MIDAS应用之张弦结构

张弦结构分析例题4.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语音资料的弧形网架建模动画，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。为初始态是建筑析施工图中所明屑确的结构外形斧。贷（字3淹）：荷载态葬荷载态是外荷矮载作用在初始衔态结构上发生端变形后的平衡台状态。扭张弦桁架凝在此MIDA族S墙中的计算跪此例题的彩分类及各自的洞步骤如订下缠:挤一、在工程中仆已知索单元初冻拉力的情况下统，加其它荷载债进行分析，求助索单元的拉力装变化及结构的花变形。遣打开建好的张无弦桁架模型堵、输入其它荷略载产输入索单元的妈初拉力（即对肆索单元进行张颜拉）唱定义几何非线见性分析控制数蜘据运行结构分析查看结果底二、对带有索惧单元的结构进棒行反应谱分析烟打开建好的张响弦桁架模型戒添加各类荷载长、设定反应谱视及工况尺使用小位移输倍入索单元的初挪拉力（即对索味单元进行张拉组）运行结构分析查看有关结果逃分析模型与荷阅载工况伸本例题们张弦桁架乘的几何形状、去边界条件以及阁所使用的构件阶如顾图奔1曾所示。共本例题的边界撕条件设定为一鲁端铰接，另一刃端为滑动支座霜。仅本例题中董荷载完只考虑煮自重、切屋盖作用谋恒买荷载义、活荷载、索钩的初拉力灭。投(爱本亚例题数据仅供税参狮考指)砌注意纺：进行几何非涂线性分析时，酿需要查看几种邻荷载肺按一定的方式塑进行荷载库组合作用爸后佣的结果，必须晚将该荷载组合缸作为一个工况泥进行非线性分喇析，查看该工秆况的结果。不菜能象弹性分析河时，直接查看树分析后几种单杏独工况的颜线性孔组合结果。疑扮行透径盛李哨娱叹签纸喝确荷早载谜郊10耐kN则汇（节点荷载）告筑票击某碍荷还载杯5kN缺宅（节点荷载）落蝴1000k回N轴侧图平面图立面图洗图毫1.查喊分析模型输入各种荷载姜自重、屋面恒辉、活荷载的输叶入瓦设定荷载工况嘱，核输入必自重、页翁荷载、酬盯荷载。关于荷构载的输入努，可以参见平碎面网架的例题则。疾由荷载组合建盏立荷载工况诉需要查看几种芹荷载按一定的翅方式进行荷载裹组合作用后的艇结果，必须将干该荷载组合作嚷为一个工况进嚷行非线性分析忌，查看该工况拘的结果阀。绝MIDAS/斥Ge杠n希中可以通计过据“墨荷倘载胆>干由缘荷载组合建立纠荷载工况姿”市将某一荷载组行合生弯成威一种荷载工况滤，再利用该工警况进行分析卵。挥本例题中，剥假设呀需要查看的是庸在松1.相2悼倍恒荷载（包逢括自重）屈和途1.班4左倍活荷载（温即砍阀1.2D+此1.4L狐）组合下的结母果。圣图丈2蜜.脸担由荷载组合生文成荷载工况萄添加索单元的橡初拉力尽主菜壳单扭>春荷界载台>稠初始荷娃载腹>敲大位创移垄>蚀几何刚度初始砍荷载粱。逝选择好需要加腾初拉力的索单轨元后，利用该皆菜单给索单元袍加初拉力。膏注搂：捉在五MIDAS/肢Ge庄n赶中，进行几何碧非线性分析浓（大位移）分咳析回时，给索单元逮加初拉力的方伴法有宾三粥种：声荷更载揭>倒初始荷荣载谨>幕大位虚移帐>冷几何刚度初始凤荷载铅，宏在建立单元的草时候概，茶“馆单元类啄型擦”壁选择为索单元京时，使用无应职力长导度婶“她L旱u隔”的或者直接把加碰“显初拉允力圾”尊，榜3螺、拳形荷嫩载符>字预应力荷舅载忙>透初拉力荷载索。央方法一灾施泊加的初拉力相菜当于内力，僚在查看某一荷导载工况下的构喉件内力时，疫显示的数值眯为初拉力和该勉荷载工况作用棕下索距单元内力两者何的合力。裳方法二、三跟施劲加的初拉力相班当于外力。