PKPM钢结构设计CAD软件STS中主要参数的设置郑远林在钢结构设计工作中，目前普遍利用PKPM的STS/SATWE或同济大学的3D3S等软件进行。

这些软件都需要合理地设置各种参数，方能进行正确的计算，做出安全、经济、合理的设计。

如果先了解了各个参数的含义，熟悉规范在相关方面的规定，就能作出合理的设置。

本文以应用比较普遍的STS为例，总结一些该软件中部分参数设置的经验，说明与其相关的规范条文，并提出一些建议值，希望可以设计人员参考。

部分建议来源于PKPM工程部的书籍，在此一并采纳，方便读者查阅。

一：结构类型参数图1结构类型和设计规范的选项钢结构常用的结构形式主要有：框架、门式刚架、排架、桁架等。

门式刚架是一种应用比较广泛的结构类型。

这里有一个误区，并非《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102:2002）》（以下简称《门规》）第1.0.2条中规定的结构才是门式刚架。

不能简单地认为只要是门式刚架，就可以归类为“门式刚架轻型房屋钢结构”；也不能认为只要不满足《门规》的规定，就不能采用门式刚架。

事实上，大多数单层钢结构厂房，都是门式刚架结构。

图1为STS中提供的结构类型和设计规范。

若结构为满足《门规》第1.0.2条规定的轻钢结构，则可以选择“2-门式刚架轻型房屋钢结构”，若为不满足此规定的结构，应按实际工程类型选择“1-单层钢结构厂房”、“3-多层钢结构厂房”或“4-钢框架结构”。

设计规范应根据各个规范的适用范围和实际工程的类型作出选择。

一般来说，满足《门规》适用范围的结构，选择“1-按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）计算”，其他结构可选择“0-按《钢结构设计规范》（GB50017:2003）计算”。

对于采用冷弯薄壁型钢作为主构件的钢结构房屋，也可选择“2-按《冷弯薄壁型钢结构设计规范》（GB50018）计算”。

结构类型选择“门式刚架轻型房屋钢结构”，体现了轻型房屋钢结构的特点：通过次构件、檩条、金属屋面板和墙面板与主结构的连接，结构具有较强的蒙皮刚度。

这类结构，有一定的特殊性，需要特别对待。

根据《建筑抗震设计规范（GB50011-2010）》（以下简称《抗规》）第9.2.1条的规定，如果是“门式刚架轻型房屋钢结构”，则程序将不执行《抗规》9.2节中的相关规定。

此外，轻型钢结构的构件长细比限值，按《门规》可以取较大的值。

选择不同的设计规范，除了强度和稳定性计算结果不同，柱构件的计算长度系数的确定和板件宽厚比限值也各有区别。

对于柱的计算长度系数，程序自动按参数输入中设置的验算规范进行确定，与单个构件的验算规范无关。

下面举几个例子来说明相关问题：（一）带夹层的门式刚架轻型房屋钢结构：因为《门规》针对的是单层房屋，所以设计规范应选择《钢规》，程序按《钢规》的线刚度比方法确定计算长度系数。

但结构为轻型钢结构，可以考虑蒙皮效应，笔者认为，结构类型依然可选“门式刚架轻型房屋钢结构”，按《门规》控制总体指标。

然后在交互设计时，可以单独设定屋面梁和不与夹层相连的柱的验算规范为《门规》。

主要原因是屋面梁有一定的坡度，存在轴力，而且多采用变截面钢梁。

由于《钢规》对梁的验算是按纯弯构件计算，不考虑轴力，且稳定性计算未考虑变截面的因素，采用《门规》的验算结果比较全面。

（二）吊车超过20t的门式刚架单层房屋钢结构：因为吊车吨位已经超出《门规》的适用范围，所以应该选择“单层钢结构厂房”类型，按《钢规》控制总体指标。

验算规范也应该采用《钢规》，柱的计算长度系数按《钢规》的阶形柱方式进行确定。

屋面梁可单独设置验算规范，参见例（一）。

也有部分例外情况，参见下面的例（三）、（四）。

（三）对于有吊车作用的柱子，如果是阶形柱，建议选择《钢规》为设计规范，按《钢规》的阶形柱方式确定柱的计算长度系数。

程序默认按附录表D-4、D-6计算。

考虑到钢梁刚度达不到完全刚性约束的条件，可以勾选下方的“当实腹梁与作用有吊车荷载的柱刚接时，该柱按照上端为自由的阶形柱确定计算长度系数”复选框，则程序将按附录表D-3、D-5来计算，计算结果会比较准确并偏于安全。

