CN113742823B - 一种轻量化钢结构设计及结构计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轻量化钢结构设计及结构计算方法，包括用于对轻量化钢结构进行抗震、抗风、结构构造设计以及构件计算的轻量化钢结构抗震计算模块、轻量化钢结构抗风计算模块、轻量化钢结构构造设计模块以及轻量化钢结构构件计算模块，并综合轻量化钢结构抗震计算模块、轻量化钢结构抗风计算模块、轻量化钢结构构造设计模块、轻量化钢结构构件计算模块输出结构计算书。这种轻量化钢结构设计及结构计算方法可以有效地解决轻量化钢结构结构计算没有与国家规范相匹配的国产计算方法及软件算法的问题，为轻量化钢结构在国内的大力推广奠定了设计基础，使得结构设计有相关计算程序可循，减少了工作量，提高了工作效率和准确性，经济效益和社会效益突出。
Description
技术领域
本发明涉及轻量化钢结构建筑领域，尤其涉及一种轻量化钢结构设计及结构计算方法。
背景技术
轻量化钢结构建筑是从北美木结构演变而来，具有良好的保温隔热性能和隔声效果，可大大减少对耕地资源的破坏；装修一次到位，减少二次耗材；用钢量小，建筑解体后大部分可回收再利用。轻量化钢结构建筑属于装配式建筑，有利于住宅产业化，便于工厂化制作，施工速度快，质量易保证。轻量化钢结构建筑自重减轻，结构地震反应小，适用于地震多发区。
早在上世纪五六十年代，在北美、欧洲、澳洲、日本等主要发达国家就已经开始广泛应用。近年来，轻量化钢结构建筑在各发达国家新建建筑中的比例在逐年上升，已成为发达国家的重要建筑形式。轻量化钢结构建筑轻量化钢结构建筑的诸多优点使得其在中国得到了迅速的发展，也是国家重点支持的绿色装配式建筑形式。
目前，轻量化建筑所需结构设计软件主要为国外进口设备配套软件或专业的国外轻钢设计软件，在新西兰和美国等发达国家，既能接入设备同时又能进行结构计算的软件比较成熟，配套软件的购买及后期升级服务费用较高。但是，国外软件大多没有与中国国内的设计标准相匹配，无法直接做出与国内相匹配的结构安全性验算。同时，国内配套的软件系统一直没有跟上产业的发展速度，国家主流结构设计软件PKPM、盈建科没有成熟的轻钢结构结算模块，也无法与设备接入，严重制约了轻量化钢结构建筑的推广速度，并且生产过程受制于国外软件提供商，这都是亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种轻量化钢结构设计及结构计算方法，可以解决目前轻量化钢结构结构设计、结构计算方面、与设备生产加工匹配的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种轻量化钢结构设计及结构计算方法，包括计算机系统中装载的用于对轻量化钢结构进行抗震设计和计算的轻量化钢结构抗震计算模块、用于对轻量化钢结构进行抗风设计和计算的轻量化钢结构抗风计算模块、用于对轻量化钢结构进行结构构造设计的轻量化钢结构构造设计模块以及用于对轻量化钢结构进行结构构件分析和计算的轻量化钢结构构件计算模块，并综合轻量化钢结构抗震计算模块、轻量化钢结构抗风计算模块、轻量化钢结构构造设计模块、轻量化钢结构构件计算模块输出结构计算书。
