3D3S V8补充用户手册-081217

3D3S V8 补充用户手册

【杆件类型】杆件类型下的“定义”按钮用来成批修改已定义结构构件的类型。例如对于桁架结构在初次建模时，把弦杆定义成梁（在桁架计算中所有构件都应定义成柱），而现在要把其重新定义成柱时就可以使用此功能。

【梁单元属性】一般选择“一般梁单元”即可。如果进行剪力墙结构中的连梁设计时，可选择“考虑剪

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切效应”。

【抗扭惯性矩】一般选择“极惯性矩”即可。

【动力特性计算方法】3D3S V8在进行动力分析时使用的振型求解方法有两种，即“子空间迭代法”和“Ritz向量直接迭代法”。此参数类似于SAP2000中的 “特征向量法”和“Ritz向量法”。基于一个特定荷载相关的Ritz向量组的动力分析，比基于同样数量的自由振动振型，能得到更精确的结果。“Ritz向量法”能够产生更精确结果的原因是它考虑了动力荷载的空间分布，而直接使用自由振动振型时忽略了这一重要信息。而且，Ritz向量的算法也包括已证实的静力凝聚、Guyan缩减、高振型截断时的静力修正等数值技术的优点。一般推荐使用“Ritz向量直接迭代法”。 【质量矩阵属性】一般选择“一致质量矩阵”即可。 【侧刚计算方法】一般选择“剪弯模型”即可。

【结构体系】桁架表示所有节点均为铰接，框架则表示所有节点均为刚接。若结构部分刚接、部分铰接，需把结构先把结构体系选择为框架，然后使用“构件属性→单元释放”进行部分铰接的定义。

对于桁架结构，用户可以选择按空间桁架分析；也可以选择按空间框架分析，然后使用“构件属性→单元释放”把所有腹杆在大小号节点处绕2、3轴的转动释放掉。通常建议采用后一种方法。

【从文件读入数据】在此窗口中可以将3D3S_V8的计算模型转入SAP2000或Ansys中。

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【修改材性】在右下角的“材料”下拉表中选择材料，对常用钢号或砼，软件自动弹出相应参数。对自定义钢号，必须逐个填入所有参数，特别是屈服强度。

注意：1. 在进行单元设计时，钢材的设计应力是根据不同的板厚确定的。

2. 对混凝土板件，采用自定义材性或直接选用砼材性，混凝土只参与计算，不参与构件设计，故不必填入屈服强度。

3. 对混凝土构件，不采用定义材性的方式来定义，而是采用钢筋混凝土构件定义的方式进行定义。

【定义方位】定义方法指定K节点坐标，从而确定由单元两端的I、J节点与K节点这三个节点构成的平面在空间的位置（对工字形钢来说是确定了腹板平面），进而确定单元的摆放。

注意：在定义后杆件截面尺寸后，一定要用“显示截面”命令来将单线杆件的截面进行显示，并检查构件的截面空间方位。

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【定义计算长度】本对话框中列出了几种常见的结构类型，如果是通过各个结构菜单中的表格方式快速建立的模型，该结构的构件会自动标明其所属的结构类型。

不同的结构类型计算长度的选取有不同的方法，平面结构（如门式刚架、排架等）用户需要自己定义构件平面外（一般为绕2轴）的计算长度，否则软件取构件的几何长度作为其计算长度。 计算长度有两种定义方法：“定义长度”表示直接输入计算长度，量纲为mm；“定义系数”表示输入无量纲的系数，该系数乘以单元的几何长度作为计算长度。在定义了长度后，相应的系数必须为0，同样定义了系数后，相应的长度为0，软件只识别一个值。 注意：

1. 0表示让软件自动寻找计算长度。软件对空间框架结构自动寻找无支撑长度并按规范自动计算两个方向的计算长度。

2. 绕2轴，绕3轴与平面内、外。首先用户需要确定输入的是平面内，还是平面外的计算长度。其次根据结构单元的方位定义，确定平面（内）外转动是绕2轴还是绕3轴。最后，确定是输入绕2轴亦或绕3轴计算长度。

