新钢结构CAD软件STS门式刚架设计
钢结构CAD软件STS(讲义)第三章
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
PKPM钢结构CAD软件STS中主要参数的设置
PKPM钢结构设计CAD软件STS中主要参数的设置郑远林在钢结构设计工作中，目前普遍利用PKPM的STS/SATWE或同济大学的3D3S等软件进行。
这些软件都需要合理地设置各种参数，方能进行正确的计算，做出安全、经济、合理的设计。
如果先了解了各个参数的含义，熟悉规范在相关方面的规定，就能作出合理的设置。
本文以应用比较普遍的STS为例，总结一些该软件中部分参数设置的经验，说明与其相关的规范条文，并提出一些建议值，希望可以设计人员参考。
部分建议来源于PKPM工程部的书籍，在此一并采纳，方便读者查阅。
一：结构类型参数图1结构类型和设计规范的选项钢结构常用的结构形式主要有：框架、门式刚架、排架、桁架等。
门式刚架是一种应用比较广泛的结构类型。
这里有一个误区，并非《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102:2002）》（以下简称《门规》）第1.0.2条中规定的结构才是门式刚架。
不能简单地认为只要是门式刚架，就可以归类为“门式刚架轻型房屋钢结构”；也不能认为只要不满足《门规》的规定，就不能采用门式刚架。
事实上，大多数单层钢结构厂房，都是门式刚架结构。
图1为STS中提供的结构类型和设计规范。
若结构为满足《门规》第1.0.2条规定的轻钢结构，则可以选择“2-门式刚架轻型房屋钢结构”，若为不满足此规定的结构，应按实际工程类型选择“1-单层钢结构厂房”、“3-多层钢结构厂房”或“4-钢框架结构”。
设计规范应根据各个规范的适用范围和实际工程的类型作出选择。
一般来说，满足《门规》适用范围的结构，选择“1-按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）计算”，其他结构可选择“0-按《钢结构设计规范》（GB50017:2003）计算”。
对于采用冷弯薄壁型钢作为主构件的钢结构房屋，也可选择“2-按《冷弯薄壁型钢结构设计规范》（GB50018）计算”。
结构类型选择“门式刚架轻型房屋钢结构”，体现了轻型房屋钢结构的特点：通过次构件、檩条、金属屋面板和墙面板与主结构的连接，结构具有较强的蒙皮刚度。
[整理]STS门式刚架设计流程简图.
![[整理]STS门式刚架设计流程简图.](https://img.taocdn.com/s3/m/e950901df242336c1eb95ee2.png)
大纲要求
计算简图
（4）化工、冶金、有色、建材、机械、轻工、纺织、烟草、商贸、军工、公路、水运、轨道交通、电力等行业的国家和省级重点建设项目；
截面优化
优化参数
（3）对环境影响很小、不需要进行环境影响评价的建设项目，填报环境影响登记表。
发现规划存在重大环境问题的，审查时应当提出不予通过环境影响报告书的意见；
个。
（1）可能造成重大环境影响的建设项目，编制环境影响报告书，对产生的环境影响应进行全面评价；
（一）安全评价的内涵
2）预防或者减轻不良环境影响的对策和措施。主要包括预防或者减轻不良环境影响的政策、管理或者技术等措施。
疾病成本法和人力资本法将环境污染引起人体健康的经济损失分为直接经济损失和间接经济损失两部分。直接经济损失有：预防和医疗费用、死亡丧葬费；间接经济损失有：影响劳动工时造成的损失（包括病人和非医务人员护理、陪住费）。这种方法一般通常用在对环境有明显毒害作用的特大型项目。附加重量4.5KN
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。
钢结构CAD软件STS
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
➢ 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——
1.4.2 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 ➢ 选择原则根据具体连接情况确定
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——
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
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
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