进一步地，所述轻量化钢结构抗震计算模块对轻量化钢结构进行抗震设计和计算的方法如下：人机交互过程中输入建筑力学计算所需基本参数以及地震相关计算参数；输入的建筑力学计算所需基本参数构成重力荷载代表值，输入的地震相关计算参数结合重力荷载代表值可以计算得到水平地震影响系数，由水平地震影响系数和重力荷载代表值结合输入的顶部附加地震影响系数可以得到各楼层地震作用标准值；通过人机交互输入X/Y方向各抗剪墙体抗剪刚度和有效长度，结合各楼层地震作用标准值通过计算规则做出地震载荷作用下抗剪墙体抗剪承载力是否满足要求以及抗剪墙体层间位移限值是否满足要求，若抗剪墙体抗剪承载力以及抗剪墙体层间位移限值均满足要求，可以完成轻量化钢结构抗震安全性评测。
进一步地，所述建筑力学计算所需基本参数包括材料容重、恒荷载、屋面雪荷载、活荷载，所述材料容重是通过人机交互人工输入结构层厚度，容重软件自动计算结构层自重得出，特殊集中荷载人工输入，所述屋面雪荷载包括基本雪压、积雪分布系数以及屋面投影面积，所述活荷载手动输入；所述地震相关计算参数包括抗震设防烈度、设计地震分组、场地类别、场地特征周期、结构阻尼比、水平地震影响系数最大值以及水平地震作用放大系数。
进一步地，所述计算规则包括各抗剪墙体单位长度水平剪力值、抗剪墙体单位长度受剪承载力设计值以及层间位移限值；所述各抗剪墙体单位长度水平剪力值以及抗剪墙体单位长度受剪承载力设计值用于计算地震载荷作用下抗剪墙体抗剪承载力是否满足要求，层间位移限值用于计算地震载荷作用下抗剪墙体层间位移限值是否满足要求；若抗剪墙体抗剪承载力或抗剪墙体层间位移限值不满足要求，需要调整抗剪墙体，对X/Y方向各抗剪墙体抗剪刚度和有效长度进行调整。
进一步地，所述轻量化钢结构抗风计算模块对轻量化钢结构进行抗风设计和计算的方法如下：人机交互过程中输入建筑力学计算所需基本参数；根据轻量化钢结构建筑体型特征，计算机计算X/Y方向受风荷面积，由X/Y方向受风荷面积、建筑力学计算所需的基本参数和建筑模型通过计算机内置计算模块可以计算出屋面、墙体X/Y方向风荷载标准值，结合X/Y方向受风荷面积得到屋面、墙体X/Y方向风荷载；通过人机交互输入X/Y方向各抗剪墙体抗剪刚度和有效长度，结合屋面、墙体X/Y方向风荷载，通过计算规则做出风荷载作用下抗剪墙体抗剪承载力是否满足要求以及抗剪墙体层间位移限值是否满足要求，若抗剪墙体抗剪承载力以及抗剪墙体层间位移限值均满足要求，可以完成轻量化钢结构风荷载作用下抗剪墙体抗剪承载力的安全性评测。
进一步地，所述建筑力学计算所需基本参数包括基本风压、底面粗糙度、风荷载体型系数、风压高度变化系数和高度Z处的风振系数。
进一步地，所述计算规则包括各抗剪墙体单位长度水平剪力值、抗剪墙体单位长度受剪承载力设计值以及层间位移限值；所述各抗剪墙体单位长度水平剪力值以及抗剪墙体单位长度受剪承载力设计值用于计算风荷载作用下抗剪墙体抗剪承载力是否满足要求，层间位移限值用于计算风荷载作用下抗剪墙体层间位移限值是否满足要求；若抗剪墙体抗剪承载力或抗剪墙体层间位移限值不满足要求，需要调整抗剪墙体，对X/Y方向各抗剪墙体抗剪刚度和有效长度进行调整。
进一步地，所述轻量化钢结构构造设计模块中包括抗拔锚栓基本要求模块、抗拔连接件基本要求模块、国家规范中有关抗拔件设置的相关构造措施模块以及抗拔连接件设置的相关构造措施模块；在抗拔件设置的相关构造措施模块中依据抗拔锚栓基本要求模块选择抗拔螺栓的设置情况，在抗拔连接件设置的相关构造措施模块中依据抗拔连接件基本要求模块选择抗拔连接件的设置情况，并得出X/Y方向第i面抗剪墙体构造设置的抗拔锚栓数量；计算机根据轻量化钢结构抗震及抗风受力要求计算所需的X/Y方向第i面抗剪墙体所需抗拔锚栓数量，根据X/Y方向第i面抗剪墙体所需抗拔锚栓数量和X/Y方向第i面抗剪墙体构造设置的抗拔锚栓数量判定抗拔件、抗拔螺栓、抗拔连接件是否满足受力及构造要求，若满足要求即可得出其合理的X/Y方向第i面抗剪墙体所需抗拔锚栓数量。
