空间结构优化设计系统(SSRUN系统)主要进行空间结构杆件截面优化设计和节点设计，还可以进行空间桁架、框架等结构有限元内力分析。为了使建筑设计与结构设计的数据能够达到共享，在建模系统（SSPREP）中索、梁柱或按梁元计算的空间结构杆件与按杆单元计算的杆件采用统一的数据格式，这样处理可使索元、杆元和梁元个数不受限制；SSRUN系统提供了定义梁、柱或按梁元计算的空间结构杆件截面特性和材料特性的窗口；定义索截面特性及预拉力的窗口；对于焊接球节点，提供了选择焊接球类型的窗口；对于螺栓球节点，提供了选择螺栓类型、选择螺栓球类型、修改螺栓参数、确定曲面形式和确定曲面特性的窗口；在显示结果窗口中，可以查看节点编号、节点位移、节点荷载、所需节点球大小、杆件编号、杆件内力、杆件应力、杆件截面形式等结果，还可以调整节点球大小，节点球类型及杆件类型，可以显示SSSEIS 系统和SSDYN系统的计算结果。

　　SSRUN系统在进行空间结构内力分析时，采用最有效的半带宽优化技术之一，使半带宽接近最小，并且总刚度矩阵为临时矩阵，系统将根据所需矩阵的大小确定所开矩阵的大小，由于Windows具有将硬盘模拟成虚拟内存的功能，所以计算规模不受计算机内存限制，同时SSRUN系统具有在线帮助功能，使用户在操作过程中随时获得帮助。

　　SSPREP系统及TWCAD集成环境激活SSRUN，并将数据文件直接传入SSRUN系统，则此步操作可以省略）；

　　2)确定分析的类型，指线弹性分析或几何非线)点取“荷载”按钮，对于线弹性分析定义荷载组合工况，对于非线性分析

　　法、节点形式、材料类型、拉杆及压杆允许最大长细比、杆件强度设计值、及杆件自重系数等参数；

　　用户可以随时按‘F1’键获得帮助，点“结果”按钮查看计算结果，点取“存盘”把计算结果存盘，结构分析结束后可以点取“绘图”按钮调用后处理（SSDRAW）模块绘制施工图。在任何时候点取“结束”按钮都可以直接退出SSRUN模块。

　　SSRUN系统的主窗口界面如图3.1所示，窗口左上角为提示信息栏，在此提示分析设计过程的信息；右上角为命令栏，在此执行SSRUN提供的所有命令；左下角为中间分析参数，提示SSRUN进行内力分析的过程，对于大型工

　　程设计可能需较长时间，用户可以通过这些参数估计计算时间；右下角为分析控制参数，确定进行线弹性分析或几何非线性分析及进行几何非线性分析的迭代误差、最大迭代步数等参数。

　　“数据”按钮的功能是读取已存在的数据文件，可以是由SSPREP系统生成的空间结构模型的数据文件（*.DAT），也可以是由SSRUN系统处理后的空间结构模型的计算数据文件（*.WJ）。如果用户读取文件名为*.DAT，则SSRUN 不读取结果文件（不管结果文件是否存在），直接对数据文件进行处理（包括半带宽优化、处理均布荷载等），生成空间结构模型的计算数据文件（*.WJ）并存盘，同时激活“梁柱”（如模型中存在梁、柱单元）、“悬索”（如模型中存在索单元）、“参数”的“结果”按钮。如果对于读入模型已经分析过，对应的分析结果文件（*.RES）存在，并且在读入数据文件时用户给定的是模型的计算数据文件（*.WJ），则SSRUN将读入上一次分析的结果。当结果文件存在时，所有命令按钮被激活。

　　激活“定义荷载”窗口，如果进行线弹性分析，在该窗口确定荷载组合工况，包括荷载分项系数及组合系数；如果进行几何非线性分析，则在该窗口定义荷载曲线．悬索

　　用户确定设计参数后，点取该按钮进行空间结构模型的内力分析并进行杆件优化。对于大型空间结构分析时间可能较长，在分析过程中可以点“退出”按钮退出SSRUN分析模块。在分析过程中如给定杆件截面不够时，SSRUN提示用户是否重新指定截面，如用户点“确定”按钮，弹出“设计参数”窗口，

