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YJK钢结构设计2015年05月刘彩艳北京盈建科软件股份有限公司(BeijingYJKBuildingSoftwareCo.,Ltd.)一.框架结构框架结构模型输入（网格、衬图、主次梁，支撑及荷载、材料）的注意事项，组合楼板布置与计算；计算参数设置要点及设计结果分析；框架结构钢结构施工图出图特点，节点类型及设计参数定义，节点修改要点；二.石化设备三.钢框架上部结构及基础协同计算要点四.自定义荷载工况和荷载组合的应用；五.门式刚架三种形式：普通门式钢架，门刚带吊车，门刚带夹层的建模注意事项，抗风柱考虑，纵向系杆及吊车荷载布置，计算参数选择，结果查看与控制；门式刚架钢结构施工图出图方式及节点形式，屋面系统构件的交互布置；六.上部钢结构、下部混凝土混合结构协调计算七.桁架结构的设计及钢结构施工图出图方式；2内容大纲1.框架钢结构建模钢结构建模时，除了截面材质和截面类型与钢筋混凝土构件有所区别以外，在建模方法上和钢筋混凝土结构基本相同。•钢结构柱、梁、斜杆截面钢结构构件.可以采用焊接组合截面、型钢及其组合截面、实腹式组合截面、格构式组合截面等。3网格•网格三种输出方式导入CAD；正交轴网和圆弧轴网；正交、圆弧轴网和画点画线配合使用；形成网点•形成网点（建模时如果对模型有过修改尤其是对网格的删除修改、增加等最好形成网点，可以避免后面不知名的错误）修改•旋转复制等修改命令是针对节点、网格、构件以及荷载等一起的旋转、复制等；4•插入衬图功能衬图就是把dwg文件或dwy文件插入到当前视图中，作为建模等操作的参考。对于插入的图形，可以设定某些部分为建模操作中捕捉的对象，而某些部分不能捕捉定位、仅作为参照的对象。对插入的图形可以进行隐藏不显示、或者撤销衬图的操作。•用户自定义组用于成批编辑修改在屏幕右下角增加菜单“自定义组”，由用户选择模型上的任一部分作为一组，并以组作为编辑修改的对象。选择构件就是从全楼模型上选择需要分到改组的构件，保存组用来保存当前选择的构件到该组，显示组用来只显示当前组的内容。5•构件布置用户例题67钢结构框架钢结构电厂厂房8910某电力院钢结构栈桥工程111213141516各种型式的格构式组合截面柱17工形和箱型变截面梁1819钢结构井架20钢结构格构柱厂房21格构式组合截面定义实腹式组合截面定义2223•叠合柱设计在2013年发布的上海市《建筑抗震设计规程》（2013）提到：当轴压比不满足表6.3.6的规定而不能采用更大截面尺寸的柱时，。。。可采用钢管与混凝土双重组合柱，其轴压比按公式α=（N-N钢管混凝土）/Acfc计算，N钢管混凝土按钢管混凝土规范计算。1、叠合柱设置目前软件可支持两类截面进行叠合柱设计(如下图)。软件根据《钢管混凝土叠合柱设计规程》编制。24•梁柱布置：•次梁用主梁建模和用次梁建模：建模：主梁建模划分房间；次梁建模不参与划分房间；连接：主梁建模默认两端刚接；钢次梁建模默认两端铰接；混凝土梁则边支座为铰接，中间支座是固结；计算主梁整体计算、次梁单独计算；应力比：主梁建模打断连接的框架梁应力比分成两段；次梁建模不打断框架梁应力比一段；当框架梁连接的次梁较密时可用次梁建模。25•斜杆：屋面支撑、柱间支撑普通建模支撑默认为铰接，空间布置支撑默认为刚接。•当梁、柱都输入完后，需要补充本层信息在构件布置中选“本层信息”给出标准层板厚、材料等级、层高等，当本层信息中修改了层高在“楼层组装”的时候此处可不用再次修改。26•钢构件材料强度的修改：1.构件布置-本层信息和材料中修改；2.楼层组装中-各层信息；3.前处理-特殊构件定义中-材料强度；前处理-楼层属性中-材料表。（注：目前版本钢结构施工图材料接的是建模材料信息）27•生成楼板主要功能：进行全房间开洞，“楼板开洞”；对个别房间板厚变化的，按照设计实际做局部修改，“修改板厚”；对有悬挑板的梁上布置悬挑板，“设悬挑板”；28在楼板布置菜单下增加对压型钢板的定义和布置相关菜单•荷载输入•导荷方式：《组合楼板设计与施工规范》5.1.2施工阶段，压型钢板应强边（顺肋）方向按单向板计算。5.1.3使用阶段，当压型钢板肋顶以上混凝土厚度hc为50mm~100mm时，组合楼板可沿强边（顺肋）方向单向板计算。当压型钢板肋顶以上混凝土厚度hc100mm时，应根据有效边长比按规定进行计算。