钢结构CAD软件STS(讲义)第三章
钢结构设计软件PKPM-STS中部分参数的设置
钢结构设计软件PKPM-STS中部分参数的设置章节一：绪论1.1 研究背景及意义1.2 研究现状与发展趋势1.3 研究目的和内容章节二：PKPM-STS 软件的基本原理和参数设置2.1 PKPM-STS 软件的概括2.2 PKPM-STS 软件的基本原理2.3 PKPM-STS 软件中钢结构设计中的参数设置章节三：PKPM-STS 软件中的荷载参数设置3.1 荷载及其分类3.2 天气条件参数设置3.3 分别设置弯矩、轴力、剪力等荷载参数章节四：PKPM-STS 软件中的受力参数设置4.1 材料特性参数设置4.2 截面形状参数设置4.3 华南地区风荷载系数设置章节五：PKPM-STS 软件中的设计参数设置5.1 极限状态设计参数设置5.2 组合设计参数设置5.3 常用算法参数设置章节六：结论与展望6.1 研究结论总结6.2 研究不足和展望。
第一章：绪论1.1 研究背景及意义随着我国经济的发展和城市化的进程加速，大量的钢结构建筑被兴建，其中跨度、高度和复杂的建筑结构格局受到了广泛关注。
在实际施工中，为了保证钢结构建筑的安全性和稳定性，对钢结构的设计变得越来越重要。
通过计算机辅助设计软件，可以更加准确地完成钢结构设计，提高设计效率和安全性，成为钢结构设计领域不可或缺的技术手段。
PKPM-STS 是一款广泛应用于钢结构设计的软件。
该软件集成了先进的钢结构设计理论和计算方法，使得工程师可以通过图形界面方便地完成钢结构的各种计算和分析。
本文的研究旨在探讨 PKPM-STS 软件中的部分参数设置，包括荷载参数、受力参数和设计参数的设置，以提高软件的使用效率和设计精度。
具体包括：对软件中的参数设置进行分析和解读、对各个参数设置的区别和影响进行研究，以及通过软件模拟完成设计验证。
1.2 研究现状与发展趋势PKPM-STS 软件作为一款专业的钢结构设计软件已有多年发展历史。
目前的版本已经在计算能力和应用领域上有了很大的进步。
STS应用中的问题及解析
8、门式刚梁设置了拼接点后，平面内计算长度系 数按默认-1.0取是否正确？
• 平面内计算长度系数默认值“-1”，表示由程序自动计算 计算长度系数。 • 程序把分段输入的斜梁段当作一个独立的构件,但实际上 该构件可能是斜梁的一部分,其计算长度应按整体考虑， 程序中自动搜索斜梁的竖向支承节点，先计算斜梁整体的 计算长度，再计算每一分段的计算长度系数。程序默认相 邻下端支撑柱间的梁（或梁段）具有相同的平面内计算长 度，即为这些梁连起来的长度之和。
1
10/26/2008
第一章 门式刚架的三维设计
-模型输入
1、带毗屋、带女儿墙、带天窗架、带挑檐等特殊 形式门式刚架的模型如何建立?
2、坐标错误带来的一系列问题
1）、门式刚架的三维模型中为何有些柱显示为紫色？
• 这是由于这些柱子的柱顶与柱底的横坐标值不同，即程序 认为它是斜杆而不是柱，所以显示为紫色。可以返回到 “立面编辑”中修改柱构件的布置使它的上下横坐标相同。
按一段等截面梁输入时，优化后计算结果如下： 标准截面类型 (1)27,300,300,550,950,6.0,10.0,10.0, 5 (2)16,250,250,950,6.0,10.0,10.0,5 所有钢柱的总重量 (Kg)= 1222. 所有钢梁的总重量 (Kg)= 2504. 钢梁与钢柱重量之和 (Kg)= 3726.
