某建筑工程设计有限公司
在指定的工作目录下，按计算书中设计条件用PKPM结构系列软件中的STS模块，则可进入本工程结构模型的输入。由于本工程是轻钢厂房，采用门式刚架结构体系。这种结构体系的模型输入可以用框架输入法和门式刚架输入法。框架输入法一般设计人员都能掌握，但建模速度较慢，优化设计较难，施工图自动化成图略低。而门式刚架输入法则可避免这些缺点，而取得较好的设计效果和经济效果。因此在这个工程设计实例中就直接采用门式刚架输入法。在指定目录下点取STS模块的刚架三维设计菜单。
一、网格输入
1.总信息
（1）工程名称。可以输入字符，也可以输入汉字，这里输入字符“QGCF”即“轻钢厂房”的拼音字头。
（2）钢材钢号。在型钢当中，一般选用Q235钢和Q345钢两种，这里选用Q345钢。这种钢材容易取得较好的设计效果和经济效果。
（3）厂房总长度（mm）为66000。
（4）刚架榀数为12。
（5）檐口高度（mm）为10000。
（6）屋面坡度为0.1。
（7）牛腿高度（mm）为6000。
（8）屋面恒荷载（kN/m2）为0.3。
（9）计算刚架活荷载（kN/m2）为0.3。
（10）计算檩条荷载（kN/m2）为0.5。
（11）雪荷载（kN/m2）为0.3。
（12）积灰荷载（kN/m2）为0。
（13）风载取值规范为《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》。
（14）地面粗糙度为B类。
（15）设计形式。有封闭式和半封闭式，这里点取封闭式。
（16）基本风压（kN/m2）为0.5。
（17）风压调整系数为选用内定值1.05。
2.设计信息
（1）地震烈度为8（0.2g）。
（2）场地类别为Ⅱ类。
（3）设计地震分组为第一组。
（4）结构安全等级为二级。
（5）建筑抗震设防类别为丙类。
（6）结构使用年限为50。
（7）支撑杆系设计参数：屋面支撑和柱间支撑均按照单拉杆受力设计。
二、模型输入
1.设标准榀
在屏幕右侧点取“设标准榀”菜单，在网格平面上用光标选择需定义为新标准榀的轴线，选一次定义一个类型的标准榀，这里两端刚架为同一标准榀，因此在网格平面上连续点取标准榀，则两端刚架就定义为第一标准榀。退出再点取模型输入，再点取“设标准榀”菜单，在网格平面上用光标连续选择需定义为新标准榀的中间轴线，则这些中间刚架就定义为第二标准榀。对于中间榀刚架有与支撑相连和不相连之别，这里为简化计算少出图，通设为一类，均有支撑相连的连接件，稍宽一些，设计人员可自行掌握。
2.立面编辑
立面编辑也就是建立输入各类刚架模型。
（1）点取屏幕右边“立面编辑”菜单，提示用光标选择轴线。先选取第一类型刚架的轴线，则显示第一类型刚架的立面网格。然后点取屏幕右边“网格生成”菜单，再点取屏幕右下边“快速建模”菜单，然后点右边“门式刚架”菜单，输入：①总跨数：2；②当前跨：1；③单跨形式：双坡；④跨度（mm）：18000；⑤是否对称：对称；⑥牛腿高度（mm）：6000；⑦左坡坡度：0.1；⑧左坡分段数：1；⑨左坡分段方式：等分；⑩天窗架的形式：形式1；⑪天窗架的跨度（mm）：6000；⑫天窗架的高度（mm）：2500。点击“确定”则刚架第一跨的模型就生成了。同样的方法点换当前跨2，操作过程同1跨，点击“确定”则第一类双跨刚架模型就形成了。
（2）截面优化。点取屏幕右下边“截面优化”菜单，显示该榀刚架立面。
1）输入优化参数。①强度计算应力比限值：0.9；②稳定应力比限值：0.9；③柱顶位移：1/400；④钢梁挠度：1/400；⑤压杆长细比：180；⑥拉杆长细比：180；⑦板件最小厚度：6；⑧控制梁柱翼缘宽度：一致；⑨控制钢梁高度：连续。
2）截面分组。取缺省值。
3）优化范围。自动取值。
4）优化计算。自动进行。
5）优化结果。截面及应力比显示
6）导出截面。导出优化后的截面，替换当前截面。
