PKPM桁架设计.docx

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1、PKPM桁架设计6.1概述桁架设计的主界面如下图所示，主要包括：PK交互输入与优化计算、桁架施工图、钢管桁架施工图、桁架垂直支撑施工图、桁架水平支撑施工图等几大模块。回JE1口。钢结构二维设计V4.2网幽电话4008000-900KMwbapkpmcn鳍构WUWBW并主加国覆应力工IU工业用户手册改进谀嗝.5CW2履肇S.J士455P6.读医厂房7.IIBQOQ*-80WO应用STS软件进行桁架设计的基本流程见上图。6.2桁架模型输入执行“PK交互输入与优化计算”，输入桁架模型，该菜单应注意事项参看第二章，本章主要介绍桁架建模特殊的一些地方。1 .支座节点偏心当为如下情况的边腹杆时，设计常要求

2、垂直的边腹杆与下节点B有-一偏差d,因此用户应使节点A与B有一向左的偏差d,程序计算时把边腹杆当作连接A、B的杆件计算，但在绘桁架施工图时会自动按下图画出偏差d。建立结构计算模型时应考虑的桁架边的上下节点偏差d。若偏差d100时，绘制出施工图如右上图；否则，按斜杆画。2 .桁架支座桁架结构必须设支座杆件，如下图的、杆件。桁架的支座杆件是结构计算的需要，、将在绘图时自动取消。桁架一般按照两端简支设计，即一端为固定钱支座，另一端为滑动较支座。为了模拟这种支座，有两个方法：（1）支座构件设置为两端较接近似实现支座构件定义为两端钱接，理论上形成了机构，但是软件对于两端较接构件进行了特殊处理（具有很小的

3、抗弯刚度），可以正常的进行计算。由于支座构件的刚度和其长度、截面大小都有关系，因此建议支座构件长度一般为2m左右，截面和弦杆相近，定义为两端较接。这样能够较好的模拟两端简支的情况。（2）通过杆端约束真实模拟通过设置构件端部约束来实现。支座设置为上端钱接，支座设置为上端较接，同时用杆端约束功能设置支座上端水平方向自由滑动。这样能够真实的模拟简支的支座情况。杆端约束的设置请参考第二章。如果桁架和柱的连接是非简支的，例如刚架排架的屋架，可以把排架和钢屋架一起建模，一起分析。3 .网格线生成网格线可通过人机交互的方式输入，也可以通过快速建模对话框输入。快速建模对话框如下图，可以快速建立梯形桁架、三角形

4、桁架、平行弦桁架的网格线。4 如上图示，通过设置dz,d软件可以自动设置支座偏心。5 .构件布置桁架中的杆件一般为压弯或轴心拉压杆件，应全部当成柱来输入。尽管弦杆是水平的，也应该作为柱构件输入。6 .较接构件桁架构件端部是否按照校接计算，不是软件计算的需要，不管节点按照校接还是刚接，软件都可以正确计算。将桁架节点视为较接，就人为忽略了次弯矩。次弯矩是客观存在的，当次弯矩不能忽略时，将节点设为校接是不合理的。次弯矩的影响可以通过两个不同模型的计算结果对比判断，一个模型按照刚接节点，一个模型按照皎接节点，如果这两个模型的计算结果(如弯矩、截面强度、构件稳定性等)差异较小，就表明次弯矩的影响较小。用

5、户需要根据具体情况，来确定是否设置构件端部的较接信息。请参考钢结构设计标准(GB50017)规定。7 .计算长度桁架构件计算长度通常都需要人为干预。(1)平面内计算长度系数桁架中的两端皎接构件，软件自动取平面内计算长度系数为1.0。当弦杆按照两端刚接，腹杆按照两端钱接考虑时，弦杆平面内计算长度系数有时会出现无穷大(选择按照有侧移结构计算时)，一般建议用户将弦杆的平面内计算长度系数偏于安全的修改为10。(2)平面外计算长度平面外计算长度应该取侧向支撑点间的距离,桁架弦杆侧向支撑点间的距离往往大于一个节间距，软件自动取平面外计算长度为节间长度，这样会偏小。所以对于桁架，用户必须正确的输入平面外计算

