“PkPM钢结构设计软件STS、结构设计、基础设计软件应用常见问题及解决方法”

中国建筑科学研究院

建筑工程软件研究所PKPM培训部

中软培［2009］15号

关于举办“PKPM钢结构STS设计、结构设计、基础设计软件

应用常见问题及解决方法培训班”邀请函

各设计单位：

PKPM结构设计软件历经近二十年的开发,有了长足的发展,并赢得上万家设计单位的支持和近百万设计人员的使用。PKPM培训部多年来有计划地在北京开办了不同专业、不同层次的各类培训班。虽然这些培训已成为设计单位领导有计划、有目的循序渐进地安排各类设计人员进行业务培训的载体，并得到广大用户的欢迎。但是不能满足广大设计人员的求知需求。目前PKPM推出了2008最新版，软件很多新内容、知识点都是一线设计人员急需了解和掌握的，为满足广大用户的需求。我部定于2009年4月9日-12日（4天）在杭州举办“PKPM钢结构STS设计、结构设计、基础设计软件应用常见问题及解决方法培训班”，由我PKPM培训部派开发专家授课，讲解钢结构、结构、基础设计软件在应用中的新增亮点和应用难点，解答用户在设计中遇到的疑难问题，提供教材。

讲座安排：

4月9日10日（2天）钢结构STS两天多媒体讲座；4月8日全天报名 4月11日12日（2天）结构、基础两天多媒体讲座4月10日全天报名； 会议地点：杭州 (具体会议地点另行通知)

收费标准：仅参加“钢结构STS两天多媒体讲座”或“结构、基础两天多媒体讲座”每位学员收费960元；参加全程（四天）培训每位学员收费1600元；五人以上免一位学员培训费（第六人）；培训费（含听课费、教材费、场地费和午餐费）。

会务负责人：马新刚 联系人：张周周 电 话：010-89356064 传 真：010-89356064 培训班负责人：杨杏芬 电话：010—84282334 传真：010-84282334

“PKPM钢结构STS设计、结构设计、基础设计软件培训班”报名表回执 单位名称

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性别 联系电话 9、11、12日 9-12日 (单 位 盖 章) 邮 编 电话/手机 传 真 住房预定□□□□□□是□是是□是是□是□标间 □单间□标间 □单间□标间 □单间注：此文件复制有效，并注意保存通知原件

附件：

授课老师：马恩成，夏绪勇 马恩成：中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部钢结构软件研究室主任，高级工程师，PKPM钢结构设计软件STS研发负责人，主要完成人；夏绪勇：PKPM钢结构设计软件STS主要研发人之一。二人均为长期从事钢结构软件研发、技术咨询与软件培训方面工作。

“钢结构STS软件应用常见问题与解决方法”

结合多年用户咨询热点问题和软件研发改进，讲解STS软件应用常见问题与解决方法，结合规范的相关条文，讲解软件中相关设计参数的来源、软件实现的技术条件与正确取值等方面的内容，帮助结构设计人员正确使用软件进行钢结构设计计算。

授课内容：

一、门式刚架二维设计

门式刚架结构为当前国内使用最为广泛的一种钢结构厂房结构形式，但也是设计、施工安装及使用过程中出现问题较多的地方。如何正确的确定梁柱平面外计算长度，隅撑能否作为平面外的支撑点，吊车吨位超过20t后仍然采用门式刚架这种结构形式该如何设计，混凝土柱轻钢屋盖如何正确的模拟分析等问题，都是很多设计人员比较难以把握的地方。本部分的讲解结合规程条文，软件实现的技术条件，实例的计算比较，对如何正确运用STS程序设计各类门式刚架结构进行全面的讲解。讲解要点如下：