群方法二宴施中加的初拉力，澡不需要设定为弟荷载工况，在挖计算后，查看津某工况下的结恼构内力握时侍，得到的结果拔是该工况和初像拉力共同作用婆的结果。趁方法三需要设恼定初拉力为某话一荷载工况，书当困需要查看另外杀一贱个扁工况和初拉力谈共同作用的结隐果时，歪要将二者放在井同一个工况内寒，进行非线性辞计算。在需要拖考虑汁施工过程（例者如齐分批张拉晃索单元）美的时候，可以调采用这种方法涛施技加初拉力并设土定施工阶段映进行阳分析。掘MIDAS/驾Ge应n搂施工阶段的定架义可参加相关瓦例题。链图亲3填.悄夫添加索单元的染初拉力俯设定非线性分灰析控制数据典主菜慢单听>睁分谁析预>混非线性挤分析控制堵。跌设定几何非线捉性的分析稠，选择计算方番法、加载步骤肉数量、子步骤宴内迭代次数，妄选择收敛条件扬。添加“非线性分析荷载工况”，则对该工况使用单独设定的计算方法及加载步骤数量，其余的荷载工况使用添加“非线性分析荷载工况”，则对该工况使用单独设定的计算方法及加载步骤数量，其余的荷载工况使用“计算方法”中设定的参数。如果不定义“非线性分析荷载工况”，则“计算方法”中设定的参数对所有工况都适用。蔬图疫4慧.盗非线性汇分析控制数据桥运行分析并查治看结果芦运行分析后，两注意信息窗口遍里面的提示，亏如果有不收敛号，做如换图延5伴所示，关需要调即整喘“坡非线性分析控熊制数追据百”愁里面的有关参陵数。岔通最过轰“星主菜办单完>略结韵果闪>符位移摇>纯位移等值容线遥”胃、辞“抱主菜屯单躁>梁结起果棍>寸内任力少>馅桁架单元内力饥”讽，可古以图形方式查诚看结构的位移斗、桁架及索单另元的内力，分轨别见梨图透6置、辰图漫7腰。罚通过浮“察主菜颈单迈>贪结回果饺>运分析结果表筒格绕>展索单元程>罚内力壮”青、丧“杆主菜曾单凤>领结单果具>秩分析结果表墓格村>缸索单元龟>抢信息归”勇，可以表格方宫式查看索单元参的内力仰及有关信息蹦，见芦图念8犹、蒜图岭9该。晕也可以通过睛“装主菜饺单摄>森结薯果傍>舒分析结果表戚格临>窑桁架单元返>娃内力组”堂、腐“示主菜惩单蠢>酷结雪果陷>冬分析结果表他格宁>吉桁架单元眯>输应淹力壁”婶，肾在盆“方选择类世型辣”拿中选测择乖“语只受拉桁架单备元鹰”楚，点击羽，也可以查看引索单元的内力均、应力息，见图筹1症0灵、趋图村11脖。架图惠5.冒侧信息窗口的提磨示摩图皮6.追衣以图形方式显堤示结构的位移如果只想显示结构中部分单元的内力数值，而其它的构件又要同时显示出来时，可以单击“显示选项”如果只想显示结构中部分单元的内力数值，而其它的构件又要同时显示出来时，可以单击“显示选项”按钮，选择“绘图”下面的“被钝化的目标”，在右边的“选择值”中勾选“显示单元、节点”。临图既7袄.星灾以图形方式显兴示索单元的内半力鸭图旱8.皇疼以表格方式显杠示索单元的内械力廊图乌9.蝇判显示索单元的快信息赛图鸟10帽.删恭以表格方式显钉示索单元的内枕力丹图吧11端.迫库以表格方式显态示索单元的应般力钓对带有索单元硬的结构进行反肉应谱分析舒各类荷载的添爸加、设定反应极谱及工况本例陕题不再重复叙码述，可以参见炼其它学习例题狭。杏索单元拉力的较添加朋在对蒙带有索单元的伙结构进行反应挖谱分析敏的时候，注意恋到反应谱分析鬼属于弹性分析关，索单元在分斯析时等代成桁旋架单元参与计包算。隐此时对于索单鄙元初拉力的添它加方法是：驱主菜累单享>斯荷载锻>筑初始荷丘载巷>股小位词移抹>讲初始单元内力纤。弊见染图访1肢2尊。观图蠢12.赶球初始单元内力价运行分析并查魂看结果浑本例题中，在闹这里我们只显究示查看振型及傻周期。其余结铺果抓的渐查看，可以