基于3D3S和MIDAS-GEN的组合结构建模概要

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基于3D3S和MIDAS GEN的组合结构建模

整体模型数据设置
2、合并后的整体模型上部钢结构和下部混凝土的阻尼比是不同的，需要分别定义各自的阻尼比。下部混凝土的阻尼比是0.05，钢结构网架的阻尼比是0.02。
整体模型数据设置
3、GEN中需要将模型的荷载转化为质量才能计算。恒载的组合系数是1.0，活载的组合系数是0.5。
整体模型数据设置
钢结构验算 MIDAD-GEN的应力比结果
杆件编号 1 2 3 4 5 6 7 8
3D3S的应力比结果
截面尺寸/mm 60x3.5
75.5x3.75 88.5x4 114x4 140x4 159x6 165x8 180x10
最大应力比 0.668 0.642 0.845 0.890 0.777 0.778 0.856 0.919
质量（%）
合计（%）
1
0.72 0.0325 0.0325 23.4473 23.4473 0.0000 0.0000
2
0.64 41.2825 41.3150 0.0684 23.5157 0.0032 0.0032
3
0.61 0.6820 41.9970 1.3915 24.9072 0.0000 0.0032
游泳馆设置了三个反应谱工况，X和Y水平和Z竖向三个工况。设置好分析工况之后就可以运行计算。
钢结构验算
钢结构的验算目的是校核网架杆件的应力比。网架杆件的应力比与3D3S结果吻合比较好，都在杆件截面充分利用的应力比范围内0.3~0.9。
注意：如果个别杆件的应力比较大，需要调整，可以先在MIDAS-GEN模型中找到该杆件，在3D3S模型中调整杆件的截面，因为目前GEN还没不能出施工图，最终出施工图需要使用3D3S。
网架结构形式、厚度、起坡高度及杆件截面初选

钢结构设计软件3D3S-多高层模块讲解

结构总体信息
结构总信息对话框中主要为根据混凝土规范及高层规范对于地震力及风荷载进行调整的一些选项：
通过设置刚度折减系数来模拟梁开裂后刚度的降低
依据 JGJ3-附录E.0.2
根据分段指情定况结对构框中剪的结薄构弱层，软件将用于进板行单根框元据架有抗内限震力元规调网范整格3划.4.3对该层承受
分的单的元剪大力小进设行置放大
钢构件验的支撑类别
混凝土构件验算
构件验算
钢结构验算规范依据
强度验算——钢结构规程5.2.1：
N ± Mx ± My ≤ f
An γ xWnx γ yWny
稳定验算——钢结构规程5.2.5：
N+
βmx M x
+η βty M y ≤ f
¾
调整信息
通过这个参数可以调整梁的设计弯矩，适当提高安全储备
竖向荷载作用下，钢筋混凝土框架梁设计允许考虑混凝土的塑性变形内力重分布，适当减小支座负弯矩，相应增大跨中正弯矩。
内力分析结构查询
查刚询度层中间心位查移询
构件支撑长度的识别
多高层模块中计算长度系数根据钢结构规范附录D进行取值，对于构件长度的选取，框架结构的构件长度选取方式为：
¾ 当楼板需要参与内力分析时，我们只要正常的布置楼板并施加荷载就可以了（但这里注意不能再添加刚性隔板）。
添加风荷载的三种方式
通过隔板添加风荷载
¾ 正确的定义隔板范围后，需要使用荷载-板\隔板荷载-风荷载信息来进行风荷载的相关参数进行设定，在该对话框中需要勾选“风力作用面来自刚性隔板范围”；如果通过组装标准层的方法来的得到三维模型，则只需要在进行楼层组装时勾选添加隔板风荷载，就可以在楼层组装后自动打开风荷载参数设置对话框

