Get清风3D3S中方位的定义.docx

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Get清风3D3S中方位的定义

3D3S中方位的定义

在结构建模中，构件的方位一直是大家讨论的热点，因为除了沿任意轴对称的圆管外，大局部的构件均为双轴或单轴对称。

同时由于结构构造的需要，我们有时还要使用类似于不等肢角钢这种无对称轴的截面，由于没有对称轴，这种截面绕不同轴进行弯曲时，其抗弯刚度的差异会非常大。

为了到达充分利用材料的目的，结构师就需要在进行结构建模时充分考虑类似于不等肢角钢这种不对称截面杆件的各轴向刚度，对杆件方位进行调整，从而到达充分利用材料的目的。

在3D3S软件中，构件的方位由3个局部坐标来控制，分别为①、②和③轴，其中①轴为沿构件轴线方向，②轴与③轴垂直。

对于任意轴对称的圆管截面〔见图1a〕，无所谓②轴与③轴方向，因为杆件在任意轴方向上的弯曲刚度均相同；对于工字钢〔见图1b、c〕来说，②轴为构件腹板方向，而③轴为其翼缘方向，工字形截面绕②轴的刚度较小，而绕③轴刚度较大，因此工字钢的②轴常被称为弱轴，而③轴常被称为强轴。

由于截面双轴对称，因此当弱轴方向确定后，强轴方向也就确定了。

但对于等肢角钢截面其方位就较为复杂了，由于其为单轴对称截面，因此相对于双轴对称截面，其构件的方位虽然也是由②轴方向唯一决定，但有4种情况，如图2所示，而对于无对称轴的不等肢角钢，其方位就由①、②这两个轴的方向来共同决定，一共有8种情况。

在使用3D3S软件进行建模时，竖向的构件默认②轴方向均为x向无穷大，其他非竖向构件的②轴方向均为z向无穷大，这就使得如果我们需要使用角钢截面的构件，那么必须要手动进行方位的调整。

3D3S中有专门用来构件方位定义的命令，对话框如图3所示。

其中“K节点〞选项框中的选项用来对构件的②轴方向进行定义，而“①轴〞选项框用来对杆件的①轴方向进行定义。

对杆件的②轴方向进行定义时，可选择②轴与某个坐标轴同方向或是在空间中点取K点，然后取该点到杆件轴线的垂线为矢量，方向为由垂点指向K点，由此来定义杆件方位。

如图4a所示为一个弧形轴线上布置的H形截面柱，为了使H形柱的②轴方向沿圆弧径向，我们需要使用直接点取K点的方法来对构件方位进行定义，可将圆弧轴网的圆心定义为K点，之后对图4a中的所有H形截面柱进行定义即可，结果如图4b所示，如此即可将构件的方位调整到理想的位置。

对于楔形体单元，由于其大小头的放置位置不同对结构的内力会有很大的影响，因此3D3S中提供了快速调整楔形体方位的功能，可使用定义方位对话框中对于楔形单元放置参数的设置选项。

其中-2～2的数字表示楔形体的大小头方向及位置，0代表没有定义方位，此时，软件将无法识别楔形体的方位，其他数字所代表的楔形体方位如图5所示。

当需要对不等肢角钢的方位进行调整时，如之前提到的，不等肢角钢截面为无对称轴截面，因此需要有3个坐标来确定该构件截面的方位，因此需要用到图6所示对话框。

通过使用该对话框，我们可以对构件的①轴方向即构件的轴线方向进行定义，然后再使用K节点定义对话框对杆件的②轴方向进行定义，这样通过调整①轴可以得到构件的两种方位，而通过调整②轴可以得到构件的4种方位，由此就可以决定不等肢角钢的8种方位了。

图1 图2

图3

图4

图5

图6

文/上海同磊土木工程技术

3D3S各种结构自录精品演示【幸福兄专贴】问答实录

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1、有一个问题，看老兄的整体网架的那个演示中，网架支座定义：

1、把上弦支座处定义为铰接；

2、把柱子单元释放，顶端为铰接；

老兄选择的是第2种。

那么疑问：

如果按第1种方法建模，计算出来的柱子会偏于不平安；如果按第2种方法建模，就不能进行网架支座设计。

请问老兄对这样的结构支座怎么设计？

2、第一个演示中带行车格构柱的问题：

从截面库中选择的如果直接用格构柱截面，软件做了格构柱整体稳定计算。

假设是自己建立的〔桁架〕格构柱，软件只算单根的，那么这时的整体稳定，老兄是怎么考虑的？

3、问题：

框架演示中。

建筑物X、Y轴风荷载的体形系数是08、-0.5吗？

怎么0.8与-0.5在X、-X、Y、-Y方向全布置上了啊？

山墙端不是-0.7吗？

不懂了~

也就是说风荷载2和3是不是应该包含山墙的-0.7啊？

（应该6种工况吧）

怎么你的演示不是呢〔老兄的演示是4种工况〕？

幸福：

1,请注意我第一个帖子,这仅仅是表示一种思路,不代表绝对正确,正确的风荷载考虑我在网架演示中已经操作过.所以在框架演示中不再重复.

