迈达斯软件之张弦桁架

分析目的（一）在工程中已知索单元初拉力的情况下，加上其它荷载进行分析，求索单元的拉力变化及结构的变形（二）对带有索单元的结构进行反应谱分析张弦桁架对带有索单元的结构进行分析，一般来说，索的变形和梁、桁架单元相比要大，属于大位移，因此在分析的时候需要使用几何非线性分析（也就是大位移分析）。求解的时候需要通过迭代来进行。这就是分析目的一要做的工作，在MIDAS/Gen中通过定义几何非线性分析来进行。但是工程中有时候也需要计算带索单元的结构在地震作用下的反应，而通过底部剪力法或者振型分解反应谱法计算地震作用，进行的是线性分析，此时需要进行小位移分析。另外索单元张拉后，带有一定的刚度，有时候为了求解的简化，也可以将索单元等代成桁架单元来考虑，此时也可以进行小位移分析。这就是分析目的二要做的工作，在MIDAS/Gen中通过定义“初始荷载>小位移>初始单元内力”来进行。

几点参考知识——在开始学习张弦桁架的建模分析之前，先了解几点有关的知识张弦结构的形态定义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：（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。

零状态的确定，往往还和施工的工艺情况等有关，一般采用逆迭代法，该方法的基本思路是：首先假设一个零状态的形状，然后施加索拉力，求出结构变形后的形状，将其与初始态比较，如果差别比较小，就可以认为此时的零状态就是要求的放样状态，如果差别超过一定的范围，则修正零状态，再次迭代。该状态主要是用于工厂的构件下料，所以一般在设计的时候不考虑，由钢结构加工单位考虑。设计的时候一般是已经求出了索单元的初拉力或者常常先直接假定一个索拉力，然后进行结构在索拉力和其它荷载共同作用下的分析。所以设计中应用MIDAS/Gen程序对带索单元的结构进行分析一般是对初始态和荷载态进行分析。索初拉力的预估工程中一般凭设计经验估算索的初拉力，常用的有如下几种：1）索控制应力取应变值为0.0015～0.00175时的应力值；2）索控制应力直接取0.53倍的强度标准值，或有效应力的0.13倍

；注意索的初拉力还要满足有关规范、规程的要求，例如《点支式幕墙规程》（CECS127－2001）规定：索的挠度应控制在跨度的1/300以内；索的拉力不大于最小整索的破断拉力的1/2.5。首先把索单元变成桁架单元，利用“初始荷载>小位移>初始荷载控制数据”，添加“初始内力组合”，一般工程中考虑索拉力和自重平衡的时候为初始态，所以可以选择自重荷载工况。利用小位移分析，可以在“结果>分析结果表格>初始单元内力”中得到索单元的拉力。然后将表格中“初始单元内力”的索单元内力值作为索的初拉力，使用大位移分析，看看自重作用下，结构的变形是否接近0，如果不接近0，则调整索单元的初拉力，一般反复试算几次，即可得到索单元的初拉力值。利用MIDAS/Gen试算索中初拉力的一种方法：（仅供参考）操作步骤对于第一种分析---打开建好的张弦桁架模型、输入其它荷载---输入索单元的初拉力（即对索单元进行张拉）---定义几何非线性分析控制数据---运行结构分析---查看结果对于第二种分析---打开建好的张弦桁架模型---添加各类荷载、设定反应谱及工况---使用小位移输入索单元的初拉力（即对索单元进行张拉）---运行结构分析---查看有关结果分析模型与荷载工况

模型透视图模型立面图输入各种荷载

自重、屋面恒、活荷载的输入同其它分析的输入。由荷载组合建立荷载工况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。MIDAS/Gen中可以通过“荷载>由荷载组合建立荷载工况”将某一荷载组合生成一种荷载工况，再利用该工况进行分析。添加索单元的初拉力

在MIDAS/Gen中，进行几何非线性分析（大位移）分析时，给索单元加初拉力的方法有三种：1、荷载>初始荷载>大位移>几何刚度初始荷载2、在建立单元的时候，“单元类型”选择为索单元时，使用无应力长度“Lu”或者直接加“初拉力”3、荷载>预应力荷载>初拉力荷载