6、长度。8 .荷载作用桁架构件i般作为柱构件输入，软件只记录柱两端截面的内力，只根据两端内力验算截面强度和构件稳定性。因此，当存在节间荷载时，软件没有记录荷载作用位置截面的内力，当该截面内力大于端部内力时，构件设计结果可能偏小，建议用户在荷载作用点增加节点，通过增加计算单元和计算截面的方式来解决。由于荷载作用而增加节点时，构件一分为二，应该修改该构件的计算长度。08版以及更新版本中桁架风荷载可以自动布置。6.3 桁架优化设计桁架截面优化是程序为用户优化设计方案提供的工具，根据用户的需求，可以利用这个工具进行截面优化设计，也可以直接从当前输入的模型进行二维计算。6.3.1 功能适用于由角钢、双角钢

7、组合截面、槽钢、槽钢组合、H型钢、工字钢、热轧无缝钢管、焊接薄壁钢管、焊接H形、箱形、圆管截面组成的桁架，桁架可以是静定或超静定结构。若要进行桁架优化，在主菜单“PK交互输入与优化计算”中建模时，需输入桁架杆件的初始截面。在定义杆件的截面时，用户可以只关心该杆件的截面形式，例如是采用等边角钢组合截面，还是采用不等边角钢组合截面，优化不会改变用户输入的截面形式；而该截面的大小可以任意输入，最终通过优化来确定截面的大小。优化原理是按照强度，稳定，长细比及位移限值，进行多次迭代计算，最后得到用钢量最小的截面。6.3.2 操作方法“PK交互输入与优化计算”中点取“截面优化”，进入优化菜单，如下图。优化

8、操作过程详见第二章2.10节，针对桁架的优化，同时需要注意以下问题:1、优化参数中优化结构类型选取“桁架”，针对这种桁架类型的特点，程序采用相应的优化搜索方法，提高优化搜索的效率；定义强度、稳定、变形及长细比限值;2、节点最大竖向位移是指，在恒荷载和活荷载（标准值）作用下节点的最大竖向位移,用于控制桁架结构的挠度；如一个24米跨桁架，控制“恒+活”下的挠垮比1/400,241000UC跨中容许的最大竖向节点位移为：400,程序会扣除支座竖向位移;=60mm3、应首先定义优化参数，优化参数会影响优化计算结果。若未定义，程序取缺省值;4、在实际工程中，桁架的杆件数目一般较多，不可能一根杆件取一种截

9、面，通常是把某些杆件受力条件比较相近的取相同的截面。也就是把所有杆件分成几组，每组取一种截面，一般一根桁架，截面选取35组。支座杆件可以认为是辅助杆，不必进行优化计算，故单独划分为一组；5、杆件的平面内、平面外计算长度直接影响优化结果，需在建模时准确定义。程序默认两端钱接杆的平面内计算长度系数为1.0,平面外计算长度为杆件实际长度；6、程序默认等边角钢最小截面为1505,不等边角钢最小截面为15636406.4 桁架二维计算在“PK交互输入或优化计算”中完成模型输入（或优化计算）以后，点取“结构计算”，程序即对用户所建模型进行内力分析、杆件强度、稳定验算及结构变形验算等，平面分析计算结果查看详

10、见第三章，这里重点讲述桁架验算结果查询用户应着重注意的一些项目：1）节点位移图、弯矩图、轴力图查看，该项主要查看内力及位移是否合理，如发现异常，则返回模型输入，查看输入的模型是否正确；2）应力图查看，此项可以直观的查看构件的强度、稳定及长细比是否满足：3）超限信息文本查看，通过此文件可以快速查看所有不满足项，如需要更详细的信息,可以进入到结果输出文本文件查看；4）恒+活载节点位移图与活荷节点位移图查看，通过跨中最大节点位移来计算整个桁架的挠度与跨度的比值，核查挠跨比是否满足规范要求。6.5 桁架施工图在“结构计算”完成以后，并确认各项都满足的前提下，即可切换到“桁架施工图”菜单，进行桁架施工图