2,网架问题:

最正确的分析方法就是整体分析,所以网架在柱顶连接的地方在计算上是不能设置成支座的,如果该地方设置成支座,那么下面的柱子分析就毫无意义了,所以在大多数情况下,整体分析应该参考我的思路,当然,特殊情况可以再做变动.

3,格构柱问题:

目前根本上所有的程序都是这样处理,当然,具体到连锥条也按照单独构件建到模型中去对这些构件的分析来说是可行的,但是这对荷载传递来说是极不方便的,因为实际情况是整个柱子承受内力,格构柱细分后,你就不清楚到底那些细分的构件要分担多少内力,也当然,这个问题还可以通过增加刚性杆来作为内力的过渡,但也毕竟很麻烦,目前3D3S格构截面的类型相对少点,下个版本应该会有改善.

软件实际上并不是演算单根的稳定,程序是按照标准以及一些权威的参考书来演算整体单肢以及缀条的强度以及稳定的..

4、3D3S对屋面活荷载不利布置是可供选择“考虑〞和“不考虑〞的，不知道幸福兄认为什么情况下考虑？

什么情况下不考虑？

幸福：

多跨门钢需要考虑,单跨没必要,其实道理一样的,就像连续梁现浇连续楼板一样.

幸福：

“多跨门钢需要考虑,单跨没必要,其实道理一样的,就像连续梁现浇连续楼板一样〞

哈哈，雪荷载比拟大或者单坡屋面过长的，不管但跨还是多跨还是考虑为好

唉，看来这位朋友的根本功没学到家啊，活荷载不利布置的道理以及结果是什么，活荷载不利布置是在有连续支座的结构中，活荷载单独一跨布置导致在相邻中间支座产生的反弯矩比连续布置活荷载对该中间支座产生的反弯矩要大，其主要反映的是中间支座的反弯矩。

单跨门钢，何来活荷载不利布置？

如果你坚持不利布置是指半跨活荷载的话，在单跨门钢中，不管活荷载布置在跨度范围内的什么位置，它的作用趋势都是让跨中下弯边柱反弯，无论它〔这个局部的活荷载〕怎么作用，都不可能比全跨布置的活荷载对单跨门钢产生的弯矩大。

建议：

做结构不要想当然，不要让那些似是而非的“经验〞左右自己，自己动手去尝试才是真的。

幸福：

单层网壳的设计演示，单层网壳设计的重点是稳定设计，跨度越大，矢跨比越小，稳定问题越敏感。

根据网壳规程的建议，稳定屈曲荷载应该为输入荷载的5倍以上。

由于时间关系，在这个演示中没有进行焊接球节点设计，其实这局部很简单，在焊接球库里面选择适宜的焊接球，然后选择节点连接形式为对接焊缝，就可以进行节点设计了。

  另外一个需要注意的是，焊接球网架的杆件种类以及球的种类不要过多，2～4种足够。

还有，焊接球的直径一般都比螺栓球要大，因为焊接球没有像螺栓球那样有锥头过渡，所以杆件越大，焊接球的直径就更大了，由于单层焊接球网壳通常是稳定起作用，所以杆件利用率比拟低，所以应该通过调整合理的矢跨比以及网格大小来提高其本身的稳定性。

幸福：

网架+钢柱的演示,3D3S做这样结构的优势是:

1,能整体分析,不用再去假设支座弹性刚度;

2,能计算钢柱并能自动设计钢柱柱脚;

3,当然,在这种情况下,网架支座（这个时候就是网架与钢柱连接的地方）需要自己设计,不能再利用程序带的自动设计网架支座的功能,因为这个时候是不能在网架与钢柱连接的地方设置支座的,不然整体分析就没有意义了

幸福：

桁架屋面+带吊车钢排架的演示,在这个演示中主要表达出3D3S能整体计算类似这样的结构类型,目前的版本能做到出刚架整体图,节点图,包括牛腿以及柱脚,屋面桁架与钢柱的连接节点还是需要自己设计,桁架相贯节点在这个演示中没有表达,之前的桁架+钢柱的演示中已经有表达.