midas Gen 钢结构施工阶段分析

2009年12月24日印度
11.1.1施施工工中中发生生的的事事故故
2011年12月5日上午7时30分许，合肥包河大道一截在建“贝雷梁”发生险情，重达 300多吨的“贝雷梁”发生倾斜，笨重的钢梁朝东侧发生严重歪倒。
1.1施工中发生的事故
2012年3月12日湖南娄底市发生一起在建大桥坍塌事故，造成总损失高达数亿人民币高达1.08 亿元。事后事故鉴定认为，坍塌原因乃过早拆除大桥底部临时支撑所致。可见临时支撑体系拆除方案必须慎重考虑。
不均匀变形引起的附加应力
需要对结构进行加固处理
W
wL2
wL2
12
12
L
+
6EI
L2
6EI
L2
L
16 /13
有限元软件施工模拟的实现
1.2为什么要考虑施工阶段模拟？
施工模拟实现方法
3D3S
有专门的施工模拟模块
SAP2000
有专门的施工模拟模块
优缺点
主要针对钢结构后处理不够强大
后处理与中国规范结合不好
1.2为什么要考虑施工阶段模拟？
• 一般分析: 在整体结构上一次加载分析。 • 施工阶段分析: 根据结构的施工工序，考虑结构的模型、边界、荷载的变化的施工顺序分析。
层 5 4 3 2 1
0
楼板上部荷载引起的竖向位移
楼板和下部荷载引起的竖向位移
施工阶段分析
一般分析
竖向位移
2
4
6
8
10
12
14Βιβλιοθήκη 16•巨型柱与核心筒之间由8个两层高的外伸桁架连接。
•不均匀变形引起的附加应力是主要验算内容之一。为了最大限度地减小相对位移，将内筒和柱子的轴压比设计得比较接近。

基于Midas-Gen对角钢塔设计的模拟分析

基于 Midas-Gen对角钢塔设计的模拟分析2.中冶京诚置业长春有限公司长春 130118摘要：随着通信4G、5G逐步普及，各个运营商天线逐渐增加，对原有角钢塔承载能力影响增大。

角钢塔主要承受来自于风荷载产生的水平力，其对风荷载效应的响应随着天线面积的增加而增大。

本文利用Midas-Gen有限元软件模拟风荷载对角钢塔的影响，提出有效的改造方案，为通信工程新基建的建设提供一定参考，防止出现通信角钢塔倒塌事件。

关键词：角钢塔；Midas Gen；风荷载1 概述传统通信塔以角钢塔为主，是一种典型的高耸结构，作用通信工程的基础建设，其成本在基站建设中占比比较大，占基站建设成本的50%以上，角钢塔挂载天线多，若发生结构破坏，将导致区域性通信瘫痪，甚至发生人身安全事故，造成严重的经济损失。

近些年，由于4G、5G技术的迅猛发展，原有的通信系统需要重新改造，添加设备满足升级要求，导致原有角钢塔承载能力不能满足新的使用需求，本文通过Midas-Gen软件模拟在天线荷载增加情况下，对角钢塔的影响，进而确定角钢塔能否继续使用。

Midas-Gen结构分析软件，能够迅速完成角钢塔结构的设计与分析，可对塔桅结构模型的建立过程按阶段进行查看，并可将输出结果直接转换成文本形式。

Midas-Gen软件的优势在于其可充分干预结果的外部条件[1，对于结构分析过程的“可视化”较强，在通信行业结构分析中被广泛应用。

2Midas-Gen有限元模型方式Midas Gen的分析过程分为3个阶段[2]：前处理（模型建立）、分析计算、后处理。

前处理，即建立模型，在此阶段，通过运用节点、单元建立几何模型，定义材料属性及截面尺寸，给予边界约束条件，施加荷载（恒载和活载），对已建立的模型进行有限元单元划分，分析计算（采用运行分析中多波前稀疏高斯求解器），后处理即为计算结果的分析处理（包括应力、变形、反力等），分为云图和表格两种表达形式。

2.1模型建立Midas Gen软件拥有丰富的单元库，可以模拟各种各样的实体模型，角钢塔主要承受的荷载为结构自重引起的压力和风荷载引起的剪力、弯矩，根据角钢塔体的受力特征，可采用塔结构进行角钢塔模拟。

midas Gen混合结构及楼板详细分析

凝土筒体组成的混合结构，其结构阻尼比宜取0.04
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
10.2.8 屋盖钢结构和下部支承结构协同分析时，阻尼比应符合下列规定：
当下部支承结构为钢结构或屋盖直接支承在地面时，阻尼比可取0.02。
2015/1/22 当下部支承结构为混凝土结构时，阻尼比可取0.025～0.035。
真实的模拟地震效应（反应谱荷载工程和时程荷载工况）
21
混合结构分析
二. 阻尼比确定
midas Gen应变能因子两个假定： ① 单元的阻尼与单元的刚度成比例。
② 结构的变形与振型形状成比例。
2015/1/22
北京迈达斯技术有限公司技术中心
22
混合结构分析
二. 阻尼比确定
midas Gen应变能因子结构的第i阶振型的阻尼比可以使用所有单元的第i阶振型的能量的和来计算。
2015/1/22
1
2014年迈达斯建筑大事件
2014.4.23 midas Building 2014 64位版发布（上一次2010年） 2014.7.12 提供更专业的技术服务（11个分公司、7个事业部）
2014.9.28 midas Gen 2014 64位版发布（近5年来最大版本升级）
2015/1/22
弹性连接与刚性连接区别？主要区别如下：1. 弹性连接可以各方向设置刚度，而刚性连接无各方向刚度设定；2. 弹性连
接刚度方向沿着单元坐标系，刚性连接方向沿着整体坐标系；3. 刚性连接可以设置多个从属节点（主从关系），弹性连接只可设置两个节点；4. 弹性连接可以任意激活钝化，刚性连接只能激活不能钝化。
2015/1/22
19
混合结构分析
二. 阻尼比确定

