轻钢门式刚架结构设计计算作业指导附注

附注1：门式钢架结构计算高度取值的规定:对变截面实腹式钢架，柱轴线可取通过柱下端中心的竖直线，斜梁的轴线可取通过变截面梁段最小端的中心与斜梁上表面平行的轴线。见下图（注图1）。门式钢架的建筑定位轴线与此含义不同，一般指柱外皮；钢架建筑高度为柱外皮与梁外表面交点的高度。

附注2：跨高比对于风荷载取值的影响：

（1） 对于柱脚铰接的门式钢架，跨高比<2.3，风荷载按荷载规范取用，其余情

况按门式钢架规范取用。

（2） 对于柱脚刚接，跨高比<3.0，风荷载按荷载规范取用，其余情况按门式钢

架规范取用。 （3） 当按荷载规范取用，风荷载调整系数取1；按门式钢架规范取用，调整系

数取1.05。

附注3：门式钢架变形缝设置：纵向温度区段小于300m，横向温度区段小于150m（当有计算依据时，温度区段可适当放大）。

附注4：对于轻钢结构，没有抗震等级的概念。对于“混凝土柱+钢梁”的排架结构，可根据《砼规》表11.1.4中“单层厂房结构”来确定抗震等级。7度区混凝土排架抗震等级为3级。具体可参见《门钢规范条文说明》的3.1.4条。

附注5：端区边缘宽度的取法，按照规范附录A，Z=min｛建筑最小水平尺寸的10%、0.4H｝同时不得小于建筑最小尺寸的4%或1m。本文中，Z={2.46m,3.88m}=2.46m>[0.984m,1m];2Z=4.92m<柱距7.5m。按照门钢规范附录A表A.0.2-1注3“当端部柱距不小于端区宽度时，端区风荷载超过中间区的部分，宜直接由端刚架承受”

附注6：活荷载取值按门钢规范第3.2.2 当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载的标准值(按水平投影面积计算)应取0.5KN/m2。

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注：对受荷水平投影面积大于60m2 刚架构件且只承受一个活荷载情况下，屋面坚向均布活荷载的标准值可取不小于0.3KN／m2。

本文中，中间跨钢架受荷面积为24.6x7.5=184.5>60m2，因此取值0.3KN／m2。

但要注意对水平投影面积超过60m2却仅承受一个可变荷载的刚架构件时活荷载取0.3kN/m2。活荷载取0.3 kN/m2 ,设计刚架结构时应特别注意以下两点: ⑴该活荷载是参考美国规范ASCE7-95 的规定对活荷载0．5 kN/m2乘以0．6 的折减系数得到的; ⑵如果雪荷载大于0．5 kN/m2时，刚架构件设计时活荷载应取雪荷载乘以0．6 的折减系数，该活荷载是大于0． 3 kN/m2的，如果还是取0． 3 kN/m2，明显有折扣荷载现象，遇到大风或其他原因造成超载，很容易出安全问题。而国外这类房屋，要考虑0．15 ～ 0．5 kN/m2的附加荷载，我们无此规定，因此我们设计人员在刚架构件活荷载取值时一定要慎重。

附注7：常用自重数据 1. 常用屋面材料自重

建筑用压型钢板自重（kN/m2）

名称 双波形W-500 三波形V-200 多波形V-125 多波形V-115 自重 0.11 0.135 0.065 0.079 备注 波高173mm，板厚0.8mm 波高130mm，板厚0.8mm 波高70mm，板厚1mm 波高35mm，板厚0.6mm 波高35mm，板厚0.6mm 单波形V-300(S-30) 0.12 压型钢板的自重为0.07~0.14 kN/m2。压型钢板的最大檩距，可根据支撑条件、荷载及芯板厚度，由产品规格中选用，详见《钢结构设计手册》表6-1。 保温材料自重（kN/m3）

名称 聚苯乙烯泡沫塑料 玻璃纤维保温棉、岩棉 建筑用复合墙板自重（kN/m2）

名称 彩色钢板夹剧本乙烯保温板 自重 0.15 0.16 0.12~0.15 备注 钢板厚0.6mm，板厚40mm 钢板厚0.6mm，板厚60mm 钢板厚0.6mm，板厚80mm 两层，彩色钢板厚0.6mm，聚苯乙烯芯材板厚50~250mm 金属绝热材料（聚氨酯）复合板 0.14 自重 0.5 备注 夹芯板是一种保温和隔热与面板一次成型的双层压型钢板。 夹芯板的自重为0.12~0.25 kN/m2。夹芯板的最大允许檩距，可根据支撑条件、荷载及新版厚度，由产品规格中选用，详见详见《钢结构设计手册》表6-2。

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一般情况下为1.5m左右。压型钢板自重一般在0.05 kN/m2，若包括保温棉和屋面檩条（冷弯薄壁）在内，整个金属屋面的重量也仅为0.15~0.25 kN/m2。

附注8：门式钢架截面选择

1. 首先熟悉几个基本荷载组合下内力图：

（1） 恒荷载+屋面活荷载（或雪荷载）+（积灰荷载）

（2） 恒荷载+屋面活荷载（或雪荷载）+风荷载

（3） 恒荷载+风荷载

(4)弯矩包络图

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2. 材质选择：

当结构构件的截面由其强度控制时，Q235-B钢所需要的构件截面面积为Q345-B钢的1.47倍；但对于本文无吊车的门式钢架，一般由变形控制，选用Q345-B钢材强度不能充分发挥。 如何确定钢架梁的分段比例？

一般跨度大于18m，梁、边柱可以做成变截面以节约钢材；

可根据弯矩包络图确定。一般单跨取0.3：0.7或0.4：0.6，多跨可取0.3：0.45：0.25 ；本文分段初步取7200:10800:6000 中柱以承受轴力为主，一般设计成等截面。 3. 如何估算钢架梁柱截面？

