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例题张弦结构分析2 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。
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。
例题张弦结构分析（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。
张弦梁结构的基本原理及应用张弦梁结构是一种常见的结构形式，它由一条或多条张紧的细长弦组成，通常呈直线或曲线形状。
这种结构的设计基于其独特的力学原理和应用需求，具有许多特点和广泛的应用领域。
本文将详细介绍张弦梁结构的基本原理和应用。
张弦梁结构的基本原理可以归纳为以下几个方面：首先，张弦梁结构主要受拉力作用，弦的作用类似于绳索或钢线，能够承受拉力，而较小范围内的压力力只作用在弦杆的端部。
这使得张弦梁结构能够有效地承受荷载并传递到支撑结构上。
其次，张弦梁结构的弦杆与支撑结构之间的连接采用刚性节点，这些节点可以通过螺栓、焊接等方式进行连接，以增强结构的稳定性和刚度。
此外，张弦梁结构采用杆件的组合形式，可以通过增减弦杆数量或调整弦杆的长度和位置来满足各种设计需求。
这使得张弦梁结构具有良好的可调性和可塑性，能够适应不同形状和载荷条件的设计需求。
张弦梁结构的应用非常广泛，主要体现在以下几个方面：首先，张弦梁结构在桥梁工程中得到广泛应用。
通过使用张弦梁结构，可以实现大跨度桥梁的设计和建设。
张弦梁桥梁具有自重轻、刚度高、抗震性能好等特点，适用于高速公路、铁路、高架桥等工程项目。
其次，张弦梁结构也常用于建筑领域的大跨度屋盖结构和空间结构。
这类结构通常要求无支撑柱，对结构的刚度和稳定性有较高的要求。
张弦梁结构因其自重轻、施工快、适应性好等优点，非常适合应用于此类建筑项目。
此外，张弦梁结构还可以用于塔架、烟囱、桅杆等工程项目。
通过合理设计和应用张弦梁结构，可以实现这些高耸的结构物的稳定性和强度要求。
还有一个重要的应用领域是航空航天工程。
张弦梁结构可以用于飞机机翼和直升机旋翼等飞行器的结构设计，能够在飞行过程中承受飞行载荷和气动力的作用。
此外，张弦梁结构还在体育场馆、展览馆、大型展台和临时结构等场合得到广泛应用。
这些场所通常需要大跨度、无支撑柱的结构，而张弦梁结构正好满足此类需求。
总之，张弦梁结构通过其独特的力学原理和应用特点，在各个工程领域中得到了广泛的应用。
例题3 钢框架结构分析及优化设计1例题钢框架结构分析及优化设计2 例题.钢框架结构分析及优化设计概要本例题通过某六层带斜撑的钢框架结构来介绍midas Gen的优化设计功能。
midas Gen提供了强度优化和位移优化两种优化方法。
强度优化是指在满足相应规范的强度要求条件下，求出最小构件截面，即以结构重量为目标函数的优化功能。
位移优化是针对钢框架结构，在强度优化设计前提下，增加了以侧向位移为约束条件的自动设计功能。
本文主要讲述强度优化设计功能。
此例题的步骤如下:1.简介2.建立模型并运行分析3.设置设计条件4.钢构件截面验算及设计5.钢结构优化设计例题钢框架结构分析及优化设计1.简介本例题介绍midas Gen的优化设计功能。
例题模型为带斜撑的六层钢框架结构。
(该例题数据仅供参考)基本数据如下：➢轴网尺寸：见图2➢柱: HW 200x204x12/12➢主梁：HM 244x175x7/11➢次梁：HN 200x100x5.5/8➢支撑：HN 125x60x6/8➢钢材： Q235➢层高：一层 4.5m二～六层 3.0m➢设防烈度：8º（0.20g）➢场地： II类➢设计地震分组：1组➢地面粗糙度；A➢基本风压：0.35KN/m2；➢荷载条件：1-5层楼面，恒荷载 4.0KN/m2，活荷载2.0KN/m2；6层屋面，恒荷载 5.0KN/m2，活荷载1.0KN/m2；1-5层最外圈主梁上线荷载4.0KN/m；6层最外圈主梁上线荷载1.0KN/m；➢分析计算考虑双向风荷载，用反应谱分析法来计算双向地震作用3例题钢框架结构分析及优化设计4 图1 分析模型图2 结构平面图例题钢框架结构分析及优化设计图3 ①，③轴线立面图图4 ①，④轴线立面图图5 ○B，○C轴线立面图图6 ○A，○D轴线立面图5例题钢框架结构分析及优化设计6 2.建立模型并运行分析建立模型并进行分析运算。
