夜雨聆风
钢结构设计必看!3D3S软件操作指南(十三)
5.2.5 风荷载输入
点击【风总信息】弹出上图所示对话框；
【基本风压】【地面粗糙度】按实际情况填写；
【风计算用规范】此选项卡有两个选项，风荷载规范和高耸结构，按实际填写；
【建筑结构类型】有两个选项，高层建筑和高耸结构，如果不是高耸结构，一般选择高层建筑；
【房屋类型】有三个选项，主要与下个阻尼比有关；
【参考点高度】若是整体建模，且下部主体柱底的z向坐标为0，则此处填写0；若不带下部结构建模且网架支座z坐标为0，则此处填写-（建筑高度）。
✒️设计建议：
（1）风荷载导荷方式需按节点导荷载；
（2）内部参考点选择，可以在网架内部绘制一条没有属性的直线，在这条直线直接选择一个点即可；
（3）风荷载体型系数，可以根据《荷载规范》第8.3节进行取值，一般正方四角锥结构形式的网架的上弦体型系数取-0.8。
5.2.6 雪荷载输入
点击【导荷范围】双击…弹出对话框，选择双向导向节点，输入荷载。
✒️设计建议：
（1）网架屋面周边一般都有高女儿墙，需要考虑雪荷载的积雪分布系数，一般考虑两个网格和2倍女儿墙高度较大值。
➡ 规范索引
《建筑结构荷载规范》表7.2.1第9条
表7.2.1-9 有女儿墙及其突起物的屋面
5.2.7 生成封闭面自动导荷载
荷载赋值完成后，点击【生成封闭面】当生成的封闭面不完整，可以通过调整【多边形最大边数】和【空间多边形形状控制参数】进行调整；
【自动导荷载】此步骤必须选择，一方面可以查看设置的参考点高度是否有误，另外可以确保荷载均导到节点；
最后可以通过【荷载显示】和【荷载统计】查看荷载是否有遗漏，荷载方向是否准确。
✒️设计建议：
（1）只要修改荷载或者调整杆件都必须要重复生成封闭面和自动导荷载，否则重新赋值的荷载不会传导到相应的杆件上。
5.2.8 地震信息输入
点击【地震参数】弹出如上对话框，根据实际地震信息进行输入。
➡ 规范索引
①《空间网格结构技术规程》第4.4.1条
4.4.1 对用作屋盖的网架结构，其抗震验算应符合下列规定：
1 在抗震设防烈度为8度的地区，对于周边支承的中小跨度网架结构应进行竖向抗震验算，对于其他网架结构均应进行竖向和水平抗震验算；
2 在抗震设防烈度为9度的地区，对各种网架结构应进行竖向和水平抗震验算。
②《空间网格结构技术规程》第4.4.8条
4.4.8 当采用振型分解反应谱法进行空间网格结构地震效应分析时，对于网架结构宜至少取前10～15个振型，对于网壳结构宜至少取前25～30个振型，以进行效应组合；对于体型复杂或重要的大跨度空间网格结构需要取更多振型进行效应组合。
③《空间网格结构技术规程》第4.4.10条
4.4.10 在进行结构地震效应分析时，对于周边落地的空间网格结构，阻尼比值可取0.02；对设有混凝土结构支承体系的空间网格结构，阻尼比值可取0.03。
5.3 分析模型
点击【内力分析】
【结构类型】勾选3-D，将自重转化为X.Y，Z三个方向；
【检查模型】对模型进行检查，主要查是否有未打断的杆件，是否有重复节点等，一般全部勾选，进行检查；
【结构计算】点击计算参数，修改计算振型数，然后点击计算。
✒️设计建议：
（1）如果后增加杆件，需要在结构建模选显卡里，选择打断和删除重复单元节点。
5.4 结果查看
分析完成后，需查【周期查询】、【振型显示】、【内力】、【位移】。
✒️设计建议：
（1）网架设计需要多次进行循环的内力分析，第一次分析，只是简单的赋值一个截面，然后进行内力分析，查下周期，不出现异常，然后进行后面的设计验算，进行杆件截面优选，待优选完成以后需要再次进行内力分析，然后设计验算校核杆件，修改不满足的杆件，重复内力分析，设计验算。待后面完成关键杆件定义后，还需要再次重复进行内力分析和设计验算。然后再进行1.8倍调整和节点设计，待这些步骤都完成以后，再进行内力分析，核查挠度内力。
（2）网架设计中，只要在后面步骤中出现了，杆件修改，都需要进行一次内力分析。
➡ 规范索引
《空间网格结构技术规程》第3.5.1条
3.5.1 空间网格结构在恒荷载与活荷载标准值作用下的最大挠度值不宜超过表3.5.1中的容许挠度值。
表3.5.1 空间网格结构的容许挠度值
