结构系列软件常见问题（一）

吴海楠

中国建筑科学研究院有限公司北京构力科技有限公司 北京 100013

[摘要] 在PKPM软件使用过程中，常常遇到操作或者程序处理方式上的疑问。如果不能准确把握程序的处理原则，或者不了解程序的操作方式，会直接导致计算上的错误。因此，本文对于钢结构和施工图设计中遇到的多个常见的问题为例，解释程序的处理原则，引导软件使用者正确利用软件进行设计。

[关键词] 托梁；栓焊连接；

1 门式刚架厂房三维设计中定义托梁后，托梁导算到两边的荷载情况如何查看？

在STS门式刚架厂房三维设计软件中，是按照三维建模二维计算的原则形成一个形式上的三维模型，最终的计算模型还是各个横向的主刚架立面榀和纵向立面榀分别进行计算，对于中间抽柱的厂房，定义托梁后程序会将托梁上承受的集中荷载导算到与托梁相连的两侧柱节点上，程序中的导荷情况应该如何查看呢？

首先在定义托梁后，在显示设置中勾选“显示导荷节点”，然后选择需要查看的工况。

图1 门刚三维显示导荷节点功能

例如查看下面抽柱榀托梁恒载工况的导荷情况：

图2 门刚三维导荷结果

抽柱位置托梁上导荷节点数值为（0，0.89，47.445），表示x向（纵向榀水平方向）荷载为0，y向（主刚架方向）荷载为0.89kN，z向（竖向）荷载为47.445kN。

此时导到两边的榀的只有竖向荷载为33.888kN，我们发现导到两边榀的竖向荷载之和大于托梁上的节点荷载，那是什么原因呢？由于恒载导算时，托梁自重也要导算到两侧榀当中，所以最终导算的结果应为(托梁自重+托梁上恒载)/2，此时会比单独考虑被承托榀导算的荷载略大。

2 钢框架节点设计时，梁柱采用栓焊连接，螺栓设计时梁端设计剪力取梁腹板净截面抗剪承载力的1/2时校核不上是什么原因？

根据《钢结构连接节点设计手册》

梁腹板与连接板采用摩擦型高强度螺栓连接时，所需的高强度螺栓数目为

式中N个摩擦型高强度螺栓的单面抗剪承载力设计值。

所以程序计算设计剪力时取上述三者的较大值考虑

如下图所示：螺栓设计时这个梁端设计剪力V取梁腹板净截面抗剪承载力的1/2

此时程序按照腹板净截面平均受剪承载力进行计算，采用腹板净截面面积乘以腹板抗剪强度设计值，即Awnfv,所以腹板净截面面积是我们需要校核的参数，腹板净截面面积为腹板面积扣除梁腹板两侧与翼缘连接切角尺寸和各行螺栓孔的直径，如下图所示：

图2 钢梁腹板净截面

由于在确定设计剪力时还没有确定出螺栓的个数和直径，所以程序此时近似考虑螺栓孔对腹板的削弱，默认将扣除梁腹板两侧与翼缘连接切角尺寸后的面积乘以0.85考虑。所以上图中的腹板净截面平均受剪承载力为：

与程序计算结果一致。

3 如下图所示：为什么截面相同的主梁在梁施工图中要分为多跨进行配筋？而不是按照同一跨主梁进行配筋？

图3 梁施工图梁跨显示

通过梁施工图中的支座修改功能查看程序对于该梁的支座判断情况，如下图所示，发现中间的节点被判断为互为支座，但这个位置次梁为铰接，并不会提供支座。所以判断这三段梁可能存在不连续的情况。

图4 梁施工图支座显示

回到结构建模中，查看这三段梁的位置关系，发现了三段梁由于偏心不同，其不在同一直线上的问题，具体是由于中间的这段梁的偏轴距离是-48，两侧梁的偏轴距离是-50，偏心不一致，如下图，造成施工图中不能连成一跨梁来考虑。

图5 模型中的梁偏心不一致

解决办法是将梁的偏心统一后重新计算，重新绘新图后，程序按照同一跨主梁进行配筋。

图6 修改后的梁施工图

4 门式刚架厂房三维模型计算吊车梁时，采用Q235的钢梁可以计算过去，用Q345钢计算时，显示红色提示超限，是什么原因？

吊车梁钢材由Q235提高到Q345后，吊车梁验算结果由满足到超限，确实很难理解，我们先来看看使用Q345后，工字型吊车梁究竟是什么验算指标超限了。

经过查询，我们发现采用Q345钢吊车梁的翼缘宽厚比超限了，限值是10.729，如下图所示：

图7 Q345钢吊车梁宽厚比输出

采用Q235钢吊车梁的翼缘宽厚比满足要求，限值是13，如下图所示：

图8 Q235钢吊车梁宽厚比输出

这样出现超限问题的原因就找到了，由于Q345钢在进行宽厚比控制时，宽厚比限值为13εk而采用Q235时不需要考虑εk，所以对于翼缘宽厚比而言，Q235钢更容易满足要求，所以会出现提高了钢材强度，吊车梁的翼缘宽厚比反而超限的现象。

5 在空间结构spas建模中，对称结构定义相同的面片风荷载计算的风荷载结果为什么不对称？

图9 spas模型风荷载输出

如下图所示：模型中在布置面片风之前，右侧生成的外表面方向反了，外表面生成到了建筑内部，造成生成风荷载方向随着外表面方向也反了，把这些外表面用编辑外表面功能，把这些外表面定义到外面来，重新定义风荷载重新生成，风荷载标准值是对称的。

图10 spas模型外表面显示

参 考 文 献

[1] 陈绍蕃.钢结构——钢结构基础(第二版)[M].北京，中国建筑工业出版社，2007

[2] GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[3] GB50009-2012,建筑结构荷载规范[S].北京：中国计划出版社，2012

[4] 陈友泉.门式刚架轻型房屋钢结构设计与施工疑难问题释[M].北京，中国建筑工业出版社，2009

[5] GB51022-2015 门式刚架轻型房屋钢结构技术规范[S]. 北京，中国建筑工业出版社，2016