建筑鋼結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計(jì)軟件MTS應(yīng)用實(shí)例介紹

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簡(jiǎn)介： MTS軟件輔助您全面解決廠房與多高層鋼結(jié)構(gòu)的輔助設(shè)計(jì)問題！可用于鋼框架結(jié)構(gòu)、鋼框撐結(jié)構(gòu)、混凝土-鋼組合結(jié)構(gòu)、門式剛架結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、混凝土框架結(jié)構(gòu)及剪力墻結(jié)構(gòu)的全面設(shè)計(jì)。為工程設(shè)計(jì)人員的分析設(shè)計(jì)與繪圖及計(jì)算書整理提供了強(qiáng)有力的工具。
關(guān)鍵字：MTS 多高層鋼結(jié)構(gòu) 門式剛架廠房 設(shè)計(jì) 軟件

　　1 概述

　　MTS建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)是中國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計(jì)軟件領(lǐng)域中近年來(lái)的一支生力軍，在同濟(jì)大學(xué)李國(guó)強(qiáng)教授領(lǐng)導(dǎo)下，由MTS開發(fā)組經(jīng)過(guò)幾年的努力開發(fā)，現(xiàn)在MTS軟件可幫助用戶全面解決廠房與多高層鋼結(jié)構(gòu)的輔助設(shè)計(jì)問題！可用于鋼框架結(jié)構(gòu)、鋼框撐結(jié)構(gòu)、混凝土-鋼組合結(jié)構(gòu)、門式剛架結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、混凝土框架結(jié)構(gòu)及剪力墻結(jié)構(gòu)的全面設(shè)計(jì)。為工程設(shè)計(jì)人員的分析設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的工具。

　　MTS集建模、分析、驗(yàn)算、設(shè)計(jì)出圖于一體，不僅是一個(gè)功能強(qiáng)大、適用面廣的鋼結(jié)構(gòu)分析軟件，而且還是一個(gè)驗(yàn)算和設(shè)計(jì)工具，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)范對(duì)構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算、設(shè)計(jì)以及出圖，而且針對(duì)最新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范及時(shí)擴(kuò)充、完善。MTS中已有的規(guī)范與規(guī)程包括：

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2002中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2002中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB50018-2002中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ99-98中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《門式剛架輕型房層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》CECS102:2002中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》CECS28:90中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)程規(guī)程》JGJ138-2001中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》DL/T5085-1999中華人民共和國(guó)電力

　　MTS分為前處理、計(jì)算、多高層后處理、廠房后處理、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、自動(dòng)出圖、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等七個(gè)模塊，模塊按工程設(shè)計(jì)習(xí)慣組織，基本滿足了建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析需求。

　　2 高層鋼結(jié)構(gòu)實(shí)例-廖創(chuàng)興金融中心大廈

　　廖創(chuàng)興金融中心大廈位于上海南京西路、新昌路口，為高層辦公樓。建設(shè)方為廖創(chuàng)興房地產(chǎn)有限公司，結(jié)構(gòu)形式為型鋼混凝土—筒體結(jié)構(gòu)，地下五層，地上42層，下部設(shè)有裙房，建筑面積7萬(wàn)平方米，結(jié)構(gòu)總高度185.4米，屬B類高度建筑。

　　圖1　結(jié)構(gòu)模型全圖

　　結(jié)構(gòu)底層裙房平面布置（圖2）較為復(fù)雜，建筑周邊為弧形輪廓并存在斜向軸線。

　　外框部分柱距一個(gè)方向8.4米，另一方向7米，僅周邊有柱，中間抽柱形成大開間，因此中間部分梁跨度達(dá)到16.8米和14米，采用間距較密的鋼梁。

　　圖2 結(jié)構(gòu)底層裙房平面圖　　　　　　　　　　　圖3 結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層平面圖

　　一般來(lái)此類高度建筑的柱可采用鋼柱或型鋼柱，考慮到鋼框架—核心筒結(jié)構(gòu)震害較嚴(yán)重，應(yīng)用較少，不宜用于高層建筑，加之業(yè)主提出防火要求等綜合考慮后，采用型鋼混凝土—筒體結(jié)構(gòu)，即柱子采用SRC柱，而梁則采用工字型鋼梁，結(jié)構(gòu)中主要的SRC柱及鋼梁構(gòu)件的截面見下表：

截面類型材料位置柱十字形鋼骨1200*1200 + 900*600*36*45+2*(432*600*36*45)C50+Q3451-8層柱柱十字形鋼骨1100*1100 + 800*500*36*40+2*(382*500*36*40)C50+Q3459-21層柱柱十字形鋼骨1000*1000 + 730*450*30*36+2*(350*450*30*36)C50+Q34522-26層柱柱十字形鋼骨 900*900 + 630*400*30*30+2*(300*400*30*30)C50+Q34527-36層柱柱十字形鋼骨 800*800 + 500*400*25*25+2*(238*400*25*25)C50+Q34537-42層柱梁H型鋼800*350*16*30Q345柱距8.4m方向梁H型鋼800*350*14*22Q345柱距7m方向梁H型鋼650*450*16*40Q345內(nèi)部主要次梁

　　結(jié)構(gòu)采用MTS軟件進(jìn)行了分析，其振型、周期及層間位移統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下表，同側(cè)為SATWE的計(jì)算結(jié)果，兩者對(duì)比結(jié)果如下：

 MTSSATWE結(jié)構(gòu)總質(zhì)量92232（t）94712（t）結(jié)構(gòu)周期T1=4.2036平1.0T1=4.3172平1.0扭0.0扭0.0T2=3.1666平0.98T1=3.3229平0.99扭0.02扭0.02T3=1.6954平0.03T1=1.7374平0.03扭0.97扭0.97X向地震最大層間位移1/10291/965Y向地震最大層間位移1/10121/889

