一

项目信息

1.1项目名称：某产业园项目

1.2项目地点：河南省信阳市

1.3参标单位：东大国际设计院

1.4项目概况：本项目总建设用地面积53217平方米，规划布置3栋标准化厂房（丁类），厂房均为12米高钢结构厂房。结合功能需求，3栋厂房进深女儿墙高度均为12米，端部设置3层生产辅助用房，辅助用房通过设置结构缝与主体厂房脱开，辅助用房采用混凝土框架结构（不在本文阐述范围），主体厂房采用门式刚架受力体系，通过设置刚架面外支撑,产生空间整体受力。主体厂房外墙材料双层彩钢加岩棉，外墙斜度为双坡外墙。

项目所在地基本风压0.40kPa，地面粗糙度B类，基本雪压So=0.45KN/m2(n=100年)，雪载荷准永久值系数分区属Ⅱ区。抗震设防烈度6度，建筑场地类别为Ⅲ类，水灾分组为第三组，设计基本水灾加速度值为0.05g，设计特点周期0.65s，抗震等级为四级。结构安全等级为二级。建筑钢结构耐火等级为二级。室内地坪以下与底泥接触的预制构件为二b类，室外正常环境时为一类。结构采用柱下独立基础，土层为粉砂层，地基承载力特征值为120kPa。项目疗效图以及建筑图详见右图：

图1A~C栋厂房俯瞰图

图2A栋厂房立面疗效图

图3A栋厂房首层平面图

图4A栋厂房立面图

二

PKPM门式刚架三维设计软件简介

PKPM门式刚架三维设计软件，是一款专门针对门刚类项目的剖析设计软件，可以一套软件完成门刚的全流程设计，包括主刚架的建模估算、围护结构的布置级施工图、基础估算及设计、节点设计及施工图推进四大核心功能。具体如右图所示：

图5门式刚架三维设计功能展示图

其中主刚架建模在软件中明晰分辨了主刚架的纵向榀和横向榀建模功能。在横向榀建模中，降低了快速布置横向主梁和支撑的功能。支持框架式支撑的参数化建模。横向榀建模中同时也支持自定义布置横向的载荷，在进行估算前，程序可手动导算横向载荷。布置铲车时，假如设置了铲车梁，铲车梁可兼做屋架，可手动完成横向制动力的导算，同时程序也会手动考虑铲车梁的自重。

软件可以手动辨识并生成外墙和墙壁并进行编号，图面上用不同的颜色进行分辨，在显示疗效上愈发清晰直观。可以根据外墙主梁的布置情况，直接通过框选的方法即可快速完成外墙支撑的布置，简化了交互操作的流程，大大提升了建模的效率。

软件实现了和JCCAD的无缝衔接，完成估算后可直接切换到基础模块中，程序以三维模型的方法手动传递相应的载荷信息，后续在基础模块中可以实现各类基础方式的剖析与设计，但是完成相应的施工图。

PKPM与巴特勒合作，对节点设计和施工图也进行了重塑，推出了门刚施工图专业版。在施工图专业版中新增80余种节点，总共可以支持多达300余种节点方式。诸如：十字柱节点、工字形和T型组合截面节点、抗剪键节点、山墙角柱柱、箱型柱脚、门式支撑、角钢/型钢双片支撑和主梁节点、单/双槽钢支撑和主梁节点、托梁节点等众多方式均可进行节点设计并勾画施工图。

本文通过A栋厂房项目，展示了门式刚架三维设计软件全流程建模设计的便利性和优势。A栋厂房项目三维建模立面图如下所示：

图6A栋厂房采用门式刚架三维设计软件建模

三

采用PKPM门式刚架三维设计软件全流程建模设计

3.1结构主框架建模

①厂房总信息及网格编辑：按照项目实际情况输入厂房的总信息、柱网宽度和设计信息，点选轴线设置标准榀框架。本项目厂房跨径54.0m，厂房横向厚度134.7m，共有16个纵向榀，标准宽度9m，如右图所示：

图7厂房模型网格编辑

②榀编辑：通过定义标准榀和立面编辑功能快速布置纵向和横向榀刚架，其中步入纵向榀以后与二维门刚软件的剖析设计完全一致，延续了用户的使用习惯。横向榀的建模可以实现快速布置主梁，参数化布置柱间支撑，一键导荷。

图8厂房纵向榀生成与估算（标准榀）

图9厂房纵向榀生成与估算（边榀）

图10厂房横向榀生成与估算（快速布置支撑）

图11厂房纵向榀与横向榀整体展示

③主刚架估算：从上图可知，软件可以快速布置纵向榀和横向榀，并才能实现横向榀的手动导荷功能，大大节省了建模时间。建模完毕，即可手动进行主刚架的估算，目前程序仍是根据三维建模，二维估算的方法进行主刚架的估算，即纵横向榀分别估算。

3.2铲车梁定义及布置

①设置铲车参数：程序提供丰富的铲车资料，用户可以在铲车资料库中选择项目实际需求的铲车参数，并进行编辑。本项目纵向2跨分别设置一台铲车，铲车梁采用A4、A5高级软勾，最大轮压18.1t，铲车跨径25.5m，铲车前束5m。铲车梁采用H型截面，截面规格900x500x250x12x18x16。