midas Gen-组合结构分析

例题组合结构分析分析
注：（1）对于需要定义组阻尼比的边界（如一般连接），需要同时定义对应边界组。（2）一般连接的定义请参考用户培训手册-边界非线性分析。
图 11 定义边界时选择边界组
6. 定义组阻尼比
1. 主菜单选择特性>塑性材料>组阻尼>组阻尼：应变能因子未指定单元和边界的默认值中，组阻尼比：0.05，即输入了混凝土的阻尼比。已指定单元和边界的默认值中，组类型：结构组组名称：网壳阻尼比：0.02，点击添加。
例题 5
组合结构分析
例题组合结构分析分析
概要
例题五.组合结构分析
此例题介绍使 midas Gen 的反应谱分析功能来进行组合结构分析的方法。
此例题的步骤如下：
1. 简介 2. 建立混凝土框架模型 3. 建立网壳模型 4. 合并数据文件 5. 设定边界条件 6. 定义组阻尼比 7. 定义荷载 8. 输入反应谱数据 9. 定义结果类型 10. 定义质量 11. 运行分析 12. 荷载组合 13. 查看结果 14. 设计验算
例题组合结构分析分析
1.简介
本例题介绍使 midas Gen 进行组合结构反应谱分析，采用了合并数据文件的建模方法，并使用组阻尼比计算真实的振型阻尼比。本例题是一个混凝土框架-网壳组合结构。（本例题数据仅供参考）
基本数据如下：混凝土框架
柱 400mm×400 mm 主梁：200 mm×400 mm 次梁：150 mm×300 mm 混凝土：C30 层高：1F 4.0m 网壳上弦：P165.2×4.5 下弦：P139.8×4.5 腹杆：P76.3×3.2 设防烈度：7°（0.10g）场地：Ⅱ类
图 20 定义反应谱荷载工况

midas Gen在地下结构分析中的应用

在地下结构分析中的应用北京迈达斯技术有限公司某地铁车站整体分析设计广州地铁某车站钢结构抗震分析某地铁车站盾构井分析设计某地铁车站结构分析设计某地铁车站出入口实体细部分析某地铁4号线明挖施工分析某地铁车站端部分析设计丰富的单元类型及塑性本构midas Gen提供了除常规的梁单元、板单元外还提供用于模拟土体的平面应变单元、实体单元方便用于模拟土体材料。

当考虑塑性模拟时，midas Gen提供了摩尔-库伦、德鲁克-普拉格等本构。

方便的土体约束施加方法可采用软件内置的“连接”边界条件，用与土体等刚度的弹性边界元（俗称土弹簧）来模拟结构周边的土体，并与结构共同作用，可进行地下结构的反应谱分析和动力时程分析。

Excel与模型联动在施加土体强制位移及按照有限元法确定土体弹簧时，利用Excel与软件表格功能实现快速处理模型。

Excel粘贴土弹簧自动考虑单元尺寸修正midas Gen在定义土体弹性边界时，仅需定义土体的基床系数及弹簧方向，软件自动考虑单元尺寸确定土体弹簧刚度，且能考虑土体的仅受压性质。