　　由以上結(jié)果可見，MTS計(jì)算分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠，結(jié)構(gòu)單元類型豐富，內(nèi)置結(jié)構(gòu)規(guī)范較多，可用于多高層鋼結(jié)構(gòu)及鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

　　3 輕型門式剛架實(shí)例-強(qiáng)生鋼結(jié)構(gòu)廠房

　　強(qiáng)生鋼結(jié)構(gòu)廠房位于南通如東縣北康路側(cè)，建設(shè)方為南通強(qiáng)生輕紡科技有限公司，是一個(gè)手套制作廠房。結(jié)構(gòu)形式采用三連跨輕型門式剛架，建筑面積13,500m2，為較典型的輕鋼廠房結(jié)構(gòu)（圖4）。

　　圖4 結(jié)構(gòu)立面簡(jiǎn)圖

　　結(jié)構(gòu)三跨每跨跨度30m，檐口標(biāo)高8m，不設(shè)吊車，柱腳為外露式鉸接。

　　結(jié)構(gòu)承受的荷載信息為：屋面恒載0.25kN/m2，活載0.3 kN/m2，雪載0.25kN/m2，基本風(fēng)壓0.45 kN/m2。同時(shí)按基本抗震烈度6度的設(shè)防要求考慮地震荷載作用。

　　結(jié)構(gòu)中梁采用三段分段式變截面，柱采用變截面，截面規(guī)格見下表，單榀用鋼量為5.75t.

截面類型材料位置柱變截面300（860）*200*6*10Q345邊柱柱變截面300（450）*200*5*10Q345中柱梁變截面500（860）*200*6*8Q345梁變截面段梁變截面500（960）*200*6*8Q345梁變截面段梁工字鋼 500*160*5*8Q345梁等截面段

　　結(jié)構(gòu)同時(shí)采用了MTS軟件中的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)功能，方便快捷地完成了梁柱節(jié)點(diǎn)、梁梁連接節(jié)點(diǎn)及柱腳節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，見下圖：

　　梁-邊柱節(jié)點(diǎn)　　　　　梁-中柱節(jié)點(diǎn)　　　　　　梁-梁節(jié)點(diǎn)　　　　　柱腳節(jié)點(diǎn)

　　由以上可見，MTS在分析計(jì)算輕型門式剛架結(jié)構(gòu)時(shí)，建模分析方便靈活，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)準(zhǔn)確詳盡，能滿足工程設(shè)計(jì)及出圖的需要。

　　四、結(jié)束語(yǔ)

　　通過(guò)以上一些多高層及門式剛架結(jié)構(gòu)實(shí)例，可以看出MTS軟件在對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的建模和分析中具有如下特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)：

　　在荷載導(dǎo)算方面，MTS不僅能自動(dòng)生成恒、活荷載及風(fēng)荷載，更是具有支持多跨吊車的導(dǎo)算功能，極大方便了對(duì)于多跨多吊車廠房結(jié)構(gòu)的分析驗(yàn)算。

　　在程序建模與回顯方面，MTS提供了多種結(jié)構(gòu)的快捷輸入，用戶可以充分利用軸線、弧形網(wǎng)格等輔助工具，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的快速建模，另外可以實(shí)現(xiàn)多層框架上插入平面門式剛架建模，實(shí)現(xiàn)空間門式剛架分析，這樣可以比較好的解決復(fù)雜夾層門式剛架的設(shè)計(jì)。

　　在設(shè)計(jì)驗(yàn)算方面，支持鋼框架、鋼框撐及混凝土-鋼組合結(jié)構(gòu)的鋼構(gòu)件、圓鋼管混凝土柱、方鋼管混凝土柱、鋼骨混凝土梁柱、混凝土剪力墻、梁柱的全面規(guī)范驗(yàn)算與設(shè)計(jì)、構(gòu)件截面調(diào)整及優(yōu)選；支持格構(gòu)截面構(gòu)件的分析驗(yàn)算，同時(shí)也支持綴條綴板的設(shè)計(jì)驗(yàn)算。支持構(gòu)件類型廣泛，對(duì)各種結(jié)構(gòu)適應(yīng)能力強(qiáng)。

　　在設(shè)計(jì)圖形與文檔輸出方面，可以自動(dòng)生成結(jié)構(gòu)平立面圖、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)詳圖、構(gòu)件設(shè)計(jì)詳圖、樓板布板及配筋圖、混凝土構(gòu)件配筋簡(jiǎn)圖，支持任意屏幕視圖的打印輸出與DXF導(dǎo)出（便于電子文檔備份），對(duì)于門式剛架結(jié)構(gòu)可以全面出圖?？梢陨伤袦?zhǔn)備、分析、設(shè)計(jì)及經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果的文檔，并可以提供圖文并貌的WORD文檔，輸出計(jì)算書詳盡。

　　簡(jiǎn)言之，MTS軟件是為全面解決底層鋼結(jié)構(gòu)廠房與多高層鋼結(jié)構(gòu)的輔助設(shè)計(jì)問題而開發(fā)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與繪圖軟件，能將現(xiàn)行的各類鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范全面溶入軟件的設(shè)計(jì)與計(jì)算中，同時(shí)也在從建模到計(jì)算分析到結(jié)果輸出的全過(guò)程中充分考慮了相應(yīng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，想用戶之所想，盡量做到便捷與準(zhǔn)確的完美結(jié)合，以便供工程設(shè)計(jì)人員使用。