　　重新确定杆件类型后可以继续进行杆件优化。在分析过程中，如果结构几何可变或存在刚移，系统提示信息。

　　产生几何可变或刚移的原因很多，应首先检查边界条件是否充分，或按提示信息检查杆件是否连接好。这里介绍一个行之有效的检查杆件是否连接的方法：如果杆件交汇于一点的话，系统会赋予交汇点一个节点编号，如果杆件没有连接，系统认为是两个节点，并赋予两个编号，这时用户在显示结果的窗口里查看节点编号，为了显示清楚可以分层显示，可很快找到具有两个编号的节点。

　　说明：结构分析仅限于结构的强度分析，并不进行结构的稳定性分析。杆件截面优化完全取决于杆件最大设计内力，SSRUN进行杆件优化时不考虑《网架设计规程》中提及网架同一节点连接杆件直径的级配问题。

　　在杆件优化设计结束后进行节点设计。系统可以进行焊接球节点和螺栓球节点设计，节点设计后系统自动把分析结果存盘。

　　“结果”按钮的功能激活“显示结果”窗口，在该窗口中用户可以查看荷载是否正确；空间结构杆件的轴力、应力、截面号等结果，且可以在此调整杆件截面；可以查看节点球大小及分类，节点位移，可调整焊接球节点大小及节点球类别；可以显示支座反力及SSSEIS模块及SSDYN模块的计算结果。用户可以把结果保存成DXF文件，以便在AutoCAD中绘出结果图。注意在此调整杆件截面后应进行“在以前设计基础上进行设计”分析（详细说明见§3.6“设置设计参数”部分）。

　　将分析结果存盘（*.RES文件）。系统在节点设计后、绘图之前自动存盘，只有在“显示结果”窗口中调整杆件截面或调整焊接球大小及节点球类别后，才需用户自己点取“存盘”按钮，将调整后的结果保存。

　　将分析结果存盘（*.RES文件），退出SSRUN，运行后处理模块（SSDRAW），并把当前模型数据传递给后处理模块。

　　进行几何非线性分析时，控制迭代是否收敛的参数。如果当前迭代步与上次迭代步所有节点位移变量的最大差值小于给定迭代误差，就认为迭代已经收敛。

　　进行几何非线性分析时，为了避免迭代无休止地进行，SSRUN提供了“最大迭代步数”参数，当某荷载增量步内迭代次数达到最大迭代步数时尚未收敛，则停止迭代，直接进行下一荷载步的分析。

　　定义荷载分为两种情况：进行线弹性分析时，点取主窗口“荷载”按钮时显示“定义荷载”窗口如图3.2所示，进行几何非线所示窗口。

　　活载作用下的内力计算方法：系统允许用户最多输入五种活荷载布置情况，对输入的每一种活载分别进行内力分析，取最大内力作为结构杆件在活荷载作用下的内力。结构杆件在活载作用下的内力可以在“显示结果”窗口中查询。

　　风载作用下的内力计算方法：用户最多可输入八种风荷载布置情况，根据风载可能的分布情况，选择几种（不超过八种）风荷载输入，SSRUN系统对每一种风荷载分别进行内力分析，取最大内力作为结构杆件在风荷载作用下的内力。相应的内力值可以在“显示结果”窗口中查询。

　　温度作用下的内力计算方法：SSRUN系统按“设计参数”窗口输入的温差对结构进行内力分析，得到杆件在温度作用下的内力。

　　增加荷载组合工况：依次输入各荷载工况在此组合工况中的分项系数及组合系数后，点“增加”按钮，增加的荷载工况组合在“荷载组合工况”清单中列出。

　　删除荷载组合工况：在“荷载组合工况”清单中点取要删除的荷载组合，其对应的荷载分项系数及组合系数显示在左侧参数栏中，点“删除”按钮，同时删除的荷载组合工况在“荷载组合工况”清单中消失。