荷载施加方便除了与excel联动方便施加土体强制位移，对梁及板还可以方便的施加如土压力、水压力等均布或者三角形、梯形荷载。

丰富的结果输出midas Gen提供了丰富后处理结果。

包含位移、内力、应力及局部方向内力合力等结果。

方便进行配筋设计及生成报告。

输出钢筋混凝土平法配筋简图、配筋率简图、面积简图输出满足国内外规范要求的中英文构件计算书平法配筋输出和中英文构件程序内包含有钢结构、钢筋砼、钢骨混凝土设计功能可对钢管混凝土构件、型钢混凝土构件进行设计和验算单体构件设计和验算结果专业的技术支持分公司技术支持、总公司技术部、开发部共同参与官方技术支持论坛：/bbs 常见问题月刊：“结构帮”及时倾听和解决客户问题，用户满意度高完善的技术服务1.超长混凝土地下结构组合应力弹塑性时程分析-中国建筑科学研究院建筑结构研究所目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计地下结构后浇带布置超长混凝土地下结构整体模型1.超长混凝土地下结构组合应力弹塑性时程分析-中国建筑科学研究院建筑结构研究所目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计1.超长混凝土地下结构组合应力弹塑性时程分析-中国建筑科学研究院建筑结构研究所目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计1.超长混凝土地下结构组合应力弹塑性时程分析-中国建筑科学研究院建筑结构研究所目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计结论：组合应力弹塑性时程分析时，假定在各计算时段内，混凝土收缩变形、混凝土变形模量、重力荷载效应、各浇筑段边界约束条件为常量，在总计算时长内这些参数均为时间的函数。

基于3D3S和MIDAS-GEN的组合结构建模

屋盖钢结构建模
网架结构形式、起坡高度、厚度及杆件截面初选荷载布置（恒载、活载、风荷载、温度和地震作用）
3D3S建模流程
荷载组合模型检查及计算
杆件截面优选（空间布置及截面大小）
节点设计
网架结构形式、厚度、起坡高度及杆件截面初选
1、网架结构长宽之比大于1.5时（喀什体育中心游泳馆的长宽比为90/44=2.05），宜采用两向正交正放网架、正放四角锥网架或者正放抽空四角锥网架。游泳馆选用正放四角锥网架。按照柱跨均分为二划分网格，网格尺寸分别为3.0m和3.5m（竖向网格间距）、 3.75m（水平网格间距）。 2、网架的高跨比可取为1/10~1/18，确定网格尺寸时应使相邻杆件间的夹角大于45度，且不小于30度。游泳馆的轴线跨度为44米，网格优选厚度为2444mm~4400mm。根据后期网架实际的支座大小及位置，最后调整网架的实际跨度为42.75m，游泳馆网格最终厚度为 2800mm（1/15.3）。 3、按照建筑的要求网架起坡高度为10%（中间高点比两侧高2400mm）。 4、网架杆件截面的优选按照相同直径不同厚度的原则，杆件截面直径及厚度应分布区间应均匀，而且种类不宜过多，游泳馆最终优选后的网架杆件截面尺寸分为180x10， 165x8，159x6，140x4，114x4，88.5x4，77.5x3.75，60x3.5。
23.4473 0.0684 1.3915 14.1464 8.4367 0.1529 0.0000
23.4473 23.5157 24.9072 39.0536 47.4904 47.6433 98.0922
0.0000 0.0032 0.0000 0.0025 0.0503 1.3702 27.4869
荷载布置（恒载、活载、风荷载、温度和地震）

对大型体育馆网壳结构设计的思考

对大型体育馆网壳结构设计的思考引言网壳结构广泛适用于复杂多变的建筑当中，不仅能够满足人们对建筑物的功能要求、感观要求，而且具有很好的经济效益，因此在大跨度公共建筑中得到了广泛的应用。

本文结合工程实例，主要探讨某大型体育馆网壳结构设计要点，旨在为了大家提供借鉴。

1 项目概况某大型体育馆，总建筑面积15300m2，建筑高度30m，主要由排球馆、篮球馆、乒乓球馆及配套用房组成。

基础采用钢筋混凝土框架结构。

本工程设计的使用年限为50年，建筑物重要类别为丙类，建筑结构的安全等级、耐火等级及屋面防水等级都为二级，抗震设防烈度为7度。

2 结构选型与布置2.1 结构选型合理的大跨度空间结构形式在满足建筑功能要求的同时，还应具有安全耐久、结构轻巧、受力合理、经济适用、造型美观等特点。

根据该体育馆的空间形体及平面形状，初步可选择的结构方案有4种：1）空间折板网架；2）辐射状空间桁架；3）平立面转折处采用空间桁架，顶部采用单层网壳结构，整体形成“空间桁架+单层网壳”的结构体系；4）平立面转折处采用空间桁架，顶部采用双层网壳结构，整体形成空间管桁架-双层网壳复合结构体系。

