STS软件中钢结构柱间支撑计算与施工图的绘制

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参考文献 l Chen W F,Han D J.Plasticity of Structural Engineers.New York
Spring—Verlag,1988:94—95 2郝文化.ANSYS土木工程应用实例.北京:水利水电出版社
2005:208—209
Steel Construction.2006(2),V01.21,No.85
图7接触部位的应力分布
5 结论 本文按照从宏观到微观的分析方法,由总体分
析开始,一步步对上、下压环的节点进行了深入地研 究。通过对该体育场屋盖钢结构相贯节点进行的有 限元分析,可以得出如下结论:
上、下压环钢管部分的最大应力为231.94Ⅷa,
图8接触邵位的塑性区应变
未达到Q345钢的抗压强度厂。=300 MPa,是偏于 安全的。尽管节点板部位局部体元的应力达到了屈 服强度,但显然是由计算时的集中力假定引起的应 力集中现象。通过随后的接触分析可以发现,只在 销轴的很小接触面内产生了塑性区,绝大部分体元 仍在弹性范围内正常工作。同时混凝土部分的体元 最大压应力为10.24 MPa,也远未达到其抗压强度 以=32.4 MPa,局部拉应力则达到了其抗拉强度^ =2.83 MPa,而进入塑性状态。总体看来该相贯节 点是安全可靠的。
1 柱间支撑计算与施工图绘制的主要功能 1)软件扩展了柱间支撑的计算和绘图功能,解
决了复杂支撑的计算问题,并提供相应的详图绘制 功能。可以计算和绘图的支撑形式包括交叉支撑、 门形支撑、双片支撑、上层支撑、双层支撑、多层支撑 等,如图1所示。
2)新程序计算支撑时,只需选择支撑形式,输入 支撑几何信息、杆件截面、作用在支撑上的荷载等信 息即可自动完成计算,并可以通过文本或图形方式 查看计算结果。
软件天地
STS软件中钢结构柱间支撑计算 与施工图的绘制
晋娟茹 马恩成 夏绪勇 (中国建筑科学研究院PKPM am工程部 北京 100013)
摘要介绍了sTS软件中柱间支撑计算与施工图绘制程序的主要功能、操作说明、技术条件,并通过工程实例介 绍了主要影响参数的计算,以及软件的应用,供设计人员参考。 关键词sTS软件柱间支撑施工图绘制
支撑绘图模块可接收力计算的数据,即程序自 动取得计算时输入的支撑信息,快速绘制支撑详图; 用户也可以直接在支撑详图参数输入对话框中输入 支撑相关信息实现绘图,参数输入见图3。
图3柱间支撑详图绘制的参数设置
3 工程应用 某工程资料:平面尺寸为90 m×24 m,柱距
6 m,单跨门式刚架,屋面坡度1/10。设有2台10 t 中级软钩桥式吊车,每台吊车总质量21.9 t,最大轮 压12.7 t,牛腿标高7.2 m,屋面恒载0.3 kN/m2,活 载0.3 kN/m2,雪荷载0.4 kN/m2,基本风压为 0.5 kN/m2,地面粗糙度类别为B类,抗震设防烈度 为8度(0.2 g),Ⅱ类场地,设计地震分组(第一组)。 几何尺寸见图4。
按照《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001) 第9.2.14条规定,在厂房单元中部设置上、下柱支 撑,在厂房单元两端设置上柱支撑。该工程柱间支 撑布置见图5,上柱支撑为人字形支撑,下柱支撑为 双片支撑。
图4厂房平面、立面几何尺寸
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支撑计算时的参数输入及计算后的应力图、风
左风标准值作用节点位移m” 图7下柱支撑计算的参数设置及计算后的结果显示
钢结构 2006年第2期第21卷总第85期
晋娟茹,等:STs软件中钢结构柱间支撑计算与施工图的绘制
荷载标准值作用下的节点位移图见图7。计算结果 显示,该支撑计算时组合3控制,即风荷载起控制作 用。 3.2.3上、下柱支撑的详图
名称
代表值
1.4风,工况2:1.2恒+1.3地震,荷载组合由程序 自动考虑。
该支撑计算时的参数设置及计算后的应力图、风 载荷标准值作用下的节点位移见图6。结果显示该支 撑计算时由组合2控制,即地震起控制作用。
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左风标准值作用节点位移m” 图6上柱支撑计算的参数设置及计算后的结果显示