再返回到“立面编辑”，点取第二类型刚架的轴线，与第一类型刚架的操作方法相同，则形成第二类双跨刚架的优化模型。这样反复点选各类刚架，直到全部完成。再返回到刚架计算，重新画图。优化前的用钢量为121t，优化后为108t，节省钢材11%，这说明优化确实有效。
（3）系杆布置。系杆是连系各榀刚架传递水平力的纵向受压杆件。点取屏幕右边“系杆布置”菜单，定义系杆截面。系杆截面可任意，但程序目前能画系杆施工图的截面只有圆钢管和组合角钢两种。这里选择d200×6的圆钢管。布置时用光标在立体图上点取起始刚架的牛腿标高点，再拖动点取终止刚架的牛腿标高点。则这根系杆就布上了。同法点取起始榀刚架的角点、顶点、天窗架的脚点、角点、顶点，再拖动连到终止刚架的相同点，则整个厂房的纵向系杆就布置完了。
（4）起重机布置。点取屏幕右边“吊车布置”菜单，提示用光标选择起重机所在标高（牛腿标高）的平面。
1）定义起重机布置。①起重机跨度（mm）：16500；②起重机起重量（t）：5；③起重机工作级别：轻级软钩；④单侧轮数：2。
2）输入起重机工作区域参数。①吊轨与第一根网格线的偏心（mm）：750；②吊轨与第二根网格线的偏心（mm）：750。
3）在车间两边在吊轨起始点点取“确定”，这样两台起重机就分别布置在两个车间里了。
4）起重机荷载显示。点取屏幕右边“荷载显示”菜单，则起重机的有关数据（轮压、水平刹车力、桥架总重等）就显示在各跨刚架的网格线上了。
三、屋面墙面
在屏幕右边点击“交互布置”菜单，显示刚架一层（起重机层）。刚架结构标准层的划分和编号是从下到上依次编排的。
1.屋面构件
屋面构件的布置有交互布置和自动布置两种。对规则刚架用自动布置很方便。本工程有天窗架和天沟，所以采用交互布置。在屋面构件布置之前应先选择标准层。此项目有起重机、屋顶、天窗三个标准层。起重机层是空层，所以选择屋顶第二标准层，立即显示屋顶结构层平面。
（1）布置支撑。
①提示选择矩形房间号布置屋面支撑；②确定设置支撑一侧的梁；③选择支撑截面形式，一般选用圆钢或角钢，因为车间有5t起重机，所以这里选用刚度较大的L80×5等边角钢；④钢材型号：Q235；⑤支撑组数：1；⑥各组长度是否相等，输入0表示相等。
重复选取要布置屋面支撑的房间，逐一布置完备，再换标准层用同样方法布置屋面支撑，直至布完为止。在支撑布置过程中，如果布置有误想删掉，则点取“删除构件”（支撑、檩条、拉条、隅撑等），再点取要删除的构件种类，然后在平面上直接点取要删除的构件，则要删除的构件就立即被删除掉了。
（2）布置系杆。系杆在前面已布置过了，如有补充可在这里补布，截面形式与前面相同。
（3）布置檩条。
①钢材型号：Q235；②拉条设置：1道；③拉条直径：D12；④撑杆套管：无缝钢管D32×2.5；⑤檩条截面：C型檩条160×60×20×2.5。
檩条布置参数输完点“确定”就可以开始布置檩条了。用光标选择基准线的第一点；再选择基准线的第二点；再确定檩条相对于基准线的排布方向；输入檩条排布间距和数量。点击“确定”则要布置的檩条就布上去了。以此类推，直至布完所有檩条。如果檩条有悬挑，则要点取“檩条悬挑”菜单，用窗口方式选择要设悬挑的檩条，再输入檩条悬挑的方向和长度。这里输入檩条悬挑长度为100（因为本工程山墙与刚架轴线同轴）。这里要说明一点，基准线上如果要布置檩条，则输入间距为0，数量为1，否则基准线上没有檀条。
（4）布斜拉杆。选择斜拉杆所连接的第一排檩条，再选择斜拉杆所连接的第二排檩条，则这两檩条间的斜拉杆就布上了。依照上述方法布完所有斜拉杆。
（5）布置隅撑。①布置隅撑首先确定隅撑布置参数，例如隅撑类型有A、B、C三种，这里选择A型；钢号为Q235；截面等边角钢L50×3；螺栓直径为D14；②确定檩条上隅撑孔的方式：按45度角确定第一排檩条孔距为450，撑杆孔距为150。点击“确定”后要求用光标或窗口选择檩条端点布置以上确定的隅撑。注意：隅撑要布在刚架下翼缘有可能受压的位置，可凭经验或刚架弯矩包络图确定。