1. 截面定义、截面分类的选择；

2. 抗风柱的几种设置形式的构造与计算设置；

3. 计算长度的合理取值；

4. 风荷载体型系数按门规、荷载规范的合理选用；

5. 活荷载的取值；

6. 吊车荷载的定义、吊车梁自重作用的考虑；

7. 悬挂吊车作用的考虑；

8. 设计参数中重要参数的规范出处、作用与合理取值；

9. 单个构件验算规范的指定；

10. 高厚比超限情况下的调整方案，构件加劲肋的设置与计算；

11. 计算结果的查看，挠度、坡度改变率、柱顶位移的控制；

12. 门架优化程序的使用；

13. 门架节点设计；

14. 超出门式刚架规程适用范围的钢结构厂房设计（如吊车吨位>20吨）；

15. 混凝土柱、钢屋盖结构设计。

二、门式刚架三维设计

屋面支撑、纵向列柱间支撑如何计算，门式刚架抽柱情况下该如何设计，这都是困扰很多设计人员的问题， 08版本为这些问题提供了便捷的解决途径。08版门式刚架模块更加突出了三维设计方法：建立结构整体模型，自动形成吊车荷载，布置屋面、墙面构件，自动计算门式刚架、屋面支撑、柱间支撑，自动绘制全套施工图，统计结构整体用钢量，报价；形成到JCCAD的数据；生成三维整体模型图和渲染效果图；适应抽柱门式刚架厂房的自动导荷与托梁支座模拟。本部分将详细讲解08版门式刚架三维设计程序的使用与实现技术条件。讲解要点如下：

1. 门架三维设计的实现机制：三维建模二维计算；

2. 吊车的三维平面布置、吊车荷载的自动导算；

3. 纵向榀柱间支撑计算，纵向风、刹车力与地震力的自动考虑方法；

4. 适应抽柱厂房情况，模拟托梁弹性支座的设置；

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8. 屋面、墙面设计； 自动生成含主结构、维护结构的三维整体模型图； 自动生成三维建筑渲染效果图； 门式刚架接力JCCAD基础设计。

三、钢结构二维计算常见问题和解决方法

本部分讲解，归纳了长期以来咨询过程中常见的一些问题，结合规范的条文与程序的实现，用户典型的实例讲解，对这些问题给出解答。讲解要点如下：

1. 结构类型与抗震设计的关系，门架的抗震设计，地震作用阻尼比取值；

2. 活荷载与风荷载取值；

3. 结构或构件变形的控制；

4. 门架斜梁平面内稳定验算；

5. 门架变截面杆件高厚比控制；

6. 钢结构规范塑性发展系数的考虑与翼缘宽厚比控制；

7. 钢结构规范焊接组合工形截面腹板屈曲后强度利用与程序实现；

8. 轴心构件截面分类的修改与稳定系数的查取；

9. 钢结构规范单轴对称截面计及扭转效应换算长细比计算与程序实现；

10. 计算长度的确定：有侧移、无侧移的选用，摇摆柱情况下的调整；

11. 最小剪重比控制与调整；

12. 近似考虑空间扭转地震作用效应增大系数；

13. 振型参与质量系数的计算与振型数量选取；

14. 规则框架层间位移校核与薄弱层内力调整；

15. 强柱弱梁验算与控制；

16. 大跨桁架竖向地震作用计算。

四、框架设计

钢框架结构柱间支撑、楼面支撑的输入，花纹钢板、压型钢板楼屋面时板厚的正确模拟，压型钢板组合楼盖的设计，整体分析时有效净截面系数的估算与节点设计按实际螺栓开孔的精确计算的关系，计算长度按有侧移、无侧移的取值，钢构件、钢与混凝土组合梁构件的验算内容、结果的查看与正确控制，全楼节点设计不满足抗震规范8.2.8条强节点弱构件要求的节点补强处理等，都是钢框架结构设计过程中的一些关键问题，本部分讲解结合实例与软件的实际操作，对这些问题进行详细的讲解。讲解要点如下：

