[分享]： PKPM钢结构设计软件STS 04-10-24版修改说明

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PKPM钢结构设计软件STS
                        2004.10新版本修改说明
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1:新版程序改正了2003.12新规范版本使用过程中用户反映的一些问题（具体问题和改进程序分别在www.pkpm.cn
网站发布了3次补丁程序）。同时各模块功能都有较大修改，新增了一些功能模块。
2:平面杆系交互建模，结构计算，门式刚架，桁架，支架施工图根据用户反馈的意见，都做了改进，增加了新功能。

3:截面优化程序改进较大，新增平面框架等有复杂截面结构的优化功能。

4:三维框架连接节点设计改进了主次梁连接设计；改进了归并；完成了埋入式柱脚，包脚式柱脚的设计与施工图。

5:配合新版本（2004年10月版本）TAT、SATWE，可以完成框架结构顶层为轻型门式刚架时，考虑屋面风荷载，构件按照门式刚架规程计算，可以完成框架部分节点按照框架连接设计，顶层门式刚架部分节点按照门式刚架连接设计，整体绘制施工图。

6:工具箱新增“钢结构连接计算与绘图工具”，可以进行钢管连接节点计算，螺栓、焊缝连接计算，以及补充绘图。

7:新规范版本STS兼容以前程序版本的工程数据，在程序安装光盘中提供各种模型 （包括塔架，空间桁架等）的例题。

                                    中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部
                                                2004.10

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[1]交互输入与修改主要改动

1.改进了桁架快速建模，增加了梯形，三角形，托架类桁架腹杆的快速生成；工具条增加
了“2等分”网格线的功能。见附图一。

2.增加了门式刚架摇摆柱验算时内力设计值放大系数输入与修改，输入1.0表示不放大，否
则按照用户输入值进行摇摆柱内力放大。

3.改正了在再次读入模型数据进行修改时，如果布置了互斥活荷载，则第一组活荷载被修
改的问题。

4.改正了用轴线方式布置构件或者荷载时会出现非法操作的问题。

5.焊接组合H形截面、箱形截面的翼缘和腹板厚度，钢管截面的壁厚可以输入小数。
见附图二。

6考虑焊接组合H形截面翼缘为焰切边还是轧制边对Y轴截面分类的影响，焊接组合H形等截面，
变截面可以输入对Y轴的截面分类；考虑钢管截面是轧制还是焊接，也可以输入截面分类；
软件安照用户输入的截面分类来确定稳定系数。

7：多根钢管或钢管混凝土组合格构式截面，可以考虑不同的管径。

8：根据抗震规范GB50011第5.5.1和3.4.2条规定，增加了“规则框架考虑层间位移校核和薄
弱层内力调整”参数。对规则框架，抗震验算时可考虑层刚度计算、地震作用层间位移角计
算、薄弱层判断与薄弱层内力调整。

9：交互输入产生的数据文件版本号和格式有变化，但是兼容以前格式的数据文件。

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附图2

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[2]:二维结构计算程序主要改动

1.增加了二维计算结果的查看方式，可以图形查看计算长度，计算长度系数，长细
  比，可以在应力图形中点取查看单根构件验算结果；

2.对于压弯构件按《钢结构设计规范》GB50017验算，平面外稳定验算中的系数φb
  的计算，修改了当长细比大于120时，不再采用附录B.5近似公式，而采用B.1精
  确公式计算，缩小了和门式刚架规程的差距；

3.进了钢梁挠度输出方式，输出了相对挠度和绝对挠度，在显示挠度图时，点取右
  侧菜单的“帮助”菜单，可以显示钢梁挠度输出方式的说明。由设计人员根据具
  体工程选择判断是否满足规范要求；

4.变截面门式刚架构件，当截面高度变化率>60mm/m时，根据规程CECS102:2002
  第6.1.1条第6项，按不考虑截面抗剪屈曲后强度来控制截面的高厚比。当由于这
  个条件出现高厚比不满足的情况，可以通过以下任一种方式来进行调整：
  1）调整截面高度变化（如调整梁构件节点位置，增长变化区段），使截面高度
     变化率尽量满足≤60mm/m的要求；
  2）加大腹板厚度，满足程序不考虑屈曲后强度对腹板高厚比限值的要求；
  3）设置横向加劲肋，用工具箱中的基本构件计算来确定满足高厚比要求的情况下，
     需要设置加劲肋的间距；