进一步地，所述抗拔锚栓基本要求模块的设计原则包括抗拔锚栓不小于M16，抗拔锚栓最大间距不大于6m，所述抗拔连接件基本要求模块的设计原则包括抗拔连接件立板钢板厚度不小于3mm，抗拔连接件垫片厚度不小于6mm；所述抗拔螺栓的设置情况用于抗剪墙体与地基基础连接处抗拔锚栓与抗拔连接件同时使用的情况，包括下部墙体小于900mm的窗洞口两侧各设置一个的情况模块、门洞口两侧各设置一个的情况模块、抗剪墙体角部两侧各设置一个的情况模块以及抗剪墙体两侧端部各设置一个的情况模块；所述抗拔连接件的设置情况用于抗剪墙体与上部楼盖、抗剪墙体连接处抗拔锚栓、抗拔连接件选用一种的情况，包括下部墙体小于900mm的窗洞口两侧各设置一个的情况模块、门洞口两侧各设置一个的情况模块、沿外部墙体间距不大于2m的情况模块、抗剪墙体端部两侧各设置一个的情况模块以及抗剪墙墙体拼接处各设置一个的情况；所述X/Y方向第i面抗剪墙体所需抗拔锚栓数量依据X/Y方向第i面抗剪墙体的长度、高度、单个抗拔螺栓或抗拔连接件的抗拔承载力以及X方向第i面墙体剪力和Y方向第i面墙体剪力计算得出，若X/Y方向第i面抗剪墙体所需抗拔锚栓数量小于等于X/Y方向第i面抗剪墙体构造设置的抗拔锚栓数量，则判定抗拔件、抗拔螺栓、抗拔连接件满足受力及构造要求，若X/Y方向第i面抗剪墙体所需抗拔锚栓数量大等于X/Y方向第i面抗剪墙体构造设置的抗拔锚栓数量，需要调整抗拔锚栓数量。
进一步地，所述轻量化钢结构构件计算模块对轻量化钢结构进行结构构件分析和计算的方法如下：根据轻量化钢结构抗震计算模块及人机交互输入可以获得构件恒荷载和构件活荷载，结合计算机系统中构件内里计算模块以及荷载分项系数可以计算得到杆件的轴力及构件断面弯矩值；根据人机交互输入的构件截面基本参数，结构计算程序自动计算得到构件有效截面参数以及构件计算长度，所述所述构件计算长度依据构件几何长度和计算长度系数得出；根据杆件的轴力和构件断面弯矩值以及构件有效截面参数以及构件计算长度可以计算得到杆件的受理情况，当构件轴力为拉力时，调用受拉构件计算模块对杆件做受力分析，构件轴力为压力时，调用受压构件计算模块对杆件做受力分析；若杆件受力不满足，返回修改构件截面基本参，重复以上计算过程，直至构件验算合格，输出构件计算书。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：这种轻量化钢结构设计及结构计算方法可以有效地解决轻量化钢结构结构计算没有与国家规范相匹配的国产计算方法及软件算法的问题，摆脱了对国外相关计算软件的依赖，为轻量化钢结构在国内的大力推广奠定了设计基础，使得结构设计有相关计算程序可循，减少了工作量，提高了工作效率和准确性，经济效益和社会效益突出。
附图说明
图1是本发明一种轻量化钢结构设计及结构计算方法流程示意图；
图2是本发明一种轻量化钢结构设计及结构计算方法中轻量化钢结构抗震计算模块操作流程示意图；
图3是本发明一种轻量化钢结构设计及结构计算方法中轻量化钢结构抗风计算模块操作流程示意图；
图4是本发明一种轻量化钢结构设计及结构计算方法中轻量化钢结构构造设计模块操作流程示意图；
图5是本发明一种轻量化钢结构设计及结构计算方法中轻量化钢结构构件计算模块操作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。
这种轻量化钢结构设计及结构计算方法依据国内建筑相关国家标准与国家规范编制，与国内计算理论和计算方法相匹配，以满足国家标准、规范的对结构设计及计算的相关要求。
