空间结构的建模及计算
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2023年03月24日 10:31:18
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1 空间建模基本操作 建模方式:

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空间建模基本操作

建模方式:

  • 手工绘点画线

  • 导入dwg

  • 参数化建模

  • 导入导出MST,3D3S

  • 通过接口转换复杂模型Midas,SAP2000

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空间结构建模基本操作:

  • 工况设置

  • 荷载输入

  • 导入楼层

※注意:楼板荷载与蒙皮导荷是不能重复使用;或者在导入楼层时,不要选择导入荷载。

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2

如何利用蒙皮导荷

蒙皮导荷:

  • 蒙皮的概念——软件在迎着荷载的一侧,自动沿着结构的最外侧生成的导荷面。

    蒙皮操作的对象不仅限于空间建模生成的构件,还可以同时包括参照楼层的           构件,甚至仅仅针对参照楼层的构件也可以进行蒙皮操作。可以看出,蒙皮导荷是一种更加准确、便于人工控制、适应性更强的导荷方式。

  • 蒙皮的方向——蒙皮法向

  • 荷载的计算面积——蒙皮面积or投影面积

  • 蒙皮导荷的方向——蒙皮法向or投影面方向

  • 导算荷载的形式——节点荷载or线荷载

  • 普通层使用蒙皮

  • 前处理的风荷载 与 蒙皮导算风荷载的兼容

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可对蒙皮赋予材料属性:

  • 自动生成的蒙皮没有刚度属性,它仅仅是导算荷载的辅助工具。

  • 但是,在蒙皮菜单下设置了【蒙皮材料】子菜单,如果对蒙皮设置了材料属性,则蒙皮本身成为结构构件,他具有刚度参与整体结构计算,并可按壳单元给出设计结果

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蒙皮菜单新增功能:

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指定上下弦增加对梁的支持:

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空间层与普通层模型转换

转换的目的

  • 参与层指标统计;

  • 参与施工图设计;

  • 考虑特殊荷载,工况(吊车荷载,自定义工况)

  • 复杂结构划分楼层。

空间层模型转入楼层中的荷载处理

转换后模型的检查和调整

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4

空间结构的支座设置

模型中包含大跨空间结构时,常需要对大跨结构的支座设置弹性连接。这里的弹性连接指的是铰接支座或者可以滑动的支座形式,因为大跨结构必须考虑它实际存在的支座滑动才能满足实际要求。


YJK提供三种设置弹性支座的方式:

1、两点约束;

2、支撑定义连接属性;

3、单点约束;


两点约束:

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优点:按整体坐标系(xyz)定义,适应尺寸定位不准的情况

缺点:操作较不便,不支持框选定义


支撑定义连接属性:

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优点:1操作方便,支持框选定义2支持导入楼层的操作,普通层也可以定义

缺点:按局部坐标系(U1U2U3)定义,对模型尺寸定位要求高

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单点约束:

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适用于普通层 层间定义连接属性,多用于减隔震模型中设置隔震支座。


设置支座:

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多用于空间结构基础嵌固的情况。

也可用于空间模型单独计算的算例。


两点约束(第一种设置弹性支座方式):

两点约束用于指定同标准层内(或空间层内)两点间的约束关系。

操作步骤:

第一步在建模时在支座处设置好分开的两个节点,

第二步在计算前处理,使用节点菜单下的两点约束菜单设置两点约束,

第三步补充层间杆件连接。

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第一步,设置网架支座分开的两个节点:

对于支座的上节点,我们直接以支座在网架上弦处的节点为支座的上节点,不用另外单独设置;对于支座的下节点,须设置在4层的柱顶节点处,这个节点需要单独画出。

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为了准确、方便地绘制每个网架支座的下节点,可使用“参照楼层”菜单,使用框架第4层为参照楼层,对模型用单线显示(使用屏幕右下角的按钮),用鼠标捕捉圆圈处的柱顶画出节点;