•梁水平集中荷载；•对于不在梁上的荷载：板间荷载；软件对输入了板间荷载的房间在楼板施工图的楼板计算时自动按照有限元方式求解内力。•钢构件的工程量统计-楼层组装中的工程量统计中29•总体信息：结构体系、嵌固端;《抗规》6.1.14地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，应符合下列要求：结构地上一层的侧向刚度，不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍。30•三种计算风荷载的方法：一般方法、精细方法、按构件挡风面积计算。一般方法：计算风荷载是一种相对简化的算法。它假定迎风面、背风面的受风面积相同，让用户输入迎风面与背风面体型系数，计算时取两者绝对值的和。软件自动根据每层的层顶标高计算本层的风荷载，它假定了每层风荷载作用于各刚性块质心和所有弹性节点上。软件首先把楼层风荷载总值按节点个数平均分配到各个节点，然后将属于同一块刚性板的所有节点上分配的风荷载再集中到该刚性板块的质心上。精细方法：程序计算风荷载时按有效受风面积生成风荷载；同时风荷载不再是作用在每层的形心，程序自动搜索出每个楼层的外围封闭多边形，将该层自动算出的风荷载分配到楼层外围的布置有柱、梁、墙杆件的节点上。在精细方法风荷载中还可以输入屋面风荷载体型系数等参数，可以考虑并自动生成作用于屋面的风压力和风吸力的荷载。程序将屋面风荷载自动加载到相应方向的梁上，形成梁上的均布风荷载。按构件挡风面积：对迎风方向上的每根构件按照它的截面尺寸计算风荷载，生成每根构件上的均布风荷载，不区分构件的前后遮挡关系。按构件计算风荷载时也可以输入屋面体型系数。3132•控制信息：刚性楼板假定、考虑P-△效应;刚性楼板假定软件提供三个选项：（1）不强制采用刚性楼板假定：结构基本模型，按设计人员的建模和特殊构件定义确定；（2）对所有楼层采用强制刚性楼板假定：软件按层、塔分块，每块采用强制刚性楼板假定；（3）整体指标计算采用强刚，其它计算非强刚：由于规范要求的结构楼层位移比、结构周期比、层间刚度比等指标计算一般是在各层楼板刚性假定条件下进行的，而一般的位移、内力、配筋等计算均应在非强制刚性板的楼板实际状况下进行。对于这样的需求一般程序要求用户计算两次，第一次计算时，在计算参数中选择“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”，程序作出指定水平力的计算，单独取出楼层位移比、结构周期比等规范要求的指标结果；第二次计算时，在计算参数中取消选择“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”，这样的计算结果用于其余的设计要求。实际应用中，常有用户搞不清楚哪些指标应在强制刚性板假定下进行，哪些不能在强制刚性板假定下进行，有的用户甚至采用全楼强制刚性板下计算的结果作为内力配筋的结果使用。本程序将这样的两次计算自动连续进行，并在计算结果文档输出中，对于规范要求的楼层位移比、结构周期比等指标采用“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”的结果，对于其它内容采用非“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”的结果。P-△效应指结构整体计算时是否考虑的重力二阶效应；一般高层钢结构根据《高钢规》5.2.11和《抗规》8.2.3规定计入重力二阶效应。33•水平力与整体坐标夹角结构的参考坐标系建立后，地震作用和风荷载总是沿着坐标轴方向成对作用的。改变“水平力与整体坐标夹角”，实质上就是填入新的坐标系与原坐标系的夹角，逆时针为正，单位为度。缺省为0.也就是说，如果结构不是一个方方正正的结构，或者结构布置是斜的，这时可能就需要调整这个参数了。这个参数设置的目的主要是针对风荷载计算的，但是它同样对地震计算起作用。如果不需要考虑其它风向角，只需考虑其它角度的地震作用时，不必改变本参数设置，在“斜交抗侧力地震方向角度”中输入斜向地震角度即可，逆时针为正。•斜交抗侧力构件《抗震规范》5.1.1.2条规定：“有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15°时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。”