图1所示一种轻量化钢结构设计及结构计算方法，包括计算机系统中装载的用于对轻量化钢结构进行抗震设计和计算的轻量化钢结构抗震计算模块1、用于对轻量化钢结构进行抗风设计和计算的轻量化钢结构抗风计算模块2、用于对轻量化钢结构进行结构构造设计的轻量化钢结构构造设计模块3以及用于对轻量化钢结构进行结构构件分析和计算的轻量化钢结构构件计算模块4，并综合轻量化钢结构抗震计算模块1、轻量化钢结构抗风计算模块2、轻量化钢结构构造设计模块3、轻量化钢结构构件计算模块4输出结构计算书5。
如图2所示，所述轻量化钢结构抗震计算模块1对轻量化钢结构进行抗震设计和计算的方法如下：人机交互过程中输入建筑力学计算所需基本参数以及地震相关计算参数；输入的建筑力学计算所需基本参数构成重力荷载代表值，输入的地震相关计算参数结合重力荷载代表值可以计算得到水平地震影响系数，由水平地震影响系数和重力荷载代表值结合输入的顶部附加地震影响系数可以得到各楼层地震作用标准值；通过人机交互输入X/Y方向各抗剪墙体抗剪刚度和有效长度，结合各楼层地震作用标准值通过计算规则做出地震载荷作用下抗剪墙体抗剪承载力是否满足要求以及抗剪墙体层间位移限值是否满足要求，若抗剪墙体抗剪承载力以及抗剪墙体层间位移限值均满足要求，可以完成轻量化钢结构抗震安全性评测。
上述建筑力学计算所需基本参数包括材料容重、恒荷载、屋面雪荷载、活荷载，所述材料容重是通过人机交互人工输入结构层厚度，容重软件自动计算结构层自重得出，特殊集中荷载人工输入，所述屋面雪荷载包括基本雪压、积雪分布系数以及屋面投影面积，所述活荷载手动输入；所述地震相关计算参数包括抗震设防烈度、设计地震分组、场地类别、场地特征周期、结构阻尼比、水平地震影响系数最大值以及水平地震作用放大系数。
上述计算规则包括各抗剪墙体单位长度水平剪力值、抗剪墙体单位长度受剪承载力设计值以及层间位移限值；所述各抗剪墙体单位长度水平剪力值以及抗剪墙体单位长度受剪承载力设计值用于计算地震载荷作用下抗剪墙体抗剪承载力是否满足要求，层间位移限值用于计算地震载荷作用下抗剪墙体层间位移限值是否满足要求；若抗剪墙体抗剪承载力或抗剪墙体层间位移限值不满足要求，需要调整抗剪墙体，对X/Y方向各抗剪墙体抗剪刚度和有效长度进行调整。
如图3所示，所述轻量化钢结构抗风计算模块2对轻量化钢结构进行抗风设计和计算的方法如下：人机交互过程中输入建筑力学计算所需基本参数；根据轻量化钢结构建筑体型特征，计算机计算X/Y方向受风荷面积，由X/Y方向受风荷面积、建筑力学计算所需的基本参数和建筑模型通过计算机内置计算模块可以计算出屋面、墙体X/Y方向风荷载标准值，结合X/Y方向受风荷面积得到屋面、墙体X/Y方向风荷载；通过人机交互输入X/Y方向各抗剪墙体抗剪刚度和有效长度，结合屋面、墙体X/Y方向风荷载，通过计算规则做出风荷载作用下抗剪墙体抗剪承载力是否满足要求以及抗剪墙体层间位移限值是否满足要求，若抗剪墙体抗剪承载力以及抗剪墙体层间位移限值均满足要求，可以完成轻量化钢结构风荷载作用下抗剪墙体抗剪承载力的安全性评测。
上述建筑力学计算所需基本参数包括基本风压、底面粗糙度、风荷载体型系数、风压高度变化系数和高度Z处的风振系数。
上述计算规则包括各抗剪墙体单位长度水平剪力值、抗剪墙体单位长度受剪承载力设计值以及层间位移限值；所述各抗剪墙体单位长度水平剪力值以及抗剪墙体单位长度受剪承载力设计值用于计算风荷载作用下抗剪墙体抗剪承载力是否满足要求，层间位移限值用于计算风荷载作用下抗剪墙体层间位移限值是否满足要求；若抗剪墙体抗剪承载力或抗剪墙体层间位移限值不满足要求，需要调整抗剪墙体，对X/Y方向各抗剪墙体抗剪刚度和有效长度进行调整。