1. 模型、荷载输入：

截面定义（钢管混凝土，实腹、格构组合、任意截面）；

斜梁输入（上节点高、梁端高）；

支撑输入（柱间支撑、屋面支撑）；

广义楼层（柱底标高、越层柱、越层梁）；

楼板厚度（组合楼盖时，输最薄位置厚度、轻型屋面，不考虑楼板作用，板厚

输为0）；

次梁布置；

荷载输入、吊车平面布置；

2. 压型钢板组合楼盖设计；

3. 结构平面图与钢材统计（毛重）；

4. 三维分析钢结构构件验算相关参数的设定：

有无侧移，计算长度系数修改；

特殊构件定义（铰接构件，门式刚架构件，组合梁）；

考虑特殊风荷载与自定义荷载效应组合；

净截面和毛截面比值；

强柱弱梁校核。

5. 三维分析钢结构构件验算相关验算结果的查看：钢梁、钢柱、钢支撑、组合梁的应

力值的输出意义；

6. 全楼连接节点设计与施工图：

连接设计参数的合理选择；

节点域的补强措施；

抗震规范8.2.8条强节点弱构件要求，对节点的补强；

08版节点设计的改进与新增节点：钢梁与混凝土柱、剪力墙连接，槽钢次梁

截面，双槽钢柱截面[ ]、][。

五、框架顶层为门式刚架的三维整体建模，分析，节点设计和施工图

底部框架顶层门式刚架结构，这种结构形式近些年来在超市、展厅等结构中使用较多，按门规的条文说明，顶层门架的设计、制作、安装可以参考门式刚架规程。对于这种结构一般都需要采用三维整体分析，在三维中如何正确针对顶层门式刚架这种结构形式的特点进行建模、分析与验算，经常是设计人员难以把握的地方，从我们处理过的用户邮件工程数据来看，也是设计过程中问题非常多的地方。讲解要点如下：

1. 建模方法；

2. 按门规验算，特殊构件的定义，按门规验算的适用条件；

3. 轻型屋面风吸力按特殊风的考虑与自定义组合；

4. 顶层门架计算长度的确定；

5. 这类结构三维分析的常见问题与解决方案：

顶层屋面梁平面外的局部振动问题；

三维计算与二维单榀计算的比较。

六、排架设计

排架结构一般用于吊车吨位较大的厂房结构，这类结构有着其自身的显著特点，但是近年来，这类结构也多采用与门式刚架结构相同的压型钢板轻型围护、变截面实腹钢梁形式，这就涉及到门式刚架、框排架结构如何界定，框排架中的变截面实腹钢梁如何验算与控制等，在本部分讲解内容中都会结合用户实例进行详细的讲述。讲解要点如下：

1. 复杂排架截面柱定义与构件验算；

2. 屋架的参与计算方式：整体建模、或刚性杆梁模拟；

3. 偏心的原则：杆件布置偏心，吊车轮压偏心；

4. 排架阶形柱的计算长度确定，复杂阶形柱、实腹钢梁等情况下的调整；

5. 双层吊车荷载的输入与程序组合实现技术条件，空车轮压的自动导算；

6. 抽柱排架的建模与吊车荷载考虑；

7. 排架计算设计参数的合理选取：结构类型、设计控制参数、多台吊车组合吊车荷载

折减系数 、单层厂房阶形柱计算长度折减系数 、地震作用效应增大系数 、有侧移；

8. 附加重量与恒载作用的区别；

9. 独立基础设计；

10. 排架计算结果的查看：构件整体、分肢、缀材的校核，挠度的控制，柱顶位移、吊

车轨道顶面位移的控制；

11. 排架结构施工图设计：组合截面柱肩梁、牛腿、人孔、柱脚设计与施工图。

七、桁架、钢管桁架设计

桁架结构分析时，对不同支座模拟方式，对内力分析结果带来显著的差异；不同杆件类型的输入，也会带来完全不一样的构件验算结果；什么时候可以把屋架单独拿出来分析设计，何时又必须把桁架与下部结构整体分析；带桁架整体分析时，下部支撑排架柱顶铰固接的不同设置，也会对分析结果带来明显的差别。如何正确的把握这些关键问题，在本部分讲解内容中都会结合实例进行详细的讲述。08版新增管管相贯直接焊接的管桁架结构施工图设计，这里也会对这类结构形式的受力特点、节点承载力计算、施工图设计进行全面的介绍。讲解要点如下：

