3D3S

3D3S鋼與空間結構設計系統包括輕型門式剛架、多高層建築結構、網架與網殼結構、鋼管桁架結構、建築索膜結構、塔架結構及幕牆結構的設計與繪圖，均可直接生成Word文檔計算書和AutoCAD設計及施工圖。

3D3S鋼結構實體建造及繪圖系統主要是針對輕型門式剛架和多高層建築結構，可讀取3D3S設計系統的三維設計模型、讀取SAP2000的三維計算模型或直接定義柱網輸入三維模型，提供樑柱的各類節點形式供用戶選用，自動完成節點計算或驗算，進行節點和桿件類型分類和編號，可編輯節點，增/減/改加勁板，修改螺栓布置和大小、修改焊縫尺寸，並重新進行驗算，直接生成節點設計計算書，根據三維實體模型直接生成結構初步設計圖、設計施工圖、加工詳圖。

3D3S鋼與空間結構非線性計算與分析系統分為普通版和高級版，普通版主要適用於任意由梁、桿、索組成的桿繫結構；可進行結構非線性荷載——位移關係及極限承載力的計算、預張力結構的初始狀態找形分析與工作狀態計算，包括索桿體系、索梁體系、索網體系和混合體系的找形和計算、桿結構屈曲特性的計算、結構動力特性的計算和動力時程的計算；高級版囊括了普通版的所有功能，此外還可進行結構體系施工全過程的計算、分析與顯示。可任意定義施工步及其對應的桿件、節點、荷載和邊界，完成全過程的非線性計算，可考慮施工過程中因變形產生的節點坐標更新、主動索張拉和支座脫空等施工中的實際情況。

3D3S輔助結構設計及繪圖系統可對獨立基礎、條形基礎、鋼結構梁、鋼結構柱、鋼結構支撐、壓型鋼板組合樓蓋、組合梁及中小工作制吊車梁進行設計和驗算，並可直接生成計算書及AutoCAD設計和施工圖，對於直跑和旋轉鋼樓梯，根據輸入參數直接生成AutoCAD施工圖。

建模技巧

3D3S軟體從V5.0以後就基於AutoCAD圖形平台進行開發，與Autocad的命令緊密結合，使用操作方式統一。

所有CAD的建立線框模型的二維和三維命令都可以在3D3S軟體中使用，常用的例如：劃線（line）、複製（copy）、移動（move）、拉伸（stretch）、鏡像（mirror）、陣列（array）、打斷（break）、使用夾點拉伸等。在選取對象時，也可以使用wp，fence等輔助命令參數。除此之外，還有：

施加荷載的技巧

分析參數的設置技巧

分析結果的查詢技巧

結構按照規範設計的技巧

設計結果的檢查調整技巧

用3D3S計算門式剛架、鋼框架的技巧

3D3S自1997年推出1.0版，至今已有15年的使用、維護和升版歷史，歷經千家以上用戶和數千個工程實踐的檢驗。3D3S軟體中採用的高層結構彈塑性時程分析模型是呂西林教授團隊的研究成果（獲國家和省部級科技進步獎），採用的預張力結構、索膜結構計算設計理論及鋼結構實體建造繪圖技術是張其林教授團隊的研究成果（獲省部級科技進步獎）

同濟大學科技處組織專家對3D3S各系統和各功能模塊分別進行了專家鑒定以保證軟體的可靠性和嚴肅性。3D3S軟體於1999年首批進行了行業軟體登記，成為國內最早獲得承認的鋼結構與空間結構專業設計軟體。上海同磊土木工程技術有限公司於2004年獲得軟體科技企業稱號，2006年獲得上海市以及國家科技部創新項目的全額資助。