如图4所示，所述轻量化钢结构构造设计模块3中包括抗拔锚栓基本要求模块、抗拔连接件基本要求模块、国家规范中有关抗拔件设置的相关构造措施模块以及抗拔连接件设置的相关构造措施模块；在抗拔件设置的相关构造措施模块中依据抗拔锚栓基本要求模块选择抗拔螺栓的设置情况，在抗拔连接件设置的相关构造措施模块中依据抗拔连接件基本要求模块选择抗拔连接件的设置情况，并得出X/Y方向第i面抗剪墙体构造设置的抗拔锚栓数量；计算机根据轻量化钢结构抗震及抗风受力要求计算所需的X/Y方向第i面抗剪墙体所需抗拔锚栓数量，根据X/Y方向第i面抗剪墙体所需抗拔锚栓数量和X/Y方向第i面抗剪墙体构造设置的抗拔锚栓数量判定抗拔件、抗拔螺栓、抗拔连接件是否满足受力及构造要求，若满足要求即可得出其合理的X/Y方向第i面抗剪墙体所需抗拔锚栓数量。
上述抗拔锚栓基本要求模块的设计原则包括抗拔锚栓不小于M16，抗拔锚栓最大间距不大于6m，所述抗拔连接件基本要求模块的设计原则包括抗拔连接件立板钢板厚度不小于3mm，抗拔连接件垫片厚度不小于6mm；所述抗拔螺栓的设置情况用于抗剪墙体与地基基础连接处抗拔锚栓与抗拔连接件同时使用的情况，包括下部墙体小于900mm的窗洞口两侧各设置一个的情况模块、门洞口两侧各设置一个的情况模块、抗剪墙体角部两侧各设置一个的情况模块以及抗剪墙体两侧端部各设置一个的情况模块；所述抗拔连接件的设置情况用于抗剪墙体与上部楼盖、抗剪墙体连接处抗拔锚栓、抗拔连接件选用一种的情况，包括下部墙体小于900mm的窗洞口两侧各设置一个的情况模块、门洞口两侧各设置一个的情况模块、沿外部墙体间距不大于2m的情况模块、抗剪墙体端部两侧各设置一个的情况模块以及抗剪墙墙体拼接处各设置一个的情况；所述X/Y方向第i面抗剪墙体所需抗拔锚栓数量依据X/Y方向第i面抗剪墙体的长度、高度、单个抗拔螺栓或抗拔连接件的抗拔承载力以及X方向第i面墙体剪力和Y方向第i面墙体剪力计算得出，若X/Y方向第i面抗剪墙体所需抗拔锚栓数量小于等于X/Y方向第i面抗剪墙体构造设置的抗拔锚栓数量，则判定抗拔件、抗拔螺栓、抗拔连接件满足受力及构造要求，若X/Y方向第i面抗剪墙体所需抗拔锚栓数量大等于X/Y方向第i面抗剪墙体构造设置的抗拔锚栓数量，需要调整抗拔锚栓数量。
如图5所示，所述轻量化钢结构构件计算模块4对轻量化钢结构进行结构构件分析和计算的方法如下：根据轻量化钢结构抗震计算模块1及人机交互输入可以获得构件恒荷载和构件活荷载，结合计算机系统中构件内里计算模块以及荷载分项系数可以计算得到杆件的轴力及构件断面弯矩值；根据人机交互输入的构件截面基本参数，结构计算程序自动计算得到构件有效截面参数以及构件计算长度，所述所述构件计算长度依据构件几何长度和计算长度系数得出；根据杆件的轴力和构件断面弯矩值以及构件有效截面参数以及构件计算长度可以计算得到杆件的受理情况，当构件轴力为拉力时，调用受拉构件计算模块对杆件做受力分析，构件轴力为压力时，调用受压构件计算模块对杆件做受力分析；若杆件受力不满足，返回修改构件截面基本参，重复以上计算过程，直至构件验算合格，输出构件计算书。