1. 支座杆的正确模拟；

2. 杆件输入类型：柱；

3. 平面内、外计算长度的选取；

4. 按两端铰接或刚接计算的选用；

5. 杆件截面的选择原则；

6. 风荷载输入；

7. 设计参数的正确选取：结构类型、设计控制参数、柱的轴向变形、无侧移、考虑活

荷最不利布置

8. 复杂桁架计算建模常见的问题，注意的事项：较大节间荷载情况、带桁架整体建模

计算情况下柱顶铰固接的区别；

9. 桁架计算结果的查看与控制：计算结果合理性查看、长细比的控制、挠度的控制；

10. 角钢、槽钢屋架施工图设计；

11. 钢管桁架施工图设计。

八、支架设计

支架结构广泛应用于通廊、管道支架等结构中，固定支架、摇摆支架的形式与程序的适用情况，立柱与交叉腹杆的计算长度的正确取值，交叉腹杆按单拉杆设计时交叉点在地震分析时可能会成为摆动机构等需要注意的问题，在本部分讲解内容中都会结合实例进行详细的讲述。讲解要点如下：

1. 钢支架的形式与适用范围，摇摆支架的设计；

2. 立柱、腹杆截面的选用与布置；

3. 立柱、交叉腹杆计算长度的确定；

4. 腹杆设置单拉杆时的计算与适用情况；

5. 支座反力的合成与基础设计；

6. 单片悬臂固定支架平面外受力的补充人为考虑；

7. 支架计算设计参数的合理取值；

8. 支架计算结果的查看与控制；

9. 支架施工图设计。

九、工具箱应用

由于钢结构设计本身比较复杂、繁琐的特点，很难在一个模型中把所有设计内容都考虑到，因此钢结构工具箱成为局部构件补充设计的一项必不可少的部分，也是钢结构设计中应用非常频繁的模块，如何正确的利用工具箱中提供的各项功能，本部分将进行详细的讲解。讲解要点如下：

1. 吊车梁设计：

吊车梁设计截面数据的输入；

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12. 吊车梁截面的优化选择； 对其他荷载的考虑（自重、走道板荷载、悬挂荷载、中列相邻跨刹车力等）； 吊车梁的疲劳计算； 吊车梁、制动结构施工图设计。 简支檩条、墙梁设计： 冷弯规范或门规验算原理，验算规范的合理选用； 风吸力下翼缘稳定验算方法选择； 刚性檩条的考虑； 墙梁弯扭双力矩的考虑。 连续檩条、墙梁设计： 搭接长度的选用； 边跨、中间垮截面的合理选择； 支座双檩刚度的折减； 活荷不利布置的考虑； 不对称垮连续檩条的设计； 两跨一连续不搭接檩条的设计。 屋面支撑的计算，系杆的设计 设计剪力计算跨度：取横向柱间支撑的间距； 屋面分担山墙风荷载系数； 可以通过设计剪力计算工具获得刚性系杆或刚性檩条的设计轴力； 柱间支撑的计算与施工图 支撑种类：交叉支撑、门形支撑、双层支撑、双片支撑、多层支撑等 柱间支撑作用力：山墙风荷载、纵向刹车力、纵向地震力； 连接节点计算与绘图工具的使用； 抗风柱计算与施工图 蜂窝梁设计 蜂窝梁的开孔与加工方式； 蜂窝梁的计算技术条件。 组合梁设计 栓钉连接件的设置方式：完全抗剪与部分抗剪； 组合梁计算等效翼板宽度的选用； 组合梁施工阶段的验算； 剪跨区段的划分与连接件设计； 组合使用阶段的承载力验算； 组合使用阶段挠度计算考虑施工阶段钢梁的挠曲，剪切面的滑移计算，混凝土徐变长期效应的影响。 简支梁计算 连续梁计算 基本构件计算：