3. 对于平面结构，必须定义平面外的计算长度。对于楼面梁可以定义梁面外（通常是绕2

轴）的计算长度很小，为1m或更小（考虑刚性楼面对梁的面外支承作用）。

4. 平面外的计算长度实际是平面外有效支撑点之间的距离，边梁边柱一般为檩条隅撑的间距，中柱平面外一般没有额外支撑，就取构件本身的长度。正是由于中柱面外计算长度比边柱大，所有截面计算结果中中柱的翼缘宽度一般比边柱大一些。

5. 一般情况下，对于门式刚架或排架结构，平面内就是绕3轴，平面外就是绕2轴。 6. 柱的平面内的计算长度是根据梁柱线刚度比和柱脚约束情况以及构件的楔率由软件计算得到；梁的计算长度是根据梁的支点距离由软件计算得到。 7. 对于桁架构件的弦杆，桁架平面内的计算长度为构件的几何长度L(L为节点中心间距离)，平面外的计算长度则根据用户设定的侧向支承点自动计算。对于桁架构件的腹杆，平面外计算长度取为构件的几何长度L (L为节点中心间距离)，平面内计算长度取为0.8L。在结构计算时，为了简化设计，通常把杆件绕2轴和3轴的计算长度系数定义为1，然后把所属结构类型定义为桁架。因为规范规定大部分桁架杆件的计算长度系数为1，但有些位置腹杆的计算长度系数可以小于1；用户可以根据实际情况定义该系数。

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【节点边界】支座边界是结构运动的装置，实际结构中的节点约束一般都位于支座处。另外，对于平面结构，在用有限元计算时，需要阻止平面外的位移，可以灵活运用支座边界约束节点的面外自由度。

注意：一般梁梁节点、梁柱节点是刚节点，但不是节点约束，不能设支座边界。因为该刚节点是有节点位移的，该点的运动并没有被。如果想取消某一节点的支座定义，则先点取“右上角”的圆点图标，然后执行“选择节点定义约束”命令。

【单元释放】用于刚接体系中存在铰接节点的结构，相当于PKPM中的“铰接梁”功能。

1轴为杆件长度方向，2、3轴见截面定义里的例图所示。下面的单元释放是不稳定的： ①两端同时释放U1、U2、U3；②两端同时释放R1；

③两端同时释放R2并在任一端释放U3；④两端同时释放R3并在任一端释放U2。 U1、U2、U3是沿局部坐标轴方向的平动；R1、R2、R3是绕局部坐标轴方向的转动。

注意：在砼柱钢梁的排架结构中，柱子单元不仅绕3轴转动释放，而且其中一柱上端沿2轴应平动释放梁对柱较大的水平推力。

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【工况】可以任意输入，但不能为0，也不能与已定义的活载工况号重号。不同时作用的风载应该输入不同的工况号。不同层面导风载时，若工况号相同表示其同时作用，比如结构中存在迎风面与背风面是同时受风的，工况号应相同；但左风、右风不同时作用，这时定义的荷载不应同工况号。 【风载体型系数】一般结构的体型系数见《荷载规范》GB 50009-2001中第7.3节。

【风压高度变化修正系数】见《荷载规范》GB 50009-2001中第7.2节，应考虑地形条件的修正。 【风振系数】见《荷载规范》GB 50009-2001中第7.4节。如果手工输入 (对不需要考虑风振的结构则输入1)，则按用户输入的风振系数βz计算，否则软件自行计算。由于求βz需要知道结构的基本周期T，故导风荷载需要在进行完地震自动计算后再进行。

【阵风系数】在进行维护结构设计时，用阵风系数βgz替代风振系数，软件可以根据标高自动按照《荷载规范》GB 50009-2001中表7.5.1取值。

【建筑结构类型】见《荷载规范》GB 50009-2001中第7.4节，以便考虑脉动影响系数ν，进而求得βz。

【房屋类型】见《荷载规范》中第7.4节，以便考虑脉动增大系数ξ，进而求得βz。

【参考点高度】软件对结构风压高度系数的计算中高度的体现通过Z向坐标值实现，故0.000的点其建模Z坐标必须为0.00，否则可以输入参考点高度予以调整。

【内部参考点坐标】根据结构内部的任意一点（可以是已知节点，也可以不是节点），可以确定所选面的外法线方向。若体型系数>0，则受风荷方向与外法线方向相反，受风压；若体型系数<0，则受风荷方向与外法线方向相同，受风吸力。内部参考点坐标可以手输，也可以按“点取”按钮在屏幕上选取。