软件提供了计算多方向地震作用的功能。每个地震角度对应顺角度方向和垂直角度方向两个地震工况，用户不需输入垂直角度方向。软件将计算每个角度下的构件内力，并在构件设计时考虑到内力组合中。如果工程中存在斜交抗侧力构件与X、Y方向的夹角均大于15°，可在此输入该角度进行补充计算。倾斜的梁和墙，水平斜交（大于15°）。输入斜向受力构件角度后，YJK增加计算指定角度（例：45°）和90°+45°=135°两方向地震作用。35•风荷载软件自动计算的风工况为+X，-X，+Y，-Y四个工况，即0，90，180，270度方向。若需要考虑其他方向的风工况，可在“其他风向”参数中指定。此处设置后，设计时将增加相应的一组风工况效应并自动组合。3637•地震信息：周期折减系数：高层建筑结构整体计算分析时，只考虑了主要结构构件（梁、柱、剪力墙和筒体等）的刚度，没有考虑非承重结构构件的刚度，因而计算的自振周期较实际的偏长，按这一周期计算的地震作用偏小。因此，在计算地震作用时，对周期进行折减。《高规》4.3.17条规定：当非承重墙体为砌体墙时，高层建筑结构的计算自振周期折减系数可按下列规定取值：框架结构可取0.6~0.7；框架-剪力墙结构可取0.7~0.8；框架-核心筒结构可取0.8~0.9；剪力墙结构可取0.8~1.0。《高钢规》4.3.6钢结构的计算周期，应采用按主体结构弹性刚度计算所有的周期乘以考虑非结构构件影响的修正系数，该修正系数宜采用0.9；折减越小；地震反映力越大。•程序自动确定振型数：在选择“程序自动确定振型数”选项后，软件将根据振型累积参与质量系数达到“质量参与系数之和”的条件，自动确定计算的振型数。《抗震规范》5.2.2条文说明中指出：振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量90%所需的振型数。按材料区分结构阻尼比：钢、型钢混凝土、混凝土38偶然偏心：《高规》4.3.3条规定：“计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。”如果设计人员勾选该选项，则软件在计算地震作用时，分别对X、Y方向增加正偏、负偏两种工况，偏心值依据“偶然偏心值（相对）”参数的设置，并且在整体指标统计与构件设计时给出相应计算结果。对于偶然偏心工况的计算结果，软件不进行双向地震作用计算。考虑双向地震作用：《抗震规范》5.1.1.3条规定：“质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响；”勾选该项，则X、Y向地震作用计算结果均为考虑双向地震后的结果；如果有斜交抗侧力方向，则沿斜交抗侧力方向的地震作用计算结果也将考虑双向地震作用。设在X和Y单向地震作用下的效应分别为Sx和Sy，那么在考虑双向地震扭转效应后，新的内力按如下公式组合得到：由此可见，考虑双向地震作用会使得两个方向的地震力都变大。•地震作用放大系数–《抗规》5.1.2：计算结果的选取：特别不规则的建筑、甲类建筑和表5.1.2-1所列高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，当取三组加速度时程曲线输入时，计算结果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值；当取七组及七组以上的时程曲线时，计算结果可取时程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值。41所有的最终设计须在反映谱法中完成42弹性时程分析参数设置天然地震波库数量丰富、可自动生成人工波•地震波库中包含了从1931年起至今的数百条实测天然地震波记录•对于人工波，提供自动生成功能，可按照特征周期、持续时间等参数自动生成若干符合要求的人工波天然地震波库数量丰富（每个特征周期下有80-200条）45可自动生成人工波可从库中自动筛选最优地震波组合自动选波•正确选波——“在统计意义上相符”–多组时程波的平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所用的地震影响系数曲线相比，在对应于结构主要振型的周期点上相差不大于20%。–计算结果在结构主方向的平均底部剪力一