注：对于设有悬挂起重设备的屋盖结构，其最大挠度值不宜大于结构跨度的1/400
5.5 设计验算
5.5.1选择规范
点击【选择规范】弹出上图对话框；
【选择规范】空间网格结构技术规程，下部结构根据结构形式增加相关规范；
【结构形式】网架，下部结构根据结构形式选择相应的结构形式；
【控制挠度】是；
【容许挠度值】1/250；
【净截面系数】0.95；
【节点形式】螺栓球，有些网架是焊接球，后面的节点设计需要这里保持一致；
【抗规】进行抗规设计，按整体。
5.5.2 关键杆件设定
关键杆件的设定，需要在后面完成节点设计，并定义网架支座后，才可以进行定义。
✒️设计建议：
（1）完成杆件定义后，需重新进行内力分析。
➡ 规范索引
《建筑抗震设计规范》第10.2.13条
10.2.13 屋盖构件截面抗震验算除应符合本规范第5.4节的有关规定外，尚应符合下列要求：
1 关键杆件的地震组合内力设计值应乘以增大系数；其取值，7、8、9度宜分别按1.1、1.15、1.2采用。
2 关键节点的地震作用效应组合设计值应乘以增大系数；其取值，7、8、9度宜分别按1.15、1.2、1.25采用。
3 预张拉结构中的拉索，在多遇地震作用下应不出现松弛。
注：对于空间传力体系，关键杆件指临支座杆件，即：临支座2个区(网)格内的弦、腹杆；临支座1/10跨度范围内的弦、腹杆，两者取较小的范围。对于单向传力体系，关键杆件指与支座直接相临节间的弦杆和腹杆。关键节点为与关键杆件连接的节点。
5.5.3 应力比定义和设计验算
点击【定义应力比】弹出如上对话框，建议截面优选的应力比控制在0.5~0.85；
点击【设计验算】首次进行内力分析后，选择截面优选，对模型进行杆件自动选择；
【计算长度确定方法】勾选有侧移，勾选钢框架部分按《钢标》8.3.1第二款判断。
【验算】
✒️设计建议：
（1）杆件截面库，建议采用图集中的截面，这样有利于后面螺栓球和套筒的选择，一般网架结构的截面种类不超过10种。
➡ 规范索引
《空间网格结构技术规程》第5.1.1-5.1.4条
5.1.1 空间网格结构的杆件可采用普通型钢或薄壁型钢。管材宜采用高频焊管或无缝钢管，当有条件时应采用薄壁管型截面。杆件采用的钢材牌号和质量等级应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定。杆件截面应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017根据强度和稳定性的要求计算确定。
5.1.2 确定杆件的长细比时，其计算长度应按表5.1.2采用。
5.1.3 杆件的长细比不宜超过表5.1.3中规定的数值。
5.1.4 杆件截面的最小尺寸应根据结构的跨度与网格大小按计算确定，普通角钢不宜小于L50×3，钢管不宜小于Φ48×3。对大、中跨度空间网格结构，钢管不宜小于Φ60×3.5。
5.6 弦杆截面调整
点击【弦杆截面调整】对相邻杆件截面面积不满足1.8倍时，进行截面调整。
✒️设计建议：
（1）规范对此条是宜，在只有极少数杆件不满足的情况，可不进行调整；
（2）如果少数不满足，可软件自动进行调整，若大面积不满足建议修改截面库相关杆件的截面，例如，60*3.5和114*4杆件相邻，大面不满足1.8倍要求，可以将60*3.5截面改大或者114*4截面改小。
➡ 规范索引
《空间网格结构技术规程》第5.1.5条
5.1.5 空间网格结构杆件分布应保证刚度的连续性，受力方向相邻的弦杆其杆件截面面积之比不宜超过1.8倍，多点支承的网架结构其反弯点处的上、下弦杆宜按构造要求加大截面。
5.7 节点设计
5.7.1节点类型选择和配件库定义
点击【节点设计】首先进行【定义类型】此处的节点类型定义需要与设计验算中节点形式一致；
【配件库】选择库，此处选择哪个库都可以，需要关注每个库中的锥头库，查看其中是否网架的每个型号的杆件截面都有对应的锥头库，若没有需要手动进行增加；
✒️设计建议：
（1）后续进行螺栓设计时，若选不到合适的锥头或者螺栓，优先在此处库中增加相应的截面和螺栓型号
5.7.2 螺栓设计
点击【螺栓设计】此处不勾选“允许在找不到配件时，自动增大杆件截面”选项；
【螺栓对称】选择平行于长边方向进行对称；