经分析可知，方案1显得厚重，且影响立面采光带效果；方案2桁架汇聚中心时需进行桁架归并处理，间断布置桁架从美观上看对顶部采光顶的视觉效果也有一定影响，且支座反力较大；方案3视觉效果较好，但由于顶部隆起处矢跨比很小，只有1/13，单层网壳的稳定问题极其突出。

从美观上来讲，方案3优于方案4，方案4优于方案1、方案2；从用钢量要小、刚度要大、支座反力要小、稳定性要好的角度，方案1优于方案4，方案4优于方案2、方案3。

综合分析，最终选择视觉效果及受力性能较好的方案4。

2.2 结构布置体育馆主体钢结构是由24榀径向布置主桁架、5组环向封闭桁架与中部双层网壳组成的空间管桁架-双层网壳复合结构。

为了增加屋盖结构在其平面内的整体刚度，在桁架上弦平面布设了交叉张紧圆钢支撑体系，使桁架与中间网壳及支撑系统共同组成了钢结构屋盖的超静定结构体系。

3D3S 钢结构设计软件 V10 钢结构实体建造说明书

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同济大学3D3S研发组上海同磊土木工程技术有限公司电话：021－65981466传真：021—65985557电子邮件：help_3d3s@, support@ sales@网址：1免责声明3D3S软件的开发以及文档的编制投入了相当多的时间和努力，经过了严格的测试和使用。

