PKPM――STS门式钢架的重点分析

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。

1、构件定义

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，C类翼缘为轧制或剪切边，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。修改截面分类要有根据，如果选b类截面，那么对材料要求在施工图中要进行明确说明，对于不清楚截面分类的按C类设计偏于安全(B类截面和C类截面最大差异达20%)。

2，抗风柱问题

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）

应将抗风柱传递给刚架梁的力，传递给屋面支撑系统，再传给柱间支撑。避免刚架梁受扭。KFZ布置转90º，两端铰接。形式一需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，通过查看KFZ构件信息计算书（目前我们版本无此功能）。对于形式二，摇摆柱不承担稳定性，摇摆柱过多会增大边柱长度系数，降低刚架整体稳定。当跨度较大时摇摆柱间隔布置。

3、计算长度问题

   门式刚架平面内计算长度，一般为软件自动识别，只要是负数即为软件识别。平面外计算长度一般均要修改，原则为有效的侧向支撑点，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。（屋面板与檩条有自攻钉连接的为可靠连接，屋面板为扣合式的为不可靠连接）另檐口受压要设置隅撑。

4、荷载输入问题

   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 ，我们一般计算的工程都荷载水平投影面积均大于60，故一般取值为0.3，檩条取0.5，但活荷载与雪荷载不同时计算，哪个大输入哪个数值作为活荷载。（若考虑细致应把活荷载和雪荷载输入进互斥荷载里，把积灰荷载输入到活荷载里。互斥荷载里时不会同时出现两组荷载同时作用的，此时须将雪荷载满布荷载一次加载，雪荷载积雪荷载一次加载，活荷载不利布置）

 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。

荷载规范：

门刚：

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。综上柱迎风面大取荷载规范，柱迎风面小取门规。

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。

STS中Ec的尺寸为吊车梁中心线与下柱型心的距离，水平横向力的距离为轨道高加吊车梁支座距离。悬挂吊车要在梁上增设节点（施工图要取消拼接）；半龙门吊在建模时需增加一假柱，此时需计算的柱上吊车水平横向力输入时要放大大2倍，假柱的计算不需要考虑它的技术条件。

双层吊车最不利组合为上层满载下层不在同一跨和下层满载上层空载，这样就需要输入空车时所产生的最大轮压和最小轮压（根据吊钩与轨道的极限位置距离）。一般输入恒载时要考虑吊车梁及制动结构自重所产生的竖向力及偏心带来弯矩作用在牛腿节点上，有走道板还要考虑走人荷载。

5、参数输入

 工程结构类型（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   阻尼比越小地震力越大，钢结构的阻尼比比砼的小。

单层工业厂房屋盖为轻型屋盖时，钢梁也可以采用《门规》验算，变截面梁按《钢规》验算不准确，梁的稳定性不验算。门式刚架不按抗震规范控制高厚比、长细比。门式刚架及排架一般按有侧移结构确定计算长度。但由抗震结构控制时应抗震构造措施: 构件之间应尽量采用螺栓连接；斜梁下翼缘与刚架柱的连接宜采用加腋的方式加强；该处附近翼缘受压区的宽厚比应适当减小；柱脚的抗剪、抗拔承载力应适当提高，柱脚底板应设置抗剪键，锚栓应采取提高抗拔力的构造措施；支撑的连接应按屈服承载力的1.2倍设计等等(查看计算书看控制内力组合号与技术条件中组合号对比，带地震力的均为抗震控制结构设计)。

6、构件修改

1、可以指定构件验算规范，可以输入不同的构件钢号。

2、斜梁在平面内，可仅按压弯构件计算强度，可以不计算平面内的稳定性

前提：屋面坡度较小时（GB50018,  < 1:2.5)

3、当契型构件腹板高度变化超过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。

解决方法：

（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的方法，这样用钢量增加可能较多。

7、节点设计

节点类型选择分为（一）中和轴在受压翼缘中心（二）中和轴在形心中心。形式一受拉区不承担剪力，受压区承担剪力。形式一比较经济合理，形式二过于保守。摩擦型高强螺栓摩擦面发生滑移即破坏，而承压型发生破坏破坏时，螺栓起到抗承压作用，退化成普通螺栓。选择承压型螺栓须用形式一计算。