根据荷载与支座情况，钢梁的截面高度通常在跨度的1/20~1/50之间选择。比如，本文梁截面高度可在1200~480之间取值，本文初步按三段900/600/950取用。

翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按L/b限值确定时，可回避钢梁的整体稳定的复杂计算。梁的隅撑《规程》规定梁的下翼缘受压区应设置隅撑，其间距不得大于相应受压翼缘宽度的16( 235 /fy) 1 /2倍，( 一般翼缘宽度为150 mm ～250 mm) 。当fy = 235 时，隅撑间距为2 400 mm ～ 3 200 mm; 当 fy = 345 时，隅撑间距为1 980 mm ～ 2 0 mm。在实际工程设计中，梁的受压区隅撑间距必须满足此项要求，梁的支座及跨中区段宜设置双隅撑，反弯点区可设置单隅撑。比如，本文隅撑间距初定为3000，因此可取翼缘宽度≥187.5mm，本文初步取200。

确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。见门钢规范条文第6.1.1条。本文翼缘板厚初步选10，腹板厚取6，则b/t<15；hw/tw<250。

柱截面按长细比预估，通常50<λ<150，简单选择值在100附近。根据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不同，可选择钢管或H型钢截面等。本文柱截面初步选（350~900）x250x8x10，柱的楔率为900/350-1=1.57<｛6.0,（0.268x8300/350=6.35），b/t=12.1<15；hw/tw=110<250。

变截面柱的最大截面高度取最小截面高度的2~3 倍为较优截面；刚架梁变截面长度一般取跨度的1/6~1/5较为经济。

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附注9：截面校验原则：

根据结构计算分析比较，对杆件截面进行反复优化调整，刚架应力比控制在0.8~0.93时，截面达到最优化设计。但要注意，应力比的控制不能一概而论，要根据厂房的重要性、跨度、材料的质量及工厂的加工质量等实际情况而定，如跨度大的、有动荷载的厂房，应力比应该小点; 材料质量能得到保证的，加工比较过硬的，设计时应力比可大点; 同时，应力比还与结构形式有关，假如梁柱节点都是刚接的，应力比就应控制紧一点。 1. 钢架变形验算满足：

（1） 由于柱顶位移与构件挠度产生的屋面坡度改变值，不应大于坡度设计值的

1/3；

（2） 钢架的变形验算主要包括钢架柱顶位移和钢架梁的挠度验算两个方面，见

门刚规程表格3.4.1-1、2。

附注10：门式钢架支撑系统由刚性系杆、屋面水平支撑系统、柱间支撑系统组成。

支撑体系在轻钢门式刚架结构中具有十分重要的作用，主要体现在以下几个方面:

a) 将各个平面刚架连接组成具有空间刚度和稳定性的整体结构。

b) 为结构和构件的平面外稳定提供侧向支撑点，减少平面外的计算长度。 c) 明确简捷的传递风力、温度应力、地震力及吊车水平刹车力等纵向荷载。 1.柱间支撑

（1）GB 50011-2010 建筑抗震设计规范的第9.2.15条规定柱间支撑杆件宜采用型钢，但目前工程实践中，仍然多采用圆钢。本文认为在非抗震区及无吊车厂房可采用圆钢，其他情况均应采用型钢做柱间支撑。柱间支撑的下节点构造，应保证将纵向水平力直接传至基础，并应考虑柱间支撑对柱脚和基础的不利影响。 （2）柱间支撑的作用同屋面支撑一样，也是为了保证结构的纵向稳定和空间刚度，同时柱间支撑还承受房屋端部山墙风力、吊车纵向刹车荷载、温度应力和地震作用，并将上述荷载可靠的传到基础上。柱间支撑的间距一般取30 ～ 45 m，无吊车时一般设置在端部第一开间或第二开间( 并在第一开间相应位置设置刚性系杆) 和温度区段; 有吊车时吊车梁以上的上部支撑应设置在端开间，并在中间或三分点处同时设置上、下部柱间支撑。在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋面横向支撑，屋面横向支撑之间应设置刚性系杆，以构成几何不变体系。在刚架的转折处( 边柱柱顶、屋脊及多跨刚架的中柱柱顶) 应沿房屋全长设置刚性系杆。无吊车厂房的柱间支撑一般用圆钢，直径由计算确定，一般不小于Ф16，按受拉杆计算。圆钢支撑与腹板的连接处，当腹板厚度≤5 mm 时应补强，宜采用专用楔形连接件，端部设置花篮螺丝；设有5 t 及以上吊车时，柱间支撑应采用型钢支撑，分两层设置，并加设水平压杆。应特别注意无吊车房屋，6.0 m 柱距

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高度超过10 m，7.5 m 柱距高度超过13 m 时，柱间支撑也应分两层设置。 2.屋面支撑和系杆

设置柱间支撑的开间宜同时设置屋面横向支撑，与柱间支撑情况一样，屋面支撑也不能简单采用紧张的圆钢，圆钢只承受拉力，在不设压杆的情况下无法形成传递水平力的桁架，支撑实际起不上作用。《规程》规定在每榀刚架的转折处( 单跨房屋边柱柱顶和屋脊，以及多跨房屋的某些中间柱柱顶和屋脊)均应全长刚性系杆。系杆通常采用型钢、钢管等，在檩条满足压杆强度和长细比要求的情况下，系杆可用檩条兼做，此处檩条通常采用双檩条加强。

3.屋面墙面设计中屋面支撑应该布置在第一开间，还是布置在第二开间？ 按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002) 第4.5节规定，屋面支撑需与柱间支撑在同一区域，以组成几何不变体系。屋面支撑宜设在温度区段端部的第一开间或第二开间。但有时，在第一开间内有门洞，需要将柱间支撑设在第二开间内，这时屋面支撑也应相应设在第二开间内，此时，在第一开间的相应位置应设置刚性系杆。注意：有柱间支撑的开间一定要有屋面支撑，但是有屋面支撑的开间则不一定有柱间支撑。