点击【螺栓球设计】对螺栓球进行设计，一般前面螺栓设计没问题，此处设计也很顺利。
✒️设计建议：
（1）此处若选不到合适的锥头，首先对配件库进行增加相应型号，没有效果情况下，对不满足的杆件截面进行单根修改，切记杆件截面修改，需要重复进行内力分析，设计验算。
5.8 支座定义和支座分类
网架支座选项卡，点击【定义】对网架支座进行定义；
【分类】软件提供三种支座分类，常用的有正向平板和橡胶，若下部主体为钢结构一般选择正向平板，若下部主体结构为混凝土结构一般选择橡胶。
✒️设计建议：
（1）网架支座定义以后，需要回到关键构件定义，然后重复进行内力计算和设计验算。
5.9 网架支座设计
点击网架支座选项卡中【设计】弹出左侧对话框，按实际填写各参数，然后点击确定按钮；
计算完成出现“支座节点设计结果查询”双击，弹出“网架支座工具箱”对话框，对网架支座进行设计。
✒️设计建议：
（1）支座的高度，所有网架的支座高度取值一样，平板支座高度H一般取400~450mm左右，若是橡胶支座支座高度一般取450~500；
（2）球直径一般取值最大杆件直径±100之间取值；
（3）橡胶垫的参数可以根据《钢网架结构设计》（07SG513）中橡胶支座相关参数进行填写；
（4）图纸设计时，需将支座最大反力，以及橡胶垫参数用表格的形式标注在图纸上，便于厂家进行定制。
➡ 规范索引
①《空间网格结构技术规程》第5.9.9条
5.9.9-3 支座竖向支承板应保证其自由边不发生侧向屈曲，其厚度不宜小于10mm；对于拉力支座节点，支座竖向支承板的最小截面面积及连接焊缝应满足强度要求；
4 支座节点底板的净面积应满足支承结构材料的局部受压要求，其厚度应满足底板在支座竖向反力作用下的抗弯要求，且不宜小于12mm；
5 支座节点底板的锚孔孔径应比锚栓直径大10mm以上，并应考虑适应支座节点水平位移的要求；
6 支座节点锚栓按构造要求设置时，其直径可取20mm～25mm，数量可取2～4个；受拉支座的锚栓应经计算确定，锚周长度不应小于25倍锚栓直径，并应设置双螺母；
7 当支座底板与基础面摩擦力小于支座底部的水平反力时应设置抗剪键，不得利用锚栓传递剪力(图5.9.9-2)；
图5.9.9-2 支座节点抗剪键
5.10 防火设计
5.10.1 受火区域和构件防火参数
点击【基本分析】模块，选择【钢结构防火】；
【受火区域】选择需要进行防火设计的区域；
【构件防火参数定义】主要定义耐火极限。
✒️设计建议：
（1）耐火极限，根据《建筑设计防火规范》第3.2节，屋顶耐火极限为1.5h
5.10.2 防火材料库
点击【防火材料库】添加防火材料；
✒️设计建议：
（1）对于耐火极限≤1.5小时，采用膨胀型防火涂料。若后续分析采用临界温度法计算，一般只需要明确防火材料类型，对于膨胀型，程序会自动计算所需要得等效热阻。
➡ 规范索引
《建筑钢结构防火技术规范》第4.1.3条第2款
2 设计耐火极限大于1.50h的构件，不宜选用膨胀型防火涂料；
5.11 防火设计
点击【防火设计】弹出上图对话框；
【耐火等级】一级建筑和其他两个选项，学校一般都是一级建筑；
【火灾前温度】常规设置起始温度为20℃；
【升温曲线】选择“自定义升温曲线”，“输入升温曲线”，“生成CECS高大空间升温曲线”，然后根据实际得建筑参数，填写信息，确定生成升温曲线。
✒️设计建议：
（1）对于网架结构，一般底部净高都比较高，可以按高大空间设置升温曲线。
➡ 规范索引
《建筑钢结构防火技术规范》6.1.1~6.1.2及条文说明（条文说明：略）
6.1.1 常见建筑的室内火灾升温曲线可按下列规定确定：
1 对于纤维类物质为主的火灾，可按下式确定：
Tg-Tg0=345g（8t+1） （6.1.1-1）
2 对于以烃类物质为主的火灾，可按下式确定：
（6.1.1-2）
式中：t——火灾持续时间（min）
Tg——火灾发展到t时刻的热烟气平均温度（℃）
Tg0——火灾前室内环境的温度（℃），可取20℃
6.1.2 当能准确确定建筑的火灾荷载、可燃物类型及其分布、几何特征等参数时，火灾升温曲线可按其他有可靠依据的火灾模型确定。
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