自1997年开发以来，众多用户的工程应用证明了软件的适用性和正确性。

但在程序使用方面，使用者接受并清楚的知道开发者或经销商在程序的准确性或可靠度上没有做任何直接或暗示的担保。

使用者必须明确了解程序的假定并必须独立的核查结果。

同济大学3D3S研发组上海同磊土木工程技术有限公司2目录总说明 (8)第一章快速入门 (10)1.1门式刚架结构 (10)1.2钢框架结构 (13)第二章模块功能概述 (20)第三章基本操作流程图 (23)3.1门式刚架后处理操作流程 (23)3.2框架—剪力墙后处理操作流程 (24)第四章菜单功能文字说明 (27)4.1楼层/轴网 (27)4.1.1 楼层表 (27)4.1.2 正交轴网 (28)4.1.3 圆弧轴网 (30)4.1.4 画直轴线 (32)4.1.5 画圆弧轴线 (32)4.1.6 轴线更名 (32)4.1.7 定义直线或圆弧为轴线 (32)4.2建模 (32)4.2.1 模型总信息 (32)4.2.2 选择截面库 (33)4.2.3 添加/编辑柱 (34)4.2.4 添加/编辑梁 (36)4.2.5 添加/编辑支撑 (38)4.2.6 添加/编辑杆件 (40)4.2.7 添加/编辑剪力墙 (40)4.2.8编辑剪力墙洞口 (41)4.2.9杆件分段 (42)4.2.10杆件连通 (42)4.2.11杆件伸长/缩短 (42)4.2.12杆件端头拖动 (43)4.2.13等距参考点 (43)344.2.14快捷建模——门式刚架 (43)4.2.15快捷建模——平面桁架 (43)4.2.16 3D3S计算模型转换——框架 (43)4.2.17 3D3S计算模型转换——门式刚架 (45)4.2.18模型输入——读入Sap2000模型 (47)4.2.19模型输出——转存为AutoCAD实体模型 (48)4.2.20建模选项 (48)4.3构件属性 (49)4.3.1 构件楼层 (49)4.3.2 构件轴线号 (49)4.3.3 构件材质 (50)4.3.4 杆件类型 (50)4.3.5 杆件截面 (51)4.3.6 杆件截面插入点 (51)4.3.7 杆件方位 (51)4.3.8 杆件偏心 (54)4.3.9 杆端刚接铰接 (54)4.3.10 墙厚/偏心 (55)4.4显示 (55)4.4.1 按楼层/轴线显示 (55)4.4.2 按构件类型显示 (56)4.4.3 按构件类型显示 (56)4.4.4 简化显示 (56)4.4.5 实体显示 (56)4.4.6 部分显示 (56)4.4.7 部分隐藏 (56)4.4.8 全部显示 (56)4.4.9 当前显示颜色 (56)4.4.10 显示选项 (57)4.5钢结构节点 (57)4.5.1 节点计算参数选择 (57)4.5.2 框架节点设计——自动设计 (60)4.5.3 框架节点设计——交互式设计 (61)4.5.4 门式刚架节点设计——自动设计 (65)4.5.5 门式刚架节点设计——交互式设计 (66)4.5.6 柱脚设计 (68)4.5.7 节点设计的应用技巧 (69)4.5.8 牛腿设计 (70)4.5.9 节点设计书 (70)4.5.10 围护结构节点几何参数 (70)4.5.11 围护结构补充布置 (71)4.5.12 围护结构节点装配——自动装配 (71)4.5.13 围护结构节点装配——交互式装配 (71)4.5.14 编辑节点 (72)4.5.15 添加矩形/三角形板件 (77)4.5.16 添加任意多边形板件 (78)4.5.17 板件焊接到其它零件或杆件 (78)4.5.18 编辑独立板件 (79)4.5.19 编辑独立焊缝 (79)4.5.20 节点细部选项 (80)4.5.21 参数化节点库管理 (81)4.6剪力墙节点 (83)4.6.1 几何构造与配筋参数 (83)4.6.2 自动形成连梁 (84)4.6.3 自动形成边缘构件 (84)4.6.4 墙肢自动配筋 (84)4.6.5 连梁自动配筋 (85)4.6.6 边缘构件自动配筋 (86)4.6.7 墙肢、连梁和边缘构件配筋编辑 (87)4.7构件编号 (88)4.7.1 钢结构节点归并 (88)4.7.2 钢框架构件编号 (88)4.7.5 门式刚架主刚架命名 (90)4.7.6 门式刚架构件编号 (91)4.7.7 剪力墙构件编号 (91)4.8材料统计 (91)4.8.1 杆件材料统计 (91)4.8.2 板件材料统计 (92)564.8.3 螺栓统计 (92)4.8.4 混凝土用量统计 (92)4.9施工图 (93)4.9.1 功能概述 (93)4.9.2 施工图绘制选项 (94)4.9.3 操作步骤 (97)4.9.4 平面和立面结构布置图 (99)4.9.5 任意结构布置图 (102)4.9.6 节点装配图 (107)4.9.7 剪力墙平法施工图 (108)4.9.8 门架主刚架图 (110)4.9.9 门架围护结构图 (110)4.9.10 梁柱支撑加工图 (113)4.9.11 板件加工图 (114)4.9.12 其他说明 (115)4.9.13 转化3D3S自定义对象为AutoCAD图形 (116)4.9.14 插入建筑节点 (116)第五章节点设计编程原理 (117)5.1 门式刚架厂房钢结构 (117)5.1.1 主要节点类型 (117)5.1.2 节点计算参数说明 (117)5.1.3 螺栓设计计算原则 (118)5.1.4 螺栓承载力计算 (118)5.1.5 节点板计算方法 (120)5.1.6 腹板强度计算 (121)5.1.7 节点剪切域抗剪强度的验算 (121)5.1.8 牛腿节点 (122)5.2 框架节点和柱脚设计 (124)5.2.1 功能简介 (124)5.2.2 梁柱节点设计原理及技术参数条件 (125)5.2.3 柱脚节点设计原理及技术参数条件 (128)5.2.4 梁端部/支撑设计计算 (129)5.2.5 节点剪切域的计算 (140)5.2.6 柱脚设计计算 (143)第六章例题 (153)多层框架结构 (153)温馨提示：本手册已加载到v10.0版本的软件中。

