技术周刊 | 原料车间三维门刚设计案例【工程案例】

本文作者：

姚印峰（永忠工程管理（集团）有限公司包头分公司）

王志华（盈建科）

概述

在一线结构设计工作中，我们接触的门式刚架厂房项目日趋复杂。早期厂房工况简单，依靠二维门式刚架软件即可完成设计；但随着工程规模、建筑造型及工艺条件复杂化，仅靠传统二维单榀分析，难以把握整体结构空间受力，推动我们逐步向三维整体建模转型。在这一转变过程中，我们真切感受到盈建科门刚模块迭代带来的使用优势：原有二维工具处理常规厂房高效便捷，而针对复杂项目，盈建科推出的三维门式刚架系统，可建立完整实体模型，准确还原构件空间关系，有效提升复杂门刚工程的设计精度。

实际工程中我们经常遇到这样的痛点：方案阶段习惯用二维快速跑方案，深化阶段又需要搭建三维整体模型，两套模型互相独立，反复建模、核对数据耗费大量时间，还容易出现数据不一致的人为差错。盈建科二维、三维门式刚架双向数据互转功能，很好解决了这个现实难题。我们可以根据项目不同设计阶段灵活选用：前期方案阶段用二维快速定方案，进入深化设计后直接切换三维做整体精细化建模，模型数据双向传递，省去重复建模，保障数据传递准确完整。

本项目开展前期，我们主动咨询了盈建科内蒙古本地技术服务团队，拿到V8.1版本升级资料，了解到版本内多项新增实用功能，像刚架沿Y轴偏移、风荷载读取逻辑优化等，正好适配本车间的复杂建模需求。

本文就结合我们实际完成的饲料原料车间项目，分享使用盈建科三维门式刚架软件V8.1版本完成全流程设计的实际应用体会。

一、工程项目概况

本单体为生产饲料的原料车间，单层钢结构厂房，檐口高度为12.00m，长约74m，跨度约24m，柱距详见平面图（图1）。

抗震设防烈度8度0.2g，设计地震分组第一组，Ⅲ类场地，场地特征周期0.45s，设防类别丙类，抗震等级四级，地面粗糙度类别B类。基本风压为：0.55kN/m2，基本雪压为：0.30kN/m2，恒载：0.73kN/m2，活载：0.50kN/m2。

图1

（厂房一层平面布置图）

图2

（厂房西立面图）

图3

（厂房北立面图）

图4

（厂房剖面图）

厂房局部设置设备房（图5中区域1），采用钢筋混凝土框架结构，该部分与钢厂房主体设置结构分缝，混凝土框架部分在盈建科主体结构模块完成设计工作。

图5

二、三维门刚建模流程

得益于二维门刚与三维门刚的数据互通能力，本项目我们直接在三维门刚模块开展工作，二维、三维模式可以按需互相切换（图6软件启动界面）。如果只是做方案比选或者单榀初步验算，也可以直接进入二维门刚模块完成单榀刚架计算。

图6

（软件启动界面）

1）进入三维门刚，完成工程轴网定义，根据柱距和工程情况设置标准榀的名称，点击二维设计对标准榀进行二维建模和设计，二维设计完成后，可以点击返回三维模型，即可将二维模型数据转换生成三维整体模型，详下面三维门刚建模操作视频。

三维门刚建模操作视频

由于GJ-7受建筑功能要求，相较其余榀进行了缩进，点击沿Y轴移动选择GJ-7输入移动的距离（向上为正、向下为负），本项目需要向上移动7160mm，完成构件位置调整。

图7

（GJ-7刚架Y向偏移操作）

移动后的模型如图8：

图8

（偏移完成后整体三维模型）

2）布置系杆

软件支持两种便捷的系杆布置方式：三维视图下，直接点选两端柱构件，比如图9中①和②快速生成两柱之间全部系杆；也可切换至平面视图，点选对应节点比如图10中③和④完成系杆批量布置，操作灵活高效。