超出门式刚架使用范围

混凝土柱轻刚屋盖常见问题

1、没有整体计算

（1）没有考虑斜梁产生的水平推力，导致柱、柱下基础设计偏小。

（2）梁支座处按照固定铰计算，钢梁轴力偏大，挠度偏小

2、 整体计算，混凝土柱顶支座设置不合理

（1）支座与柱顶支承面间的滑移量

（2）构造要求不符合计算模型

设计拉杆，但忽略拉杆受压时的情况（风荷载起很小作用时）

门式刚架三维建模

桁架建模

1、桁架支座杆两端柱要按铰接输入或者一端固定一端滑动，所有杆件输入类型为柱。

2、平面内计算长度系数一般保持-1即可；平面外计算长度，上下弦杆需要根据水平支撑距离确定，上弦水平支撑交叉点，下弦不设水平支撑时垂直支撑间距。

3，GB50017-8.4.5：分析桁架杆件内力时，可将节点视为铰接。对用节点板连接的桁架，当杆件为H形、箱形等刚度较大的截面，且在桁架平面内杆件截面高度与其几何长度（节点中心间的距离）之比大于1/10（对弦杆）或大于1/15（对腹杆）时，应考虑节点刚性所引起的次弯矩。钢管桁架可参考GB50017-10.1.4，分别为1/12与1/24。

4、恒载为节点荷载，风荷载输入注意柱底标高。桁架按无侧移结构考虑柱长细比，应考虑轴向变形，桁架的绕度主要是恒加活产生的节点位移（桁架绕度看节点位移，因为按柱输入的）。

5、桁架一般不考虑地震力，24米跨以上及8度抗震区以上才考虑竖向地震力。

6、长细比压杆150，拉杆350，下弦受压可放宽至250.

7、有吊挂荷载在节点位置，如果在节间必须增设节点。

8、简支桁架与排架结构可以分开计算，连续桁架和拱桁架必须与排架一起计算。单独计算排架时，桁架可用刚性系杆代替，两端铰接。

9，目前软件可以出角钢槽钢生成的桁架施工图。

支架建模

1、软件支架模块只能计算单片摇摆支架，对于多片必须用复杂空间建模与分析模块计算，单片出图再用支架模块出图。

2、节点为铰接。关于计算长度，平面外：左右立柱摇摆支架取整个立柱高度，悬臂支架取立柱高度的2倍。交叉腹杆取斜杆总长；平面内：一般按默认-1取。

3、工程类型选单层工业厂房，验算规范为钢规，无侧移结构，考虑水平地震。

4、当支架稳定控制时，强度应力比小于0.5时，斜腹杆按拉杆设置，水平杆按压杆设置。

5、若地震作用下，节点位移较大，可以取消交叉腹杆的节点（注意是取消节点于删除节点的区别）。

6、对于单片固定支架，软件计算完需用“基本构件验算”重新验算立柱的轴力。

框排架建模

1、门规验算用于20T以下，围护结构是轻型的，只能是工字型截面；其他均用排架模块。

2、单层厂房排架柱长度系数（0.7~0.9）只对阶型柱有用。其他同门式刚架二维模块。

工具箱

1、檩条

（1）明确规定薄壁型钢的有效截面应按薄钢规范GB50018计算

（2）门规檩条验算与薄钢规范檩条验算对比

选择原则：

A、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；

B、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。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。

（3）刚性檩条需考虑轴力（由屋面支撑传来），屋面支撑计算跨度为相邻的两个柱间支撑的间距。当刚性系杆通长布置时，两端支撑协调作用，体型系数为（0.8+0.5）/2=0.65。檐口系杆为不允许用刚性檩条代替，系杆为压杆，长细比220.

（4）连续檩条，连续墙梁计算

A,搭接长度确定与程序优选：1）保证连续性条件构造要求：10 %跨长；2）根据内力条件：由跨中弯矩控制檩条截面；3）根据连接螺栓抗剪、承压条件；

B,截面选择与程序优选：从檩条库中选择，根据受力条件，边跨一般较中间跨截面厚1~2个级别；

2、屋面支撑计算

设计剪力计算跨度：取横向柱间支撑的间距；

屋面分担山墙风荷载系数：0.5（抗风柱两端铰接）；

可以通过设计剪力计算工具获得刚性系杆或刚性檩条的设计轴力；

3、柱间支撑计算

计算种类：交叉支撑、门形支撑、双层支撑、双片支撑、多层支撑；

柱间支撑承担的作用力：山墙风荷载、纵向刹车力、纵向地震力.

4、基本构架计算

梁构件，已知设计内力的情况下进行构件的验算，可以选择是否考虑抗震、是否利用屈曲后强度，设置加劲肋后的腹板局部稳定的验算

柱构件，已知设计内力下的构件验算，可以考虑双向压弯，各类实腹组合截面、格构截面、钢管混凝土截面都能进行详细的验算与验算中间过程输出。

5、吊车梁

关于吊车数据输入由吊车厂家提供或参考软件提供数据。变截面吊车梁有梯形，阶型圆弧式，阶型直角式，一般采用梯形及阶型圆弧式。变截面吊车梁端部支座高不能小于总高的一半。