4. 支撑的选择与计算，可以参照图集《04SG508-1》选用，同时可以按PKPM工具箱进行复核计算。

附注11：基础与柱脚

基础形式选择应根据建筑物所在地的工程地质情况和建筑物上部结构形式等几个方面综合考虑，对于轻钢结构而言，由于柱网尺寸较大，上部结构传至柱脚的内力较小，一般以基础为主。若地质条件较差，可考虑采用条形基础，遇到不良地质情况，可考虑采用桩基础。对轻钢结构基础除发生冲切、剪切破坏之外，由于存在较大的水平力，对于固接柱脚，还存在较大的弯矩作用，从而导致基础产生倾覆和滑移破坏。另外，在风荷载较大的情况下，特别对于一些敞开和半敞开的结构，轻钢结构自重很轻，有可能不足以抵抗风荷载产生的上拔力，导致基础上拔破坏。为了防止这些破坏的发生，最经济有效的办法是增加基础埋深。对于轻钢结构基础，还须预埋锚栓( 也称地脚螺栓) ，用于上部结构和基础的连接，若锚栓离混凝土基础边缘太近，会产生基础劈裂破坏。因此，锚栓离基础边缘的距离不得小于150 mm，若锚栓长度过短，会使锚栓从基础中拔出，导致基础破坏，所以规范也规定了锚栓埋入长度; 柱脚根据能否抵抗弯矩分为刚接柱脚或铰接柱脚。在实际工程中，绝对刚接或绝对铰接都是不可能的，确切地说应该是一种半刚接半铰接状态。刚接和铰接柱脚关键在于锚栓布置，铰接柱脚一般采用两个锚栓，刚接柱脚一般采用四个或四个以上锚栓连接。柱脚的区别在于对侧移的控制，如果结构对侧移控制较严，则采用刚接柱脚，例如有吊车荷载的情况，应将柱脚设计成刚接柱脚，其余情况下，柱脚通常设计成铰接。一般情况下，柱底剪力是通过底板和基础顶面的摩擦力来传递的，若不满足要求，则须设置抗剪键。

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附注12：门式钢架PKPM-STS计算的几个常见问题解答 1. 带夹层门式刚架结构采用STS软件如何设计？

门式刚架规程所规定的计算长度确定方法是针对单层轻型钢结构房屋，仅适用于单层门式刚架结构。实际工程中可能存在局部带夹层或下层整层夹层情况（如下图）。

对于这类夹层梁与柱刚接形成局部二层或整体二层的结构，建议计算长度的确定方法可以采用钢结构设计规范线刚度比方法确定的计算长度系数，采用STS软件的设置为：

第一，计算参数设置：门式刚架类型；按钢结构设计规范验算；有侧移框架。其他控制参数可以按门规要求输入。

第二，修改构件的验算规范，与夹层相连的柱、夹层梁建议设计规范指定为钢结构设计规范，轻钢屋面梁验算规范指定为门规。 再进行结构计算时，计算长度确定就是按总体计算参数中的钢结构设计规范线刚度比方法确定计算长度，总体控制按门规控制，夹层部分构件按钢结构设计规范校核，轻钢屋面按门规校核。

2.门式刚架柱、梁平面外计算长度如何选取？ 采用平面分析程序，由于没有平面外信息，程序自身无法正确判断平面外计算长度的选取，程序默认取的平面外计算长度为杆件自身的长度，工程设计人员应对平面外计算长度进行确认和修改。

平面外的计算长度应取平面外有效支撑之间的间距。门式刚架类型，对于边柱和屋面梁，当采用压型钢板屋面、墙面，且压型钢板与檩条有可靠连接时，墙梁和檩条设置隅撑的情况下，隅撑能起到边柱和屋面梁的平面外支撑作用，则边柱和屋面梁的平面外计算长度可以取设置隅撑的间距。对于有吊车或跨度较大的厂房，柱平面外计算长度建议按柱间支撑选取。

3.檩条计算方法如何选择？

STS程序对于冷弯薄壁檩条提供了按门规设计、与按冷弯薄壁型钢规范设计选项，如果选择门规进行檩条验算时，风吸力下翼缘稳定验算程序提供按门规附录E计算与按式（6.3.7-2）验算两个选择。选择原则如下：

1)、压型钢板屋面（厚度>0.66mm），屋面与檩条有可靠连接（自攻螺钉等紧固件），设置单层拉条靠近上翼缘，选择按门规附录E计算；

2)、刚度较弱的屋面（塑料瓦材料等）、非可靠连接的压型钢板（扣合式等），应选择6.3.7-2式或冷弯规范计算，拉条的约束作用应根据实际拉条设置情况选

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择。对于风载较大地区，建议这时应设置双层拉条、交叉拉条或型钢拉条，拉条同时约束上下翼缘。当风吸力不起控制时，可以仅在上侧设置单层拉条。 4.牛腿位置的吊车荷载作用如何输入？

作用力分两部分：（1）吊车梁结构和轨道等产生的自重，为永久荷载，作为节点恒载（竖向力，竖向力产生的偏心弯矩）输入。（2）吊车工作时的最不利作用，作为吊车荷载输入。

Ø吊车荷载值，程序要求输入的是按照吊车资料，根据影响线求出最不利情况下的最大轮压、最小轮压等对柱子的作用力（不是指吊车资料中的最大轮压和最小轮压）

Ø吊车荷载计算方法：

（1）手工计算：根据影响线求解最大轮压，最小轮压，横向水平荷载产生的反力Dmax，Dmin，Tmax。如上图示，按照要计算的吊车台数，计算每一个吊车轮位于牛腿处时最大轮压产生的反力Dmaxi，其中最大的即为Dmax，再计算吊车在此位置时的Dmin，Tmax即可。 （2）先计算吊车梁，吊车梁计算结果文件中给出了用于排架计算的吊车荷载值：Dmax，Dmin，Tmax。