1.主菜单选择特性>材料>材料特性值：添加材料号：1；名称：Q235；规范：GB03(S) ；数据库：Q235；材料类型：各向同性。
midas gen在张弦结构中的应用解释说明1. 引言1.1 概述本文将介绍Midas Gen在张弦结构中的应用。
张弦结构作为一种常见的结构形式，在桥梁、楼梯等领域得到广泛应用。
Midas Gen作为一款专业的工程分析和设计软件，提供了强大且全面的功能，可以有效辅助工程师进行张弦结构的建模、分析和设计优化。
本文将探讨Midas Gen在张弦结构中的优势，并通过一些实际案例研究来展示其应用价值。
1.2 文章结构本文分为五个部分，具体内容如下：第一部分是引言部分，主要介绍文章的背景和目的。
第二部分将详细介绍Midas Gen在张弦结构中的应用。
这包括对张弦结构和Midas Gen软件进行简介，以及探讨Midas Gen在张弦结构设计中的优势。
第三部分将重点讨论Midas Gen在张弦结构中的分析能力。
其中包括对于建模和材料定义的处理方式，荷载分析和结果解读方法以及动力分析和振动控制方面的能力。
第四部分将通过案例研究和实际应用来展示Midas Gen在张弦结构中的具体操作和效果。
这包括一个张弦桥设计与优化的案例和一个张弦楼梯设计与安全评估的案例。
最后一部分是结论与展望，将对文章进行总结，并探讨Midas Gen在张弦结构领域未来发展前景及挑战。
1.3 目的本文旨在向读者介绍Midas Gen在张弦结构中的应用，并详细说明其分析能力和实际应用效果。
通过阐述Midas Gen的优势和案例研究，希望能够展示其在张弦结构设计领域中的价值，并为工程师提供参考和借鉴。
此外，我们还将探讨Midas Gen在未来发展中可能面临的挑战，以期为该领域的技术进步作出贡献。
2. midas gen在张弦结构中的应用:2.1 张弦结构简介:张弦结构是一种常见的桥梁和建筑结构形式，它采用了由张力组成的主要承载力。
该结构通常由上下张弦系统以及连接它们的横向支撑杆组成。
这种设计使得张弦结构具有出色的承载能力和结构效率。
2.2 midas gen软件介绍:midas gen被广泛应用于工程领域，是一款专业的结构分析与设计软件。
例题3 钢框架结构分析及优化设计1例题钢框架结构分析及优化设计2 例题.钢框架结构分析及优化设计概要本例题通过某六层带斜撑的钢框架结构来介绍midas Gen的优化设计功能。
midas Gen提供了强度优化和位移优化两种优化方法。
强度优化是指在满足相应规范的强度要求条件下，求出最小构件截面，即以结构重量为目标函数的优化功能。
位移优化是针对钢框架结构，在强度优化设计前提下，增加了以侧向位移为约束条件的自动设计功能。
本文主要讲述强度优化设计功能。
此例题的步骤如下:1.简介2.建立模型并运行分析3.设置设计条件4.钢构件截面验算及设计5.钢结构优化设计例题钢框架结构分析及优化设计1.简介本例题介绍midas Gen的优化设计功能。
例题模型为带斜撑的六层钢框架结构。
