3d3s

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。

轻钢结构是这些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，该院在这些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。

《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。该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》的线荷载输入非常方便，面荷载的输入有些繁琐，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。

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。

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、8条)相比有所放松

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。

使用3D3S设计的建筑物模型和结构图