（3）直接导入吊车荷载，根据输入的吊车信息，程序自动按影响线计算（推荐采用）

当为双层吊车荷载时，需要输入空车时的吊车荷载，08版本程序增加了空车吊车荷载的计算。用户只要选择“计算空车时的荷载”，输入吊钩极限位置即可极限计算和导入。

5.门式刚架构件腹板高厚比STS是如何控制的？ 1)、当腹板高度变化

mm/m时，按

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来控制：

2)、腹板高度变化超过60mm/m时，根据规程CECS102:2002第6.1.1条第6项，已经超出了规程规定的考虑受剪板腹屈曲后强度计算适用范围，这时程序按不考虑利用受剪板幅屈曲后强度来控制腹板高厚比。 高厚比容许值，由下面公式推导得出：

当不设置腹板横向加劲肋时，

＝5.34，代入上式，可得：

对于Q235钢，＝68.4；对于Q345钢，＝56.4。

腹板高度变化超过60mm/m时，高厚比超限的解决办法：

（1）调整构件端部高度，对于梁还可以调整变截面长度，尽量不超过60mm/m的要求。

（2）通过设置构件腹板横向加劲肋，这样

可以提高，不考虑屈曲后强度的容

许高厚比也可 以提高。 （3）不建议增加腹板厚度来满足容许高厚比的方法，这样用钢量增加可能较多。 6.门式刚架规程关于斜梁挠度如何理解？

STS对于门式刚架的挠度输出有三项：绝对挠度图、相对挠度图、坡度改变率。它们的意义分别如下：

1）绝对挠度图，跨度 L 是指“横梁在相邻两柱之间的距离”，最大挠度值υ，是指在跨度范围内，梁在“恒+活”或“活”荷作用下的最大竖向变形值。挠跨比即以此为基础进行计算和控制的：υ/L≤[υ/L]。梁上部中间位置给出了本跨梁的挠跨比υ/L，梁下部，在本跨最大挠度位置，

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给出该跨最大挠度值υ,单位为：mm。当验算不满足时，υ、υ/L数值均以红色显示。

2）相对挠度图，跨度 L 是指“横梁的单坡坡面长度”，最大挠度值υ，是指在单坡坡面长度范围内，梁在“恒+活”或“活”荷作用下的最大相对挠曲值。挠跨比即以此为基础进行计算和控制的：υ/L≤[υ/L]。梁上部中间位置给出了本梁段的挠跨比υ/L，梁下部，在本梁段最大相对挠度位置，给出该梁段最大挠度值υ,单位为：

mm。当验算不满足时，υ、υ/L数值均以红色显示。 3）斜梁计算坡度图，只有当验算规范为《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002)时，有这一项输出验算内容。为斜梁在 (恒荷+活荷)标准值作用下，钢梁挠曲变形后的坡度改变控制，坡度改变率按规程要求控制不大于1/3，超限以后，图形以红色显示。

按规程的解释，双坡屋面的门式刚架，应该控制相对挠度与坡度改变。对于绝对挠度图有输出，仅供设计参考，超限后在超限信息中不输出。 7.混凝土柱实腹钢梁单层厂房如何设计？

柱采用混凝土柱，屋面为轻型屋面体系，屋面梁采用实腹钢梁，这类结构体系在近几年国内的实际应用中较为常见。由于混凝土柱与钢梁的连接处理难以达到刚接连接，因此梁柱的连接一般采用铰接连接形式，而一般门式刚架结构边刚架柱与梁的连接均采用刚接连接形式，由于连接形式的不同，致使这种体系单榀刚架的受力截然不同于一般的门式刚架，设计时不能简单的把门式刚架的钢柱替换为混凝土柱，应根据这类结构体系的特殊性有针对的进行设计。应用STS软件，进行这类结构的设计，需要注意一下问题：

1) 建议的连接形式：混凝土柱与钢梁采用铰接连接，混凝土柱底采用刚接，多跨情况下的中间混凝土柱与钢梁的连接采用钢梁连续，混凝土柱铰撑于钢梁底面； 2) 这类结构已经超出门规的使用范围，结构类型应选择“单层钢结构厂房”，如果为抗震地区且选择了地震作用计算，程序会自动按照抗震规范第九章关于单层钢结构厂房的规定进行控制；混凝土柱应按混凝土结构设计规范进行设计，满足混凝土结构设计规范相应要求，钢梁应满足钢结构设计规范相关要求，当采用工形变截面梁时，建议梁构件承载力的校核采用按门式刚架规程进行校核，以考虑轴力的影响与变截面梁的稳定计算，但局部稳定应满足钢结构设计规范、抗震规范的要求；挠度控制，考虑到所采用的轻型屋面体系对钢梁挠度不是非常敏感，在有经验的情况下可较钢结构设计规范的挠度控制指标（L/400）适当放宽；

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3) 单榀的设计时，应采用混凝土柱与钢梁整体建模分析。钢梁对混凝土柱的约束反力与混凝土柱本身的刚度是直接相关的，为反映真实的内力情况，应该进行整体分析，并以整体分析的结果来设计基础、混凝土柱的配筋与钢梁。把它们割裂开来分别进行设计，往往使设计结果带来不安全的隐患：如果在柱与基础设计时，没有考虑屋面斜钢梁对柱的推力，会导致柱配筋与基础的设计严重偏小，按这种方式设计的结构在安装过程中就有可能出现基础被翘起、混凝土柱顶位移过大、柱身出现裂缝、钢梁挠度过大等问题。而在分析钢梁时，把钢梁两端视为固定铰支座或建两根很短的下端刚接柱作为支座都会夸大混凝土柱对钢梁的约束作用，导致钢梁轴力增大、跨中弯矩减小、挠度减小等不真实情况，这时往往会出现安装后的钢梁的挠度要大于计算挠度、钢梁有可能整体屈服失稳、局部压屈等不安全问题； 整体分析时，分析模型要与连接构造处理相对应。混凝土柱与钢梁的铰接连接处理一般存在三种连接构造处理：① 完全抗剪连接构造，这种连接构造能够把梁端的推力以剪力的方式完全传递给混凝土柱；② 完全滑移连接构造，这种连接构造容许梁端相对混凝土柱顶自由滑移，梁端的推力由于相对的滑移而释放，作用力不传递给混凝土柱；③ 介于以上二者之间的部分滑移连接构造，这种连接构造容许梁端相对混凝土柱顶有一定的滑移量，梁端的推力由于相对的滑移而部分释放，剩余作用力以剪力的方式传递给混凝土柱。 在STS软件中，可以设置以上三类混凝土柱托梁的连接形式，并可以绘制对应的施工图处理。