　　修改荷载组合工况：在“荷载组合工况”清单中点取要修改的荷载组合工况，其对应的荷载分项系数及组合系数显示在左侧参数栏中，调整参数后点“修改”按钮。

　　荷载组合工况定义完毕后，点“确定”按钮关闭“定义荷载”窗口，系统保存定义的荷载组合工况，当再次读入该工程项目数据时，自动读入荷载组合工况。

　　在对结构进行几何非线性分析设计时，由于非线性分析结果不能叠加，所以系统只对每一荷载工况逐项进行几何非线性分析，直接取相应工况内力作为设计内力对结构杆件进行截面验算，而不对各种荷载工况作用下的内力进行组

　　合。这样在前处理SSPREP系统中输入的荷载工况名称与其含义有些不符，也就是说，结构进行几何非线性分析在前处理中输入的荷载与进行线弹性分析不相同，前者需用户输入荷载组合后的组合工况进行分析计算，即先组合再计算；而后者仅需用户输入各类荷载，程序进行内力组合，即先计算再组合。例如进行几何非线性分析时输入的恒载可能包括：恒载×分项系数+活载×分项系数×组合系数+风载×分项系数×组合系数。

　　删除荷载曲线控制点：在荷载曲线控制点清单中点取要删除的控制点，该点时间及荷载因子显示在相应的文本框内，点“删除”按钮，同时删除的控制点在荷载曲线控制点清单中消失。

　　修改荷载曲线控制点：在荷载曲线控制点清单中点取要修改的控制点，该点时间及荷载因子显示在相应的文本框内，修改时间及荷载因子后，点“修改”按钮。

　　预应力施加步数：如果将预应力一次施加到结构上，进行非线性分析时可能导致计算结果发散，这时就有必要将预应力分成多次施加到结构上。

　　荷载曲线定义完毕后，点“确定”按钮关闭“定义荷载”窗口，系统保存定义的荷载曲线，当再次读入该工程项目数据时，自动读入荷载曲线。

　　例题：某空间结构在上弦承受2kN/m2（包括恒载及活载）的荷载，对其进行几何非线个荷载增量步每步施加荷

　　载0.1kN/m2，后20个荷载增量步每步施加荷载0.05kN/m2，输入荷载时间增量为1，计算总荷载步数为30，则该荷载曲线有三个控制点，依次增加的荷载曲线）。

　　最后施加到结构上的荷载总量为在前处理SSPREP系统中输入的荷载值乘以最后一荷载增量步的荷载因子，为2 kN/m2×1=2 kN/m2。

　　如果输入的荷载控制点为：（0，0）、（10，1）、（30，2），则总共加到结构上弦上的荷载为2kN/m2×2=4 kN/m2。

　　在“悬索参数”窗口中可以显示空间结构模型的平立面或轴测图，双击显示窗口可以将显示窗口放大，再双击恢复原状。

　　在“索颜色”栏可以改变当前定义的索对应的颜色号，点取“第一种颜色”，系统把索单元对应的最小颜色号设置为当前颜色，文本框中显示的数字为当前

　　点取“下一种颜色”，系统把索对应的下一种颜色号设置为当前颜色（如果模型中没有下一种颜色的索单元则当前颜色号不变）；

　　点取显示颜色号对话框右侧的下拉箭头，显示出在结构模型中索对应的所有颜色号，点取要定义参数的索对应的颜色，将其设置为当前颜色，同时该类索在结构模型中呈虚线显示；

　　输入对应的索参数，点取“赋给当前颜色”按钮，则把当前索参数赋给具有当前颜色的索单元，如果所有颜色号对应的索具有相同的参数，则点取“赋给所有颜色”按钮把当前索参数赋给所有的索单元。

　　索单元类型分为两节点单元、三节点单元和五节点单元，当采用三节点单元及五节点单元时，系统为了数据统一，计算时将索内部节点凝聚掉。

　　点“确定”按钮退出“悬索参数”窗口，如果有部分索参数没有定义，系统将给予提示，只有当所有索参数全部定义完毕，才退出“悬索参数”窗口，且定义的所有特性生效，SSRUN系统将索参数保存，下次调入该工程数据模型时自动读入索参数。

　　梁柱截面特性包括截面积、极惯性矩、二轴惯性矩、三轴惯性矩、二轴面积矩、三轴面积矩，要确定这些参数必须首先确定梁单元的局部坐标系。SSRUN 系统默认的梁单元局部坐标系定义如下：