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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。
11
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
PKPM--STS钢结构设计经验之门式钢架
PKPM--STS钢结构设计经验之门式钢架门式刚架二维建模适用范围：吊车吨位在20T以下（含20T）,悬挂吊车3T以下，跨度宜18~36米，高度宜4~9米，柱距6~9米。
定义构件：截面分类中轴心受压构件对Y轴截面分类中B类截面翼缘为火焰切割，截面稳定系数大于c类截面，截面稳定承载能力高于c类截面。
C类翼缘为轧制或剪切边。
长细比相同时，修改截面分类要有根据，如果选b类，要在施工图中对材料进行明确说明。
抗风柱：分两种问题：1：只承担山墙风荷载，不承担屋面竖向荷载；2：即承担山墙风荷载，又承担屋面竖向荷载。
解决1：在抗风柱翼缘上开长椭圆孔，椭圆孔的大小应根据KFZ 对梁产生的上下位移来确定。
解决2：抗风柱不承担稳定性，设置多的话会增大边柱长度系数，降低刚架整体稳定。
当跨度较大时，抗风柱间隔布置。
计算长度：门式刚架平面内软件自动识别计算长度。
平面外计算长度常要修改，原则是：有效的侧向支撑点，上翼缘受压，当屋面板与檩条有可靠连接时取檩条间距，下翼缘取隅撑间距，两者取较大值为计算长度；当屋面板与檩条无可靠连接时取屋面水平支撑，下翼缘取隅撑间距，两者取较大值为计算长度，另檐口受压要设置隅撑。
荷载输入：1）将屋面活荷载由0.3kN/m2提高到0.5 kN/m2。
对于受荷载水平投影面积大于60m2的构件可取不小于0.3 kN/m2 ，一般计算的工程荷载水平投影面积均大于60，所以一般取值为0.3，檩条取0.5，活荷载与雪荷载不同时计算，输入大的数值作为活荷载。
2）风荷载：门式刚架规范适用于（房屋高度不大于 18米，房屋高宽比不大于1 ,屋面坡度不大于10度），门规中的基本风压为调整后的基本风压=荷载规范里的基本风压*1.05.围护结构受荷面积大于10，可以不考虑阵风系数。
3）柱间风荷载：荷载规范大于门规；梁间风荷载：门规大于荷载规范。
所以，柱迎风面大取荷载规范，柱迎风面小取门规。
吊车荷载：STS中Ec的尺寸为吊车梁中心线至下柱型心的距离，水平横向力的距离为轨道高和吊车梁支座距离。
钢结构软件的比较
目前钢结构设计软件的比较！鉴于论坛的钢结构太冷清，我特地转载了一些其他网友的帖子供大家参考，希望大家积极讨论，能把钢结构的板块做的更好！声明：此贴是载自幸福兄的幸福小屋，供大家学习和借鉴！因为科技不断发展~软件不断更新 以下内容仅限参考目前版本相互比较！本人并非某公司枪手·如果得罪之处还望海涵！！！纵观国内钢结构类设计软件，常用的大致有以下几种：1，建研院PKPM系列软件（STS、STXT、STPJ）以及MSGS空间网格软件，PKPM最新版本2007年04月，官方网站2，同济大学3D3S系列空间钢结构软件，最新版本9.0，官方网站3，同济大学MTS系列钢结构软件（MTS、MTSTool），MTS最新版5.6，MTSTool最新版本1.9，官方网站4，同济大学STRAT系列有限元建筑通用设计软件，最新版本3.2，官方网站 5，中国冶建总院SS2000、PS2000系列钢结构软件，PS2000最新版本R6.70，官方网站6，北京云光设计咨询中心SFCAD，无官方网站7，浙江大学空间结构研究中心MST2006，最新版本2006，官方网站 8，上海交通大学结构工程研究所TWCAD、STCAD、SMCAD系列钢结构软件，官方网站9，阿依艾工程软件大连有限公司STAADCHINA系列软件，最新版本2006，官方网站目前国内用户最多当属建研院的PKPM系列软件以及同济大学3D3S系列空间钢结构软件；1，PKPM系列软件（STS、STXT、STPJ）钢结构方面的功能：   1）门式刚架结构   2）平面屋架、桁架结构   3）钢支架结构   4）空间钢框架、框－支撑结构   PKPM－STS系列作为建研院开发多年的钢结构软件，在国内各地设计院拥有相当大的用户，其优点是紧扣规范，参数详尽，规则结构上设计效率比较高，后处理节点设计类型比较全面，带支撑柱脚节点设计混乱是STS的一个缺憾；最近推出的重钢设计软件STPJ填补了国内重钢设计以及后处理这方面的空白；缺点是不规则结构建模不便，计算误差大，后处理出图还有所欠缺，尽管一直在改善；钢屋架设计中风荷载添加麻烦，不准确，但钢屋架后处理出图是目前所有同类软件中最好的；     屋主小评：STS在门式刚架设计以及规则多高层框架结构设计上比较有效率，后处理节点设计以及出图都不错，但是在带夹层门式刚架后处理节点设计上，不能在2维模型中很好处理；对复杂的三维空间框架模型，程序无法很好的模拟，风荷载误差比较大，后处理节点设计也无法达到要求。