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钢结构设计必看!3D3S软件操作指南(四)

钢结构设计必看!3D3S软件操作指南(四)

钢结构设计必看!3D3S软件操作指南(一)

钢结构设计必看!3D3S软件操作指南(二)

钢结构设计必看!3D3S软件操作指南(三)

2.2.2.2 施加荷载

当为带吊车门刚时,需进行吊车荷载的布置。

2.2.2.2.1 吊车参数

点击【吊车参数】,弹出如图对话框。

在新建门架中输入了牛腿的标高,那么在模型的柱单元上就会出现相应位置的节点。

点击【增加】,分别在模型中选取【左节点号】、【右节点号】,则可生成一组吊车信息,然后可进行个参数的设置。

【到左柱建模位置偏心】:左端吊车梁竖向轴线到左柱轴线的距离;

【到右柱建模位置偏心】:右端吊车梁竖向轴线到右柱轴线的距离;

【横向力至牛腿距离】:吊车梁横向力至牛腿顶面的距离;

点击【从吊车库输入】,可从软件自带的吊车资料库中选择相应的吊车型号,则吊车轮数、最大轮压、最小轮压、横向水平刹车力、刹车轮参数等均可直接生成,如下图所示;

【工作级别】:根据吊车实际型号确定;

【吊车梁长度】:吊车梁按2段简支梁处理,求中间支座的最大反力,考虑吊车对刚架作用。

计算刚架前后榀间距相等时,只需要输入等长吊车梁长度;

计算刚架前后的榀间距不等,应按不等长吊车梁长度输入前后2段吊车梁长度L1L2;

若计算刚架一端出现抽柱,则刚架两端的吊车梁形式是不一样的,则应按最一般情况,输入左端2段吊车梁的长度L1L3以及右端2段吊车梁的长度L2L4。

【吊车梁自重系数】:在进行吊车工况计算时,内力放大该数考虑为吊车梁的自重。

➡规范索引

①《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》第1.0.2条

1.0.2 本规范适用于房屋高度不大于18m,房屋高宽比小于1,承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架、具有轻型屋盖、无桥式吊车或有起重量不大于20t的A1~A5工作级别桥式吊车或3t悬挂式起重机的单层钢结构房屋。

②《建筑结构荷载规范》第6.1.1条、6.1.2条

6.1.1 吊车竖向荷载标准值,应采用吊车的最大轮压或最小轮压。

6.1.2 吊车纵向和横向水平荷载,应按下列规定采用:

1 吊车纵向水平荷载标准值,应按作用在一边轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的10%采用;该项荷载的作用点位于刹车轮与轨道的接触点,其方向与轨道方向一致。

2 吊车横向水平荷载标准值,应取横行小车重量与额定起重量之和的百分数,并应乘以重力加速度,吊车横向水平荷载标准值的百分数应按表6.1.2采用。

吊车横向水平荷载应等分于桥架的两端,分别由轨道上的车轮平均传至轨道,其方向与轨道垂直,并应考虑正反两个方向的刹车情况。

注:1 悬挂吊车的水平荷载应由支撑系统承受;设计该支撑系统时尚应考虑风荷载与悬挂吊车水平荷载的组合;

手动吊车及电动葫芦可不考虑水平荷载。

2.2.2.2.2 吊车荷载

定义完吊车参数后,点击【吊车荷载】,软件自动计算吊车影响线,计算结果在本对话框查询。

2.2.2.2.3 悬挂吊车

如果是悬挂吊车就没有柱单元的牛腿节点,而以柱顶节点为参考点。用户需要输入左右节点号,最大轮压,吊点间距等数据等。

✒️设计建议:

当设置悬挂吊车时,刚架斜梁的挠度限值需更严,规范给出的限值为1/400,同时屋面横向水平支撑应采用型钢支撑。

2.2.2.2.4 风荷载

该命令用于对门架快捷建模生成的风荷载进行快捷修改。

荷载编辑菜单其他命令功能详见基本分析章节。

➡规范索引

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》第4.2.1条

4.2.1 门式刚架轻型房屋钢结构计算时,风荷载作用面积应取垂直于风向的最大投影面积,垂直于建筑物表面的单位面积风荷载标准值应按下式计算:

      (4.2.1)

式中:wk——风荷载标准值(kN/m2);

w0——基本风压(kN/m2),按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 5009的规定值采用;

μz——风压高度变化系数,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 5009的规定值采用;当高度小于10m时,应按10m高度处的数值采用;