本文用《3D3S》計算門式剛架、鋼框架的使用技巧和注意事項。討論了腹板計算比限值和蒙皮效應。

輕鋼結構是這些年來國內興起的一種新型結構形式。它的優點在於：可適應大跨度、大面積、大柱網聯合廠房的要求；廠房建設速度快、收效早；結構自重較輕，可減少基礎的投資。鑒於以上優點，業主在廠房建設中大多願意使用輕鋼結構，該院在這些年來廠房設計中輕鋼結構大有超越混凝土結構的趨勢。筆者有幸完成了天津逸仙科學園(門式剛架)和三環樂喜新材料有限公司{鋼框架)兩個工程。在設計過程中經過深入研究和頻繁使用《3D3S)，《鋼結構設計規範GBJl7--88》《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程ECSl02：98》和《冷彎薄壁型鋼結構技術規範GBJl8--87》有幾點體會拿出來供大家參考。

《3D3S》的使用

《3D3S》是同濟大學開發的用於鋼結構設計的軟體。該軟體可用於鋼框架、門式剛

架、自立塔架、鋼屋架及吊車梁等各種鋼結構的設計。可用於平面分析，也可用於空間分析。從使用角度來看，該軟體學術分析強於實際工程的設計。該院常用的是鋼框架和門式剛架，由於門式剛架有快捷生成方式，這裡並不多談，主要討論鋼框架的計算。

《3D3S》的主要流程：建模一規定約束一截面-上荷載-內力分析一設計驗算一節點一施工圖。基本操作可參見說明書，這裡僅就使用中的幾個問題加以討論。

a、建模時一般只建立柱和主梁，次梁的建立可用主梁分段然後捕捉用分段後節點來建立。如果遇到不規則框架可按規則框架建模，然後局部刪除柱樑，必須注意這樣會變節點和構件號。

b．規定約束時請注意次梁的約束，一般節點程序自動規定為固接，但一般框架次梁和主梁的連續鉸接，這樣必須將每個次梁選中然後將其兩端轉動使約束釋放。

c．《3D3S》的線荷載輸入非常方便，面荷載的輸入有些繁瑣，如果局部面荷載輸錯，那全部需要重輸，所以需要謹慎。《3D3S》的荷載中包括**和風荷載的計算，但是必須先計算**作用然後才能導風載。必須注意的是荷載的工況號，程序規定了恆載為o，風載為2，活載可有幾個，最重要一個為1，其餘可分配不同工況號。最新版本中計算**時，可將活載加人重力荷載代表值，一般可取0．5的係數。

d．設計驗算中，算框架時一般選擇《鋼結構設計規範GBJ17--88》，但這樣計算結果會比用《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程 ECSl02：98》及其他鋼結構公司的計算結果大。計算過程中主要焦點在構件腹板和柱子長細比要求的差別，這部分見後面論述。施工圖設計一般只使用{3D3S》提供的構件，《3D3s》所提供的節點詳圖一般需另行繪製。

《3D3S》使用兩個坐標系統，一個為結構總體坐標系x、Y、z軸，另一個為構件自身坐標系1、2．3軸。在查閱內力時請區別使用。

剛架腹板屈曲后強度的利用

門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程CECSl02：98》中腹板允許失穩，並可利用屈曲

后強度，見此規程6．1．1。而《鋼結構設計規範CB，17--88》中不允許腹板失穩，見此規範第5．4．2條。

長細比的比較

《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程CECSl02：98》中構件的長細比(第3．5．2條)

與《鋼結構設計規範GBJl7--Sg》(第5．3．7和5．3、8條)相比有所放鬆

應力蒙皮效應的考慮

當屋面板、牆板為鋼板且和橫樑、檁條可靠連接時，結構形成一個整體，提高了結構整體剛度和承載力，這就是應力蒙皮效應。一些鋼結構公司使用國外設計程序，考慮了應力蒙皮效應，所以比用《3D3S》計算構件截面為小。

《門式用0架輕型房屋鋼結構技術規程CECS102：9s)中對應力蒙皮效應有所討論見此規程條文說明5．1．2。但是一般情況下，由於具體工程的鋼結構安裝公司對板與構件連接情況並不十分了解，所以一般不考慮此作用。

使用3D3S設計的建築物模型和結構圖