二维门刚荷载布置及组合详解

荷载布置和组合是结构设计中非常重要的一环，本文主要针对STS门式刚架的荷载功能进行讲解，以便广大设计师朋友能更好地使用STS门式刚架设计软件、完成更出色的结构设计。

一、荷载布置

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荷载布置的功能菜单分为“工况选择”、“快速布置工具”、“荷载布置”和“荷载删除”，当然程序也提供了抽柱吊车布置、荷载查改及校核等功能，具体界面如图1所示。

图1 荷载布置界面

① 工况选择

通过工况选择可以选择各种工况下的荷载布置、荷载预览及荷载删除，不过此处不支持创建新工况，如需创建新的工况，可以使用“选择活荷”和“自动风荷”的功能来创建。部分特殊荷载（吊车、温度）在点击布置时，当前工况会自动切换到该工况，同时节点、柱间、梁间荷载的功能也会被禁用。对于吊挂恒载，需要先在左侧选中相应的工况后使用荷载布置区的菜单来实现该工况的荷载布置，吊挂恒载工况的组合原则是当恒载有利时不参与组合，比如风吸力控制的组合；当恒载不利时需要参与组合。吊挂恒载布置方法如图2所示。

图2 吊挂恒载布置

② 快速布置工具

快速布置工具可以实现雪荷载、普通活荷载和风荷载的快速布置，下面分别进行介绍。

“一键雪荷”是一种更加便捷的布置雪荷载的方式，对话框如下图3所示；执行一键雪荷后软件会自动判断屋面形式并结合规范一键生成雪荷载的几种分布情况，由于这几种分布情况不能同时存在（即不能同时参与到一个组合），因此展示在工况选择中就是各组互斥活荷载；对高低跨模型，软件还可以考虑雪荷载的堆积和漂移。即高低跨模型，在积雪分布情况中会增加一组“低跨屋面雪堆积（门规）”，选择该项后，程序自动按门规（GB51022-2015）计算堆积荷载；在考虑雪堆积同时，可以考虑高屋面雪的漂移，选中选项后，程序按照门规自动计算漂移荷载。

图3 一键雪荷对话框

另外《门刚规范》规定了屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，因此程序也增加了“普通活荷载作为一组互斥活荷载输入”的勾选项来实现这一条文。

“选择活荷”可以用来选择、增加和删除一组互斥活荷载。互斥活载就是作用方式是几组活载之间是互斥的，它们不可能同时发生，如雪荷载与普通活荷载，又如雪荷载的几种分布情况之间也是互斥关系，所以雪荷载和普通活荷载需要按照互斥荷载输入；而相容活载作用方式是所有活载可以任意布置，他们之间没有互斥性，如积灰荷载与雪荷载之间可以同时存在，因此积灰荷载可以按照相容活荷输入；如程序自动生成的活荷载不满足设计需要，则可以通过此功能实现互斥活荷载的增加与删除，选择活荷对话框如图4所示。

图4 选择活荷对话框

“自动风荷”是软件总结了《荷载规范》以及《门刚规范》中常见结构形式对应的风荷载体型系数，按照输入的相关参数，自动生成和布置风荷载，风荷载垂直于构件网格线布置。风荷载自动布置同时完成所有风荷载工况的布置，“自动风荷”交互对话框如图5所示。

图5 自动风荷对话框

③ 荷载布置和删除

荷载布置区和删除区可实现节点荷载、柱间荷载、梁间荷载、山墙风压、吊车荷载及温度荷载的布置与删除，节点荷载、山墙风压和温度荷载布置对话框如图6所示。

图6 节点荷载、山墙风压和温度荷载布置对话框

④ 荷载查改及校核

荷载查改可实现恒活风等荷载的查询和修改，为进一步减小查改的工作量也支持批量修改，批量修改对话框如下图7所示。

图7 荷载批量修改

为了设计师更方便对布置的恒活风及吊挂恒载进行校核，程序也提供了荷载校核功能，如图8所示。

图8 荷载校核

二、荷载补充

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厂房结构中，除常规的恒载、活载、风荷载、地震荷载外，还存在积灰、检修等特殊的荷载工况，通常这些荷载需要按照相应规范单独定义组合系数和分项系数。为了方便用户输入并精细考虑这类荷载的作用，软件增加了自定义工况布置及编辑功能，如图9所示。点取屏幕顶部 [荷载补充] 功能菜单，完成自定义工况荷载的布置、删除和查改。

图9 荷载补充

三、荷载组合

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在各种荷载布置确认无误后进入设计参数的“荷载分项及组合系数”对话，如图10所示；在此可以查看或修改各类型各自的分项系数，程序根据所选的规范和可靠度统一标准给出默认的分项系数、组合系数、组合值系数及荷载组合等。

图10 荷载分项及组合系数

在工业结构中有时需要考虑特殊荷载、特殊组合，为方便用户干预荷载及荷载组合，也提供“采用自定义组合”功能，如图11所示。当勾选该项时，需点击“自定义组合定义”按钮，完成组合的定义和编辑，如下图。其中可以进行原则组合的添加、修改和删除，也可以查看程序计算采用的细分组合。如果不希望保留修改的组合，通过“恢复默认组合”可以恢复到程序默认的组合。

图11 采用自定义组合

四、活荷载不利布置

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相容活荷、各组互斥活荷可以分开考虑不利布置，为活荷载的计算考虑带来了更大的灵活性，例如上人屋面的普通活荷载需要考虑不利布置，正常情况下屋面的雪荷载也需要考虑不利布置（雪荷载考虑不利布置其实就是考虑雪荷载的各种分布情况），但是在执行一键雪荷的“普通活荷载作为一组互斥活荷载输入”后，普通活荷载就成了第1组互斥活荷载，而雪荷载的几种分布依次成了第2、第3、第4组互斥活荷载，此时在计算参数中“第1组互斥活荷载”勾选不利布置，第2、第3、第4组不勾选不利布置即可实现这一计算要求，如果勾选则属于重复考虑雪荷载的不利布置。活荷载不利布置对话框如图12所示。

图12 活荷载不利布置对话框