• 活荷载、互斥活荷载不利布置的应用？ 应用举例：如某工程楼面活荷载需要考虑不利布置，而不 上人屋面活荷可以不考虑活荷不利布置。 处理：将楼面活荷作为普通活荷载（相容活荷载）输入， 并在计算参数中选择“考虑相容活荷载最不利布置”； 屋面活荷作为第一组互斥活荷输入，并在计算参数中不勾 选“考虑互斥活荷最不利布置”即可。
2、坐标错误带来的一系列问题
pkpm门式刚架设计讲义-201203
2 门式刚架二维设计
2.2 截面优化与结构计算，结果查询
截面优化
优化原理 按照强度、稳定、长细比、挠度及位移限值，进行多次迭代计算，最后得到用钢 量最小的截面。
只有少数截面用户可以干预，例如焊接H 形截面
用于确定轴心受压构件的稳定系数
长细比相同时，b类截面稳定系 数大于c类截面，即b类截面稳 定承载能力高于c类截面。
2 门式刚架二维设计2.来自 二维建模 铰接构件与计算长度 计算长度
（1）平面内
设置平面内计算长度系数； 软件默认为-1，即计算长度系数 由软件自动确定 用程序自动计算结果
优化结构类型 优化根据结构类型，采取不同的优化方式。分三类：轻型门式刚架、桁架、其他 （框排架、支架等）。 注意：轻型门式刚架结构类型限制构件截面，仅能为H形截面，其他两类型对截 面没限制
优化实现 定义优化参数，设置优化分组，确定优化范围后软件自动完成结构模型优化。 优化后可直接将优化结果导入到模型中。
2 门式刚架二维设计
2.5 10版中门式刚架二维设计改进
改进交互输入时网格、节点变化后，构件、荷载信息丢失问题
平移节点后，当相连网格两端节点没有变化，保留网格上的构件、荷 载等信息；
取消节点后，当相连网格构件截面相同时，保留截面信息； 网格打断后，保留构件、以及构件上的均布和集中荷载； 变截面构件，中间增加节点后，程序自动进行截面拟合，即根据原先
形式一：只承担山墙风荷载， 不承担屋面竖向荷载；
形式二：不但承担山墙风荷 载，还承担屋面竖向荷载（ 兼作摇摆柱）
PKPM,STS钢结构模块_讲义
STS新版本(2004.10)说明
PKPM主菜单修改
门式刚架－E 新版程序说明与常见问题 框架－ 支架－
C 平面框架截面优化 2 支架截面优化
框排架－
工具箱－
2 框排架截面优化
4 “框架节点计算工具”修改为 “节点连接计算与绘图工具”
网络版，单机版使用方法
牛腿设计
1 STS-门式刚架设计——
1.2.4 参数输入
结构类型（用于确定地震计算阻尼比）
单层厂房，门式刚架取0.05
≤12层；取0.035 ＞12层；取0.02
验算规范
根据所计算的结构适用那本规范采用，有时需要多次计算，综合
考虑。
控制参数，门式刚架不按抗震规范控制高厚比，长细比。
混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)
基础设计规范（GB50007-2002） 冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002） 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 （CECS102:2002）
钢结构设计规范（GB50017-2003）
STS新规范版－技术条件修改要点
1.2.2 风荷载取值
檩条，刚架计算采用配套的风荷载体形系数
门式刚架规程 荷载规范
门式刚架建议按门式刚架规程采用
修正后的基本风压
1 STS-门式刚架设计——
1.2.3 吊车荷载
作用分两部分：
吊车梁的作用：以恒载输入 吊车工作的作用：
吊车荷载考虑最不利情况
ห้องสมุดไป่ตู้
吊车荷载计算3个方法
荷载效应组合根据荷载规范
组合原则：
可变荷载效应控制
永久荷载效应控制
钢结构STS设计软件应用实例详解班.
钢结构STS设计软件应用实例详解班报名简章开班时间：2009年11月16日至18日（3天），11月15报到2010年1月25日至27日（3天），1月24报到适应学员：基本掌握钢结构设计软件STS的使用方法，接触过，或将应用钢结构设计软件STS从事钢结构工程设计的相关人员。
培训目标：为基本掌握钢结构设计软件STS的使用方法的设计人员，在接触或进入应用钢结构设计软件STS从事钢结构工程设计时，能具备典型钢结构工程设计的初步技能，举一反三，进而较快投入实际钢结构的工程设计。
培训方式：采用对具普遍性的典型钢结构工程实例，应用钢结构设计软件实施设计过程的详细讲解、答疑，并辅以适当的上机操作实践。
提供详解讲义。
授课老师：郭丽云授课大纲：第一章门式刚架设计【例题1】：多跨门式刚架例题，主要说明普通多跨门式刚架三维设计的方法。
