3D3S的一些使用经验

　 用3D３Ｓ计算门式刚架、钢框架的使用技巧　

 　本文用《３D3S》计算门式刚架、钢框架的使用技巧和注意事项。讨论了腹板计算比限值和蒙皮效应。 

 　轻钢结构是近年来国内兴起的一种新型结构形式。它的优点在于:可适应大跨度、大面积、大柱网联合厂房的要求；厂房建设速度快、收效早；结构自重较轻,可减少基础的投资。鉴于以上优点,业主在厂房建设中大多愿意使用轻钢结构，我院在近年来厂房设计中轻钢结构大有超越混凝土结构的趋势。笔者有幸完成了天津逸仙科学园（门式刚架)和三环乐喜新材料有限公司｛钢框架)两个工程。在设计过程中经过深入研究和频繁使用《3D3Ｓ)，《钢结构设计规范GBJl7－－88》《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程EＣＳｌ02：98》和《冷弯薄壁型钢结构技术规范GBＪｌ8-－87》有几点体会拿出来供大家参考。 

　 1　《3D３S》的使用 

  《３D3S》是同济大学开发的用于钢结构设计的软件。该软件可用于钢框架、门式刚 

　 架、自立塔架、钢屋架及吊车梁等各种钢结构的设计。可用于平面分析，也可用于空间分析。从使用角度来看，该软件学术分析强于实际工程的设计。本院常用的是钢框架和门式刚架，由于门式刚架有快捷生成方式,这里并不多谈,主要讨论钢框架的计算。 

  《3D３S》的主要流程：建模一规定约束一截面-上荷载－内力分析一设计验算一节点一施工图。基本操作可参见说明书,这里仅就使用中的几个问题加以讨论。 

　　a、建模时一般只建立柱和主梁,次梁的建立可用主梁分段然后捕捉用分段后节点来建立。如果遇到不规则框架可按规则框架建模，然后局部删除柱梁，必须注意这样会变节点和构件号。　

 　b．规定约束时请注意次梁的约束，一般节点程序自动规定为固接,但一般框架次梁和主梁的连续铰接，这样必须将每个次梁选中然后将其两端转动使约束释放。 

　　c．《3D3Ｓ》的线荷载输人非常方便，面荷载的输人有些繁琐,如果局部面荷载输错,那全部需要重输,所以需要谨慎。《３D3S》的荷载中包括*＊和风荷载的计算,但是必须先计算＊*作用然后才能导风载。必须注意的是荷载的工况号，程序规定了恒载为o，风载为2,活载可有几个，最重要一个为1,其余可分配不同工况号。最新版本中计算**时，可将活载加人重力荷载代表值,一般可取0．5的系数。 

　 d.设计验算中,算框架时一般选择《钢结构设计规范GBJ1７--８8》,但这样计算结果会比用《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程　ECＳl02:9８》及其他钢结构公司的计算结果大。计算过程中主要焦点在构件腹板和柱子长细比要求的差别，这部分见后面论述。施工图设计一般只使用{3D3S》提供的构件，《３D3s》所提供的节点详图一般需另行绘制。 

 　《3D3Ｓ》使用两个坐标系统，一个为结构总体坐标系x、Ｙ、z轴,另一个为构件自身坐标系1、2．3轴。在查阅内力时请区别使用。 

　 2 刚架腹板屈曲后强度的利用 

　 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程ＣECSl02：9８》中腹板允许失稳,并可利用屈曲　

　　后强度,见此规程6.1.1。而《钢结构设计规范CＢ，17-－８8》中不允许腹板失稳，见此规范第5．4．2条。 

  3 长细比的比较 

  《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CEＣＳｌ02：98》中构件的长细比(第3.5.２条) 

　 与《钢结构设计规范GＢJl７--Sg》(第５．3.7和5．3、）相比有所放松 

　 ４ 应力蒙皮效应的考虑 

　 当屋面板、墙板为钢板且和横梁、檩条可靠连接时，结构形成一个整体，提高了结构整体刚度和承载力,这就是应力蒙皮效应。一些钢结构公司使用国外设计程序,考虑了应力蒙皮效应,所以比用《３D3Ｓ》计算构件截面为小。　

《门式用0架轻型房屋钢结构技术规程CＥCS102：9s)中对应力蒙皮效应有所讨论见此规程条文说明5．1．2。但是一般情况下,由于具体工程的钢结构安装公司对板与构件连接情况并不十分了解，所以一般不考虑此作用。

总结:建立模型的一般过程

几何模型建立（Ａcａｄ+３Ｄ3Ｓ辅助＋快捷生成)

结构体系

截面、材性、方位、偏心、计算长度

单元释放和节点约束

荷载

组合

例题

例题说明

平面框架结构,尺寸如图所示。

三种截面,材料Ｑ34５,放置方位如图。

工字钢柱脚刚接,圆管柱脚铰接，圆管柱上端铰接。

荷载考虑如图所示的两个荷载

例题必要操作过程

建立模型

由直线生成构件

定义结构体系

建立截面库

定义截面

定义材性

定义方位

支座边界

单元释放

施加节点荷载

施加单元荷载

组合

内力分析

显示查询

参考定义方法

结构体系——平面框架

建立截面库——双击勾选中普工，普槽，圆管截面

定义截面——定义成普工63c,普槽32ａ，圆管1０2*5.5

定义材性——定义新的Q3４5，并选中所有单元定义之

定义方位——工:y向无穷；槽：ｚ负无穷;管:x无穷

支座边界——工:6个方向刚接，管:3个平动刚接

单元释放——管上端绕3轴单元释放

节点荷载——工况０，绕y轴弯矩5,并定义到相应节点

单元荷载——类型1，工况0，沿z,(-2，-２，0,0）