5.地震作用计算时，增加振型参与质量系数的计算与输出，用以判断是否选取了足够
  的振型数量（振型参与质量系数≥90%时，表示振型数量足够）；

6.对于规则框架，抗震验算中，增加了可选择采用的层刚度计算、地震作用层间位移
  角计算、薄弱层判断与薄弱层内力调整；

7.对多高层钢框架结构，在二维分析抗震验算中，增加了强柱弱梁的验算；

8.考虑板厚为小数的构件验算；对于工形截面、管截面、以及构构柱的工形单肢截面，
  可以根据用户指定的轴心受压截面分类来进行稳定验算。多根钢管或钢管混凝土组
  合格构式截面，增加了考虑不同管径的验算。

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[3]:新版截面优化程序使用说明
    新版优化程序主要改进如下：

1.门式刚架优化，程序可以自动优化的截面在焊接组合H形截面的基础上新增H型钢截面，
  改进焊接组合H截面的优化截面选取方式，对优化截面结果可以人工干预、修改与重新
  校核，优化结果与修改后的优化结果可以直接导出到后续的计算与施工图，也可以导
  入到交互模型；桁架优化，不再仅限于角钢截面，对于其他所有类型的型钢截面、圆
  管截面、箱形截面、焊接H形截面均可进行优化，优化结果也可以人工交互干预与导出。

2.新增平面框架优化、支架优化、框排架优化。这三项的操作方法一样，下面以平面框
  架优化为例，简要说明一下操作过程：

**平面框架优化
  适用于各类截面组成的平面框架结构，对于各类型钢截面（含H型钢）、焊接组合H形
  截面、焊接组合箱形截面、自定义圆管截面程序可以自动完成优化范围的选取、构件
  截面的优化。对于其他类型的截面（如实腹式组合截面、格构式截面、混凝土截面等）
  ，可以由用户定义一系列可供程序选择的截面序列，程序再从用户定义的截面序列中，
  自动优选截面。

优化原理是按照强度，稳定，长细比，挠度及位移限值，进行多次迭代计算，最后得
到用钢量最小的截面。

主菜单如附图三。

1)定义设计限值
应首先定义设计限值，因为设计限值会影响优化范围的确定。定义强度、稳定、变形
及长细比限值。控制柱顶侧向位移是指，在风载作用下柱顶节点的最大水平位与柱高
的比值；挠跨比的控制是指在恒+活载作用下的挠跨比控制。以及针对当工程中用到
焊接组合H形截面，在由程序自动选取截面时板件截面尺寸的控制。

2)设置成组杆件
  在实际工程中不可能一根杆件取一种截面，通常是把某些受力状态比较接近的杆件
  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。程序在优化时，也
  是以一个组为一个优化单元，一组杆件的截面由该组中最不利的杆件决定。杆件分
  组可以通过设置成组杆件来完成。

程序缺省的分组是按照建模时所定义的标准截面划分的，认为具有同样标准截面的杆
件划分为一组。

本选项可以改变杆件的分组，定义新组，合并分组，显示和查询杆件的分组信息。

3)确定优化范围
  这一步必须经过，才能进行后面的优化步骤。进入该项菜单以后，程序首先对于型
  钢截面、焊接组合H形截面、自定义箱形、圆管截面，根据受力条件自动确定优化初值
  与优选范围。对于焊接组合截面、自定义箱形、圆管截面，在程序自动确定的优化范
  围基础上，用户还可以通过该项菜单进行人工干预。对于其他程序不能自动优化的截
  面(以灰色显示)，用户可以在这里为这些截面选定可选的截面组——“优选序列”，
  程序在优化时，将在选定的组中为构件选定截面。
“优选序列”的定义方式，选取“优选序列”菜单以后，再点取需要指定可选截面序列
  组的杆件，程序将读取该杆件的当前截面，并显示定义截面的对话框，再点取“增加”
  按钮，增加改杆件可选截面。一个截面组中，可以存在不同的截面类型，程序优选重量
  最轻的截面形式。

4)进行截面优化
  进行截面优化计算。首先按照应力（强度，稳定）、梁的挠度及长细比等限值，来调整
  每组杆件的截面，每组杆件的截面由该组杆件最不利的杆件确定。如果截面调整到可选
  截面的最大，仍不能满足，程序也将终止优化进程，用户可在后面的查看优化结果中进
  行人工的干预截面选取与重新校核。

5)优化结果查看与修改
  优化结果文件输出初始截面与优化结果截面及对应验算结果：强度、稳定、长细比、变形
  结果，及总重量。验算不满足内容，在其输出值后紧跟“**”显示。通过“截面查询”、
“应力显示”、“杆件信息”、“超限文件”等可以快速的查看优选截面结果。对优化结果
不满意，要人工干预、修改优化截面，可以通过“修改截面”来完成。

修改截面可以“成组修改”与“单根修改”。“成组修改”是修改整组的所有杆件截面，对
于一组中的单根杆件优化结果应力条件与本组中其他杆件差异较大时，可以通过“单根修改”
来进行单根杆件的截面修改。