2.墙面构件
墙面构件的布置分自动布置和交互布置两种。本工程墙面比较规则，可以选用自动布置。不管用哪种布置，均需先布柱撑和门窗洞口，然后才能自动布置墙面构件。首先在平面上用光标选择网格线确定墙架立面，这里先选择A轴墙面。(www.xing528.com)
（1）加柱间支撑。
①布置方式：柱间支撑布置方式有两种。一种是按网格布置，另一种是按区间交互布置。通常是按网格布置，这里选择网格布置。
②选择网格号：先选择A轴墙面，根据使用条件和规范要求，柱间支撑布置在第二开间。由于有吊车梁，柱撑分为下撑和上撑。先选下撑网格，显示交叉、门形、双层、多层柱撑形式，这里选用交叉形式。输入撑下构造距离为700，撑上构造距离为200，柱撑截面分为圆钢、等边角钢、双片支撑等，这里选用双等边角钢2L100×10。同法布置上撑单等边角钢L100×10。一个柱间支撑布完后，可以用复制方法布置另一网格的柱间支撑。
（2）布置门洞。根据建筑条件选择居中门洞3000×（3000-500），其中500为柱底标高-500；门框立柱截面双C形组合2C160×60×20×2.5。
（3）布置窗洞。根据建筑条件窗洞分下、上窗均为3000×1500，窗台距下边的距离分别为（1500+500）、1500，其中500为柱底标高-500。
（4）自动布置墙面构件。点取屏幕右边“自动布置”菜单，提示输入布置参数。
①墙檩参数：钢材型号Q235；截面形式C160×60×20×2.5；拉条直径为D12；撑杆套管D32×2.5；斜拉条设置：最上端和窗洞下；墙檩端悬挑：左、右各200；墙梁排列：自动；墙梁布置口朝向：自动。
②隅撑参数：钢材型号Q235；隅撑截面：L63×4；隅撑节点形式：类型A；隅撑孔的布置形式：用内定值；螺栓直径：D14；隅撑布置方式：间隔设置。
参数输完后点击“确定”，则A轴墙面构件就自动布上去了。返回利用墙面拷贝，将A轴墙面复制到D、G轴墙面。
用同样方法布置1轴墙面构件，再复制到12轴墙面，则整个工程的墙面构件就全部布完了。
3.绘屋面墙面构件布置图
（1）画一层平面构件布置图。刚架的楼层有起重机平面和屋顶平面先点选层号1。
①选择绘图参数。绘图比例：考虑排版因素选定300；图样号：考虑排版因素选定3#；柱子画法：涂黑；钢梁画法：双线。
②点继续画图。标注轴线：自动；写图名：一层平面布置图；标柱尺寸：250×450；标梁尺寸：纵横梁H250×150，一层平面布置图画完了点击“存图”退出。
（2）画二层平面构件布置图。操作过程与画一层平面构件布置图相同。
（3）画1轴构件布置图。先画1轴构件布置图，12轴构件布置与1轴构件布置图相同。
（4）画A轴构件布置图。先画A轴构件布置图，D、G轴构件布置与A轴构件布置图相同。
4.自动绘制屋面墙面构件施工图
点选自动绘图后屏幕列出屋面墙面构件图样目录。
1）勾画要画的屋面墙面构件图样目录。
2）输入绘图参数确定后程序就自动画出选取的屋面、墙面构件施工图。
3）图面编辑。程序自动画出的屋面墙面构件施工图，还有个别不太合理的地方，需一张一张地调出用移动图块和移动标注将图面编辑成所满意的施工图。
5.绘制报价表
这里绘制的报价表实际就是材料表，不含高强螺栓表。这里统计的材料重量比刚架施工图部分统计的材料重量稍大一些，正式统计材料时应以此为准。
四、刚架整体计算
点取屏幕右边“结构计算”，显示一系列计算菜单。
形成数据
（1）自动计算。形成各立面计算数据。
（2）选择立面。形成各立面计算数据。
①计算简图：A、结构简图；B、恒、活荷载简图；C、左右风简图；D、起重机简图，将这些简图拼成一张图，用作计算书整理。