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【重力荷载代表值组合值系数】计算活荷载的重力荷载代表值。根据《抗规》GB50011-2001中5.1.3条填写。一般填0.5即可。对于单层轻钢结构，该处参数即指屋面活荷载的组合值系数，故应填0。 【考虑抗侧力构件斜置地震作用】允许多组不同方向的地震作用，角度是与X向正向的夹角。软件采用子空间迭代法求解结构任意阶振型，并按振型分解反应谱法求解地震力。软件将结构质量集中在质点上，采用一致质量矩阵，地震力作为集中力作用在质点上，这样可以认为软件已经考虑了地震的三向作用。

【计算振型数】一般建议空间结构取9；平面结构取6。对于杆件数、节点数较多的结构，可以根据需要适当减少振型数。

【阻尼比】用于确定地震影响系数，一般取0.05，见《抗规》GB 50011-2001第5.1.5条。

钢结构在多遇地震下的阻尼比，对不超过12层的可采用0.035，对超过12层的可采用0.02；在罕遇地震下的分析，可采用0.05。

附：本页的这几个参数，如果你熟悉抗震规范以及SATWE参数的话，应该不成问题。

“考虑抗侧力构件斜置地震作用”，为结构布置有斜交抗侧力构件的时候（PKPM默认是于水平或者垂直的夹角大于15度的时候需要输入，PKPM默认可以输入6组，3D3S没试过）需要输入的每种斜交构件的于水平方向的夹角。因为地震作用为抗力越大，反应越大，常规的默认水平和垂直两个方向的地震不足以反应地震作用的最不利情况，所以增加这个考虑。

“不耦联，不增大”，就是指一般的结构，可以说是2维结构；“不耦联，自动增大”，这一点可看抗震规范，地震计算的时候只考虑平动影响，然后边榀自动增大地震效应系数；“考虑耦联”就是考虑扭转耦联，双向平动＋扭转共同考虑，抗震规范上有解释；双向地震其实和耦联是一样的，当你把双向地震前面打勾，则不耦联选项变灰，不能选择，当你选择了耦联，程序会自动计算双向地震；竖向地震，什么时候需要请 看抗震规范，不同结构条件不一样。

就目前8。0版本来说，这些地震参数变化的影响非常不明显，说白了，这些参数以及前面结构计算参数定义里面的刚度计算方法选择，对目前的框架模块来说，一点影响都没有，因为，这些参数其实都是为即将推出的多高层模块做准备的，目前的框架模块还无法考虑和体现更多的控制条件

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和参数，这一点和PKPM的SATWE还有一定从差距，当然，当9。0升级，高层模块出来后，这些都会改变的。经比较，在相同的条件下，SATWE计算得到的周期以及变形和3D3S计算出来的相当接近，但在层抗剪承载力上，两者相差较大。

【荷载组合】特殊组合和一般组合的区别：

一般组合中把恒、活、风、地震、吊车、温度、支座位移等作为基本工况进行效应组合，同一种工况的不同工况号互斥。在特殊组合中的基本工况为恒、水平地震、竖向地震、吊车、温度、支座位移、活1、活2、活3…等，特殊组合是由手工指定的组合，不同工况号的活荷载不互斥，可以添加恒+活2+活3的组合。 常用的设计荷载组合如下： (1) 重力荷载组合

永久荷载效应起控制作用 1.35D+0.7*1.40L 可变荷载效应起控制作用 1.20D+1.40L 永久荷载对结构有利 1.00D+1.40L (2) 永久荷载+风荷载

永久荷载效应起控制作用 1.35D±0.6*1.40W 风载效应起控制作用 1.20D±1.40W 永久荷载对结构有利 1.00D±1.40W (3) 永久荷载+风荷载+活载