人工修改完成以后，还可以通过“重新校核”来即时校核修改后的截面，验算结果能即时图形
显示出来。

“导出截面”则导出最终结果截面（优化结果或用户修改优化结果后的模型），选取导出以后，
退出优化并选取“二维计算”时，按优化后的截面进行验算和施工图。也可以返回到交互建模
导入优化结果模型。

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[4]:节点设计与施工图主要改动

1、门式刚架施工图
   节点设计，对柱翼缘与端板变厚度连接，增加连接大样图；修改了牛腿节点修改后图形不能
   刷新的问题。
   施工图改正了柱90度布置时，材料表中腹板规格有错误的问题。
   改进了钢材订货表统计方式，用户可以选择将翼缘、腹板、连接板等分类统计。

2、桁架、支架施工图
   修改了主菜单，增加了钢材订货表

3、三维框架连接节点设计与修改
   主菜单进行了修改，区分了节点设计参数修改方式和设计结果修改方式。

   框架节点设计，修改了梁柱连接、主次梁连接全焊连接计算；改进了抗震极限承载能力的验
   算和调整。对主次梁铰接连接计算方法进行如下修改：连接件与主梁的连接考虑承担剪力V
   和偏心弯矩V*e作用，对于连接件与次梁的连接（螺栓群或者全焊连接的焊缝），考虑承担
   1.3V作用（参考《钢结构》第二版，陈绍蕃主编，中国建筑工业出版社，pp193~194）； 以前
   版本程序对于连接件与主梁、次梁的连接，都考虑承担剪力V和偏心弯矩V*e作用。

   改进了主次梁节点归并，归并数量大大减少。

   改进了铰接柱脚设计。

   完成了带锚栓托座的柱脚，埋入式柱脚，包脚式柱脚的设计与结果输出，以及施工图绘制。

4、框架顶层有门式刚架连接时的节点设计
   对底层为框架，顶层为门式刚架的结构，可以整体截面，三维框架节点设计可以将下部框架
   连接按照框架的连接方式来定义设计参数和连接形式，将顶层斜梁与柱的连接、梁与梁的连
   接按照门式刚架节点来定义设计参数和连接形式。用户可以进行修改设计参数和连接方式。
   在节点设计参数修改和验算菜单中，可以将程序缺省认为是门式刚架的连接方式修改为框架
   连接方式；同样也可以将程序缺省认为是框架连接方式修改为门式刚架的连接方式；程序对
   修改后的节点重新进行验算和归并。

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[5]:基本构件计算与施工图主要改动
1.简支檩条、墙梁计算增加了“净截面系数”参数，用于考虑截面孔洞削弱对截面强度的影响。
  适应风荷载作用较大地区，当采用构造保证风吸力檩条下翼缘稳定时，增加风吸力作用下檩
  条强度的验算；

2.连续檩条计算修改了早期版本自定义檩条截面选取不上问题，增加了连续檩条支座搭接长度
  的优化和檩条截面自动优化选择功能；

3.组合梁计算中，使用阶段挠度计算叠加施工阶段的挠度时，增加使用阶段考虑的续加荷载选项：
  1）使用阶段挠度计算是否扣除施工阶段的恒载；
  2）使用阶段挠度计算是否扣除施工阶段的施工荷载。

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[6]:吊车梁设计与施工图主要改动

1.吊车梁计算修改了加劲肋的配置计算，解决了腹板高厚比较大的情况下可能会死循环的问题。

2.提供3种变截面类型：圆弧式，直角式，梯形。增加了变截面位置的强度计算和疲劳计算，截
  面优化也考虑了变截面位置的强度和疲劳应力校核。

3.改进了吊车梁截面优化功能，截面优化可以输入最小，最大优化范围（有3种输入方法：只输入0
  表示不限制截面尺寸，只输入一个数表示最大尺寸，输入用“，”分隔的两个数表示最小，最大
  截面尺寸），软件经过优化给出5组用钢量从小到大不同规格的截面尺寸。

4.增加了3种变截面类型（圆弧式，直角式，梯形）吊车梁的施工图绘制。

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[7]:工具箱新增功能
1、钢管节点连接计算（工具箱“节点连接计算与绘图工具”菜单中）
   直接焊接钢管连接节点计算工具的编制，依据《钢结构设计规范》 GB50017-2003，能够计算
   的节点形式包括规范中列举到的所有的节点形式：对于圆管截面有T型、Y型、X型、K型、N型、
   TT型、KK型；对于矩形主管截面有：T型、Y型、X型、K型、N型。输入相应的计算参数以后，
   点取“计算”，程序给出依据规范详细的中间计算过程：节点承载力、及连接焊缝设计结果。
   对于K型节点，支管之间的间隙，可以人为确定输入（负数表示搭接型），也可以由程序自动
   确定，程序自动确定的原则为：优先采用不偏心的间隙型，如果不偏心的情况下，间隙不满足
   构造有求，则设置偏心以满足间隙型对间隙的构造要求，如果满足间隙的构造要求的前提下，
   偏心又超出了构造要求，则采用搭接型。程序目前仅限于计算，还无法绘制施工图。