　　当梁单元局部坐标第一轴垂直于整体坐标XOY平面时，梁单元局部坐标第二轴和整体坐标Y轴方向一致，否则梁单元局部坐标第二轴与整体坐标XOY 面平行，且与该单元局部坐标第一轴在整体坐标XOY面内的投影垂直，方向为第一轴在整体坐标XOY面内的投影绕Z轴旋转90度；

　　在“设置梁柱截面”窗口，用户可以定义四种梁柱截面属性：圆截面构件，只需输入截面直径(mm)即可，因圆截面沿各方向的截面 1)

　　圆管构件，需输入截面外直径(mm)和壁厚(mm)及是否为钢管混凝土柱，对于钢管混凝土柱，SSRUN系统按截面积及惯性矩等效将钢管混凝土柱等效为钢管柱，混凝土弹性模量取3e7kN/m2，容重25kN/m3。因圆管截面的沿各方向的截面特性均相同，不必考虑局部坐标系的问题；

　　惯性矩、二轴惯性矩、三轴惯性矩、二轴面积矩、三轴面积矩，此时必须考虑局部坐标系的问题。

　　在SSRUN系统中可以把空间结构的下部支承结构作为梁柱杆件，也可以把需要按梁单元进行分析的空间结构杆件作为梁柱杆件，如单层柱面网壳，需把所有杆件作为梁单元进行分析，否则会出现几何可变的提示。

　　在“定义梁柱截面”的窗口内提供了“是否空间结构杆件”的选项，用以区分定义的梁柱单元是下部结构还是空间结构杆件。系统在杆件优化设计过程中对所有的梁单元杆件截面都不进行调整，在进行空间结构节点设计或在SSDRAW模块进行施工图设计时，只考虑按梁单元分析的空间结构杆件而不考虑下部支承结构。

　　SSRUN系统按梁柱杆件颜分梁柱的不同截面类型，用户必须在前处理SSPREP系统中把截面类型不同的梁柱杆件赋予不同的颜色，以便在SSRUN 中分别确定相应的截面特性。

　　在“梁柱颜色”栏可以改变当前定义的梁柱杆件对应的颜色号，点取“第一种颜色”，则系统把梁柱杆件对应的最小颜色号设置为当前颜色，对话框中显示的数字为当前颜色号，当前颜色的梁柱杆件在右侧显示的结构模型中呈虚线显示；

　　点取“下一种颜色”，系统把梁柱杆件对应的下一种颜色号设置为当前颜色（如果模型中没有下一种颜色的杆件则当前颜色号不变）；

　　点取显示颜色号对话框右侧的下拉箭头，显示出在结构模型中梁柱杆件对应的所有颜色号，点取要定义特性的梁柱杆件颜色将其设置为当前颜色；

　　根据梁柱杆件的截面类型，输入对应的截面属性，确定当前颜色号对应的梁柱杆件是否空间结构杆件，点取“赋给当前颜色”按钮把当前梁柱截面特性赋给具有当前颜色的梁柱杆件，如果所有颜色号对应的梁柱杆件具有相同的截面特性，则点取“赋给所有颜色”按钮。

　　梁柱材料特性包括弹性模量（kN/m2，普通钢材为2.06e8kN/m2，混凝土为3.0e7kN/m2左右）、波桑比（钢材及混凝土可取0.3）及材料容重（kN/m3，普通钢材为78.5kN/m3，混凝土为25kN/m3）。

　　定义梁柱材料特性的过程如下：首先确定要定义的杆件所在组（如果“按组显示模型”选项打开，则SSRUN把当前组的梁柱杆件在右上侧的结构模型中以粗线显示，以示区分），输入杆件对应的材料特性，点取“赋给当前组”按钮把当前梁柱材料特性赋给当前组的梁柱杆件，如果所有组的梁柱杆件具有相同的材料特性，则点取“赋给所有组”按钮，把当前梁柱材料特性赋给所有梁柱杆件。