1．1、模型输入带抗风柱的门式刚架的模型如何建立?三维模型中如何通过不同途径完成支撑的输入?如何合理确定门式刚梁的单坡分段数与分段比?如何确定门式刚架的计算长度?如何正确设置单拉杆件?两种类型抗风柱的设计方法？如何正确确定风荷载标准值及各荷载方向?如何应用“互斥活荷”?如何确定“参数输入”中的各项参数？参数输入中的“验算规范”与“构件修改”中的验算规范有何区别？新版加劲肋如何设置，及对计算结果的影响？如何确定附加重量？独立基础的设计1．2、优化与计算如何通过优化设计带来经济效益？“结构计算”及结果查看门式刚架变截面杆件高厚比如何控制，如何解决其超限问题？“绝对挠度”与“相对挠度”有何区别，如何判断计算结果的合理性？柱顶位移如何控制？1．3、屋面、墙面设计屋面、墙面构件的布置檩条、墙梁、隅撑等的计算与绘图1．4、施工图如何合理选择节点的连接形式及设计参数？自动生成各榀刚架施工图如何设计抗剪键？材料统计与报价1．5、三维效果图【例题2】：带吊车的门式刚架例题，主要说明在门式刚架的三维设计中如何进行吊车的布置与计算。
钢结构设计软件 《STS》
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。
STS研讨班讲义
支撑腹杆: 159x8 (内径:143) 跨中腹杆: 140x6 (内径:128) 上弦腹杆: 89x5 (内径:79)
网架、网壳
用
钢结构“空间结构”中的“复杂空间结构建模及分析”是SpaS CAD 与PMSAP的一个简化版本，可以完成空间杆系结构的建模与分析，不具 备墙、板、壳的设计功能。对于空间杆系结构，有钢结构STS的锁，即可 在这一模块中完成建模与分析。
钢塔架
空间桁架
空间管桁架例题
跨度: 57m 节间长度: 3m 截面: 上弦: 下弦: 254x14 (内径:226) 351x12 (内径:327)
钢结构CAD软件STS
2008 版本
中国建筑科学研究院 建筑工程软件研究所
空间杆系钢结构建模与计算
适用范围
适用于复杂空间杆系钢结构的建模、分析。如：钢塔架、空间桁架、 网架 、广告牌、体育场馆等。
功能
1. 模型输入，提供塔架、空间桁架、网架、网壳、广告牌几类结构的快 速建模，可以导入AutoCAD的网格轴线，也可以导入PM或钢结构框 架的层模型； 2. 采用PMSAP简化版本完成结构分析与构件设计 3. 型钢截面优化，塔架自动计算挡风系数 4. 不能绘制施工图
钢结构设计软件STS实例深入解析
A
•根据构件的长细比、钢材的屈服强度和表 5.1.2-1、表5.1.2-2的截面分类按附录C采 用。 •截面分类由软件根据GB50017自动确定， 当存在多个选择时，一般取低的（偏安全） •只有少数截面用户可以干预，例如焊接H 形截面 •修改截面分类要有根据，对材料要求在施 工图中要进行明确说明！
2）、恒载、活载 为何刚架与檩条的活荷载分别定义？ 《门规》3.2.2当采用压型钢板轻型屋面时,屋面竖向均布
活荷载的标准值（按水平投影面积计算）应取 0.5KN/M2。对受荷水平投影面积大于60M2的刚架构 件,屋面竖向均布活荷载的标准值可取不小于0.3KN/M2。
钢结构设计软件STS实例深入解析
钢结构设计软件STS实例深入解析
9
轴压截面分类
相同长细比时B类的稳定系数要高于c类，按b类计算的构件承载力要高于c类。
钢结构设计软件STS实例深入解析
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建立模型-荷载输入
1）、软件对荷载的方向是如何规定的？ 荷载正负规定:水平荷载规定向右为正,竖向荷载规定向 下为正,顺时针方向的弯矩为正,反之为负。
•刚架跨度L≤18M时，横梁采用等截面为宜；L≥24M时，横梁宜采用变截面； L=21M时，视情况而定。
钢结构设计软件STS实例深入解析
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当定建义立截模面型选-取焊了接焊工接形工截形截面面轴时压，截在面截分面参类数如中何会选有用 ？
“轴压对Y轴截面分类”的一个参数选项，如下图所示。该 参数主要用于验算实腹式轴心受压构件的稳定性。用它来 确定计算稳定性时所需的轴心受压构件的稳定系数。
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3）、风荷载
如何选取风荷载的计算规范？
《荷载规范》：wk zszw0 《门规》： wk szw0
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2008 版本
中国建筑科学研究院 建筑工程软件研究所
一 STS-钢框架设计——
1.1 三维和二维模型方法
三维模型方法：
建立结构整体模型
用SATWE、 TAT进行三维分析计算 接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 统计结构整体用钢量，钢材订货表，高强度螺栓表
1.4.1 读入设计内力
TAT设计内力
SATWE设计内力
PMSAP设计内力