永久荷载效应起控制作用 1.35D+0.7*1.40L±0.6*1.40W 楼面活载效应起控制作用 1.20D+1.40L±0.6*1.40W 风载效应起控制作用 1.20D+0.7*1.40L±1.40W

永久荷载对结构有利 1.00D+1.40L±0.6*1.40W(活载效应控制) 1.00D+0.7*1.40L±1.40W(风载效应控制) (4) 重力荷载+水平地震

重力荷载效应起控制作用 1.20(D+0.5L)+1.30E 永久荷载对结构有利 1.00(D+0.5L)+1.30E

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【带宽优化】带宽优化命令用于对结构节点进行重新编号以达到加快计算速度的目的，该命令相对，不影响模型的其它操作；对大型杆系结构带宽优化对计算速度的加快作用比较明显。

【查询最大节点位移】选择节点，按鼠标右键结束选择后弹出对话框。其中U、V、W分别表示沿X、Y、Z三个方向位移。

【查询支座反力】支座反力方向为结构整体坐标系方向，给出的数值可以认为是作用在与支座垂直的柱上，即当支座受压时，Nz为正，相当于柱底受压。其余的力方向类推。设计基础时，所给的力应反向加在基础上。

【构件内力包络图】在构件的内力包络图中，Q2是在1-2平面内的剪力；Q3是在1-3平面内的剪力；M2是在1-3平面内的弯矩；M3是在1-2平面内的弯矩。

【选择规范】钢结构厂房格构阶形柱选项属于钢结构规范（GB50017），其采用计算长度的取用系根据规范附表4.3~4.6；屋面和墙面檩条设计、支撑设计、抗风柱设计适用于轻钢门式刚架的围护结构设计验算。

注意：1. 软件只对被选中的单元进行设计验算。

2. 对被选中的冷弯薄壁型钢截面，无论用户指定什么规范，程序均按冷规进行计算。 3. 只有宽翼缘工字钢和楔形截面单元可选用轻钢规程（CECS和上海轻钢）。 4. 在门式刚架中一般定义H形截面为宽翼缘工字钢而非焊接工字型截面。

5. 对由圆管及焊接或热轧型钢与楔形及宽翼缘工字钢组成的结构，可分别选中楔形、宽翼缘工字钢单元并定义轻钢规程，而选中圆管等截面定义为普钢规范进行计算。

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6. 圆钢管砼柱设计验算，用户选择钢管混凝土截面，软件自动按钢管混凝土材性计算。截面表内缺省的管内砼的设计强度都是15 N/mm2，即C30砼。若用户有改动需要修改截面表。钢管混凝土内力分析时软件不考虑自重，截面表中面积与惯矩为换算等效钢材的面积与惯矩。

7. 两个轻钢规程（CECS和上海轻钢）仅针对门式刚架。严格上讲仅针对单层门架的梁和柱；截面表中的工字型楔形截面无论用户指定什么规范，软件均自动按轻钢规程进行计算；3D3S软件内定只有宽翼缘工字钢和工字型楔形单元可以按轻钢规程进行计算。 8. 钢结构厂房格构阶型柱：针对格构阶型柱，其中下柱必须是截面库中的两种格构截面之一，上柱必须是工字形截面。

【校核】仅验算杆件是否满足规范要求，杆件截面不改变。

【有侧移结构】针对钢规列出了有侧移框架柱和无侧移框架柱的计算长度系数。用户根据框架支撑设置的情况自行判断其是否是有侧移框架。对于门式刚架，计算长度用表是统一的，该选项没有作用。

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【验算参数设置】“缺省”表示根据内置规定进行构件设计。

对于轻钢结构的设计，根据规程要求，对门架结构柱的计算长度提供了两种设计方法：“(缺省)查表法”和“一阶分析法”。

“查表法”是指根据梁柱刚度比及楔率由《规程》提供的计算长度表格得到柱的计算长度系数。该方法适用于单层柱底铰接的单跨或多跨厂房，截面形式可为等截面或变截面；对柱脚刚接结构的计算会偏于保守。一般建议当柱脚铰接时采用“查表法”。