μw——风荷载系数,考虑内、外风压最大值的组合,按本规范第4.2.2条的规定采用;

β——系数,计算主刚架时取β=1.1;计算檩条、桥梁、屋面板和墙面板及其连接时,取β=1.5。

2.2.2.2.5 地震作用

见基本分析章节。

➡规范索引

①《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》第3.1.4条

3.1.4 当抗震设防烈度7度(0.15g)及以上时,应进行地震作用组合的效应验算,地震设计状况应满足下式要求:

   (3.1.4)

式中:SE——考虑多遇地震作用时,荷载和地震作用组合的效应设计值,应符合本规范第4.5.4条的规定;

γRE——承载力抗震调整系数。

②《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》第3.4.3条

3.4.3 当地震作用组合的效应控制结构设计时,门式刚架轻型房屋钢结构的抗震构造措施应符合下列规定:

1 工字形截面构件受压翼缘板自由外伸宽度b与其厚度t之比,不应大于;工字形截面梁、柱构件腹板的计算高度hw与其厚度tw之比,不应大于160;

2 在檐口或中柱的两侧三个檩距范围内,每道檩条处屋面梁均应布置双侧隅撑;边柱的檐口墙檩处均应双侧设置隅撑;

当柱脚刚接时,锚栓的面积不应小于柱子截面面积的0.15倍;

4 纵向支撑采用圆钢或钢索时,支撑与柱子腹板的连接应采用不能相对滑动的连接;

柱的长细比不应大于150。

③《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》第6.2.1条

6.2.1 计算门式刚架地震作用时,其阻尼比取值应符合下列规定:

封闭式房屋可取0.05;

2 敞开式房屋可取0.035;

其余房屋应按外墙面积开孔率插值计算。

2.2.2.3 内力分析

本节仅列出厂房模块独有功能,其余命令详基本分析章节。

2.2.2.3.1 显示梁挠度

该命令用于显示门刚内力计算后各工况或组合的挠度。位移和挠度软件自动按标准组合计算。不需要另外加组合。按组合显示时,超过限值的数值显示为红色。此限值在选择规范中容许挠度值设置。

2.2.2.3.2 显示柱侧移

功能:该命令用于显示门刚内力计算后各工况或组合的柱侧移。一般只要控制风工况下和吊车水平荷载工况的柱侧移即可。按工况显示时,超过限值的数值显示为红色。此限值在验算参数设置中设置。

2.2.2.3.3 坡度改变

显示计算后各个工况和组合下厂房主钢架的坡度改变值

2.2.2.4 设计验算

详基本分析章节。

(1)选择规范:勾选《门刚规范》,具体参数及构造要求均按此规范执行。

(2)计算长度:可分别定义和显示刚架梁、刚架柱的计算长度。

✒️设计建议:

刚架柱的平面内计算长度可根据《门刚》附录A进行计算,刚架柱的平面外计算长度可取侧向支撑点之间的距离;刚架梁的平面外计算长度确定方法参考第2.1.2.8节。

2.3 支撑设计

2.3.1 屋面支撑设计

进入【围护结构】模块,点击【屋面支撑】。

屋面支撑的计算模型一般为两端简支的轴心受拉杆件,程序进行两方面验算:长细比验算及受拉强度验算。

设计剪力选择“手工计算”时,用户直接输入支撑的剪力设计值;选择“自动导算”时,用户在弹出的对话框中输入参数,程序自动计算支撑的剪力设计值并填入。

✒️设计建议:

屋面支撑的截面形式可采用:圆钢、单角钢、双角钢、圆钢管等。其中,圆钢支撑应用最为广泛,常用的圆钢直径有20mm、22mm、25mm等。

➡规范索引

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》第8.3.1~8.3.3条

8.3.1 屋面端部横向支撑应布置在房屋端部和温度区段第一或第二开间,当布置在第二开间时应在房屋端部第一开间抗风柱顶部对应位置布置刚性系杆。

8.3.2 屋面支撑形式可选用圆钢或钢索交叉支撑;当屋面斜梁承受悬挂吊车荷载时,屋面横向支撑应选用型钢交叉支撑。屋面横向交叉支撑节点布置应与抗风柱相对应,并应在屋面梁转折处布置节点。