8.门式刚架变截面梁定义尺寸与放样尺寸是如何对应的？ 截面定义中的定义梁端头截面高度，对应的为梁、柱轴线汇交点位置的截面高度，在施工图设计时，根据端板平置、竖直等不同的连接形式，需要对构件的端部进行切割。由于切割可能会导致实际构件的长度和端部高度的变化，比如在门式刚架中，对柱顶的切割导致变截面梁大头高度差异：

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由于放样导致了变截面梁的大头高度变小。如果采用端版平置的连接方式，则是柱的大头高度变化。最后的构件表的输出则是按照放样以后的构件尺寸输出，所以可能会和原定义尺寸出现差异，这个并不是程序的错误。实际加工时应按照放样尺寸来进行，否则与计算模型会有所偏差。 9.净截面系数如何取值？

净截面系数是考虑到构件表面打孔等处理导致截面削弱时，导致的被削弱断面的应力增大。所以在钢结构规范中给出的正应力计算中采用的是净截面，即开孔削弱后的截面。程序在设计时，采用一个近似的净截面系数来考虑截面的削弱，净截面系数仅影响强度计算，稳定计算还是用全截面特性验算。强度计算时净截面系数对面积、抵抗矩同时折减。

对于净截面系数的取值，对于一般的框架结构，如果没有特殊开孔，仅连接螺栓孔情况，可以偏于安全的取净截面系数0.85，如果有特殊开孔，看开孔位置，如果是在受力较大的控制截面位置，需要按实际开孔的削弱情况计算净截面系数。对于门式刚架结构，通过端板连接，螺栓孔在端板上，构件上不打孔的情况下，净截面系数可以适当取大一些，如取0.95。

10.钢结构单榀设计中荷载的正负号是怎样规定的？

钢结构二维单榀建模分析中，荷载的符号规定如下：水平作用荷载向右作用为正、向左为负，竖向荷载作用以向下为正、向上为负。

所以左风荷载时所有柱间左风应该都是正值，梁上左风荷载风吸力时为负，风压力时为正；右风荷载，柱间右风应该都是负值，梁上右风荷载风吸力时为负，风压力时为正。这与荷载规范规定的体形系数的正负号是不一样的。 11.钢结构单榀设计中柱间偏心荷载的偏心值是相对轴线还是柱形心？ 钢结构二维单榀建模分析中，柱间偏心集中力的偏心值是相对所作用的柱形心的，不是相对轴线。对于不对称截面，柱形心所在位置，把鼠标移到柱位置，会有Tip显示柱截面形心相对柱左右边缘的距离。

对于变截面柱，不允许输入柱间偏心集中力，如果存在这类荷载，可以人为把柱分段，增加节点，作为节点荷载输入。

12.钢结构单榀设计中吊车荷载的偏心是怎样定义的，竖向偏心是相对轴线还是相对形心？

二维建模中吊车荷载定义时，其中的竖向荷载的偏心Ec1，Ec2是竖向轮压相对下柱形心的偏心（也就是轨道位置相对下柱形心的偏心），不是相对轴线的偏心。

横向水平刹车力相对节点的垂直距离Lt，为轨道顶面位置相对牛腿的竖向距离。

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这两个参数的示意如下图：

13.柱脚抗剪键的设计，是否能用螺栓抗剪？

在门式刚架规程中的第7.2.20条中，要求门式刚架柱脚螺栓不能作为抗剪构件，水平力的一部分由柱脚底板和基础顶面的静摩擦力承担，其摩擦系数为0.4。对于所有组合中的N和V都需要验算是否0.4N>V，如果不满足，则需要考虑设置抗剪键来承担多余的水平力(V-0.4N)。对于柱脚存在拉力的柱，都应设置抗剪键。抗剪键的构造一般为角钢或工字钢，焊接于底板中间位置。

14.抗风柱的分别按承担轴向力和不承担轴向力输入有什么区别？ 程序提供了两种抗风柱类型，一种是承担屋面梁传递下来的竖向荷载（兼当摇摆柱作用），另一种则不承担屋面竖向力（仅作为抗风柱使用）。对于承担轴向力的抗风柱，顾名思义，即屋面梁上的部分竖向荷载会有一部分传导到抗风柱上，使抗风柱出现轴压力，此时抗风柱作为结构的一部分参与结构计算。而不承担竖向力的抗风柱，由于结构并不向其传力，也就不参与结构整体分析，可以建立在边榀计算中并定义为第一类抗风主，也可以不将其添加到模型结构中，在工具箱中单独设计。

对于不承担竖向力的抗风柱，如果做法是下端刚接上端铰接的形式的话，建议可以使用工具箱中的抗风柱程序来进行验算，因为在pk交互输入与验算中只能计算上下均为铰接的抗风柱。

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15.牛腿计算时程序给出了最不利断面的验算，但一般手册上都没有这个断面的验算，这是怎么回事？

程序在处理牛腿节点时，不但考虑了腹板的根部抗剪，翼缘的抗弯性能、同时也要考虑外伸臂中的荷载最不利点。最不利点我们认为在吊车荷载作用点靠内侧半个加劲肋厚的位置，在该处剪力最大，同时截面相对也较小（没有加劲肋补强），应为危险截面，必须验算。