表2结构纵向周期计算
T1=2
0.64 s
阻尼比善=0.05,得y=0.9,171=0.02,'72=
1,Tg=0.35 s,口。ax=0.16 T
地震影响系数口=(等)772口。。。=o.093
由底部剪力法R:粤FEK,求得: 柱列底部剪力标准值FEK=口G。=100 kN
∑GiHj
J=1
F1=68.4kN、F2=31.6 kN
1 075.7 kN。
能量法计算结构的自振周期见表2,把集中各 质点的重力荷载作为水平荷载,计算上、下支撑各自 的相对水平位移(上支撑荷载由三道支撑分担,每道 支撑作用1/3):
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万方数据
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表l重力荷载代表值
质点
第一作者:晋娟茹女1977年2月出生工程师硕士 Email:jinjuanru@cabrtech.com 收稿日期:2005—12—19
万方数据
钢结构 2006年第2期第21卷总第85期
晋娟茹,等:sTS软件中钢结构柱间支撑计算与施工图的绘制
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图2柱I司支撑计算的参数设置
柱间支撑除了可以选择按单拉杆件进行设计 外,还可以考虑刚性支撑按一拉一压状态进行设计。 按一拉一压状态进行设计还需要考虑受压杆件的稳 定性验算,按《钢结构设计规范》(GB 50017—2003) 轴心受压杆件计算。
万方数据
83
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图5纵向柱I可支撑布置
3.1 结构纵向水平荷载计算 3.1.1风荷载
纵向风荷载按两侧山墙上所作用的风荷载计 算。风荷载计算资料:基本风压值cu。=
0.5 kN/m2,风压高度变化系数近似取卢:=1.0,风 荷载体型系数弘。=1.3。风荷载标准值:锄k= 户。P。御o=0.65 kN/m2。受风面积:计算面积时高度 近似取檐口高度和屋脊高度平均值的一半,宽度取 厂房跨度的一半,所以A=64.8 m2,节点风载标准 值:F。=甜kA=42.1 kN。 3.1.2吊车纵向水平荷载
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万方数据
图6中,右上角钢结构应力比图中各构件相关
的数据仃。,一 上竺r竺】*的、 含义为:盯。,表示强度计算 D str—out\^out/
应力比(应力比指计算应力与强度设计值的比值); 盯。_in表示平面内稳定应力比;盯。。,。。。表示平面外稳 定应力比;Ai。表示平面内长细比;A。表示平面外长 细比,下文图7与此相同。 3.2.2下柱支撑计算
件.北京:中国建筑科学研究院,2005
(上接第44页) 共计3 590 kN的作用力均布于中心的半圆上,
方向为X方向。轴与孔之间以零接触单元相连接。 钢材均为标准的弹塑性材料,不考虑材料强化。
接触部位的应力图和应变图如图7和图8所 示。由图8可知,图形黑色部位即为销轴产生的塑 性区。在接触部位的很小区域内出现了塑性区,但 绝大部分的材料仍在弹性范围工作。
图9下柱(zc2)支撑详图
参考文献
1宋曼华。柴昶.钢结构设计与计算.北京:机械工业出版社,2000 2龚思礼.建筑抗震设计手册.第二版.北京:中国建筑工业出版
社,2002 3 cEcs 102:2002门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 4 GB 50017—2003钢结构设计规范 5 GB 50011—2001建筑抗震设计规范 6中国建筑科学研究院.钢结构CAD软件sTs用户手册、技术条
5)详图中节点板厚度和角钢与节点板连接焊缝 长度是按与角钢全截面等强度设计的,如果与实际 不符,可以通过连接数据中的折减系数调整。
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图1可以设计的支撑形式
2柱间支撑计算与施工图绘制的程序说明 支撑计算时通过程序提供的参数输入对话框
