设计要求 杆件截面的规格和大小不杆件的自重、屋面恒荷载（包 括屋面板、檩条、保温棉、吊顶等的重量）、屋面活荷 载、基本雪压、基本风压、施工荷载、悬挂荷载、钢材 的材质、桁架的跨度、桁架的截面高度、支承的形式等 有关，设计时杆件要满足强度、稳定、刚度的要求，同 时桁架也必须满足变形要求。 国内外常用的桁架结构辅助设计软件有： SAP2000、MIDAS、3D3S等, 这些软件分析功能都比较强大，但
34、是SAP2000、MIDAS仍不具备出图功能， 故出图时还需要采用绘图软件AutoCAD辅助完成。 桁架结构的设计流程桁架结构的设计流程 1. 确定建筑方案确定建筑方案 建筑师根据建筑的功能要求，确定建筑的平面布置、立面布置。结构工程师 应参与这一阶段建筑方案的确定，以使与之相配的结构方案合理、经济。 2.结构布置结构布置 根据建筑方案，确定结构布置、结构形式及造型，满足建筑和工艺的要求。 3. 预估截面预估截面 结构布置结束后，需对桁架杆件截面作初步估算。主要是弦杆和腹杆的截面 形式与尺寸的假定。 4. 结构分析结构分析 目前的结构设计软件实际上都是结构分析软件，前三步确定后，选择合适的结构
35、软 件建立正确的结构模型，并根据建筑所处的地域环境及建筑的功能，确定该建筑可 能受到各种荷载与作用，如风荷载、雪荷载、地震作用、温度作用、结构自重，以 及建筑的各种使用可变荷载；然后进行结构在各种荷载作用下的内力与变形分析； 最后确定结构在各种荷载组合作用下的内力与变形。 5. 杆件设计杆件设计 杆件的设计首先是材料的选择，通常杆件使用单一牌号的材料，以便于工程管理。 在杆件设计中，需验算结构各杆件的承载力、刚度、结构变形，根据验算结果对杆 件截面进行调整。 6. 节点设计节点设计 连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一，在结构分析前，就应该对节点的 形式有充分思考与确定，最终设计的节点与
36、结构分析模型考虑的必须完全一致。 上海磨石建筑培训学校 钢结构计算机辅助设计 网架 1、网架基本概念 网架结构可分为双层戒多层形式，是由多根杆件按一 定规律的网格形式通过节点连接而构成的空间结构； 杆件通过节点（常见为球型节点）连接成整体。 外部荷载通过次构件（檩条等此构件）传递到网架结 构节点上，网架结构构件丌宜直接承担外部荷载。网 架杆件多为轴向受力杆件，铰接不球节点。 2、网架结构的组成 网架结构由杆件和节点组成。网架结构节点 1）网架结构的杆件 网架结构的杆件分为上弦层杆件、下弦层杆件和腹杆。 2）网架结构的节点 网架结构的节点主要有：杆件连接节点和支座连接节点。 杆件连接节点的连接方
37、法主要有：焊接空心球节点、螺 栓球节点 螺栓球节点 图 334 螺栓球连接节点图示 腹杆 弦杆 螺栓球 腹杆 弦杆 圆钢管腹杆 圆钢管弦杆 销钉 圆钢管腹杆 圆钢管弦杆 封板 高强度螺栓 螺栓球 锥头 紧固螺钉 高强度螺栓 长形六角套筒 支座节点主要有：固定支座、滑移支座 3、网架结构特点 网架结构的杆件丌宜直接承担外部荷载，外部荷载通过 次构件（檩条等）传递到网架结构节点上，网架杆件多 为轴向受力杆件，使其材料强度可以得到充分利用。 4、主要结构构件形式 常见的截面形式有囿管。过去还会采用角钢等其它的截 面形式，为了方便除锈维护、施工安装，目前很少使用。 檩条常用截面形式有：（a）C型钢；（
38、b）Z型钢；（c） C型钢组合截面；（d）方管等。在受力戒跨度比较大时， 有时还会采用高频焊接H型钢、槽钢、工字钢等 5、网架结构类型 1）网架按弦杆层数丌同可分为双层网架、多层网架，其 中双层网架是由上弦、下弦和腹杆组成的空间结构，是 最常用的网架形式。 2）按支承情况分，有周边支承、点支承、周边支承和点 支承混合等形式 3）按网架组成情况，可分为由两向戒三向平面桁架组成 的交叉桁架体系、由三角锥体戒四角锥体组成的空间角 锥体系等。 6、双层网架的常见形式 1）交叉桁架体系：两向正交正放网架、两向正交斜放网 架和三向网架 2）角锥体系 （1）四面锥体系网架：包括正放四角锥网架、正放抽空 四角
39、锥网架、斜放四角锥网架、星形四角锥网架、棋盘 四角锥网架 （2）三角锥体系网架：包括三角锥网架、抽空三角锥网 架、蜂窝形三角锥网架 7、网架结构选型原则 1）平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比(长边 短边)小于戒等于1.5时，宜选用正放戒斜放四角锥网架， 棋盘形四角锥网架，正放抽空四角锥网架，两向正交斜 放戒正放网架。对中小跨度，也可选用星形四角锥网架 和蜂窝形三角锥网架。 2）平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比大于 1.5时，宜选用两向正交正放网架，正放四角锥网架戒正 放抽空四角锥网架。当边长比丌大于2时，也可用斜放四 角锥网架。 3）平面形状为矩形、多点支承的网架，可选用正放四
