钢结构CAD软件STS的功能和应用 .doc

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1、钢结构CAD软件STS的功能和应用作者：马恩成、朱伟、晋铸、陈岱林　1、STS软件的研制目的　　近年来，我国钢产量跃居世界第一位，建筑钢结构的优点也越来越突出。CAD技术的发展和成功推广表明，借助计算机辅助设计软件来完成钢结构的计算机分析、优化设计和绘图工作，一方面可以给工程设计提供精确的计算和绘图工具，提高设计效率，使设计更加安全经济，另一方面也必将对钢结构的进一步发展起到很大的促进作用。　　PKPM系列软件是国内应用最广的一套一体化CAD软件，曾获国家科技进步奖，是国内唯一自主平台的计算机辅助设计系统，现在已经成

2、为了一个包括建筑设计、结构设计、设备设计，在结构设计中又包括多层和高层、工业厂房和民用建筑、上部结构和各类基础在内的综合CAD系统，并正在向集成化和智能化的方向发展。在这种情况下，中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部从1995年5月开始组织力量，研究开发自主版权的钢结构CAD软件STS，该软件的研制以PKPMCAD工程部自主开发的CFG中文图形支撑系统为平台，以PKPM系列软件的PMCAD、PK为基础。STS的功能要求为：是一体化的CAD软件，功能包括从钢结构建筑的模型输入、截面优化、结构分析、构件强度和稳定性验算

3、、节点设计、直到施工详图绘制；软件可适用于多、高层框架，平面框架，连续梁，轻钢门式刚架，排架，框排架，钢桁架等多种结构形式；软件要求操作简单，自动化程度高，界面友好，易学易用；施工图详图以标准图为准，并提供方便快捷的编辑工具；是PKPM系列软件的一个模块，可以与其他模块接口；先使STS成为国内主流的钢结构CAD软件，再扩充国外规范版本，走向国际软件市场。　　2、STS软件技术条件　　作为专业的钢结构工程设计软件，必须符合国家现行的规范、规程和标准。STS软件的研制主要依据有：《钢结构设计规范》（GBJ17-88）；《

4、冷弯薄壁型钢结构设计规范》（GBJ18-87）；《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）；《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：98）；《轻型钢结构设计规程》（DBJ08-68-97）；另外，STS软件遵循常用钢结构设计手册、标准图的规定。　　3、STS软件功能简介　　模型输入　　STS的模型输入可以采用三维方法和二维方法。4　　三维建模采用人机交互方式，引导用户逐层地布置各层平面和各层楼面，再输入层高就建立起一套描述建筑物整体结构的数据，三维建模程序具有较强的荷载统计和传导计算功能，除计算自

5、重外，还自动完成从楼板到次梁，从次梁到主梁，从主梁到承重的柱、墙，再从上部结构传到基础的全部计算，加上局部的外加荷载，可方便地建立起整栋建筑的荷载数据。三维建模提供的截面类型有中国和世界各国的标准型钢及其组合截面，焊接H型钢（包括楔形截面）、圆管、箱形、Z形、槽形等自定义截面，钢管混凝土、钢骨混凝土截面等丰富的截面形式，适用于各种结构形式的需要。二维建模数据可以由三维建模的数据生成的平面框架、连续梁的数据文件自动生成，也可以用人机交互方式生成，能方便地建立起平面杆系结构的模型。　　二维人机交互建模可以建立各种类型平面

6、杆系的框架、门式刚架、排架、框排架、桁架、支架、连续梁等多种结构形式的模型，对于门式刚架、框架、桁架、弧形轴线还提供了快速输入向导来快速输入，可以输入各种作用形式的恒载、活载、风荷载（可以自动布置）、吊车荷载（包括抽柱吊车荷载）和地震计算参数。二维建模提供的截面类型除了三维建模的截面类型外，还包括冷弯薄壁型钢及其组合截面，实腹式组合截面，格构式组合截面，组合梁，任意截面等类型。　　截面优化　　截面优化就是在满足规范要求的前提下，寻找用钢量最小的截面尺寸。STS软件可以对轻钢门式刚架和钢桁架进行截面优化。门式刚架中常采

7、用变截面构件，所以优化的约束变量有大端、小端高度，上、下翼缘宽、厚，腹板厚度7个因素，STS软件能在自动或人工定义的变化范围内，快速地寻找到用钢量最小的截面尺寸。桁架优化可以进行杆件分组，分为一组的杆件在优化后具有相同的截面。优化程序速度快，适用性较好。　　结构分析和构件验算　　STS的三维、二维建模数据可以分别接口三维分析程序和平面杆系分析程序进行结构分析和构件验算。三维分析程序包括PKPM系列软件的空间分析设计软件TAT和SATWE，二维分析程序是STS软件自带的平面杆系分析程序。　　结构分析和构件验算时程序自动

8、进行结构内力分析和组合，进行构件的强度、稳定性验算。STS的平面杆系分析程序可以按照《钢结构设计规范》，《冷弯薄壁型钢结构设计规范》，《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》，《轻型钢结构设计规程》来进行构件验算（后两种规程适用于轻钢门式刚架）.　　节点设计和施工详图绘制　　在内力分析完成后，STS软件可以延用三维、二维内力计算结果进行连接节点设计和