　　退出“梁柱特性”窗口有两种方法：一是点取窗口右下角的“确定”按钮，如果有部分梁柱的特性没有定义，系统将给予提示，此时并不退出“梁柱特性”窗口，只有当所有梁柱的特性全部定义完毕，才退出该窗口，且保存全部梁柱特性；另一种方法是点取窗口右下角的“取消”按钮，退出“梁柱特性”窗口，并放弃对梁柱单元特性的定义。

　　退出“梁柱特性”窗口时，SSRUN系统将定义的梁柱特性保存到与模型数据文件同名，后缀为“.bc”的文件中。

　　在此窗口指定结构分析中选用的杆件类型，确定进行空间结构分析设计的方法、节点形式、材料类型、温度变化及结构分析中考虑杆件自重系数等参数。

　　全过程满应力优化设计：在前五次分析过程中采用满应力优化设计准则进行杆件截面优化，从第六次分析开始采用“只加大杆件截面设计”方法调整杆件截面，建议对新建模型都进行满应力优化设计。

　　只加大杆件截面设计：首先采用指定最小截面杆件进行分析，以后在每次分析过程前把超应力杆件加大一级截面再进行分析设计，直到没有超应力杆件为止。

　　指定截面验算：进行指定杆件截面验算，指定的杆件截面号为SSPREP中杆件的组号，截面大小为在杆件类型中选定的杆件截面，如在杆件截面中选择了三种截面，前处理模块中第一组的杆件截面为选择的第一种截面、第二组的杆件截面为选择的第二种截面依次类推，此方法用于验算已设计完的空间结构或进行吊装验算等。

　　在以前设计基础上进行设计：该方法在以前的设计基础上进行调整（只加大）局部杆件，在以下三种情况时宜采用此方法进行设计：

　　如果在“结果”窗口内调整了杆件截面号，则有必要进行“在以前设计基础上进行设计”，以免由于杆件截面的局部调整引起应力重分布对某些杆件产生不利影响；

　　考虑地震作用（反应谱法）调整截面：当用SSSEIS系统对空间结构进行过地震作用下反应分析后，如果SSSEIS提示部分结构杆件超过设计应力，这时有必要进行“考虑地震作用（反应谱法）调整截面”分析。

　　只有采用SSSEIS系统进行过地震反应分析后，“设计类型”中才包括这种设计方法，详细请参阅第六章。

　　料后，设计应力、屈服应力和弹性模量自动修正，左侧的常用杆件截面也相应改变。

　　设计应力：材料的设计应力值，系统默认Q235钢和不锈钢的设计应力值为210N/mm2，16Mn钢的设计应力值为310N/mm2。

　　材料弹性模量：单位kN/m2，系统默认Q235钢和16Mn钢的弹性模量为 7)

　　温度变化差：考虑温度影响时，在此给定考虑温度变化的幅度，如不考虑温度作用则在此输入0。

　　参数以考虑杆件自重，并放大一个系数近似考虑节点球的重量，该系数根据空间结构杆件长度及形式确定，对于一般空间结构建议该系数取为 1.3。如给定结构恒载（第一工况荷载）包含结构自重时，该系数取0。

　　用户将调整好的设计参数导出，以便以后导入这些参数。如导出文件名为“”，导出的参数就成为以后启动SSRUN系统默认的参数。6．“设计参数”的导入

　　确定所有参数后，点“确定”按钮关闭“设计参数”窗口，可以进行下一步操作（进行结构分析）。如想放弃当前参数，点“取消”按钮。

　　进行空间结构杆件优化设计后，如果在“设计参数”窗口内节点形式选用的是焊接球节点，则点取“节点”命令按钮进入“焊接球类型”窗口，确定选用的焊接球种类，系统采用规范提供的直径小于等于500mm的焊接球抗拉、

　　在窗口内列出了常用焊接球的直径和壁厚（mm），且给出计算所需的最大直径和最大壁厚，“数量”栏的数字表示该工程计算出需采用对应焊接球的个数，用户点取最左侧小方框轮换是否选择对应的焊接球，点取“加肋”列的小方框轮换对应的焊接球是否加肋，选中时小方框内有‘√’显示。