一 STS-钢框架设计——
1.4.2 设计参数，连接形式的选择
混凝土框架托钢柱，按柱脚设计（08版改进） 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，柱分段 门式刚架连接 框架节点域补强 选择节点连接形式，比较
节点域的稳定性
软件按照上述要求进行了节点域验算，当验算不满足 要求时，给出了满足要求的最小腹板厚度，并且自动 补强。
一 STS-钢框架设计——
1.4.6.5 抗震极限承载能力验算
抗震极限承载力验算
（1）Mu≥1.2Mp （2）Vu≥1.3(2Mp/Ln) 且Vu≥0.58HwTwFy 抗震极限承载力验算不满足时的措施 当（2）式不满足时，程序自动调整 当（1）式不满足式，可修改截面，或者使节点塑性铰 外移的连接形式（见图示） 08版改进：悬臂梁、次梁连接设计取消抗震极限承载 力校核
（1）加设盖板（软件采用此方法）
（2）加腋
（3）RBS连接（狗骨式连接）
一 STS-钢框架设计——
1.4.7 节点修改
类型修改：
1. 针对单个连接或部分连接修改“设计参数，连接形式”
2. 对修改的节点自动重新进行设计，修改后的连接设计
结果可以立马查询
3. 全楼重新归并
修改的结果可以在计算书、施工图中体现出来
次梁布置，压型钢板组合楼盖设计 荷载输入、吊车平面布置 结构平面图与钢材统计（毛重）
一 STS-钢框架设计——
1.3 用SATWE，TAT，PMSAP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） 考虑特殊风荷载与自定义荷载效应组合 净截面和毛截面比值 强柱弱梁校核
翼缘对接焊缝计 算
连接板与柱翼缘 连接焊缝计算 梁净截面，连接
板净截面验算
螺栓群验算
一 STS-钢框架设计——
1.4.6.1 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
一 STS-钢框架设计——
一 STS-钢框架设计——
1.4.8 框架支撑节点设计
常用截面，双角钢，双槽钢，H形截面，箱形截面
可采用焊缝连接，普通螺栓连接，高强度螺栓连接。 支撑与梁柱连接
支撑与梁连接
支撑与柱脚连接 支撑连接计算 支撑节点施工图，出图方式 支撑构件施工图
一 STS-钢框架设计——
选择原则根据具体连接情况确定
一 STS-钢框架设计——
1.4.3 节点设计参数－螺栓排列
一 STS-钢框架设计——
1.4.4 节点设计参数－连接参数
d
t
B
e R
一 STS-钢框架设计——
1.4.5 节点设计参数－全焊连接
一 STS-钢框架设计——
1.4.6 计算结果查看
计算结果详细输出
一 STS-钢框架设计——
1.5 三维框架施工图
设计图适用于出设计图的单位
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
一 STS-钢框架设计——
1.6 框架节点计算工具
梁柱连接
主次梁连接
考虑计算地震时，均采用精确设计法
一 STS-钢框架设计——
1.4.6.3 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
一 STS-钢框架设计——
1.4.6.4 节点域验算
节点域的屈服承载力
二维模型方法：
单榀建模，计算，二维节点设计，施工图
一 STS-钢框架设计——
1.2 三维模型输入
截面定义（钢管混凝土，实腹、格构组合、任意截面） 斜梁输入（上节点高、梁端高） 支撑输入（柱间支撑、屋面支撑） 广义楼层（柱底标高、越层柱、越层梁） 楼板厚度
组合楼盖时，输最薄位置厚度 轻型屋面，不考虑楼板作用，板厚输为0
柱脚节点 支撑与梁柱连接 支撑与柱脚连接 设计结果可以绘制施工图
选择按“按高规或高钢规进行构件设计”，即可校核强柱弱梁要 求
结果查看
钢梁、钢柱、钢支撑、组合梁的应力值的输出意义
一 STS-钢框架设计——
1.4三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 计算结果查看
一 STS-钢框架设计——
1.4.6.2 节点设计方法—刚接
梁端设计内力M，V 常用设计法：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 = M×If/I Mw = M－Mf
程序确定设计方法的原则： 未考虑计算地震时：
当If/I＜0.7时，采用精确设计法 当If/I≥0.7时，采用常用设计法
1.4.9 08版改进
– 适应08版结构建模改进 越层柱 越层梁 广义楼层 – 新增连接节点类型 钢梁与混凝土柱、剪力墙连接 槽钢次梁截面 双槽钢柱截面[ ]、][，型钢混凝土柱 – 其他改进 节点设计结果查看和修改 悬臂梁、次梁连接，取消抗震相关设计校核 二级次梁、层间梁连接设计 混凝土结构托钢柱按柱脚设计