图9

（三维视图布置系杆）

图10

（平面视图布置系杆）

3）布置柱间支撑

点击柱间支撑布置命令，选取目标轴线，框选需要布置支撑的房间号，在弹出对话框内选定支撑形式、录入相关设计参数，即可完成柱间支撑创建。重复操作完成其余轴线支撑布置，编辑完成后右键返回整体模型。具体操作详见下面柱间支撑布置视频。

柱间支撑布置操作视频

4）布置屋面支撑

点击屋面支撑，框选屋面形成的房间号，支持多选相同房间批量设置参数，在弹出屋面支撑的对话框里，进行屋面支撑参数的详细设置，其余屋面支撑布置采用同样的操作逻辑。

屋面支撑布置操作视频

5）设置材料强度

可在建模阶段预先指定各构件材料强度，后续直接开展结构计算。

图11

（构件材料强度设置界面）

以上步骤完成厂房整体三维模型搭建（图12）。

图12

（完整厂房三维整体模型）

实际设计过程中，我们常会在三维门刚中修改梁、柱截面尺寸后，如需同步更新二维门刚模型数据，可点击【二维设计】进入二维模块，执行【模型转换】命令，即可将三维修改后的构件截面回写到二维模型，极大方便双向校对工作。

图13

（二维界面模型转换功能）

另外，软件自带的榀管理工具，包含定义榀、编辑榀、榀偏移、立面复制等实用功能，便于处理多榀差异化刚架项目，设计师可结合项目自行探索使用。

图14

（榀管理操作面板）

三、三维门刚计算流程

关于三维门刚计算参数配置、特殊梁/柱/支撑定义、门刚风荷载生成逻辑、柱计算长度系数等细节设置，可查阅盈建科官网微课堂钢结构专题课程《二维三维数据深度互通门刚全流程高效设计》，课程内有完整详细讲解，本文不再展开赘述。

图15

（盈建科微课堂课程界面）

V8.1版本风荷载读取机制的优化，也是我们从本地技术服务获取到的重要更新点，解决了我们之前比较关心的一个问题：三维门刚读取二维横向风数据，这样做是为了三维门刚横向风荷载能跟二维风荷载保持一致，避免了误差。但是三维的纵向风荷载还是会自动生成，并且现在所有的荷载工况都可以在计算简图中轴侧简图查看，直观查看各杆件对应荷载。

另外提一点，三维门刚能读取二维门刚中的恒载工况、活载和雪荷载互斥的不利工况，以及门刚风荷载的横向风荷载。

图16

（V8.1版本升版说明）

图17

（轴测简图-查看荷载工况）

计算完成后便可查看门刚的三维计算结果包括三维内力、三维应力比、周期等结果信息。

图18

（三维结果查看界面）

四、三维门刚施工图流程

三维门刚计算通过以后，就可以进入钢结构施工图进行节点验算和钢结构施工图的生成。

图19为进行节点设计完成后的三维门刚节点造型，左侧任务栏显示各类型节点验算状态，红色叉号代表此类型节点没有计算通过，可以通过右击三维节点查看计算书，找到不通过的部分进行调整，钢结构节点计算书分为TXT简化版本和Word详细版，计算条文全部依据现行规范、设计手册编制，计算过程清晰透明（详图20）。

图19

（三维节点及验算结果面板）

图20

（节点计算书界面）

全部节点验算通过后，点击施工图绘制，程序自动输出成套施工图纸，包含各层平面布置图、每一榀刚架剖面图、各类节点详图，同时输出完整材料统计表。

图21

（生成的门式刚架施工图纸）

至此，这个原料车间项目，从三维建模、结构计算再到施工图出图，整套门式刚架设计就全部完成了。项目里碰到不规则平面刚架、数据协同这类棘手问题，靠着V8.1版本的新功能都顺利解决。期间遇到拿不准的版本和功能问题，盈建科内蒙古本地的技术团队也给了我们及时的帮助。

通过这个项目也能体会到，软件工具还是要真正贴合现场工程实际，才能帮设计师减轻工作量。希望这次的实际项目分享，能给同行带来一点参考，也欢迎大家一起交流探讨。

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