这种轻量化钢结构设计及结构计算方法可以有效地解决轻量化钢结构结构计算没有与国家规范相匹配的国产计算方法及软件算法的问题，摆脱了对国外相关计算软件的依赖，为轻量化钢结构在国内的大力推广奠定了设计基础，使得结构设计有相关计算程序可循，减少了工作量，提高了工作效率和准确性，经济效益和社会效益突出。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种轻量化钢结构设计及结构计算方法，其特征是，包括计算机系统中装载的用于对轻量化钢结构进行抗震设计和计算的轻量化钢结构抗震计算模块（1）、用于对轻量化钢结构进行抗风设计和计算的轻量化钢结构抗风计算模块（2）、用于对轻量化钢结构进行结构构造设计的轻量化钢结构构造设计模块（3）以及用于对轻量化钢结构进行结构构件分析和计算的轻量化钢结构构件计算模块（4），并综合轻量化钢结构抗震计算模块（1）、轻量化钢结构抗风计算模块（2）、轻量化钢结构构造设计模块（3）、轻量化钢结构构件计算模块（4）输出结构计算书（5）；所述轻量化钢结构抗震计算模块（1）对轻量化钢结构进行抗震设计和计算的方法如下：人机交互过程中输入建筑力学计算所需基本参数以及地震相关计算参数；输入的建筑力学计算所需基本参数构成重力荷载代表值，输入的地震相关计算参数结合重力荷载代表值可以计算得到水平地震影响系数，由水平地震影响系数和重力荷载代表值结合输入的顶部附加地震影响系数可以得到各楼层地震作用标准值；通过人机交互输入X/Y方向各抗剪墙体抗剪刚度和有效长度，结合各楼层地震作用标准值通过计算规则做出地震载荷作用下抗剪墙体抗剪承载力是否满足要求以及抗剪墙体层间位移限值是否满足要求，若抗剪墙体抗剪承载力以及抗剪墙体层间位移限值均满足要求，可以完成轻量化钢结构抗震安全性评测；所述轻量化钢结构抗风计算模块（2）对轻量化钢结构进行抗风设计和计算的方法如下：人机交互过程中输入建筑力学计算所需基本参数；根据轻量化钢结构建筑体型特征，计算机计算X/Y方向受风荷面积，由X/Y方向受风荷面积、建筑力学计算所需的基本参数和建筑模型通过计算机内置计算模块可以计算出屋面、墙体X/Y方向风荷载标准值，结合X/Y方向受风荷面积得到屋面、墙体X/Y方向风荷载；通过人机交互输入X/Y方向各抗剪墙体抗剪刚度和有效长度，结合屋面、墙体X/Y方向风荷载，通过计算规则做出风荷载作用下抗剪墙体抗剪承载力是否满足要求以及抗剪墙体层间位移限值是否满足要求，若抗剪墙体抗剪承载力以及抗剪墙体层间位移限值均满足要求，可以完成轻量化钢结构风荷载作用下抗剪墙体抗剪承载力的安全性评测；所述轻量化钢结构构造设计模块（3）中包括抗拔锚栓基本要求模块、抗拔连接件基本要求模块、国家规范中有关抗拔件设置的相关构造措施模块以及抗拔连接件设置的相关构造措施模块；在抗拔件设置的相关构造措施模块中依据抗拔锚栓基本要求模块选择抗拔螺栓的设置情况，在抗拔连接件设置的相关构造措施模块中依据抗拔连接件基本要求模块选择抗拔连接件的设置情况，并得出X/Y方向第i面抗剪墙体构造设置的抗拔锚栓数量；计算机根据轻量化钢结构抗震及抗风受力要求计算所需的X/Y方向第i面抗剪墙体所需抗拔锚栓数量，根据X/Y方向第i面抗剪墙体所需抗拔锚栓数量和X/Y方向第i面抗剪墙体构造设置的抗拔锚栓数量判定抗拔件、抗拔螺栓、抗拔连接件是否满足受力及构造要求，若满足要求即可得出其合理的X/Y方向第i面抗剪墙体所需抗拔锚栓数量；所述轻量化钢结构构件计算模块（4）对轻量化钢结构进行结构构件分析和计算的方法如下：根据轻量化钢结构抗震计算模块（1）及人机交互输入可以获得构件恒荷载和构件活荷载，结合计算机系统中构件内里计算模块以及荷载分项系数可以计算得到杆件的轴力及构件断面弯矩值；根据人机交互输入的构件截面基本参数，结构计算程序自动计算得到构件有效截面参数以及构件计算长度，所述构件计算长度依据构件几何长度和计算长度系数得出；根据杆件的轴力和构件断面弯矩值以及构件有效截面参数以及构件计算长度可以计算得到杆件的受力情况，当构件轴力为拉力时，调用受拉构件计算模块对杆件做受力分析，构件轴力为压力时，调用受压构件计算模块对杆件做受力分析；若杆件受力不满足，返回修改构件截面基本参数，重复以上计算过程，直至构件验算合格，输出构件计算书。
