带夹层的门式刚架结构设计

《带夹层的门式刚架结构设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第6卷第2期2014年4月Vol．6No．2APr．2014带夹层的门式刚架结构设计晋娟茹夏绪勇(中国建筑科学研究院，北京100013)【摘要】门式刚架结构局部带夹层，在结构设计方面与常规的门式刚架结构存在差异，本文主要介绍这类结构的常用设计方法以及PKPM系列软件针对带夹层门架结构的设计功能。【关键词】带夹层门式刚架结构;PKPM系列软件;快速建模;节点连接设计【中图分类号】TU393．3【文献标识码】A【文章编号】1674－7461(2014)02－0061－04门式刚架结构是钢结构设计中应用广泛、成熟的结构形式，在实际工程中有些门式刚架结构，按照建筑设计

2、、使用功能等方面的需求，在局部设置夹层，夹层通常设置在刚架端榀、刚架纵向等位置，下图为某工程实例的整体模型图。图1某带夹层的门式刚架结构工程由于设置了夹层，所以这类结构与常规的门式刚架厂房结构设计存在差异，下面详细介绍带夹层门式刚架结构的设计方法以及PKPM系列软件中带夹层门式刚架结构的设计功能。1带夹层的门式刚架结构设计方法带夹层的门式刚架结构，刚架纵向设置的夹层梁，与主刚架柱的连接，可以铰接，也可以刚接，不同的连接方式，会影响整个结构分析方法的确定。当纵向夹层梁与刚架柱刚接连接时，连接位置的刚架柱双向受弯，夹层区域形成了真正的三维框架体系，此时需要使用三维有

3、限元分析方法实现结构的整体分析。当纵向夹层梁与刚架柱铰接连接时，纵向水平力完全由支撑承担，而且横向每榀的刚度比较均匀，结构具有清晰的荷载传导途径，竖向荷载、横向荷载(横向风荷载、吊车横向水平荷载、横向地震力等)主要由门式刚架承担，纵向水平荷载(山墙风荷载、吊车纵向刹车力、纵向地震力)主要由纵向支撑所在立面承担。此时建议，横向刚架、纵向支撑系统分别采用二维建模计算的方法。PKPM软件是目前国内应用广泛的结构设计软件，能完成一体化的结构设计，包括模型输入、结构分析设计、构件验算、整体施工详图设计等，软件提供了带夹层门式刚架结构设计的解决方案和实现方法，下面主要介绍

4、软件使用三维设计方法和二维设计方法实现带夹层门架结构的设计功能。2三维设计方法2．1模型输入执行PKPM系列软件-钢结构设计软件STS中框架“三维模型与荷载输入”，完成带夹层门架结构的建模输入和荷载布置。三维建模的方法是层模型方式，即将模型分为多个结构层，分别建立模型并布置荷载，然后通过楼层组装方式完成整体模型的建立。在夹层门架结构三维建模时，需特殊注意以【基金项目】“十二五”国家863课题“基于建筑信息模型的三维建筑工程设计软件开发与应用”(SS2013AA041306)【作者简介】晋娟茹(1977－)，女，副研究员。主要研究方向:钢结构软件开发。62下几点:

5、(1)一般夹层位置单独作为一个层输入，方便输入夹层构件和荷载;(2)坡屋面可以通过软件提供的上节点高、柱顶标高等方式实现;(3)屋面支撑、柱间支撑在模型输入时作为斜杆输入。2．2结构分析和构件验算PKPM系列应用广泛的有两套三维分析设计软件，即SATWE和PMSAP，软件自动化程度高，通过人机交互方式设置计算参数，能自动完成结构分析设计，并提供文本、图形方式的计算结果供使用者查看分析结果。夹层门架结构三维分析设计要点:(1)特殊构件设置对钢构件，软件缺省采用《钢结构设计规范》GB50017-2003(下面简称钢规)进行构件设计和验算。对变截面的斜梁，建议使用《门

6、式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002(下面简称门规)设计和验算。软件实现:通过特殊梁“门架梁”的设置，交互指定门式刚架梁，在结构分析和构件时，对指定该属性的构件，将按照门规进行设计和验算。(2)特殊风荷载定义门式刚架结构自重轻，属于对风荷载比较敏感的结构，而三维分析软件缺省的风荷载是软件自动搜索外围挡风面，根据用户指定的基本风压作用风荷载。但是对于坡屋面的门式刚架结构，屋面的风荷载对结构分析影响比较大，不容忽略，软件提供了特殊风荷载的定义，帮助完成坡屋面风荷载的布置。SATWE和PMSAP软件都提供考虑特殊风的相关信息，使用者通过交互设置，可

7、方便完成。图2三维建模第一、二层模型(3)计算结果查看通过“各荷载工况下结构变形图”的查看，辅助判断整个结构受力是否合理。带夹层门架结构分析时，可能出现局部振动的现象，通过分析用户实例工程总结，导致该现象最大的可能是模型中抗侧系统的抗侧能力差，应通过设置屋面支撑、柱间支撑来保证整个结构的变形协调。2．3节点设计和整体施工图结构分析完成，并确保满足设计要求后，通过STS软件的三维框架节点设计功能，能快速完成整个结构中各连接的节点设计和节点、构件施工详图的绘制。软件自动设计时，夹层梁与刚架柱的连接按照框架连接方式(栓焊)实现，屋面刚架梁与柱的连接按照门架连接方式(端

8、板)实现，见图4。图3S