②计算结果：A、弯矩包络图；B、轴力包络图；C、剪力包络图；D、恒、活荷载内力图；E、左右风弯矩图；F、左右地震弯矩图；G、结构应力比图；H、钢梁挠度图；J、节点位移图；G、结构立面图。
③图形拼接：将G、A、G、J图拼成一张图，用作计算书整理。
五、绘制刚架施工图
点取屏幕右边“刚架绘图”，显示一系列绘图菜单。
1.设梁拼接
设梁拼接是将刚架连接节点设计成非螺栓连接节点。这跟刚架的加工、安装有关系。这里将刚架和天窗架的顶节点改为焊接节点，所以将整体模型中的螺栓连接节点全部删去，形成后边的刚架施工图。
2.绘制刚架施工图
（1）选择读取数据方式。
①门式刚架绘图参数。刚架节点设计信息：重画新图；柱底标高：-500；刚架施工图是否绘制零件大样：根据加工单位要求而定，这里选择不绘制；设计总说明图样号：3；柱脚锚栓图绘制比例：考虑本书篇幅，这里选定300。
②门式刚架施工图绘制比例：150。
③檩托形式和设计参数。是否抬高屋面檩条：不；螺栓孔边距：50；檩托厚度：6；加劲肋宽度：150。
④修改设计参数：连接节点形式：内定值；连接节点设计参数：内定值；柱脚形式和设计参数：内定值；抗风柱连接：未设抗风柱；钢板厚度及规格：内定值。输完后点击“确定”显示刚架施工图样目录，选定要画的施工图再点击“确定”则选定的刚架施工图就完成了。
3.图纸查看
将刚架施工图一张一张地调出查看并编辑，用移动图块和移动标注将刚架施工图编辑成所希望的施工图。
4.订货表
点取“确定”则显示钢材订货表和高强度螺栓表，供招标或预算时参考。
六、绘制吊车梁施工图
目前吊车梁施工图不能在门式刚架三维设计直接完成，只能利用STS工具箱“吊车梁施工图”菜单来完成，在绘图之前必须进行吊车梁计算。关于吊车梁的计算也是用STS工具箱“简支梁计算”菜单，读取刚架计算荷载简图里的起重机荷载来完成。这里要特别注意的是吊车梁计算，除了满足强度、稳定、变形要求外，还要满足吊车梁安装构造要求。
七、基础设计
刚架基础设计同框架基础设计不同，框架基础设计荷载读取的是SATWE计算荷载，而刚架基础设计荷载只能是读取PK计算荷载。根据上部结构类型和该项目的地质条件，确定该工程的基础为柱下独立基础。采用PKPM结构系列软件JCCAD模块进行设计、计算、绘图。
1.基础人机交互输入
点取“基础人机交互输入”后，程序提示是读取已有数据还是重新输入数据。由于是第一次输入，则点取“重新输入数据”。
（1）参数输入。
1）地基承载力计算参数。地基承载力特征值为200kPa，地基承载力宽度修正系数为0.3，深度修正系数为1.5，基础埋置深度为室外地坪下1.20m。
2）基础设计参数。室外自然地坪标高为-0.3m，基础归并系数为0.2，混凝土强度等级C25。
（2）读取荷载。这里读取的是PK内力计算荷载。
1）点选“PK文件”菜单，在对话框中点“选择PK文件”按钮，进入工程名“PK—1—目录”，点选mj-1.jcn，打开。用同样方法选择工程名“PK—2—目录”，点选mj-2.jcn；
2）选择PK-1-\mj-1jcN，将其布置在1、12网格线上；选择PK-2-\mj-2jcN，将其布置在2～11网格线上，布完后退出。
3）再点取“读取荷载”，点选“PK荷载”，这样PK荷载就选上了。
（3）柱下独基。柱下独基可用自动生成和人工布置两种，这里用自动生成。包括：独基形式为阶形现浇，独基的最小高度为700mm，基底标高为-4.65m，基底长宽比为1，基底钢筋为2级。填完后按回车键，独立基础就自动生成了。
2.绘制基础施工图
（1）绘图参数量。平面图比例为1∶300，这是考虑排版的需要；大样图比例为1∶30。
（2）绘制基础平面图：输完参数后确认按回车键，则自动显示出基础平面图，包括：①标注轴线；②标注字符；③标注尺寸；④基础详图，基础施工图画完后经过编辑整理，最后出图。
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