(该例题数据仅供参考)基本数据如下：➢轴网尺寸：见图2➢柱: HW 200x204x12/12➢主梁：HM 244x175x7/11➢次梁：HN 200x100x5.5/8➢支撑：HN 125x60x6/8➢钢材： Q235➢层高：一层 4.5m二～六层 3.0m➢设防烈度：8º（0.20g）➢场地： II类➢设计地震分组：1组➢地面粗糙度；A➢基本风压：0.35KN/m2；➢荷载条件：1-5层楼面，恒荷载 4.0KN/m2，活荷载2.0KN/m2；6层屋面，恒荷载 5.0KN/m2，活荷载1.0KN/m2；1-5层最外圈主梁上线荷载4.0KN/m；6层最外圈主梁上线荷载1.0KN/m；➢分析计算考虑双向风荷载，用反应谱分析法来计算双向地震作用3例题钢框架结构分析及优化设计4 图1 分析模型图2 结构平面图例题钢框架结构分析及优化设计图3 ①，③轴线立面图图4 ①，④轴线立面图图5 ○B，○C轴线立面图图6 ○A，○D轴线立面图5例题钢框架结构分析及优化设计6 2.建立模型并运行分析建立模型并进行分析运算。
1.主菜单选择特性>材料>材料特性值：添加材料号：1；名称：Q235；规范：GB03(S) ；数据库：Q235；材料类型：各向同性。
例题4 张弦结构分析1例题张弦结构分析2 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。
例题张弦结构分析（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。
1.简介2.设定操作环境及定义材料和截面3.建立张弦梁一个锥体4.形成张弦网架5.定义边界条件6.输入各种荷载7.定义几何非线性分析控制数据8.运行分析9.查看结果二、对带有索单元的结构进行反应谱分析1.索单元拉力添加（即对索单元进行张拉）2.运行分析并查看结果3例题张弦结构分析4 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）弦主梁：P299×14➢腹杆：P152×8➢上弦支撑：P121×6➢撑杆：P159×8➢拉索：D100（预应力索）➢钢材：Q345➢上弦梁圆弧半径：R=168m；上下弦距离：1.8m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例题张弦结构分析轴侧图平面图立面图图1 分析模型5例题张弦结构分析62.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1.主菜单选择文件>新项目2.主菜单选择文件>保存:输入文件名“平板网架”并保存3.主菜单选择工具>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注：也可以通过程序左侧树形菜单“模型>材料和截面特性>材料”来定义材料。
同样，其他操作也可通过左侧树形菜单实现。
例题张弦结构分析图3 定义材料5．主菜单选择特性>截面>截面特性值添加：定义上弦、下弦和腹杆、柱截面尺寸图4 定义截面7例题 张弦结构分析83.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Ctrl+Alt+1） 建立节点1（0,1,0），2（0,-1,0），3（0,0,-1.8） 2．主菜单选择 节点/单元>单元>扩展（快捷键Alt+5） 选中节点1、2，输入相应参数，如图5所示 选中节点3，输入相应的参数，如图6所示3．主菜单选择 节点/单元>单元>建立单元（快捷键Alt+1）选择材料为Q345，截面P152×8，桁架单元，连接（1,6）、（2,6）、（4,6）、（5,6）； 选择材料为Q345，截面P121×6，桁架单元，连接（1,2）、（4,5）、（1,5）； 删除多余节点及杆件，如图7所示图5 扩展节点1、2 图6 扩展节点3 图7 删除多余节点及杆件注：快捷键可通过主菜单“工具>用户自定义>自定义>键盘”实现。