（四）如果上下段采用相同的截面（非阶形柱）且梁柱连接采用刚接，如果按《钢规》设计，下柱的计算长度系数常常出现比较小的情况。

这种情况，建议选择设计规范为《门规》，按《门规》的一阶分析法确定构件的计算长度系数。

然后在交互设计中，结合实际情况给构件指定验算规范。

“设计控制参数”：当结构类型为“单层钢结构厂房”时，按《抗规》第9.2.13条，柱构件的长细比限值与轴压比有关，需要结构计算后方能确定。

对于钢框架结构，按《抗规》第8.3.1条，框架柱的长细比限值与构件的抗震等级有关，而且使用Q235钢以外的钢材，规定的限值尚需换算，因此建议勾选“程序自动确定容许长细比”复选框。

当长细比按《门规》控制时，规定比较简单，也可以自行填写限值。

对于柱顶位移和挠度的限值，需按照《钢规》附录A或《门规》第3.4.2、3.5.2条的规定自行填写。

“单层厂房排架柱计算长度折减系数”：单层厂房下端刚接的阶形柱，应按照《钢规》第5.3.4条的规定，填写正确的折减系数。

对于常见的门式刚架或排架结构，大多采用压型钢板屋面板，纵向不设置水平支撑，所以此参数可设置为0.9（单跨）或0.8（多跨）。

如果是柱底为铰接的柱，或者按《门规》的一阶分析法确定构件计算长度系数的门式刚架，则不应当折减，应填1.0。

“多台吊车组合时的吊车荷载折减系数”：应按《建筑结构荷载规范（GB50009-2012）》（以下简称《荷载规范》）第6.2.2条的规定填写。

“门式刚架构件”：当刚架梁按《门规》验算时，建议勾选“钢梁还要按压弯构件验算平面内稳定性”，以考虑轴力对梁的作用。

即使设计规范选择的是《钢规》，若在交互设计时有设置部分钢梁的验算规范为《门规》，也最好先勾选此项。

当门式刚架中柱采用摇摆柱时，因为摇摆柱一般设计为两端铰接，而实际工程中的节点不可能为理想铰接，实际内力会大于计算值。

因此程序设置了“摇摆柱设计内力放大系数”，一般可以填写1~2之间的数值，此参数不会影响整体结构的计算结果。

图2与性能化设计相关的两个选项图2是与性能化设计有关的两个选项，当结构类型为“单层钢结构厂房”时，会有上面一个选项，当结构类型为“钢框架结构”时，会有下面一个选项。

当勾选上面一个选项时，程序将执行《抗规》第9.2.14条的条文说明中的性能化设计相关规定，按2倍或1.5倍地震作用组合下的内力验算，若满足承载力要求，可放宽板件宽厚比的限值，充分利用构件的承载力，降低耗钢量。