　　用户根据系统提供的所需焊接球种类和数量选择焊接球，选用的焊接球直径应大于等于所需最大焊接球直径，选用的焊接球壁厚应大于等于所需最大壁厚或选用加肋焊接球。选择完毕后点“确定”按钮进行焊接球归类，如果选用的焊接球直径或壁厚不够，系统提示重新选择。点“取消”按钮放弃节点设计。在点取“确定”按钮前可以点取“结果”按钮，进入“显示结果窗口”（§3.9）调整所需焊接球直径，将所需焊接球直径调小需根据经验确定，建议一般调小不超过20mm。

　　进行空间结构杆件优化设计后，如果在“设计参数”窗口内节点形式选用的是螺栓球节点，点“节点”按钮则进入“螺栓类型”窗口，确定选用的螺栓后（在此可以进入“调整螺栓参数”窗口修改螺栓参数），点“确定”进入“螺栓球类型”窗口，确定选用的螺栓球直径，可以点“结果”按钮进入“显示结果窗口”（§3.9）调整所需螺栓球直径，然后点“确定”进入“曲面特性”窗口，确定杆件所在曲面的特性以确定螺栓球参考孔，就完成的螺栓球节点设计，点“确定”回到优化设计系统主窗口。

　　在“螺栓类型”窗口确定选用螺栓直径，系统默认采用国家标准中10.9s 级螺栓。

　　“同种杆件采用同一螺栓”按钮，该参数控制采用螺栓球节点的空间结构中同种截面杆件是否采用同一种螺栓，如果选中，小方框内带“√”，则结构中同种截面杆件按这种杆件中最大受力选取螺栓。如果选择项不选中，小方框内无“√”,则杆件都按自已的受力配置螺栓。

　　在“修改螺栓参数”窗口修改供选择螺栓的直径及重量、抗拉强度、抗压强度、配用套筒规格及重量、适配杆件直径及顶丝直径等参数（系统采用国家标准中10.9s级螺栓）。

　　系统初始提供了从M16～M68共18种螺栓，对于超大跨度空间结构可能需要更大的螺栓，又因为各加工厂生产的螺栓球配件没有统一的标准，所以系统提供了修改这些参数的功能，建议螺栓球加工厂家首次使用该软件时根据自己执行的标准修改相应参数，然后把修改后的参数存盘，使之长期有效。

　　第三项为螺栓抗压强度（单位kN），实际上系统采用与它配用套筒的抗压强度，当修改配用套筒的参数后系统将自动计算抗压强度，用户也可以直接修改抗压强度；

　　第四项为螺栓适配套筒对边长（单位mm），修改套筒对边长度后系统将自动计算抗压强度；

　　第七项“最大管径”为螺栓适配杆件的最大直径，该参数与表的第八项适配杆件的最小直径的作用是避免所用螺栓与杆件级别相差太大。这两个参数保证选用了一定直径的螺栓后，如果对应杆件直径小于第八项中的适配杆件最小直径，则系统调整杆件直径到大于或等于适配杆件的最小直径；当对应杆件直径大于螺栓适配的最大杆件直径时，系统将选择更大直径的螺栓，直到对应杆件直径小于等于螺栓适配的最大杆件直径；

　　第十项为配用套筒重量（单位kg），系统根据套筒对边长和长度进行近似计算，用户也可以根据自己的规格修改此项；

　　表中最后一项为适用顶丝的直径（单位mm），用户应根据自己的规格修改此项，它影响螺栓的抗压强度，修改后系统将自动计算抗压强度。

　　“确定”：确定表中当前参数，但不修改SSRUN系统提供的数据文件(boltinf.dat)，只是在本工程中采用当前参数，下次系统进入时螺栓参数仍采用系统默认值。

　　“存盘”：保存修改过的当前参数，改写系统提供的数据文件boltinf.dat，修改后的参数作为以后进行SSRUN系统时的默认值。建议用户在修改存盘之前把系统提供的boltinf.dat文件进行备份。

　　在“螺栓球类型”窗口确定选用的螺栓球直径，系统默认采用国家标准中45号钢螺栓球。

　　注：SSRUN系统近似计算螺母是否相碰，封板、锥头是否相碰，并提示用户是否加大螺栓球直径，由于目前国内这类螺栓球节点配件尚没有统一标准，因此当螺栓球杆件夹角较小时，用户就对些进行校核或加工前放样确定。PP电子PP电子