由于大部分牛腿该断面会成为控制截面，所以往往需要增加该截面的高度，导致牛腿坡度较小。目前大部分的设计手册上并未考虑该断面，从严格意义上来说，是不安全的。

16.附加重量什么情况下输入？这项是什么意思？

在结构计算中，部分重量本身并不向主刚架传递竖向力，但是在水平地震时，由于其和主刚架有可靠的拉结，这部分质量产生的水平地震力需要有主结构承担，此时，该重量对结构的水平地震作用力就不可忽略。程序对于该部分的质量的处理是通过输入附加质量来实现的。

比如像一层围护砖墙这样的自承重体系，自重直接传递给基础，不对结构产生竖向力，而在地震下与主结构的相互作用又不可忽略，此时应作为附加重量输入。附加质量的集中方式一般按“就近集中”原则，如单层没有吊车的厂房，可以把一半的墙高重量输入到柱顶节点。 还有像门式刚架三维建模二维分析时，在生成纵向榀数据时也会在柱顶生成附加质量。这是因为纵向榀主要计算的是结构在水平力作用下的抗侧能力和支撑内力，所以只需要将屋面的恒活折算成重力荷载代表值，作为附加质量加在结构上即可。 而像吊车梁桥架重量这些，程序在计算时已自动考虑其重量并求得其相关的地震力。

17.门式刚架二维设计中门式钢梁是否应按压弯构件验算平面内稳定？ （1）该项只有在设计规范选取《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002)验算时才需要选取。作用是：对于门式刚架钢梁，是仅按压弯构件计算其强度和平面外的稳定性，还是除此之外还要按压弯构件验算其平面内稳定性。如果选取该项，程序对门式刚架钢梁的平面内稳定按压弯构件验算，否则不进行其平面内稳定性验算。（2）当梁的坡度较小时，主要是平面外的侧扭失稳，可

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不进行平面内的稳定计算，仅按压弯构件计算强度和平面外稳定；但当坡度较大时斜梁的轴力较大，平面内稳定不能忽略，此时应选钢梁还要按压弯构件验算平面内稳定。一般当门式刚架斜梁坡度大于1：2.5时才需要计算梁平面内稳定。 18.门式刚架如何考虑阵风系数？ 阵风系数主要针对围护构件，与受荷面积有关。当受荷面积越小，阵风系数越大，当受荷面积大于10平米时，体型系数基本不变。所以阵风对受荷面积小的影响较大，如屋面板的栓钉等。门式刚架主刚架分析时一般不需要考虑阵风系数，阵风的影响已包含在风荷载体型系数中。当选择按门规计算时，如果需要考虑阵风系数，软件没有输入该项的接口，可直接将阵风系数乘在体型系数中。 19.门式刚架三维建模中布置的系杆和屋面墙面中布置的系杆的区别？

门式刚架三维设计中有两处可以布置系杆，区别如下：（1） 门式刚架三维建模中“系杆布置” 主要是完成门架三维模型中纵向构件的输入，包括刚性系杆、吊车梁、支撑等。门架三维系杆布置时，系杆两端端点必须是主刚架模型中已有的构件分段点。在门式刚架系统中，屋脊和檐口位置的系杆必须在此处输入，主要是用于软件自动划分房间，否则无法正确生成房间信息，会导致屋面墙面设计中的屋面支撑不能正确布置。（2） 屋面墙面设计中“布置系杆” 主要是补充完成屋面支撑之间的刚性系杆的布置。屋面墙面中布置系杆时，系杆两端端点不一定是刚架模型的分段点，也可以是两个屋面支撑的相交点，或者上述两类点的水平延长线与刚架的交点。目前仅能布置水平系杆。此类系杆的截面仅限于在屋面墙面系统中能计算和绘图的截面形式，如单角钢、角钢背对背组合、角钢十字组合等。

20.门式刚架结构，部分榀中间设置摇摆柱后，边柱平面内长细比不满足要求，改变柱截面也很难满足，是什么原因？

门式刚架边柱构件的平面内计算长度系数，是与摇摆柱的设置有关系的。摇摆柱的稳定性需要边柱去支持，因此边柱的稳定承载力要下降，反映到计算长度系数上，就是计算长度系数增大了，长细比也就增大了。摇摆柱的数量越多，边柱的计算长度系数放大的就越多。解决方法：当边柱应力很小，但是长细比不满足要求时，调整边柱的截面用处不大，可以减少摇摆柱的数量（例如将部分摇摆柱改为上端刚接，或者下端刚接），多跨时候，一般连续摇摆柱数量不要超过3个。 21.吊车荷载输入时，桥架重量的做用是什么，如何计算得出？

吊车荷载输入时，所有的竖向作用都反映在轮压反力中，轮压反力中是包含桥架重量与额定起重量的，作为竖向荷载作用在牛腿位置。

定义的“桥架重量”用于地震作用计算时的重力荷载代表统计中，牛腿位置质点质量统计时轮压反力是不统计的，只会统计定义的“桥架重量”。因此桥架重量的输入按抗震规范表5.1.3条，软钩吊车只是桥架重量，而硬钩吊车还应含30%的额定其重量。

22.单层工业厂房宽厚比超出抗震规范要求如何处理？

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对于钢结构单层工业厂房，考虑抗震设计时，按抗震规范第9.2节要求，梁柱构件的宽厚比控制都比较严，通常都是由于抗震规范严格了板件的宽厚比，导致用钢量增加。

对于轻型围护的单层工业厂房，当宽厚比不满足抗震规范要求，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第9.2.14条的条文说明，可以采用“低延性、高弹性承载力”性能化设计，当满足两倍地震作用组合验算构件承载力满足时，可以不用按抗震规范要求宽厚比，仅按钢结构设计规范弹性设计要求控制宽厚比就可以。这对于大吨位吊车厂房结构设计（低烈度、地震作用不起控制时），采用这一性能设计，可以大大放宽宽厚比的条件。 采用10版钢结构设计软件，在设计参数中提供了按这一条执行的选项，如下图：

