midasGen-张弦结构1学案.doc

例题4 张弦结构分析 例题. 张弦结构分析 概要 此例题将介绍利用midas Gen做张弦结构分析的整个过程，以及查看分析结果的方法。 该例题的建模部分可以参见midas Gen初级培训的网架建模步骤，这里不再做介绍。通过该例题希望用户能够了解做张弦结构分析的一般步骤和过程，重点是让用户了解在midas Gen中施加和调整索单元张拉力的方法、几何非线性分析的设置及如何对带有索单元的结构进行弹性反应谱分析。 张弦结构概述 张弦结构是将上弦刚性受压构件通过撑杆与下弦拉索组合在一起形成自平衡的受力体系，是一种大跨度预应力空间结构体系。 张弦结构上弦刚性构件可以是实腹式梁，也可以是格构式桁架，据此对不同的张弦结构可称作张弦梁或张弦桁架。本例题中介绍的模型使用张弦桁架。 张弦结构的特点 张弦结构在保证充分发挥索的抗拉性能的同时，由于引进了具有抗压和抗弯能力的桁架或梁而使体系的刚度和稳定性大为增强。 对张弦结构中索施加一定的预拉力，这既可使索具有适当的初始绷紧度，也可对索与桁架或梁之间的受力比例进行必要调整；既充分发挥了索的抗拉能力，又调整了桁架或梁的内力分布（使桁架或梁中的内力分布趋于均匀） 张弦结构的形态定义 张弦结构像悬索结构等柔性结构一样，根据张弦结构的加工，施工及受力特点，通常将其结构形态定义为零状态、初始态和荷载态三种。 （1）：零状态 零状态是拉索张拉的前状态，实际上是指构件的加工和放样状态，通常也称结构放样态。 当索张拉完毕后，结构上弦构件的形状将发生偏离，从而不能满足建筑的要求，因此，张弦结构上弦构件的加工放样要考虑这种索张拉后带来的变形影响，这是张弦结构要进行零状态定义的原因。 （2）：初始态 初始态是拉索张拉完毕后，结构安装就位的形态，通常也称预应力态。 初始态是建筑施工图中所明确的结构外形。 （3）：荷载态 荷载态是外荷载作用在初始态结构上发生变形后的平衡状态。 张弦桁架在midas中的计算 此例题的分类及各自的步骤如下: 一、已知索单元初拉力的情况下，求索单元的拉力变化及结构的变形。 简介 设定操作环境及定义材料和截面 建立张弦梁一个锥体网架条件 二、对带有索单元的结构进行反应谱分析 索单元拉力添加（即对索单元进行张拉） 运行分析并查看结果 一.已知索单元初拉力的情况下，求索单元的拉力变化及结构的变形 1.简介 本例题张弦桁架的几何形状、边界条件以及所使用的构件如图1所示。边界条件设定为一端铰接，另一端为滑动支座。本例题中荷载只考虑自重、屋盖作用恒荷载、活荷载、索的初拉力。(本例题数据仅供参考) 本例题基本数据如下： 上（下）299×14 腹杆：P152×8 上弦支撑：P121×6 撑杆：P159×8 拉索：预应力索 钢材：345 上弦梁圆弧=168m；上下距离：m 注意：进行几何非线性分析时，需要查看几种荷载按一定的方式进行荷载组合作用后的结果，必须将该荷载组合作为一个工况进行非线性分析，查看该工况的结果。不能象弹性分析时，直接查看分析后几种单独工况的线性组合结果。 荷载工况 1 – 自重 荷载工况 2 –屋面恒荷载 10kN （节点荷载） 荷载工况 3 –屋面活荷载 5kN （节点荷载） 索初拉力 770kN 轴侧图 平面图 立面图 图1 分析模型 2.设定操作环境及定义材料和截面 在建立模型之前先设定环境及定义材料和截面 主菜单选择 文件新项目 主菜单选择 文件保存: 输入文件名“平板网架设置单位系: 长度 m, 力 kN 图2 定义单位体系 4．主菜单选择 特性材料材料特性值 添加：定义Q235钢材 材料号：1 名称：Q345 设计类型：钢材 规范：GB03(S) 数据库：Q345 材料类型：各向同性 点击确认按钮 图3 定义材料 5．主菜单选择 特性截面截面特性值 图4 定义截面 3.建立张弦梁一个锥体 1．主菜单选择 节点/单元节点建立节点快捷键trl+Alt+1） 建立节点1（0,1,0），,-1,0），,0,-1.8） 2．主菜单选择 节点/单元单元扩展（快捷键lt+5） 选中节点1、2，输入相应参数，如图 选中节点输入相应的参数，如图 3．主菜单选择 节点/单元单元建立单元（快捷键lt+1） 选择材料为截面152×8，桁架单元，连接）4,6）5,6） 选择材料为截面