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1、钢结构常用设计软件的总结与分析——范功坦随着科学技术和国民经济的快速发展，人们的生活水平已经有了巨大的变化，人们对建筑物的结构设计要求越来越高。在2008年时，奥运会在中国北京成功举办，作为现代钢结构的重要建筑工程---鸟巢，不论从形体的美观性，还是结构的稳定性，都获得世界性的认可。于是，钢结构在二十一世纪的现代建筑工程中，发挥着越来越重要的作用，彻底改变了传统的建筑设计模式和设计理念。而且近年来，我国钢产量跃居世界第一位，建筑钢结构的优点也越来越突出。CAD技术的发展和成功推广表明，借助计算机辅助设计软件来完成钢结构的计算机分析、优化
2、设计和绘图工作，一方面可以给工程设计提供精确的计算和绘图工具，提高设计效率，使设计更加安全经济，另一方面也必将对钢结构的进一步发展起到很大的促进作用。一、钢结构概述钢结构是由型钢和钢板等组成的结构,形式多样:桁架、框架、网架、门刚等等;各构件或部件之间采用焊缝、螺栓或铆钉连接。钢结构的特点:钢材的组织结构均匀,接近于各向同性匀质体,因而钢结构的理论计算结果比较符合实际受力情况;钢材强度和弹性模量也高,因此与同强度才来相比,体积轻便:钢结构塑性和韧性好、适宜于承受振动和冲击荷载;钢结构便于机械化制造,精确度较高,安装方便,是工程结构中工业
3、化程度最高的一种结构;施工较快,可尽快地发挥投资的经济效益。钢结构的密封性较好,但耐锈蚀性和耐火性较差,需采取防腐防锈及防火措施。基于以上优点,钢结构通常用于跨度大、高度大、荷载大、动力作用大的各种工程结构中,如工业厂房的承重骨架和吊车梁、大跨度的屋盖结构、高层建筑的骨架、大跨度的桥梁、起重机结构、塔架和桅杆结构、石油化工设备的框架、工作平台和海洋采油平台、管道支架、水工闸门等;也常用于可装拆搬迁的结构,如临时性展览馆、建筑工地用房、混凝土模板等。轻型钢结构常用于小跨度轻屋面的各类房屋、自动化高架仓库等。此外,容器结构、炉体结构和大直径
4、管道等也常用钢材制成。一、影响钢结构用钢量的主要因素在钢结构设计中,影响用钢量的因素主要有以下三点: 1)刚度条件。一般来讲,设计时要求变形越小则用钢量越大。变形与构件的长度密切相关,即与工程结构的高度、跨度、柱距等方面有关。如单层轻钢结构厂房若控制跨度≤30m、檐口高度≤9m、柱距≤9m,则用钢量一般是比较节省的。 2)整体稳定条件。过去传统钢结构设计往往采用拉压杆体系解决稳定性,现在设计中则较多采用拉杆体系支撑,现行的国家标准该问题规定不明,部分设计人员对结构件间在互相连接作用下约束效果考虑不够,易造成了为增加稳定性而加宽构件翼
5、缘,使得实际用钢量比设计所需有所增加。笔者认为:设计时应适当考虑构件的相互约束(如设计刚架梁时考虑檩条对梁的约束),就可以把为解决整体稳定而多用的钢材节省下来。3)局部稳定条件。国标GBJl7-88《钢结构设计规范》用于轻钢结构设计是偏于安全的。国家标准CECSl02:98《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》及上海、北京等地制订的有关轻钢结构设计方面的技术规程在刚度和稳定性条件等方面也未作出具体规定,设计时,我们应综合考虑其结构安全性和用钢量,来确定结构设计。一、常用的钢结构设计软件国内的钢结构软件水平相对较低，不过并不是一无是处，也可满
6、足要求不高、结构较为简单的结构使用，且相对较为符合中国用户的习惯。国外著名软件，水平相对较高、对于用户的要求也相对较高，但是其结构严谨，前后处理均较为完善，漏洞较少。目前美国市场的主流软件有STRAP、ROBOT、RISA、ETPAS、STAAD、GTSTRUL。这些软件水平相对较高，喜欢用那个软件全凭用户自己的好恶和习惯。不过现在在欧美，STAAD已远不如以前受追捧。轻钢结构最好用PKPM系列软件，PKPM界面通俗易懂。是目前市面上功能最强且内容最丰富的结构分析系统之一。大型钢结构三维设计软件中PRO/E也正异军突起，在钢结构设计软件
7、中也占据一席之地。钢结构三维施工详图CAD/CAM软件STXT采用类似CAD的图形界面输入模型与荷载。该软件已经比较成熟，且操作比较直观。二、STS软件在钢结构设计中的结合应用1、STS软件简介PKPM系列软件是国内应用最广的一套一体化CAD软件，曾获国家科技进步奖，是国内唯一自主平台的计算机辅助设计系统，现在已经成为了一个包括建筑设计、结构设计、设备设计，在结构设计中又包括多层和高层、工业厂房和民用建筑、上部结构和各类基础在内的综合CAD系统，并正在向集成化和智能化的方向发展。中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部从1995年5月开始
8、组织力量，研究开发自主版权的钢结构CAD软件STS，该软件的研制以PKPMCAD工程部自主开发的CFG中文图形支撑系统为平台，以PKPM系列软件的PMCAD、PK为基础。STS的功能要求为：是一体化的CAD