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荷载布置（恒载、活载、风荷载、温度和地震）
恒载：网架上弦的恒载0.7kN/m2（包括屋面做法及檩条）；下弦恒载0.3kN/m2 活载：取不上人屋面0.5kN/m2和0.56kN/m2（基本雪荷载0.45kN/m2考虑双坡屋面 1.25的不均匀系数）的大值0.56kN/m2 风荷载：考虑最不利情况，正风（风压）和负风（风吸）体型系数正风负风 0.5 -0.8 风振系数 1.0 1.5
钢结构验算
MIDAD-GEN的应力比结果
3D3S的应力比结果
杆件编号 1 2 3 4 5 6 7 8 截面尺寸/mm 60x3.5 75.5x3.75 88.5x4 114x4 140x4 159x6 165x8 180x10 最大应力比 0.668 0.642 0.845 0.890 0.777 0.778 0.856 0.919
合并数据文件后的模型，下部模型仅仅保留了截面尺寸和材料参数，其余信息全部缺失，需要重新补充进去。首先要定义结构的自重。
合并后增添下部 PKPM的基本设置
合并数据文件后的模型，下部模型仅仅保留了截面尺寸和材料参数，其余信息全部缺失，需要重新补充进去。其次，要定义下部结构的层，定义结构底部的固端约束。
23.4473 0.0684 1.3915 14.1464 8.4367 0.1529 0.0000
23.4473 23.5157 24.9072 39.0536 47.4904 47.6433 98.0922
0.0000 0.0032 0.0000 0.0025 0.0503 1.3702 27.4869
模型检查及计算
模型检查：可检查模型的杆件最小夹角；模型各个工况的荷载；与底部框架柱的铰接支座设置；网架所有节点的单元释放（铰接的杆件的两端做单元释放，释放绕2、3 轴的转动，点击构件信息显示按钮，选中单元释放进行观察）。然后即可进行计算。
杆件截面优选（空间布置及截面大小）
首先选择《空间网格结构技术规程》，设置挠度、受拉构件和受压构件长细比限制，该处设置根据工程经验数据设置，比规范要求的严格，规范对应的三个数值分别是1/250、 1/200、1/400。截面验算时可先优选截面，将控制优选的范围定义在0.3~0.85之间，最后进行应力比校核，出施工图时可适当放宽应力比至0.9。网架弦截面调整，相邻杆件截面比值以及夹角。
1 2 3 4 5 6 45
0.72 0.64 0.61 0.52 0.50 0.48 0.33
0.0325 41.2825 0.6820 2.5868 0.8687 0.0508 0.0016
0.0325 41.3150 41.9970 44.5839 45.4526 45.5033 97.9080
荷载布置（恒载、活载、风荷载、温度和地震）
5、根据实际的地震工况条件在程序的地震作用参数菜单设置，程序会按照设置自动生成水平两个方向的地震工况和考虑竖向地震作用。如图所示。
荷载组合
荷载组合：3D3S软件可根据实际定义的荷载工况进行自动生成荷载组合，也可根据个人需要自定义荷载组合。一般都会建议手动做一个通用的荷载组合模板，供其他工程使用。喀什游泳馆有恒载、活载、正风、负风、温升30度、温降30度、X和Y水平地震和竖向地震九个工况，按照规范要求进行了最基本的组合，共有81种组合。
网架结构形式、厚度、起坡高度及杆件截面初选
建模要点： 1、先按照已经划分好的平面网格尺寸建好模型，然后使用软件中的起坡功能来实现网架的坡度，比直接按照实际坡度建模方便且速度快。也可在CAD中画好网格尺寸，建好模型然后导入到3D3S中。 2、网架的厚度一般会根据经验优选一个比较具体的范围，喀什游泳馆最开始使用的是3000mm厚的网架，经初步计算发现有进一步的优化空间，最终选定2800mm的网架厚度，优选的过程中，网架挠度的大小和杆件截面应力的大小是主要控制因素。 3、杆件截面优选时不同壁厚最好不选用相同直径，防止工厂制作下料错误和施工过程偷工减料。
荷载布置（恒载、活载、风荷载、温度和地震）
注意事项： 3、喀什游泳馆的计算没有按照普通的框架结构考虑左风和右风的作用，而是直接选取了最不利的两种情况（风压和风吸）作为屋面钢结构计算的风荷载，保证屋面钢结构的安全系数，定义过程如左下图所示。 4、温度工况：在软件中是以两个温度变量的形式显示，以人工定义的钢结构的合拢温度为基准点，如右下图操作。
Y向水平地震工况竖向位移/mm （Y向最大位移为83.898mm）
结果汇总
网架的竖向位移（恒载+活载工况）。
恒载+活载工况网架的竖向位移/mm（竖向位移最大值为96mm）
△z/L＝96mm/43200mm＝1/450 < 1/250，竖向最大位移为位于网架结构的中央位置，位移满足要求《钢结构设计规范》GB50017-2003第A.1.1条中的规定，同时位移也满足《空间网格结构技术规程》JGJ7-2010 第3.5.1条中的规定。