2.根据权利要求1所述的一种轻量化钢结构设计及结构计算方法，其特征是，所述建筑力学计算所需基本参数包括材料容重、恒荷载、屋面雪荷载、活荷载，所述材料容重是通过人机交互人工输入结构层厚度，容重软件自动计算结构层自重得出，特殊集中荷载人工输入，所述屋面雪荷载包括基本雪压、积雪分布系数以及屋面投影面积，所述活荷载手动输入；所述地震相关计算参数包括抗震设防烈度、设计地震分组、场地类别、场地特征周期、结构阻尼比、水平地震影响系数最大值以及水平地震作用放大系数。
3.根据权利要求1所述的一种轻量化钢结构设计及结构计算方法，其特征是，所述计算规则包括各抗剪墙体单位长度水平剪力值、抗剪墙体单位长度受剪承载力设计值以及层间位移限值；所述各抗剪墙体单位长度水平剪力值以及抗剪墙体单位长度受剪承载力设计值用于计算地震载荷作用下抗剪墙体抗剪承载力是否满足要求，层间位移限值用于计算地震载荷作用下抗剪墙体层间位移限值是否满足要求；若抗剪墙体抗剪承载力或抗剪墙体层间位移限值不满足要求，需要调整抗剪墙体，对X/Y方向各抗剪墙体抗剪刚度和有效长度进行调整。
4.根据权利要求1所述的一种轻量化钢结构设计及结构计算方法，其特征是，所述建筑力学计算所需基本参数包括基本风压、底面粗糙度、风荷载体型系数、风压高度变化系数和高度Z处的风振系数。
5.根据权利要求1所述的一种轻量化钢结构设计及结构计算方法，其特征是，所述计算规则包括各抗剪墙体单位长度水平剪力值、抗剪墙体单位长度受剪承载力设计值以及层间位移限值；所述各抗剪墙体单位长度水平剪力值以及抗剪墙体单位长度受剪承载力设计值用于计算风荷载作用下抗剪墙体抗剪承载力是否满足要求，层间位移限值用于计算风荷载作用下抗剪墙体层间位移限值是否满足要求；若抗剪墙体抗剪承载力或抗剪墙体层间位移限值不满足要求，需要调整抗剪墙体，对X/Y方向各抗剪墙体抗剪刚度和有效长度进行调整。
6.根据权利要求1所述的一种轻量化钢结构设计及结构计算方法，其特征是，所述抗拔锚栓基本要求模块的设计原则包括抗拔锚栓不小于M16，抗拔锚栓最大间距不大于6m，所述抗拔连接件基本要求模块的设计原则包括抗拔连接件立板钢板厚度不小于3mm，抗拔连接件垫片厚度不小于6mm；所述抗拔螺栓的设置情况用于抗剪墙体与地基基础连接处抗拔锚栓与抗拔连接件同时使用的情况，包括下部墙体小于900mm的窗洞口两侧各设置一个的情况模块、门洞口两侧各设置一个的情况模块、抗剪墙体角部两侧各设置一个的情况模块以及抗剪墙体两侧端部各设置一个的情况模块；所述抗拔连接件的设置情况用于抗剪墙体与上部楼盖、抗剪墙体连接处抗拔锚栓、抗拔连接件选用一种的情况，包括下部墙体小于900mm的窗洞口两侧各设置一个的情况模块、门洞口两侧各设置一个的情况模块、沿外部墙体间距不大于2m的情况模块、抗剪墙体端部两侧各设置一个的情况模块以及抗剪墙墙体拼接处各设置一个的情况；所述X/Y方向第i面抗剪墙体所需抗拔锚栓数量依据X/Y方向第i面抗剪墙体的长度、高度、单个抗拔螺栓或抗拔连接件的抗拔承载力以及X方向第i面墙体剪力和Y方向第i面墙体剪力计算得出，若X/Y方向第i面抗剪墙体所需抗拔锚栓数量小于等于X/Y方向第i面抗剪墙体构造设置的抗拔锚栓数量，则判定抗拔件、抗拔螺栓、抗拔连接件满足受力及构造要求，若X/Y方向第i面抗剪墙体所需抗拔锚栓数量大等于X/Y方向第i面抗剪墙体构造设置的抗拔锚栓数量，需要调整抗拔锚栓数量。
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