图1 项目立面图

高架仓库跨度大、单层结构高度大于18m，在结构设计中不能简单套用《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》（GB 51022-2015），在设计过程必须采取有效措施，保证结构的安全性。高架仓库可根据《抗规》9.2条采用单层钢结构厂房进行主钢架设计，按9.2.14条“高承载力低延性”的抗震思路控制板件宽厚比。采用《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》进行檩条、墙梁等围护结构构件设计。

本项目高架仓库特点：

（1）高架仓库高度较高，且刚架柱顶位移限值需按《钢标》1/150限值控制，柱底采用刚接柱脚以减小柱计算长度，本单体采用外包式柱脚。

（2）刚架柱截面较大，根据《钢结构设计手册》需要设置双片支撑，柱间支撑的计算应满足风荷载和水平地震单独作用下的强度和稳定验算，同时要满足长细比构造相关要求。

（3）应工艺及仓储要求，本单体支撑不能设置在端跨，设置在第二跨中。此时端跨的系杆成为直接承受山墙风荷载的受压杆件，受力较大。

（4）根据各专业管道布置，不同区域刚架吊挂荷载不一致，需分成不同的横向刚架建模计算。

（5）高架仓库与平库不联通，可分别建模计算。

1、灵活设置和修改标准榀

（1）利用“设标准榀”的功能可以按不同荷载条件，设置不同横向标准榀，同时计算。

（2）由于各专业设计同步进行，管道布置时有调整，利用“改标准榀”的功能可以同步调整多榀刚架的布置。

图2 编辑标准榀

2、自动生成纵向支撑榀

在立面编辑中三维设计模块可以直接进行纵向立面系杆和支撑的布置。不像原来二维建模，需要自行布置网格，按柱定义布置系杆和支撑，定义计算长度等操作。只用点击支撑布置，设置各类支撑参数后，就可以自动进行布置，且各类属性也已经设置完成。本单体由于高度较高，布置了4层支撑，如图4。

图3 自动生成支撑榀

3、围护结构设计和出图

通过标准榀建立横向刚架榀和纵向支撑榀之后，可智能生成屋面墙面。选择屋面支撑系杆布置模块对生成的屋面布置系杆及交叉支撑并完成相关截面计算。不用像之前二维计算那样另外进钢结构工具箱模块核算支撑。选择屋面檩条系统布置模块，将屋面连续檩条截面、间距等工况信息输入至檩条基本信息中，并根据设计经验依次输入天沟、檩间支撑、斜拉条及隅撑的参数化布置信息，可完成屋面次结构系统的参数化自动布置和设计。选择墙面檩条系统布置模块，将墙面连续檩条截面、间距等工况信息输入至檩条基本信息中，并根据设计经验依次输入檩间支撑、斜拉条及隅撑的参数化布置信息，完成墙面次结构系统的参数化自动布置和设计。围护结构设计结果可直接对接出图模块，自动成图。

图4 围护结构设计和出图

4、三维计算

高架库三维模型可对接SATWE计算内核进行三维计算。三维计算时自动完成风雪荷载导算、计算长度处理、计算参数修改等前处理工作。特别注意的是，门刚三维整体计算时，风雪荷载按《门规》自动导算，直接导入二维风雪荷载所有工况，以柱间均布方式加载风雪荷载。三维计算完成之后，可对接SATWE后处理，输出计算长度、振型、位移、内力和应力配筋。

图5 三维计算时风雪荷载按《门规》自动导算

5、基础整体计算

以前二维计算时，基础计算无法考虑水平荷载，且无法进行桩基计算，只能将柱底内力提取出来，利用小工具进行计算。特别是高架库这种不能忽略支撑传来的荷载时，需要同时提取刚架和支撑模型中的内力，十分不便。现在三维门刚模型能直接对接基础设计模块，进行整体考虑，与实际情况更为相符。