由于是在参照楼层的柱顶节点直接画出支座下节点,因此这种方式概念明确,设置准确,操作简便

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第二步,在计算前处理设置两点约束:

退出建模菜单,进入计算的前处理,点取“节点属性”菜单下的“两点约束”菜单,

分别对每个支座设置两点约束,

操作是现在对话框上设置支座属性,再用鼠标点取支座的两个节点。

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每个节点6个自由度,点【两点约束】菜单弹出对6个自由度的控制对话框,用户需对约束的自由度前打钩,如下对话框设置的是铰接、约束X、Z方向平动、对Y方向设置2000kN/m刚度的滑动连接。

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第三步,为了建立楼层关系的补充措施:

为了建立楼层关系,还需要把至少一个支座,设置为斜杆。

由于空间结构将形成一个最上的楼层,楼层之间是需要杆件相连的,而如上空间网架与下层之间都是分开的两个节点,这将造成模型检查的“楼层悬空”的提示,也不能在计算结果中形成空间楼层和下面楼层的正常的相关统计计算,因此需要把空间结构的至少一个支座用斜杆模拟建模;

对这个斜杆支座,还需用特殊支撑菜单把他设置为弹性连接;

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将支撑杆件改为弹性连接(第二种设置弹性支座方式):

这一方式是将弹性连接位置的两个节点之间输入一根斜杆,再到计算前处理的特殊支撑菜单,利用“设置连接属性”菜单将这些支撑设置为弹性连接。


第一步把网架的每一个支座都用斜杆建模:

假设网架的支座高度为300mm,位于网架的上弦,在网架建模时,使网架的位置高于框架第4层的柱顶为300mm。

为了准确、方便地找出每个网架支座的下节点,可使用“参照楼层”菜单,使用框架第4层为参照楼层,画支座轴线时,用鼠标可准确捕捉参照楼层的柱顶节点,从而保证支座和下层的准确连接

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第二步把每个斜杆支座在前处理的特殊支撑菜单设置为弹性连接:

YJK在【前处理及计算】-【特殊支撑】菜单下,设置了可将支撑杆件改为弹性连接的菜单,操作是先定义连接属性,再把设置好的连接属性布置到相应的斜杆杆件上。软件将自动把相应的支撑杆件改为弹性连接,他的作用和加在支撑两端点之间的两点约束相同。

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这种将支撑改为弹性连接的方式是YJK的特色,他使弹性连接的设置变得既方便、适应性又强。首先因为支撑的输入在YJK的建模中非常方便,另外由于约束加在支撑两端节点之间,这样设置的滑动支座不会受到约束,滑动在非水平方向也可以实现。

这种方式的优点是:1)支座的内力结果可从斜杆内力结果输出得到;2)适应空间结构模型导入到普通楼层的情况。


单点约束(第三种设置弹性支座方式):

  • 【单点约束】是YJK独有的特色菜单,他是针对柱底下的约束设置(也可在支撑底下设置)。

  • 软件自动在柱底和下层节点之间设置约束,不用再人为在约束处设置分离的两个节点,简化了操作。

  • 因此,对于柱下、支撑下的弹性连接用单点约束设置更方便。

  • 需注意的是,【单点约束】目前不支持在多根构件交汇的节点进行设置。

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空间结构计算注意事项

  • 空间结构在计算简图中最后一个自然层

  • 空间结构施工次序的指定

  • 自由度较多,杆件间刚度常差异比较大,地震计算宜采用Ritz向量法,以得到足够的质量振型参与系数

  • 存在混凝土和钢结构两种,宜采用比例阻尼


计算地震作用时可对砼结构和钢结构组成的混合结构按照不同阻尼比计算

  • 在地震作用参数中阻尼比设定选项:

       1)全楼统一      2)按材料区分

  • 程序按照应变能加权平均的方式计算等效阻尼比

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  • 即抗震规范10.2.8条的“振型阻尼比法”

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知识点:空间结构的建模及计算

空间结构的发展

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