23.钢结构二维设计中的“结构类型”参数起什么作用？ 设计参数中的结构类型参数，主要用于抗震设计，抗震规范是根据不同结构类型来不同要求，主要包括宽厚比、长细比等抗震构造要求以及强柱弱梁等抗震概念设计：

1）钢框架结构按抗震规范第8章执行；

2）单层钢结构厂房按抗震规范9.2节执行； 3）门式刚架不用执行抗震规范构造要求；

4）多层钢结构厂房按抗震规范附录H.2执行。

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24.钢结构二维设计中总信息参数中的验算规范与构件修改中的单构件指定验算规范程序是如何执行的？

总信息参数中设定的“验算规范”起到两个作用：1）单构件验算规范的初始值由总信息参数中的验算规范，如果没有在构件修改中的修改验算规范，则所有构件的验算规范同总信息；2）计算长度的确定方法是由总信息中设定的验算规范确定的：当总信息选择《钢结构设计规范》时，柱构件的计算长度系数采用线刚度比方法确定长度系数，对于有吊车的柱，则按阶形柱确定长度系数；选择《门规》时，则按一阶分析法确定长度系数。 构件修改中可以单独修改构件的验算规范，主要用于构件的承载力计算按什么规范执行。

应用举例：采用轻型屋面重型工业厂房，屋面梁采用了变截面的实腹工字钢梁，这时总信息参数中的设计规范应该选择《钢结构设计规范》，但是对于变截面的轻钢屋面梁，在钢结构设计规范中没有规定其稳定验算的内容，这时可以在构件修改中，执行轻型屋面梁按门规校核，门规中对于变截面梁有详细的规定。 25.门式刚架设计中，设计参数中的“摇摆柱内力放大系数”如何考虑？

“摇摆柱内力放大系数”是考虑门式刚架中的摇摆柱采用端板连接，这种连接方式是一种非理想铰接的连接方式，会有一定的弯矩。而在结构分析时是按理想的铰接分析的，分析结果中只有轴力项。

对于非理想铰接的不利影响，可以通过放大轴力的方式近似考虑，建议可以按1.5取值。

26.多台吊车组合折减系数如何选取？

按《建筑结构荷载规范》第5.2.2条的要求，多台吊车组合时，吊车的竖向荷载和水平荷载可以考虑折减系数。

在STS程序中设计参数设定的吊车荷载折减系数中的两个折减系数： 第一个折减系数用于输入的一跨吊车自身组合时的轮压、刹车力的折减，这时这个系数的填取应根据实际作用的吊车台数按荷载规范表5.2.2填取，一跨吊车只有一台时填1.0，两台时按两台的要求填取。

第二个折减系数用于输入的两跨吊车之间组合时的轮压、刹车力的折减，这时这

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个系数的填取应根据实际作用的两跨吊车台数之和按荷载规范表5.2.2填取。

27.STS二维设计软件中的地震信息参数中的“地震效应增大系数”如何输入？ 根据抗震规范5.2.3条要求，规则结构不进行扭转耦联计算时，平行于地震方向的两个边榀，其地震作用效应应乘以增大系数。 二维设计程序为平面分析，只能考虑单向地震作用，对于边榀应按该条考虑空间扭转效应增大系数，一般短向边榀（山墙榀）按放大1.15系数考虑，纵向边榀按1.05采用。

28.屋架上的节间荷载应该如何输入？是否应直接加在端部节点上？ 程序对柱的内力只记录两个端点的内力，所以对于不大的节间荷载可以直接将荷载分配到两个端点，因为不管是均布荷载还是节点荷载，只要荷载总量是一致的，端部的剪力也是一致的。但是对于较大的节点荷载，由于节点荷载引起的局部弯矩使构件从轴心受压变为了压弯状态，此时应对该断面进行验算，即需要用添加节点荷载的方式强制程序验算。

29.输入的山墙平面外的风会不会对结构计算造成影响？

门式刚架建模中输入的山墙风仅是为了验算抗风柱而添加的荷载，不会对刚架产生影响。刚架二维设计中，程序仅能接受平面内的荷载，包括对于杆件也只能识

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别平面内的约束。山墙抗风柱的计算平面外按两端铰接计算。 30.柱间或梁间荷载输入时需要注意哪些事项？ 梁间或柱间的杆间荷载输入时，荷载实际作用在那个构件上，就应该定义输入到那个构件，不要通过偏移的方式把作用到其他杆件上的荷载布置到一个杆件上，这样会导致内力的异常。

对于柱上均布荷载，恒活均是垂直或是水平，而风荷载需要考虑流体对于构件表面的压/吸力均是垂直于表面的，荷载作用方向是垂直于杆件作用的。 当构件存在偏心时，节点或构件上的荷载都需要按柱轴线来做调整。所以在建模时添加的荷载会和实际计算时的荷载有所偏差（节点荷载会有偏移，均布荷载的作用范围也会发生变化），如下图所示。

31.门式刚架二维设计时出现“螺栓排列不合理!按任意键 放弃该节点设计,继续绘图”提示的原因？

应该是作用力比较大，梁截面比较小，螺栓排列不下导致的。

程序是在指定的高强螺栓等级、摩擦面处理、螺栓间距的前提下，循环计算，如果选择的直径不能满足，则增大螺栓直径，当增大到30还不能满足时，就出现该提示。 解决办法：

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（1）改变螺栓等级，如从8.8改为10.9；

（2）减小螺栓间距。程序是取允许的最小间距和输入值中的小值； （3）改变摩擦面处理方式，提高抗滑移系数（钢规69页）； （4）如调整后还不能满足，则应加大梁截面高度。