5、想请教楼主我的截面库里的格构式的截面怎么是空的？

谢谢！

幸福：

格构截面需要自己填写里面相关的参数，然后缀条的惯性矩填最小惯性矩，整体平面内外的惯性矩可以通过MTS或者PKPM的截面库查询对应数值填入。

6、幸福了，我就提一个要求呢，给做一个四面敞开式的门架，30m跨度，长度么90好了，中间加不加柱随便您了，荷载酌情加点吧！

！

尤其是在风荷载施加和檩条计算上慢一点呢！

幸福：

檩条计算我从来不用3D3S的,因为它里面的参数不完善,刚架的计算很简单的,在3D3S里的模板里的荷载信息里面有选择封闭局部封闭以及敞开建筑，你勾上对应的选项就可以了。

    檩条计算建议用STS，里面的参数比拟完善，门钢没有敞开建筑相对应的檩条的体型系数，你可以按照局部封闭建筑考虑，但是在验算风吸力下翼缘稳定的时候要留一点余量就可以了。

    檩条计算其实是个很复杂的东西，可以说是乱七八糟的，呵呵。

幸福：

斜拉索网壳，拉索一端连于刚性很大的混凝土柱或者钢管混凝土柱上，另一端连于网壳上，相当于给网壳提供了弹性支点，从而改变网壳的内力减小了网壳的挠度，减小了支撑用的柱子，从而增加了内部使用空间，用小的代价〔高强度拉索〕获得巨大的经济效益。

在这个工程演示中没有考虑对拉索施加预应力，因为预应力结构的关键不是设计计算，而是现场施工，像这样的结构，施加预应力后，其经济效益更加显著。

7、初学3d3s,请问各位高手,框架中楼面恒载和活载如何修改,比方房间内活载2.0,走廊内是2.5,如何实现?

还有在显示查询里面能否象PKPM那样看到各房间的荷载吗?

幸福：

3D3S的导荷载比PKPM方便得多，但是需要手工操作，目前的8。

0版本在显示楼面荷载的时候只显示楼板周围的构件〔楼面梁的线荷载〕，这个原因是因为8。

0版本还没有楼板这一块，但是这个不影响分析计算，毕竟楼面的荷载最终还是导到楼面梁上来的，3D3S就直接显示了这个楼面梁的线荷载，如果楼面中有不同的楼面荷载，在框架组装的时候，把该楼面的恒活载都输入为0，然后在后面的杆件导荷载中再按照区域分别导入不同的楼面荷载。

如，房间内活载是2。

0，载杆件导荷载中选活荷载，工况为1，然后选择单向导到杆件，然后选择房间的范围，范围确定后，显示为黄色，然后再选择受荷单元，这个时候你就可以选择在房间内荷载导到的那些梁〔一般为次梁〕，这个时候，承受房间荷载的单元会显示为红色。

走廊的情况也类似。

幸福：

钢排架+网架屋面+网架悬挂吊车的演示,悬挂吊车为2吨,注意吊车的运行路线,演示中的结构为两连跨,所以悬挂吊车对网架的影响不是太显著,悬挂吊车荷载作为附加活载参加分析.这个演示主要表达3D3S设计这种结构的思路,目前的版本能做到:

上部网架屋面设计出图,下部钢排架设计出图,针对这样的结构,和国内其他软件相比,3D3S有一定的优势.另外,这个演示的风荷载添加也比拟全,可以作为参考.

幸福：

上下跨＋夹层＋吊车门钢演示，风荷载采用荷载标准的体型系数，对这种门规没有规定的结构形式，3D3S是根据荷载标准的体型系数自动导风荷载的。

幸福：

答复各位朋友的问题：

1，四坡屋面，如果是直接结构做成，不能用门钢做，只能用空间任意结构做。

2，集中荷载的添加，分施加到节点上和单元上，3D3S中，荷载与整体坐标一致，选择对应的工况〔恒活风等等〕，填入相应的荷载值，就可以添加了，添加完后，点显示节点荷载以及单元荷载，程序可以显示荷载大小以及作用方向，这个时候你就可以很直观的看到所施加的荷载是否正确，不正确的再做修改。

3，3D3S除了混凝土结构不能设计外，在钢结构方面的功能是十分强大的，要演示所有的模块不大现实，因为我手上没有全模块的加密锁，所以膜结构以及幕墙结构我没方法演示，再者我对膜结构目前还不是很熟练，幕墙马马虎虎。

4，支座单元释放荷载施加等问题，需要大家通过程序不断的尝试和总结，不一定需要