梁构件，已知设计内力的情况下进行构件的验算，可以选择是否考虑抗震、是

否利用屈曲后强度，设置加劲肋后的板局部稳定的验算

柱构件，已知设计内力下的构件验算，可以考虑双向压弯各类实腹组合截面、

格构截面、钢管混凝土截面都能进行细的验算与验算中间过程输出。

朱春明 中国建筑科学研究院研究员(岩土工程)，PKPM工程部（软件所）砼结构和基础室副主任，国家一级注册结构工程师和岩土工程师。负责JCCAD软件开发，还长期从事桩基础与复杂地基基础的研究、设计工作，对上下部共同作用与基础调平设计有较深的研究并具有一定的工程经验。负责和参加过十多个科研科题，并获国家科技进步二等奖一项，建设部科技进步一、二、三等奖各一项。

“桩基新规范基础软件改进及JC常见问题详解”

一、 JC常见问题详解（共有80多个九大类型代表性问题）

第一类：标高问题

1. 05版jccad中：第一步结构物0.00标高相当于绝对标高（），此处标高应为柱底标高吗？

第二步中，若全部标高均输入绝对标高与全部输入相对标高得出的结果相差很大，为什么？应该按哪个标高输入？

第二类：荷载选择问题

2. 地基JCCAD中，读取荷载菜单中，有PM荷载，SATWE荷载，还有TAT荷载，具体用哪个

比较好？

3. jccad计算人防工况下的筏板基础时，05版无法对人防荷载进行局部修改。因为地下室

只有部分是人防地下室，只有一部分需要考虑人防荷载。请问：08版jccad计算人防工况下的筏基时，能否将基础部分人防荷载指定为0或者其他值？

第三类：交互输入的参数设置问题

4. 建议jccad中荷载目标组合中的标准组合和基本组合可以存为T图

5. 基础交互输入设置里室内外高差参数设置有什么具体用处？

6. 若PM输入，已设置地下室，那JCCAD内的平面就是指PM中的最底层？

第四类：交互输入的计算问题

7. 剪力墙结构筏板基础，剪力墙对筏板的冲切如何计算？

8. 筏板冲切在有限元分析之前，此处程序应该还没有算出桩的冲切反力，程序是如何计算

的，另外桩承台的冲切没有计算处？

9. 基础模型输入中，重心校核内的筏板重心已调至合适位置，而在结束该输入任务的计算

中，却出现荷载中心和形心偏离，此时荷载中心和形心是什么概念？因此时显示偏心距比值不符合规范

第五类：弹性地基梁计算问题

10. JCCAD中弹性地基梁的各种算法有何区别，各自适用范围，地基梁竖向位移与沉降计算

的区别

11. 条基计算中，软件中无论把翼缘加到多大，程序都提示翼缘抗剪不足，采用上次基础专

门讲座提到的方法都没用，我想知道是软件本身的问题还是什么？

12. 某高层，采用梁式筏板基础，筏板1.5米厚，地基梁最高为2m，对地基梁采用弹性地基

梁法和“有限元”两种方法计算，配筋结果差别很大，前者比后者配筋量大一倍，为什么有如此结果？该采用那个结果？

第六类：有限元计算问题

13. 桩筏墙柱下是否要设墙梁？

14. 基础桩筏补桩计算时原版本没有减去水浮力，08版是否考虑？

15. 桩基础补桩后，原标准的承台，变成了异形承台，如何计算？

第七类：有限元计算参数设置问题

16. 筏板有限元计算时，对网格划分比较混乱，有没有手工调整，该如何处理？

17. JCCAD中的K值，如何确定，规范规定为附加压力与沉降量的比值，而且有时程序不给

出建议值，给建议值时是分块给出的，为什么？

18. 为了调整不均匀沉降，加层沉降后浇带的作用怎样在pkpm中体现？

19. 沿管灌注桩有承台连接时，什么情况下取铰接，什么情况下取固结？有什么区别？

20. 原版jccad中，柱敦输入 在上部构件中，计算内力配筋时有问题，现改进了吗？无梁