32.使用门式刚架三维设计建立的模型，为什么门式刚架三维设计的结果和使用三维分析软件SATWE的计算结果差异大？

如果条件设置一致，两种方法计算结果应该差异不大。 有时候差异比较大，差别的主要原因有： （1）风荷载差异大。

1）风荷载值差异大。SATWE中缺省考虑风振系数，而门式刚架三维设计时没有考虑风振系数。该系数影响比较大，可以在SATWE设计参数中选择不考虑风振系数，这时风荷载大小值一致；

2）风荷载作用点不同。门式刚架三维设计时风载是沿柱均匀分布的，而SATWE中简化荷载作用在每层顶部位置，即柱顶位置。

（2）长度系数的确定的不同，尤其是厂房纵向，如果设置支撑，可以人为修改柱纵向计算长度系数，如果单层厂房支撑从柱底支撑到柱顶，纵向计算长度系数可以修改为1.0。

（3）空间整体刚度、楼板的影响，SATWE三维分析是真正的三维有限元分析，受整体刚度、楼板的影响。门式刚架三维设计实际还是分两个方向分别二维单榀计算，没有考虑楼板的作用。

（4）SATWE三维分析时，必须输入柱间支撑、屋面支撑，屋面支撑中间系杆应通长设置，否则可能大量出现局部振动，导致地震分析不正确。

（5）模拟施工的影响，SATWE三维分析时，可以考虑模拟施工的计算，不同的模拟施工方式，对恒荷载计算结果影响较大。二维单榀分析中，恒荷载是按一次加载计算的。

33.为什么钢柱的计算长度系数最大为6？

因《钢结构规范》中计算柱长度系数的公式有缺陷，有些情况下计算结果为无穷大。所以程序内定钢柱的计算长度系数最大为6。

34.钢结构二维设计，地震计算参数中“阻尼比”如何确定？

钢结构地震分析的“阻尼比”取值按抗震规范（GB50011-2010）的要求选取，单层厂房结构（含门式钢架），采用轻型围护时，取0.045，砌体墙或重型屋盖时取0.05。框架结构，高度在50m以下时，取0.04；高度在50m~200m之间时，取0.03，高度不小于200m时，取0.02。

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35.钢结构二维设计，荷载分项及组合系数中，恒载分项系数是否要修改为1.35？

钢结构二维设计程序的设计参数输入中“荷载分项及组合系数”，对于恒荷载的分项系数，分三种情况，一种是恒荷载起控制的组合，应取1.35，由可变荷载效应起控制时应取1.2，当其对结构有利时，取1.0，对于第一、第三种情况，程序都是自动考虑的，这两种情况不需要输入，在对话框中让输入的是对应于由可变荷载效应起控制时恒荷载分项系数的输入。 所以恒荷载起主控的1.35的分项系数不用输入。

36.钢结构二维设计，设计参数中的“单层排架柱计算长度折减系数”如何填取？

钢排架结构采用二维设计时，设计参数中的“单层排架柱计算长度折减系数”只是针对按钢结构规范设计的带吊车的阶形柱设计起作用，按阶形柱确定出来的长度系数乘以这个折减系数。

其取值可以参考钢结构设计规范5.3.4表，取值区间在0.7~0.9之间。 37.屋面墙面设计中，屋面支撑计算时支撑跨度如何确定？

山墙抗风柱的风荷载传至屋面支撑的力，需要通过屋面支撑传至柱间支撑，最终由柱间支撑传至基础，所以屋面支撑的计算跨度应根据柱间支撑的布置确定，即支撑跨度为紧邻的两个带柱间支撑的柱列的间距。

STS软件屋面墙面设计，点取屋面支撑计算，设计剪力的确定有两种方式，一种是用户手工计算，然后在对话框直接输入剪力值；另一种是由程序自动导算支撑

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剪力。

当选择由程序自动导算时，出现如右图所示对话框，其中支撑跨度、支撑个数和计算支撑编号是软件从模型中取得的信息，是当前支撑所在房间的支撑信息，应该根据模型中柱间支撑的布置确定屋面支撑的计算跨度，相应的支撑个数是跨度内的支撑数量。

38.门式刚架三维设计时，结构自动计算中柱间支撑的计算和屋面墙面设计中柱间支撑计算的区别？

门式刚架三维设计，纵向榀柱间支撑的计算有两处，一处是在门式刚架三维设计中，执行自动计算时，软件自动分析；另一处是在屋面墙面设计中，点取柱间支撑，交互输入计算参数完成计算。 屋面墙面设计中，点取支撑计算时，支撑上的作用力（风荷载、吊车纵向刹车力、地震力等）需要用户确定，然后将荷载值输入，由程序完成计算。 在门式刚架三维设计时，纵向榀计算主要是完成柱间支撑的计算，软件自动分析模型，计算作用在支撑上的力，包括风荷载、吊车纵向刹车力、地震力。

在门式刚架三维设计中，建议使用自动计算，由软件自动完成柱间支撑的计算。 39.抗风柱柱脚应该设置铰接还是固接？

原则是在满足强度、挠度要求下，可以采用铰接。 一般抗风柱主要承担侧向风荷载，柱底铰接比较多。

当抗风柱下端设置固接，在刚架设计时，软件仅计算平面内作用，这时需要使用

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STS工具箱中的抗风柱计算程序重新计算；并且刚架图中也无法进行该类柱脚的设计。

40.门式刚架三维设计，托梁如何定义？

门式刚架三维设计，首先要在托梁位置布置纵向构件，然后通过“模型输入”菜单下的“定义托梁”命令完成托梁定义。 “定义托梁”时，软件自动搜索模型中可能需要设置托梁的纵向杆件，并用红色标记，可以将这类杆件定义为托梁。已经定义的托梁，在图形中用亮青色显示。 托梁定义时，建议将托梁布置在牛腿标高位置；当托梁在柱顶时，建议被抽榀建一个小短柱支撑梁。

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