例题张弦结构分析4.形成张弦网架1．主菜单选择节点/单元>单元>旋转选中需旋转单元，设定旋转参数，如图8所示图8 旋转依次锥体2．主菜单选择节点/单元>单元>建立单元补充建立上弦支撑及下弦主梁，如图9所示（注意单元类型）图9 补充建立单元9例题张弦结构分析10 3．主菜单选择节点/单元>单元>旋转利用1、2步骤方法，建立右侧张弦梁网架，如图10所示图10 旋转单元4．主菜单选择节点/单元>单元>建立单元利用相对坐标，建立端部短竖杆，利用两点方式建立其他单元利用相对坐标，建立撑杆，撑杆长度依次为0.5m，2.7m，4.3m，5m（数值仅供参考）利用两点建立预应力拉杆（不勾选交叉分割，注意单元类型、材料和截面），如图11所示5. 主菜单选择节点/单元>单元>镜像全部选中，输入镜像参数，如图12所示镜像完成后补充建立缺少的张弦拉杆及下弦主梁例题张弦结构分析图11 建立其他构件图12 镜像单元11例题张弦结构分析12 5.定义边界条件1．主菜单选择边界>边界>一般支承定义张弦梁边界条件，一边为铰接、一边为滑动支座，如图13所示图13 边界条件例题张弦结构分析 6.输入各种荷载设定荷载工况，输入自重、屋面恒荷载、屋面活荷载。
1．主菜单选择荷载>建立荷载工况>静力荷载工况定义恒载DL，活载LL，预应力，空工况四种荷载工况图14 定义荷载工况2. 添加恒载、活载主菜单选择荷载>静力荷载>结构荷载/质量>节点荷载选择上弦节点，选择荷载工况DL输入FZ荷载值-10kN（注意单位），恒载就加上去了。
利用前次选择，同样操作，选择荷载工况LL，输入FZ荷载值-5。
13例题张弦结构分析14图15 施加节点荷载3.由荷载组合建立荷载工况主菜单选择荷载>建立荷载工况>使用荷载组合在使用非线性分析的时候，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。
分析结束后，将不同的荷载工况分别乘以不同的组合系数进行叠加组合的方法，只适合于线弹性的分析。
midas Gen中可以通过“荷载>建立荷载工况>使用荷载组合”将某一（多）荷载组合生成一（多）种荷载工况，再利用该工况进行分析。
本例题中，假设需要查看的是在1.2倍恒荷载（包括自重）和1.4倍活荷载（即 1.2D+ 1.4L）组合下的结果。
注意：使用该功能的时候，程序只将荷载组合中原来各个工况已经添加的荷载复制到新建的工况中，但是原来工况中在使用该功能后添加的荷载，程序不会自动复制。
具体步骤为：a.结果>组合>荷载组合，定义1.2D+1.4Lb.荷载>静力荷载>建立荷载工况>使用荷载组合，将定义的1.2D+1.2L荷载组合移动至右侧，点击适用即可。
该功能可以批量由荷载组合建立荷载工况。
例如在本例题中，如果在利用该功能生成了新的名为“1.2D+1.4L”的荷载工况后，又在“D”荷载工况中，添加了新的恒荷载，那么，新添加的恒荷载不会自动的复制到“1.2D+1.4L”的荷载工况中，需要利用该功能再手动生成一次。
例题张弦结构分析图16 由荷载组合生成荷载工况4.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/其它>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>温度/预应力>预应力>初拉力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。
15例题张弦结构分析16 （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，外力是会对整个结构产生影响的。
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。
方法二、三施加的初拉力相当于外力。
它们的共同点是都会对结构中的其它构件产生影响，带来位移及内力。
但是两者又有不同，最主要的不同是：建立索单元的时候添加的初拉力，既是外力，同时还影响索单元在计算时候的初始刚度；而使用“初拉力荷载”添加的初拉力，只是外力，不影响索单元在计算时候的初始刚度。
另外二者还有以下的不同：方法二施加的初拉力，不需要设定为荷载工况，在计算后，查看某工况下的结构内力时，得到的结果是该工况和初拉力共同作用的结果。
（可以在模型中添加一个空工况，分析后可以看到该工况下，结构中会产生位移，除了索单元有内力外，其余构件也会有内力。
）在分析时该方法加的初拉力既影响索单元的初始刚度，又对其它构件产生内力。