11、设计。6.5.1 功能桁架施工图设计过程中，可以读取桁架二维计算内力等信息，自动进行桁架的焊缝计算,节点设计，填板计算及布置，材料的归并及统计，然后自动绘出施工图。用户也可在自动设计的基础上，对焊缝高，焊缝长，节点板尺寸，填板布置，构件的长度设计，支座类型，施工图比例等参数进行修改，也可设置起拱高度，弦杆拼接节点，是否对称设计等。以满足设计的需要。6.5.2 适用范围当前版本的适应范围如下:a.构件数：500b.节点数：35OC.节点适用类型如下：每一节点最多有5根构件相连，允许有一次再分腹杆。口前IF广d.结构类型梯形屋架类:三角形屋架类：下撑式屋架类：托架类（平行弦桁架）下撑式屋架，a处杆

12、件应定义成腹杆，而非弦杆。e.截面类型：单角钢，双角钢；单槽钢，双槽钢（背对背）。以上截面可用于弦杆或腹杆；注：双等边十字角钢限用于腹杆。f.焊接类型上弦肢背为塞焊或贴角焊缝，肢尖为贴角焊。下弦肢背，肢尖都为贴角焊。腹杆肢背肢尖都为贴角焊。6.5.3 操作方法控制菜单如上图。用户需先执行“初始化连接数据”进行初始化设置后，再进行后续施工图的操作C1 .设计参数程序已形成了缺省的设计参数，用户可修改或重新设置这些参数:图纸信息:图纸号，绘图比例，材料表行数；施工图画法：对于对称桁架，施工图只画桁架的一半。结构设计参数：上、下弦及腹杆焊缝强度设计值；左，右边轴线距支座中线距离;左，右边上弦，下弦伸

13、出长度，规定伸出为负，缩进为正：左边、右边支座类型。其他参数节点板厚度；节点板放样控制参数；上弦焊缝类型；下弦起拱高度；焊缝计算采用的构件设计内力放大系数，不放大为1.0。2 .定义数据程序会自动判别桁架的上弦（绿色）、下弦（蓝色）和腹杆（黄色），复杂的桁架可能由程序自动判断结果不是很合理，用户可以通过这项菜单查看或人工指定桁架的上弦和下弦，并可修改程序定义的翼缘放置方向。返回模型；选择上弦；选择下弦；选择腹杆；取消构件；显示翼缘；消隐翼缘；翼缘反向；查询构件。功能说明：返回模型：返回主菜单。选择上弦：布置桁架的上弦杆，有三种方式可供选择：i .当键入1时，即为单根构件布置。ii .当键入2时

14、，即为在直线上布置。iii .当键入3时，即用户拉一根直线，凡与该直线相交的构件都被选中，并被布置。选择下弦：布置桁架的下弦杆，三种方式与上述同。选择腹杆：布置桁架的腹杆，三种方式与上述同，用户需注意的是：在桁架建模时，所有的构件的截面类型都按柱类型输入。取消构件：当某一腹杆构件被选中后，该构件在绘图时不再被画出。显示翼缘：显示桁架构件的布置情况。缺省的构件翼缘方向布置情况如下:1 .当为上弦杆时，翼缘方向朝下：11 .当为下弦杆时，翼缘方向朝上：111 .当为竖直腹杆时，翼缘方向朝右：iiii.当为斜腹杆时，翼缘方向朝下：消隐翼缘：不显示翼缘方向。翼缘反向：将翼缘方向反向布置，最好在显示翼缘

15、时布置。查询构件：查询构件的截面型号。112113 置弦杆拼接节点设拼接节点；取消拼接节点。114 构数据检查各菜单分别用于：显示节点号，构件号，截面，尺寸，轴力图，显示焊缝。115 正焊缝高和焊缝长a.改焊缝高；b.改焊缝长；当选择改焊缝高后，如右图示：用户可修改肢尖肢背的焊缝高，若修改完后，可进一步选择在修改了焊缝高的基础上是否重新计算焊缝长，是否重新计算节点板尺寸。最后确认或取消。当选择了修改焊缝长后，出现与上述大致相同的对话框。116117 改节点板尺寸及节点板厚修改节点；修改节点板尺寸修改节点允许用户修改由程序自动计算的节点板尺寸及与该节点相接的各构件的端点与交点尺寸。118 改填板数当选择改填板数后，出现提示，用户选择构件，再键入新的填板数。119 择节点详图当用户需要某一节点大样，以便绘制一些细节图形时，可选择该选项，节点大样图将