尤其是对于吊车吨位大于20t的门式刚架轻型房屋钢结构，因为不满足《门规》的规定，按《抗规》控制板件宽厚比又比较严格。

实际上这类结构，吊车作用远大于地震作用，即使在2倍地震作用下，结构也能满足承载力要求。

若采用性能化设计，可以放宽板件宽厚比的限制，也就减少了耗钢量。

当勾选下面一个选项时，程序将按《抗规》第8.1.3条注2的规定，当构件承载力满足2被地震作用组合下的内力要求时，7~9度的构件抗震等级自动降低一级。

同样可以减少耗钢量。

二：总信息参数“钢材钢号”：当计算结果按强度控制时，宜选择“Q345”，按稳定性控制时，宜选择“Q235”。

目前钢材市场上，两者价格相差不大，一般全部采用Q345钢做主结构，方便统一采购。

当结构尺寸不大，内力很小的情况下，可以考虑采用Q235钢。

但热轧型钢和薄壁型钢，仍以Q235钢为主。

“自重计算放大系数”：程序计算结构自重时，仅按构件截面面积*构件长度来计算，并未计入梁柱节点板以及檩条、支撑、连系梁等次构件的重量。

通常的做法是次构件重量计入恒载中，节点板重量按放大系数考虑，根据经验，可取1.1~1.2，最好不要小于1.1。

“钢柱计算长度系数计算方法”：按照《钢规》第5.3.3条，有侧移或无侧移框架柱的计算长度系数相差很大，除非是桁架结构，或者设计者能确定结构为强支撑框架，才可以选择无侧移框架的计算方法，否则应按有侧移框架计算。

特殊情况是，当设计规范选择为《门规》时，此项对最终结果无影响，程序按《门规》的计算方法输出柱的计算长度系数。

“净截面和毛截面比值”：此参数对强度验算结果产生影响，对稳定性验算不产生影响。

此参数的设置，主要考虑构件开孔后对构件截面承载力削弱的影响。

对以受弯为主的构件，应按净截面惯性矩和毛截面惯性矩的比值计算。

按一般门式刚架的端板连接方式，构件上不需开孔，截面不削弱，可取1.0；腹板开孔的栓焊连接，腹板削弱对整个截面的影响较小，可取0.95；腹板和翼缘均开孔的螺栓连接，翼缘开孔后截面削弱较多，可取0.80。

对以轴心受力为主的构件，应按净截面面积和毛截面面积的比值计算。

若削弱处并非构件受力最大截面，亦可取更大的值。

“结构重要性系数”：按《钢规》第3.2.1条确定即可，和砼结构等其他类型的结构取值基本相同。

“梁柱自重计算信息”：正常情况下都应该考虑计算自重，比人工计算自重更加准确。

“基础计算信息”：当结构中布置了基础后，会有此选项可选，按实际需要选择即可。

“考虑恒载下柱轴向变形”：钢结构中，变形对结构计算有较大的影响，尤其是桁架结构对变形比较敏感，应当考虑轴向变形。

“混凝土构件参数”：有混凝土构件时，按实际情况填写即可，没有可以不用修改。

唯一例外的是“梁惯性矩增大系数”，也就是内力计算时的梁刚度放大系数，这个参数对钢梁也起作用的。

钢结构中，一般不考虑楼面板和屋面板对钢梁的加强作用，如果是组合梁，也可以直接按组合梁设计，因此不需要对钢梁进行刚度放大。

其他的参数主要涉及到结果输出文件的格式，按照个人的喜好和需要设置就可以了。

三：地震计算参数“地震作用计算”：按《抗规》第8.1.3条的规定，6度时的丙类建筑，高度不超过50m时，可不计算地震作用；一般来说，单层钢结构厂房，6度时也可不计算地震作用，《抗规》第9.1.6条讨论单层厂房不计算地震作用的情况时，只涉及了7、8度时的情况；按《抗规》第5.1.1条第4款的规定，8、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑，应计算竖向地震。

当计算竖向地震时，“竖向地震作用系数”，应按《抗规》5.3.2条采用。

“抗震等级”：按《抗规》第8.1.3、9.2.14条的规定设置即可。

因为《抗规》尚未包含轻钢结构，因此对于轻钢结构，结构类型选择“门式刚架轻型房屋钢结构”，抗震等级对计算结果没有影响。

“计算振型个数”：一般可以填入结构计算质点个数。

单层无吊车的结构为单质点体系，可填1；单层有吊车的结构，质点数为吊车作用点数量+1；多层结构，计算质点数量一般为层数，若有吊车，则质点数会增多；其他情况可以此类推。

设计时可先采用默认值，计算后查看计算结果，根据结构的质点数和振型参与质量系数来确定振型个数。