结果汇总
网架支座位置柱顶的水平位移（X方向水平地震工况）。
X向水平地震工况水平位移/mm （X向最大位移48.855mm）
X向水平地震工况竖向位移/mm （Y向最大位移为-24.467mm）
结果汇总
网架支座位置柱顶的水平位移（Y方向水平地震工况）。
Y向水平地震工况水平位移/mm （X向最大位移为21.661mm）
基于3D3S和MIDAS-GEN的
组合结构建模及分析——
以喀什体育中心游泳馆为例
2015.6.5
广东省城乡规划设计研究院
GUANGDONG URBAN & RURAL PLANNING AND DESIGN INSTITUTE
主要建模流程
1.下部混凝土结构建模（PKPM） 2.屋盖钢结构建模（3D3S） 3.将已经建好并通过分析的下部混凝土模型和屋盖钢结构模型整合进入MIDAS-GEN做整体分析(MIDAS-GEN)
合并后增添下部 PKPM的基本设置
合并后的整体模型剖面图示意如下图
模型层概念的定义，GEN自动识别模型中高度方向的每一个节点，每个有节点的地方都会自动被判定为一个层，需要根据实际层的位置重新设定。
பைடு நூலகம்
合并后增添下部 PKPM的基本设置
最后，给下部模型添加恒载、活载、风荷载。
整体模型数据设置
1、合并后的整体模型示意如下图，混凝土和钢结构之间的连接，模型中选用弹性连接来模拟抗拉球形支座。弹性连接的水平方向刚度均为5KN/mm（按照专业公司的支座参数选型）
模型整合
模型整合准备工作：
3D3S 导出Midas-gen mgt文件保留3D3S的基本设置
PKPM
通过小软件转成mgt文件
保留PKPM的基本设置
合并后增添下部PKPM的基本设置整体模型数据设置分析工况设置
MIDAS-GEN建模流程
钢结构验算
混凝土部分设计
结果汇总
合并后增添下部 PKPM的基本设置
0.0000 0.0032 0.0032 0.0057 0.0560 1.4262 91.2008
X、Y、Z三个方向的有效振型参与质量系数分别达到了97.91％，98.09％，91.20％，均大于90％，符合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)的要求。结构第三阶振型为扭转，扭平周期比T3/T1=0.61/0.72=0.85<0.9,满足规范要求。
整体模型数据设置
4、检查荷载组合，转入进来的荷载组合没有错误情况下是3D3S中的荷载组合，在 GEN中的荷载组合包括了包络组合，转过来的荷载组合很多都有问题，需要自己一个个检查，建议像3D3S一样，重新制作一份荷载组合文件模板，方便其他工程使用。
分析工况设置
设置反应谱工况前要先设置一个反应谱函数。
混凝土部分设计
混凝土部分的设计参数在一般设计参数和钢筋混凝土构件设计参数这两个菜单下，可以设置抗震等级，扭矩折减系数等等。
结果汇总
经过钢结构的验算和混凝土部分的设计，可以给出结构的振型模态，游泳馆设置了 45个振型。
X向平动模态周期质量（%）合计（%） Y向平动质量（%）合计（%） Z向平动质量（%）合计（%）
注意：GEN中非普通连接都是连接两个不同的点，所以需要将网架提高一个支座高度（500mm即可）。
整体模型数据设置
2、合并后的整体模型上部钢结构和下部混凝土的阻尼比是不同的，需要分别定义各自的阻尼比。下部混凝土的阻尼比是0.05，钢结构网架的阻尼比是0.02。
整体模型数据设置
3、GEN中需要将模型的荷载转化为质量才能计算。恒载的组合系数是1.0，活载的组合系数是0.5。
屋盖钢结构建模
网架结构形式、起坡高度、厚度及杆件截面初选荷载布置（恒载、活载、风荷载、温度和地震作用）
3D3S建模流程
荷载组合模型检查及计算
杆件截面优选（空间布置及截面大小）
节点设计
网架结构形式、厚度、起坡高度及杆件截面初选
1、网架结构长宽之比大于1.5时（喀什体育中心游泳馆的长宽比为90/44=2.05），宜采用两向正交正放网架、正放四角锥网架或者正放抽空四角锥网架。游泳馆选用正放四角锥网架。按照柱跨均分为二划分网格，网格尺寸分别为3.0m和3.5m（竖向网格间距）、 3.75m（水平网格间距）。 2、网架的高跨比可取为1/10~1/18，确定网格尺寸时应使相邻杆件间的夹角大于45度，且不小于30度。游泳馆的轴线跨度为44米，网格优选厚度为2444mm~4400mm。根据后期网架实际的支座大小及位置，最后调整网架的实际跨度为42.75m，游泳馆网格最终厚度为 2800mm（1/15.3）。 3、按照建筑的要求网架起坡高度为10%（中间高点比两侧高2400mm）。 4、网架杆件截面的优选按照相同直径不同厚度的原则，杆件截面直径及厚度应分布区间应均匀，而且种类不宜过多，游泳馆最终优选后的网架杆件截面尺寸分为180x10， 165x8，159x6，140x4，114x4，88.5x4，77.5x3.75，60x3.5。