图6 基础整体计算

门式刚架规程所规定的计算长度确定方法是针对单层轻型钢结构房屋，仅适用于单层门式刚架结构。实际工程中可能存在局部带夹层或下层整层夹层情况。对于这类夹层梁与柱刚接形成局部二层或整体二层的结构，建议采用《钢标》线刚度比方法确定的计算长度系数。以往二维的设计方法是整体计算参数设置中选择门式刚架类型、按钢标验算、选择有侧移框架。其他控制参数可以按《门规》要求输入。同时修改构件的验算规范，与夹层相连的柱、夹层梁建议设计规范指定为《钢标》，轻钢屋面梁验算规范指定为《门规》。再进行结构计算时，计算长度就是按总体计算参数中的《钢标》线刚度比方法确定，总体控制按《门规》控制，夹层部分构件按《钢标》校核，轻钢屋面梁按《门规》校核。现可采用PKPM2025R2.5门式刚架带夹层整体设计模块进行建模计算，不用单独指定构件的验算规范。

本项目带夹层平库特点：

（1）在标高8.4m处，M-P轴存在设备平台，面荷载10kN/m²。

（2）由于装卸货需求，P轴北侧区域在偶数轴线处无法立柱。

图7 平库平面图

基于本项目带夹层平库特点，主要应用点如下：

1、夹层建模

在此之前，进行带夹层的门式刚架设计时，通常需要同时在钢框架模块建立三维厂房模型，在二维模块建立门刚模型，进行对比。由于钢框架三维计算模块仅支持根据《荷载规范》确定风荷载，钢柱按《钢标》确定计算长度系数，与二维门刚按《门规》不同，需要设计人员用两个模型进行比对，取舍，自行判断结果准确性。现在在门式刚架带夹层整体设计中，可以直接以PMCAD的方式进行夹层的建模，并且门刚三维整体计算时屋面墙面的风、雪荷载按二维的方式进行取值，更加准确。同时，三维整体计算时可智能识别门式钢架柱和框架柱，按《门规》或《钢标》智能处理柱计算长度系数。

图8 夹层建模及智能处理柱计算长度系数

2、托梁定义

对于本项目抽柱的情况，之前会按《钢结构设计手册》中10.4.7节根据托梁刚度等代出虚拟柱子，按铰接和虚拟柱同时计算复核，取不利，与实际情况还是有所差别。现在可以采用定义托梁可以解决。定义托梁后，自动按梁刚度形成弹性约束，十分便捷。

图9 定义托梁

在本项目中，通过应用门式刚架三维设计及带夹层整体设计模块，显著提升了设计效率与质量。该模块的核心优势体现在以下几个方面：

（1）高效灵活的标准榀设计： 支持标准榀的快速布置与灵活修改，大幅减少了重复建模时间。

（2）自动化围护系统处理： 自动完成支撑榀建模、水平荷载导算，并实现纵、横向立面修改的智能联动；自动完成屋面、墙面围护构件布置、设计、成图，简化了围护系统设计流程约30%-50%。

（3）革命性的夹层一体化设计（核心亮点）：提供极其便捷的夹层梁、板建模工具。突破性实现在同一模型中完成夹层结构与门式刚架的二维、三维整体计算，彻底消除了传统方法中夹层与主体结构分离建模、计算带来的误差和繁琐。计算结果更真实地反映了结构整体受力性能，显著提升了设计精度和可靠性。

（4）智能抽柱托梁设计： 在抽柱工况下，模块智能识别并自动定义托梁及其等代截面，完全免除了设计人进行复杂手算的负担，节省相关工作量约70%以上。

（5）无缝基础对接： 上部结构模型可一键式智能对接基础设计模块，确保了设计数据的连贯性与准确性，大幅缩短了基础设计周期。

为进一步提升用户体验和设计效率，建议软件在后续版本中考虑优化以下功能：

（1）增强模型联动性：支撑榀截面修改后，应能自动联动更新至与之相连的刚架榀。修改柱间支撑最顶部的系杆（通常也是屋面水平支撑的一部分）时，其变化应能自动同步到屋面模型中。

（2）将屋面支撑的计算简图与其计算结果集成在同一界面显示，便于直观对比和校验。提升屋、墙面定义灵活性：提供更多样化的屋面板、墙面板布置选项（如更自由的坡度变化、局部开洞、非连续布置等），以满足更复杂的建筑造型需求。

（3）完善夹层设计细节：在夹层建模界面增加导入衬图（DWG/DXF等）作为底图的功能，辅助精确定位。

 

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