“一阶分析法”是指根据结构刚度由相关公式得到柱计算长度的一种方法，该方法适用于柱脚刚接或铰接的结构，尤其对柱脚刚接的情况将更接近实际情况。由于计算结果与结果整体刚度有关，所以当截面改变之后，必须重新验算。该方法仅适用于“校核”项，不适用于“截面放大”与“截面改变”项。一般建议当柱脚刚接时采用“一阶分析法”。

3D3S软件内设上海轻钢规程中的查表法，适用于单层厂房等截面柱的柱脚铰接和刚接情况、及变截面柱柱脚铰接情况（变截面柱的柱脚通常为铰接，而带吊车的等截面柱的柱脚通常为刚接）。

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【一般结构计算书】软件能够根据结构的模型生成总体信息和数据结果并存放在一个后缀名为DOC的文件，这个文件可以使用WORD打开。对话框中列出了几乎所有的模型信息和计算结果，如果用户全选，则生成的文件会很大，内容也很多。用WORD打开的时间也比较长，所以软件提供了“格式1”和“格式2”的选项，默认了几个常用的选项，用户可以按照具体要求选择需要的内容，一般不要全选。

补充：

【活载自动布置】活载默认是不考虑不利布置的。一般的屋面荷载也没有进行不利布置的要求，但用户可以选择活载不利布置。如果是上人楼面，则应该考虑活载不利布置；如果是不上人屋面，则不考虑活载不利布置。

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对于混凝土柱钢梁约束释放问题，主要有两种情况，一是转动释放，二是转动＋平动释放；在3D3S中要达到这两个目的都可以是有多种方法。 1，转动释放，就是释放连接处的弯矩，可以是梁端绕3轴转动释放，也可以是柱顶绕3轴转动释放，还可以是梁跟柱顶都绕3轴转动释放，其计算结果是一样的，要得到正确的结果的前提是梁跟柱的方位要正确，所以3D3S里面，显示截面这个命令大家要熟悉，要经常用。

2，转动＋平动释放，就是既释放连接处的弯矩，还释放连接处某一方向的位移。达到这个目的，可以是梁绕3轴转动释放＋梁沿1轴平动释放，注意，梁的1轴就是梁沿轴线方向；也可以是柱绕3轴转动释放＋柱沿2轴平动释放；当然也可以是梁和柱都一齐这样做，结果是一样的。

至于什么时候需要增加平动释放，要看具体结构，用能量守恒来说，平动释放【力（主要为水平力）作用方向位移的释放】必然导致力的释放，也必然导致梁跨中挠度的增加，这两者是此消彼长的；一般来说，坡度越大，水平力越大，挠度越小，反之亦然，水平力是否需要释放，要看下部结构是否能承受，不要一上来就要求平动释放，需要综合考虑，释放对梁的影响以及不释放对柱的影响。按照我个人的看法，多跨结构释放，多跨可以做连续跨，能降低梁的挠度；单跨结构能不释放就不释放，对挠度的影响很大。

对于3D3S中构件的1 2 3 轴，很多刚学的朋友经常糊涂，其实不难，关键是掌握其特点，1轴就是构件沿轴线方向，就是承受轴力的方向，2轴，对工字型截面来说，就是腹板朝向的方向，只需要记住这一点，2轴就是腹板方向，两外，3D3S还有K节点方向，其实也就是2轴的方向，对于变截面构件来说，K节点方向还代表构件腹板斜率变化的方向，如变截面梁，上翼缘平的，下翼缘是变的，也就是说腹板变斜率的方向是向下的，所以其K节点方向就应该是整体坐标下的Z轴的负方向，在3D3S中就是K节点方向为Z向负无穷大，至于为什么有无穷大这个说法，在这里可以不必要去理会它。

3轴一般就是垂直腹板朝向的方向，先决定2轴，然后再根据2轴确定3轴，对一些矩形截面，在定义截面的时候，就要注意程序提供的示意图中2 3轴的方向，矩形截面一般需要才用显示截面来配合判断，或者先定义工字型截面，然后修改截面为矩形截面。

总之，多练习，多判断，多总结，这些东西很快就掌握了，不难的。

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