(图2),输入支撑类型、几何尺寸、构件截面及支撑 作用力等,程序自动完成支撑计算,并通过文本和图 形方式显示计算结果。
下柱支撑设计为双片支撑,截面为不等边角钢 L75×50×6(程序自动认为短肢在平面外)。支撑 承担的外力包括:风荷载F。、吊车纵向刹车力T、地 震力F1+F2。按《建筑抗震设计规范》(GB 50011— 2001)第9.2.9条,支撑按拉杆设计。计算时的荷载 组合为:工况1:1.2恒+1.4风,工况2:1.2恒+ 1.4吊,工况3:1.2恒+1.4风+0.7×1.4吊,工 况4:1.2恒+0.6×1.4风+1.4吊,工况5:1.2恒 +1.3地震,荷载组合由程序自动考虑。
支撑详图绘制时,根据前面输入的几何信息、截 面信息,程序自动完成支撑的详图绘制,并给出相应 的材料表。支撑详图见图8、图9。
的计算以及软件的应用。
图8上柱(zcl)支撑详图
4结 论 本文介绍了钢结构CAD软件STS(2005版)柱
问支撑计算与施工图绘制的程序主要功能、操作说 明、技术条件,并通过工程实例介绍了主要影响参数
剪力系数A=(F1+F2)/(G1+G2)= 0.079>0.032符合《建筑抗震设计规范》(GB 50011 —2001)第5.2.5条。 3.2支撑计算、绘图
下面计算厂房长度中央的两道支撑,并进行详 图绘制。两个端部的上柱支撑可参考下面的上柱支 撑计算。 3.2.1上柱支撑计算
上柱支撑设计为人字形支撑,斜杆截面为双角 钢L70×5,背间距10 mm。因上部有三道支撑,每 道支撑分别承担的外力包括:纵向风载F。/3,地震 力F,/3。计算时的荷载组合为:工况1:1.2恒+
3)柱间支撑的计算采用二维平面杆系分析程序 实现,计算时可以考虑作用在支撑上的风荷载、吊车 纵向刹车力、纵向地震力。
4)新程序丰富了可以绘图的支撑形式以及支撑 中各类杆件的截面形式,区分下部斜杆、上部斜杆以 及水平杆,并可分别选择单角钢、双角钢组合截面。 新增加人形支撑、桁架式支撑、双层支撑的绘图。
根据吊车资料,得吊车最大轮压P一=125 kN。 吊车纵向水平荷载标准值T=o.1∑P。。。= 0.1×吊车台数×每台吊车一侧刹车轮子数×
P。。。=50 kN。
3.1.3纵向地震水平作用 计算时简化为二质点体系,G,为10.2 m处的
质点的重力荷载代表值,G2为7.2 m处的质点的重 力荷载代表值。各质点重力荷载代表值计算见表1。 等效重力荷载代表值G。。=0.85×(G1+G2)=
钢结构CAD软件sTs是PKPM系列软件的一 个功能模块,可以完成钢结构的模型输入、优化设 计、结构计算、连接节点设计与施工图辅助设计。 STS(2005版)对柱间支撑计算和施工图绘制做了大 量改进,通过工程实例介绍STS(2005版)中柱间支 撑计算和施工图绘制的改进和应用,以便于设计人 员了解与应用。
Be订ing 100013)
ABSTRACT It is introduced that theΒιβλιοθήκη Baidumain functions of the program for calculating braces between columns and detail
drawing in STS software,its operating instmction and technical conditions;the calculation of the main parameters as well
CALCULATIoN oF BRACES BETWEEN CoLUMNS oF STEEL STRUCTURE AND DRAWING OF DETAIL BY STS SOFTWARE
Jin Juanru Ma Encheng Xia XuyOng (PKPM CAD Engineering Department,China Academy of Building Research
as the use of the software are also described by an example,which provides experience for designers.
KEY WoRDS STS Software
braceS between columns
detail drawing
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