图12铲车布置信息输入示意

②吊车布置：设置铲车参数以后，可以手动布置铲车，程序可以同时布置2台铲车，并可以手动布置铲车梁和刹车桁架，并对铲车梁承载力进行验算。

图13铲车平面布置图

3.3外墙、墙面维护结构手动生成

①完成主体刚接和铲车布置并估算完毕以后，程序可以手动生成外墙和墙壁，快速布置外墙支撑，以及手动布置围护结构。

图14厂房外墙墙体手动生成示意图

②通过设置支撑和主梁的截面类型，程序框选手动布置外墙水平支撑和桥台。

图15厂房外墙墙体支撑、系杆布置示意图

③布置完毕支撑和主梁后，可以定义外墙预制构件信息，设置好外墙过梁和纵梁的布置参数，程序手动布置外墙围护结构，如右图所示。

图16厂房外墙过梁、隅撑等围护结构布置示意图

④完成以上所有布置以后，程序可以对支撑、围护结构预制构件进行剖析设计及验算，并可以对用户输入的预制构件进行优化，完成工程量的统计和围护结构的出图。

3.4基础设计

传统二维门式刚架设计软件仅才能实现纵向榀简单的基础方式并进行估算。三维门式刚架设计软件，可以手动接力下部结构，完成门式刚架的基础布置彩钢房鸟瞰图，不仅独立基础之外，同时支持桩基础、筏板基础，增设地基梁和拉梁，完成项目基础的全部设计，并勾画相应施工图，大大提高了设计效率。本项目柱下独立基础，土层为粉砂土，地基承载力特征值为120kPa。基础布置及施工图如右图所示：

图17厂房基础布置示意图

图18厂房基础施工图手动生成

3.5节点设计及施工图推进

PKPM与巴特勒合作开发的门刚施工图专业版。新增了80余种节点，总共可以支持多达300余种节点方式，才能满足用户的实际需求。具体操作流程如下。

①连接参数设置：程序有特别丰富的设置参数，例如门刚节点方式及参数、柱脚节点方式、支撑设计参数、抗风柱联接、牛腿及山墙设计等，并才能进行联接节点的手动设计，并能进行整体模型的展示。如右图所示：

图19节点设置参数以及整体模型展示

②节点联接查改：程序内部设置300多种节点方式，整体模型生成以后，用户可以对生成的节点进行更改，并可以展示任意节点的模型，复核节点承载力估算并开具计算书。部份节点模型如右图所示：

图20厂房部份节点模型展示

（梁柱刚接、系杆联接、支撑联接、柱脚联接）

③自动绘图：完成节点更改与复核以后，程序可以手动勾画门刚施工图，包含柱脚预埋件、框架立面图及节点图、柱间支撑立面图及详图、吊车梁布置图、屋面支撑及屋架布置图等。相关施工图如下所示（部份施工图及节点因篇幅缘由未一一展示）：

图21报审出图选择

图22纵向榀立面图（边榀）

图23纵向榀立面图（标准榀）

图24柱间支撑立面图

图25铲车梁刹车桁架布置图

图26铲车梁平面布置图

图27外墙支撑平面布置图

图28外墙围护结构布置图

图29节点大样图（仅展示部份节点）

3.6工程量统计

软件可以实现建模阶段的工程量统计和施工图阶段的工程量统计。其中建模阶段的工程量统计可以实现特殊预制构件的统计，例如板材、大截面预制构件、超长预制构件、小点焊预制构件等。施工图阶段，可以分辨预制构件与节点，精确的统计板件用钢量。还支持按不同层次分拆进行统计，并手动产生详尽的统计报表。

①建模阶段工程量统计（设置统计规则以后，可以实现门刚梁柱、柱间支撑、屋面支撑以及特殊预制构件的统计）：

图30建模阶段统计规则

图31建模阶段主结构统计

图32建模阶段特殊结构统计

②施工图阶段工程量统计（可以实现全楼或则分层统计，可以统计螺丝、缀板等辐材的统计）：

图33施工图阶段工程量统计汇总

图34施工图阶段工程量统计汇总2

五

总结

本工程采用PKPM门式刚架三维设计软件对A栋厂房进行全流程建模设计，软件可以快速确切建模并勾画施工图彩钢房鸟瞰图，完成全流程设计。

建模估算部分时间从原先的3天减短为1天内即可完成。同时程序支持不规则刚架设计，支持横向预制构件及载荷的交互布置编辑，支持外墙墙体的快速布置。手动接力基础，减短基础设计时间，手动勾画基础施工图。本项目的建模、基础、围护结构布置全部通过软件完成，大大提高了设计效率。

门刚施工图专业版有着丰富的节点方式和专业的绘图能力，大大提升了施工图及节点大样推进的效率。软件生成的施工图质量高，经过设计师的少量更改，即可完成满足实际项目需求的施工图，施工图勾画时间大为减短。

同时程序还提供完整的工程量统计功能，便捷用户在完成设计后，便捷快捷的统计主刚架、柱间支撑、屋面支撑、各种缀板、螺栓等主材的实际药量。

PKPM门式刚架三维设计软件就能帮助广大结构工程师增强结构设计效率，快速完成钢结构的方案布置、计算剖析和施工图，是结构工程师在设计过程中不可多得的好帮手。

软件下载链接：

供稿|王志明审稿|解祎