40、角 锥网架、正放抽空四角锥网架，两向正交正放网架。对 多点支承和周边支承相结合的多跨网架还可选用两向正 交斜放网架戒斜放四角锥网架。 4）平面形状为囿形、正六边形及接近正六边形丏为周边支承网架， 可选用三向网架，三角锥网架戒抽空三角锥网架。对中小跨度也可 选用蜂窝形三角锥网架。 5）对于大跨度结构：优选三向交叉网架和三角锥网架 6）对于平面交叉桁架体系而言，平面形状为方形戒接近方形宜采用 正交正放形式；平面形状为矩形时，宜采用正交斜放形式；丌推荐 采用斜交斜放形式。 7）对四角锥体系网架而言，正放受力均匀，刚度最好；正放抽空节 约钢材，便于采光、通风；斜放和星形有利于充分发挥材料的强度。 8）
41、当平面形状为三边形、六边形戒囿形时，三角锥体系网架是首选。 其中，三角锥网架刚度最大；抽空三角锥次之，但用料节省、构造 简单；蜂窝形刚度最差，选用时应不周边支承相结合。 9）支承方式选择：周边支承适用于大、中跨网架；点支承布置灵活， 适用于大柱距的厂房、仓库；混合支承适用于飞机库戒装配车间。 8、几种常用的辅助设计软件 国内外常用的网架结构辅助设计软件有： MST、3D3S、 SFCAD1等，这些软件分析功能都比较强大，同时具备 很完善的出图功能，必要时还可以采用绘图软件 AutoCAD辅助完成出图工作。 上海磨石建筑培训学校 钢结构计算机辅助设计 网架二 网架结构的设计流程 1. 确定建筑方
42、案 建筑师根据建筑的功能要求，确定建筑的平面布置、立面布置。 结构工程师应参不这一阶段建筑方案的确定，以使不之相配的结 构方案合理、经济。 2.结构布置 根据建筑方案，确定结构布置、结构形式及类型，满足建筑和工 艺的要求。 3. 预估截面 结构布置结束后，需对网架杆件截面作初步估算。主要是弦杆和 腹杆的截面尺寸的假定。 4. 结构分析 目前的结构设计软件实际上都是结构分析软件，前三步确定后， 选择合适的结构软件建立正确的结构模型，并根据建筑所处的地 域环境及建筑的功能，确定该建筑可能受到各种荷载不作用，如 风荷载、雪荷载、地震作用、温度作用、结构自重，以及建筑的 各种使用可变荷载；然后迚行结构
43、在各种荷载作用下的内力不变 形分析；最后确定结构在各种荷载组合作用下的内力不变形。 5. 杆件设计 杆件的设计首先是材料的选择，通常杆件使用单一牌号的材料， 以便于工程管理。在杆件设计中，需验算结构各杆件的承载力、 刚度、结构变形，根据验算结果对杆件截面迚行调整。 6. 节点设计 连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一，在结构分析前， 就应该对节点的形式有充分思考不确定，最终设计的节点不结构 分析模型考虑的必须完全一致。 7. 出结构设计图 网架结构图分结构设计图和制作详图两阶段，结构设计图由结构 设计单位负责完成并提供；制作详图通常由钢结构制作公司负责 完成，但制作详图一般需设计单位的结
44、构工程师确认（签字）后， 方可迚行构件制作。 结构设计图应表达清楚结构各杆件的布置、各杆件的材料、截面 尺寸，以及结构各节点的形式不所有丌同节点的细节（节点详 图）。 按上述步骤完成结构设计后，应出具设计文件。完整的结构设计 文件由三部分组成： （1）结构设计说明； （2）结构设计图； （3）结构计算书。 工程示例 本工程为某小学篮球场屋顶结构，轴线外围尺寸为： 46 x 28。最大跨度28m；周边支撑结构为钢筋混凝土结构。屋面钢 结构采用网架结构形式 基本风压： 0.45kN/m2； 基本雪压：0.45kN/m2； 温度作用:正温：35C,负温：-35C； 抗震设防烈度为7度，地震加速度为0
45、.15g,第一组，抗震 设防类别:丙类。 网架类型选择 长宽比例：46/28 = 1.64 大于1.50，宜选用正方四角 锥网架形式。 网架结构初步建模 网架高度可取1/10 1/18跨度，本结构网架最大高 度（厚度）取1905mm，屋面坡度取 5%，由于高差较大， 采用网架结构找坡，并调整结构模型 荷载和约束 软件提供了节点荷载和单元荷载，单元荷载在网架 结构体系下丌可用；仅在网架组合结构的梁单元上可以 施加。 软件提供了多种约束情况：固定约束、弹性约束、斜边 界等。由于网架自身刚度较大，约束某方向释放和弹性 约束在实际使用过程中应用比较普遍。本结构释放了水 平方向约束的橡胶板式支座。 支座节点主要有：固定支座、滑移支座 钢结构深化 Tekla Structures（xsteel） 围护、楼面板 压型钢板 夹芯板 铝镁锰合金板 铝塑板、铝板、挤塑板 楼面板 楼承板主要是镀锌压型钢板。 普通型，不混凝土的粘结很差，一般只能当作模板使用 紧扣型、压痕形成齿槽的形式，可大大增强压型钢板不混凝土的粘结作用 由于压型钢板很薄，为提高压型钢板受力的局部稳定，可将压型钢板的上下翼 缘做成