2、钢结构连接计算与绘图工具使用说明（工具箱“节点连接计算与绘图工具”菜单中）
（1）功能
      连接计算与专业画图工具分为连接计算、专业标注和专业画图三部分，包含了钢结构中
      主要类型的焊缝计算、螺栓计算、图形标注及标准型钢、自定义截面型钢以及多边形钢
      板的画图。为用户在钢结构设计中的连接计算及画图提供了方便。

（2）焊缝、螺栓连接计算
     在PKPM钢结构中点取工具箱中的连接计算与专业画图工具菜单条系统进入STS-连接计算与
     专业画图工具的工作环境。如下所示：
     选取屏幕右边菜单连接计算后弹出角焊缝、围焊缝、牛腿焊缝、环形焊缝、高强螺栓和普
     通螺栓 等菜单。

   ①角焊缝：为T型连接角焊缝的计算工具，选取后出现的对话窗如下：
     在对话窗中首先选择计算项目，在正确输入计算参数并点取[计算]按钮后一个包含计算结
     果的简要报告显示在窗口中，用户可以对它进行编辑修改，也可以拷贝它到剪切板然后粘
     贴到其他编辑软件进行存盘或打印等。对话窗中的[帮助]按钮提供了对本工具的一个简要
     说明。另外对话窗中还设置了[保存数据]和[读已有数据]两个按钮完成对计算参数的保存
     和选取。

  ②围焊缝：是三面围焊角焊缝的计算工具，对话窗及使用与角焊缝类同。其中，计算结果Fw为
    单面焊缝的最大综合应力。

  ③牛腿焊缝：是柱子与牛腿连接焊缝的计算工具，分为：有上下翼缘和仅有上翼缘两种形式。
    程序中用切角尺寸C=0确定腹板的连续施焊否则为分段焊，程序计算了不同关键点在不同外
    力作用下的折算应力。

  ④环形焊缝：是指圆形管柱与底板连接的环形焊缝计算工具
    程序自动确定焊缝连接的危险点，给出在不同外力作用下的最大折算应力。

  ⑤高强螺栓：是高强度螺栓连接计算工具，选取后出现的对话窗如下：
    在对话窗中首先选择连接类型，根据弹出的示意位图正确输入计算参数，螺栓等级、钢材
    钢号等信息后按[计算]按钮显示计算结果及结论。

  ⑥普通螺栓计算工具与高强度螺栓类同。

（3） 钢结构绘图与标注
      选取屏幕右边菜单专业标注进入图形标注工具的工作环境，如下所示：
      如右边菜单所示，标注工具可以对编号、螺栓孔、钢板、各种焊缝、坡度等专业符号
      进行标注。首先在对话窗中进行参数设置，鼠标移出对话窗后根据屏幕下边提示对准
      插入点就可以将所需标注符号画在图形上，使用起来简单、方便、容易掌握，在此不
      做累述。

      选取屏幕右边菜单专业画图弹出专业画图工具的菜单条画型钢、画钢板、画螺栓三项菜单。

   ①型钢画图工具可以画出各种标准型钢及其组合的剖面、平面、立面图以及自定义截面的4种
     型钢的剖面、平面、立面图。选择后出现的对话窗如下：
     首先在对话窗中进行参数设置，鼠标移出对话窗后即可在图形区看到预览图，根据屏幕下边
     提示对准插入点单击鼠标左键即可将所需图形画在图形上。

   ②画钢板工具提供了5种自定义形状的钢板画图，其对话窗如下：
     首先在对话窗中选择钢板类型，根据预览窗口显示的图形调整好画图参数将鼠标移出对话窗
     后即可在图形区看到预览图，根据屏幕下边提示对准插入点单击鼠标左键即可将所需图形画
     在图形上。

   ③画螺栓工具完成了5种螺栓群符号的绘制，其对话窗如下：

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[8]:复杂空间结构建模及分析主要改动
    对于型钢构件（角钢，槽钢，工字钢，热轧钢管等）组成，按照支撑布置的塔架，空间桁架，
    网架，软件增加了是否进行截面满应力优化的选项，还可以输入满应力系数（即应力比最大值）。
    如下图示。



以上转自okok网。