8.3.3 屋面横向支撑应按支承于柱间支撑柱顶水平桁架设计;圆钢或钢索应按拉杆设计,型钢可按拉杆设计,刚性系杆应按压杆设计。

2.3.2 柱间支撑设计

进入【围护结构】模块,点击【柱间支撑】。

2.3.2.1 支撑类型

支撑类型包括:交叉支撑,门形支撑,双层支撑,多层支撑等。

➡规范索引

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》第8.2.1~8.2.6条

8.2.1 柱间支撑应设在侧墙柱列,当房屋宽度大于60m时,在内柱列宜设置柱间支撑。当有吊车时,每个吊车跨两侧柱列均应设置吊车柱间支撑。

8.2.2 同一柱列不宜混用刚度差异大的支撑形式。在同一柱列设置的柱间支撑共同承担该柱列的水平荷载,水平荷载应按各支撑的刚度进行分配。

8.2.3 柱间支撑采用的形式宜为:门式框架、圆钢或钢索交叉支撑、型钢交叉支撑、方管或圆管人字支撑等。当有吊车时,吊车牛腿以下交叉支撑应选用型钢交叉支撑。

8.2.4 当房屋高度大于柱间距2倍时,柱间支撑宜分层设置。当沿柱高有质量集中点、吊车牛腿或低屋面连接点处应设置相应支撑点。

8.2.5 柱间支撑的设置应根据房屋纵向柱距、受力情况和温度区段等条件确定。当无吊车时,柱间支撑间距宜取30m~45m,端部柱间支撑宜设置在房屋端部第一或第二开间。当有吊车时,吊车牛腿下部支撑宜设置在温度区段中部,当温度区段较长时,宜设置在三分点内,且支撑间距不应大于50m。牛腿上部支撑设置原则与无吊车时的柱间支撑设置相同。

8.2.6 柱间支撑的设计,应按支承于柱脚基础上的竖向悬臂桁架计算;对于圆钢或钢索交叉支撑应按拉杆设计,型钢可按拉杆设计,支撑中的刚性系杆应按压杆设计。

2.3.2.2 控制参数

2.3.2.3 支撑荷载作用

点击【增加】,对支撑模型施加荷载标准值。

✒️设计建议:

柱间支撑计算时,风荷载、吊车纵向刹车力、地震作用需手动计算后输入。

2.4 抗风柱设计

进入【围护结构】模块,点击【抗风柱】。

2.4.1 计算模型

抗风柱的计算模型为上下两端有约束的压弯杆件。

➡规范索引

①《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》第7.2.1条

7.2.1 抗风柱下端与基础的连接可铰接也可刚接。在屋面材料能够适应较大变形时,抗风柱柱顶可采用固定连接(图7.2.1),作为屋面斜梁的中间竖向铰支座。

图7.2.1 抗风柱与端部刚架连接

1-厂房端部屋面梁;2-加劲肋;3-屋面支撑连接孔;4-抗风柱与屋面梁的连接;5-抗风柱

②《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》第7.2.3条

7.2.3 抗风柱处,端开间的两根屋面斜梁之间应设置刚性系杆。屋脊高度小于10m的房屋或基本风压不小于0.55kN/m²时,屋脊高度小于8m的房屋,可采用隅撑-双檩条体系代替刚性系杆,此时隅撑应采用高强度螺栓与屋面斜梁和檩条连接,与冷弯型钢檩条的连接应增设双面填板增强局部承压强度,连接点不应低于型钢檩条中心线;在隅撑与双檩条的连接点处,沿屋面坡度方向对檩条施加隅撑轴向承载力设计值3%的力,验算双檩条在组合内力作用下的强度和稳定性。

③《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》第7.2.4条

7.2.4 抗风柱作为压弯杆件验算强度和稳定性,可在抗风柱和墙梁之间设置隅撑,平面外弯扭稳定的计算长度,应取不小于两倍隅撑间距。

2.4.2 基本信息

【绕3轴计算长度系数】计算杆件平面内长细比时,计算长度=抗风柱高×此长度系数;

【绕2轴计算长度】计算杆件平面外长细比时,计算长度直接采用此数值;

【净截面系数】强度计算时,程序按以下公式折减面积:净截面面积=净截面系数×毛截面面积;

【容许挠度】抗风柱计算挠度大于此数值,则不满足;

【钢材型号】选择相应的钢材牌号;

【抗风柱截面】选择相应的截面类型和尺寸;

【柱上端连接类型】【柱下端连接类型】选择计算模型中,杆件两端的约束方式

【验算规范】选择相应的规范;

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