筏板的柱墙如何输入？刚性柱敦与柔性柱敦在哪里选择输入？

第八类：有限元计算结果问题

21. 桩筏有限元算4桩承台500高为何出现面筋和底筋相等？

22. 桩筏有限元计算中，配筋计算结果中，大部分网格内配筋正常，局部网格内应力较大，

是否可以忽略？

23. jccad程序计算筏板会出现配筋异常大，要取平均值，平均值怎么取？

24. 筏板配筋方式是否只能以分区域的均匀配筋？

25. 08版筏板计算出的配筋能降吗？如果能降，能降多少？

第九类：沉降计算问题

26. 在软土地基中，桩基沉降计算用哪种方法最合理？

27. 强性地基梁里计算沉降，筏板沉降值为0，独基沉降却达到114mm,如何解决？

28. 柱基沉降计算时，若在桩基承台之间设置柱梁，相邻承台间的沉降差程序能否考虑以得

到调整，另拉梁的配筋能否给计算？

第十类：共同作用问题

29. 05版筏板计算时，为何考虑上部结构共同作用计算与不考虑上部结构共同作用的计算结

果一样？是否有特别的参数调整？

二、如何结合新的桩基规范进行设计

2.1桩基础规范（JGJ94－2008）内容介绍（偏重设计人员）

1， 桩基础设计中的概念设计及优化原则

2， 安全系数设计法及桩的“特征值”(新旧规范比较)

3， 基桩承载力计算调整（灌注桩采用后注浆的施工工艺要点与单桩承载力的增强系数

预估法；嵌岩桩的承载机理与单桩承载力的确定方法）

4， 复合桩基计算（如何确定承台面积、桩数，沉降计算方法与上海规范的比较） 5， 桩基沉降计算（等效分层总和法，考虑桩径效应的mindlin方法与上海规范的区别）

2.2地质资料输入及桩初步设计

2.3上部结构荷载正确选择

2.4沉降计算方法（介绍沉降计算的多种方法）

2.5大底盘高层建筑基础设计施工难点与JCCAD正确应用

2.6上下部结构共同作用，TAT、SATWE及PMSAP刚度

2.7桩筏及筏板有限元计算中的参数选择（抗浮，人防，复合地基，后浇带，MINDLIN

解的修正等等为重点进行介绍）

2.8高层建筑地基基础变刚度调平设计（多种桩长，不同基础类型组合）

2.9 后浇带设置及计算方法

2.10防水板布置及计算方法

三、实际工程应用介绍

授课老师 黄吉锋，工学博士，研究员，结构分析研究室副主任。负责多、高层设计软件SATWE的有限元分析计算；主持开发了复杂多、高层有限元分析与设计软件PMSAP；主持开发了静力弹塑性PUSHOVER分析软件PUSH；在力学学报、计算力学学报、建筑结构学报等各类学术期刊发表论文30余篇。

“上部结构的分析及软件应用”

授课内容：

一、平面不规则结构

1. 平面不规则的类型

2. 楼层位移比

3. 结构周期比

4. 楼面凹凸不规则、楼板不连续结构的调整和设计

5. 结构扭转效应控制：扭转不规则结构的调整和设计

二、立面不规则结构

1 立面不规则的判定

2 立面不规则的主要原因

3 转换结构的基本类型及其分析特点

4 加强层结构的基本类型及其分析特点

5 立面收进和外扩结构的分析特点

6 立面不规则结构的控制指标

三、结构温度效应

1 基准温度场的概念和确定

2 温差场的确定

3 砼收缩的当量温差场

4 温度应力调整及组合

5 温度梯度

6 温差对结构的竖向错动效应

7 温差对结构的水平伸缩效应

8 PMSAP温度应力分析原理

9 PMSAP温度应力分析步骤

10 PMSAP温度应力分析注意事项

四、复杂结构分析

1.斜板对主体结构分析的影响

2.普通楼板、斜板的整体式分析及设计

3.箱型转换结构分析和设计(转换墙)

4.人防顶板和外墙的整体分析设计

5.剪力墙和连梁的准确分析