方法一施加的初拉力相当于内力。这可以用以下两点来理解：一是该力不属于任何荷载工况。在查看某一荷载工况下的索单元内力时，显示的数值为该荷载工况作用下索单元内力和索中初拉力两者的合力。二是它只作用在施加了力的索单元上，在分析时该方法加的初拉力只影响索单元的刚度，不会对结构中其它构件产生内力或者位移。（添加一个空工况，即只给工况类型，不添加任何属于该类型的荷载值，分析后可以看到空工况作用下结构中不产生位移，只有索单元有内力，其余构件的内力为零。）几何刚度初始荷载提供的是刚度，而不是外力。可以这样理解，在进行几何非线性分析的时候，索其实相当于桁架，只是在每一步迭代时，索单元内的拉力会不断变化，索单元的刚度也在不断变化，索单元就好比是一根截面在不断变化的桁架单元。方法满二、怕三施迫加的肯初拉蹲力相行当于已外力观。它揪们的离共同网点是宵都会裂对结遗构中语的其陷它构寸件产店生影方响，酱带来繁位移薪及内存力。秤但是给两者日又有表不同夜，最易主要锻的不厦同是俩：建假立索葛单元盘的时辛候添捐加的党初拉撞力，限既是横外力鸣，同绝时还钟影响兴索单萌元在程计算轨时候裂的初子始刚劲度；安而使修用“忠初拉沃力荷箩载”辛添加绿的初硬拉力稿，只缓是外俯力，谣不影属响索魂单元润在计漆算时广候的旧初始佛刚度立。另沫外二挖者还拿有以谱下的脂不同泥：方法喉二施穿加的禽初拉躬力，按不需遗要设拐定为盈荷载熄工况叶，在狭计算净后，烂查看航某工掀况下土的结塑构内舒力时虚，得批到的屿结果君是该穴工况纪和初胳拉力叉共同漏作用师的结松果。筒（可喘以在注模型捎中添纯加一吊个空良工况标，分清析后云可以他看到管该工顷况下欣，结鲜构中辩会产戴生位垄移，孩除了柴索单董元有图内力蛙外，贿其余石构件剧也会剑有内项力）俱。在翻分析始时该蓝方法次加的抖初拉圾力既状影响立索单猴元的壳初始咽刚度备，又诱对其伟它构跌件产乘生内弟力。工程姿中，黑如果晶需要债模拟钉张拉导索单酸元后液，考乌虑其蓄它构巡寿件中丢也带诉有内画力的驻情况迎，可适以使债用该街方法椒添加撑初拉犹力，下然后贩可以倚进行建结构贡在其只它工划况的绸荷载浪作用么下的叨非线剥性分黑析。方法瓦三需陪要设赵定初初拉力座为某聪一荷贺载工皱况，插当需设要查舱看另础外一君个工束况和头初拉松力共挺同作室用的迅结果栗时，丢要将牛二者硬放在尺同一背个工跌况内笋，进物行非卧线性晨分析糠。在杏需要鼠考虑塞施工热过程秤（例绸如分煌批张驶拉索通单元膨）的购时候层，可记以采洗用这悔种方虏法施雹加初葛拉力芝并设沟定施战工阶泊段进律行分葡析。MI逗DA鸭S/叮Ge烟n施工庆阶段御的定敏义可盆参加搅相关贪例题肆。设定臂非线真性分芹析控捏制数座据如果窑不定旷义“能非线视性分环析荷弦载工逢况”脚，则赚“计退算方程法”折中设喇定的盲参数葡对所即有工闹况都抱适用把。添加涨“非疫线性扫分析热荷载寻工况泳”，泻则对狂该工问况使竹用单脊独设洒定的夕计算盒方法剪及加伏载步拍骤数慌量，鄙其余油的荷来载工女况使鬼用“秧计算扁方法晴”中腐设定辨的参规数。运行程分析堆并查使看结唯果运行盯分析似后，荷注意饰信息林窗口卷里面尚的提精示，躁如果寺有不忆收敛劈燕，如茎图5所示授，需纤要调蚂整“闲非线叉性分搂析控补制数欢据”宏里面见的有倚关参六数。以图盲形方包式显前示索苍单元眠的位纯移以图匙形方驱式显葵示索司单元约的内雨力以表荐格方林式显皱示索阁单元单的内队力以表巧格方衫式显耻示索颤单元滴的信粮息对带轨有索庭单元徐的结肯构进叙行反呀应谱钳分析索单溪元拉奋力的捐添加在对粗带有独索单卷元的拜结构眯进行添反应市谱分合析的哨时候飘，注蹲意到接反应凤谱分彩析属介于弹些性分果析，骡索单驳元在得分析口时等馒代成抗桁架愚单元孙参与督计算泰。此时齿对于烂索单侧元初师拉力哈的添滥加方蹦法是翠：主存菜单>荷载>初始捷荷载>