3d3s

本文用《3D3S》計(jì)算門式剛架、鋼框架的使用技巧和注意事項(xiàng)。討論了腹板計(jì)算比限值和蒙皮效應(yīng)。

輕鋼結(jié)構(gòu)是這些年來國(guó)內(nèi)興起的一種新型結(jié)構(gòu)形式。它的優(yōu)點(diǎn)在于:可適應(yīng)大跨度、大面積、大柱網(wǎng)聯(lián)合廠房的要求;廠房建設(shè)速度快、收效早;結(jié)構(gòu)自重較輕，可減少基礎(chǔ)的投資。鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，業(yè)主在廠房建設(shè)中大多愿意使用輕鋼結(jié)構(gòu)，該院在這些年來廠房設(shè)計(jì)中輕鋼結(jié)構(gòu)大有超越混凝土結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)。筆者有幸完成了天津逸仙科學(xué)園(門式剛架)和三環(huán)樂喜新材料有限公司{鋼框架)兩個(gè)工程。在設(shè)計(jì)過程中經(jīng)過深入研究和頻繁使用《3D3S)，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJl7--88》《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程ECSl02:98》和《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范GBJl8--87》有幾點(diǎn)體會(huì)拿出來供大家參考。

《3D3S》的使用

《3D3S》是同濟(jì)大學(xué)開發(fā)的用于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的軟件。該軟件可用于鋼框架、門式剛

架、自立塔架、鋼屋架及吊車梁等各種鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)?？捎糜谄矫娣治?，也可用于空間分析。從使用角度來看，該軟件學(xué)術(shù)分析強(qiáng)于實(shí)際工程的設(shè)計(jì)。該院常用的是鋼框架和門式剛架，由于門式剛架有快捷生成方式，這里并不多談，主要討論鋼框架的計(jì)算。

《3D3S》的主要流程:建模一規(guī)定約束一截面-上荷載-內(nèi)力分析一設(shè)計(jì)驗(yàn)算一節(jié)點(diǎn)一施工圖。基本操作可參見說明書，這里僅就使用中的幾個(gè)問題加以討論。

a、建模時(shí)一般只建立柱和主梁，次梁的建立可用主梁分段然后捕捉用分段后節(jié)點(diǎn)來建立。如果遇到不規(guī)則框架可按規(guī)則框架建模，然后局部刪除柱梁，必須注意這樣會(huì)變節(jié)點(diǎn)和構(gòu)件號(hào)。

b.規(guī)定約束時(shí)請(qǐng)注意次梁的約束，一般節(jié)點(diǎn)程序自動(dòng)規(guī)定為固接，但一般框架次梁和主梁的連續(xù)鉸接，這樣必須將每個(gè)次梁選中然后將其兩端轉(zhuǎn)動(dòng)使約束釋放。

c.《3D3S》的線荷載輸入非常方便，面荷載的輸入有些繁瑣，如果局部面荷載輸錯(cuò)，那全部需要重輸，所以需要謹(jǐn)慎。《3D3S》的荷載中包括**和風(fēng)荷載的計(jì)算，但是必須先計(jì)算**作用然后才能導(dǎo)風(fēng)載。必須注意的是荷載的工況號(hào)，程序規(guī)定了恒載為o，風(fēng)載為2，活載可有幾個(gè)，最重要一個(gè)為1，其余可分配不同工況號(hào)。最新版本中計(jì)算**時(shí)，可將活載加人重力荷載代表值，一般可取0.5的系數(shù)。

d.設(shè)計(jì)驗(yàn)算中，算框架時(shí)一般選擇《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ17--88》，但這樣計(jì)算結(jié)果會(huì)比用《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 ECSl02:98》及其他鋼結(jié)構(gòu)公司的計(jì)算結(jié)果大。計(jì)算過程中主要焦點(diǎn)在構(gòu)件腹板和柱子長(zhǎng)細(xì)比要求的差別，這部分見后面論述。施工圖設(shè)計(jì)一般只使用{3D3S》提供的構(gòu)件，《3D3s》所提供的節(jié)點(diǎn)詳圖一般需另行繪制。

《3D3S》使用兩個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)，一個(gè)為結(jié)構(gòu)總體坐標(biāo)系x、Y、z軸，另一個(gè)為構(gòu)件自身坐標(biāo)系1、2.3軸。在查閱內(nèi)力時(shí)請(qǐng)區(qū)別使用。

剛架腹板屈曲后強(qiáng)度的利用

門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程CECSl02:98》中腹板允許失穩(wěn)，并可利用屈曲

后強(qiáng)度，見此規(guī)程6.1.1。而《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范CB，17--88》中不允許腹板失穩(wěn)，見此規(guī)范第5.4.2條。

長(zhǎng)細(xì)比的比較

《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程CECSl02:98》中構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比(第3.5.2條)

與《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJl7--Sg》(第5.3.7和5.3、8條)相比有所放松

應(yīng)力蒙皮效應(yīng)的考慮

當(dāng)屋面板、墻板為鋼板且和橫梁、檁條可靠連接時(shí)，結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體，提高了結(jié)構(gòu)整體剛度和承載力，這就是應(yīng)力蒙皮效應(yīng)。一些鋼結(jié)構(gòu)公司使用國(guó)外設(shè)計(jì)程序，考慮了應(yīng)力蒙皮效應(yīng)，所以比用《3D3S》計(jì)算構(gòu)件截面為小。

《門式用0架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程CECS102:9s)中對(duì)應(yīng)力蒙皮效應(yīng)有所討論見此規(guī)程條文說明5.1.2。但是一般情況下，由于具體工程的鋼結(jié)構(gòu)安裝公司對(duì)板與構(gòu)件連接情況并不十分了解，所以一般不考慮此作用。

使用3D3S設(shè)計(jì)的建筑物模型和結(jié)構(gòu)圖