STAAD特殊应用概述
STAAD-CHANA在变电站构架设计应用
STAAD/CHANA在变电站构架设计的应用摘要：结合220kv梅江东变电站防火墙顶构架的工程设计实例，论述如何应用staad/chana对复杂的变电站构架进行空间结构分析与计算及普钢规范检验与优化。
关键词：变电站构架设计软件
虽然目前电力行业对标准设计已广泛深入推行，但在实际工程中，由于用地等条件的限制，变电站构架需要在典型设计的基础上不断进行优化，其形式也呈现出多样化的特点。例如本文将要论述的工程实例，由于用地的限制，110kv主变进线构架需布置于屋面上，且与主变构架形成双层带转角的联合构架，此种类型构架目前可能为首例。
对于类似型式的构架，使用空间结构计算分析软件来完成静力分析更符合结构实际受力性能，计算结果更精确。空间结构计算分析软件首推staad/chana。下面以具体工程实例说明staad/chana 在变电站构架设计的应用。
一、工程简介
220kv梅江东变电站位于梅州市，由于用地限制，其电气总平面布置方案为户内gis设备l型布置。220kv gis配电装置布置于站区西面，布置在户外场地，单层构架向西架空出线。110kv gis配电装置布置于站区南面，布置在户外场地，单层（也有双层）构架向南出线。本工程变电站构架最大的特点是主变构架及110kv主变进线构架布置于主变防火墙顶及配电装置楼屋面上，且位于防火墙
顶的构架为双层带转角联合构架，如以下“图1”所示，本文将着重结合此防火墙顶构架进行论述。
图1：构架及导线挂线布置图
二、基本条件
1．主要尺寸及型式
构架高度如“图1”标高所示，以场地地面为±0.000米。#1主变、#3主变构架跨度为18米，#2主变构架跨度为18.7米，主变进线构架跨度为8米。
Staad板壳应用
梁、板单元建模
3．块体单元可以在三个方向受力，一般应用于计算混凝土
大坝、土壤或岩石地层中的应力分配。块体由8个节点构 成，一般为立方体，也可以为4～7个节点的各种形状的立 体单元。一些结构既可用板来建模，也可用块体来建模， 到底采用哪种单元比较合适呢?有一个基本原则：当最小宽 度与厚度之比小于10时，用块体单元来建模。
SX bottom SX MX / S SYbottom SY MY / S SXYbottom SXY MXY / S
ຫໍສະໝຸດ Baidu
4．在板单元的基础上，STAAD提出了面单元的概念。它
对墙、板结构的快速建模很有用。如果用户选择用平面单 元建模，就要进行适当的网格划分， 以确保分析的准确。 由于面单元的使用，用户不需要将整个墙或板划分为成百 个板单元，只需几个面单元就够了。程序在计算时会将面 单元自动分成板单元。单元都是通过节点定义的，两个单 元必须通过节点相连。
(1 2 ) ( 2 3 ) ( 3 1 ) 2 s
2 2 2
2
稳定理论？？？
顶部组合
SXYtop SXY MXY / S
底部组合
SX top SX MX / S SYtop SY MY / S
式中：
S t / 6t
2
t板的平均厚度
几个问题
STAAD软件在煤气柜设计中的应用
STAAD软件在煤气柜设计中的应用
摘要：目前，国际上出现的商用FEA软件数目已经非常多了。在这样一个新的计算工具和手段层出不穷，快速变化的领域，相对不变的是基本的力学原理和结构概念。对工程师而言，虽然FEA软件具有强大的分析功能，却永远只能在工程设计中扮演从属的角色。因为归根到底，具有创造性主体的是人，而不是工具。另一方面，我们也不能忽视对工具的应用。在实践性的结构设计过程中，对工具使用的理解，会反过来增强我们对结构本质的领悟，从而有助于设计理念的更新，设计出更好的结构。本文是关于STAAD软件在煤气柜设计应用的一个总结，侧重于解决问题的思路和方法。
关键词：煤气柜；STAAD软件；稳定; 荷载
1综述
设计项目为首钢改造项目20万立方米稀油秘密密封圆形干式煤气柜。其直径56.5 m，全高94.5 m，28根立柱，共7层回廊，设计储气最大工作压力为12 kPa。其工作原理：当未进气时，活塞置于底部活塞支架上；当煤气进入柜体时，在气体压力作用下，活塞逐步上升，直至某处平衡停住；若活塞升至上部的极限位置时，煤气继续进柜，活塞有冲顶的危险，此时紧急放散等安全装置就会启动。当煤气出柜时，运行与上述过程相反，直至活塞置于底部活塞支架上的初始位置。在运行过程中是靠活塞环梁底部油沟中的稀油密封的，通过特殊装置来保证油沟中的油尽可能少漏；同时每个立柱上分别设置了一组弹簧导轮或固定导轮；为防止活塞在运行过程中发生扭转，特设若干组防回转装置。本工程采用STAAD软件对整体结构进行全面的受力分析，考虑结构的整体协调作用，可以更真实地认识煤气柜的受力状况。煤气柜结构的荷载分项系数和工况的组合系数根据《建筑结构荷载规范》规定进行取值。用于计算的有限元模型对实际结构作可行性简化，它包括结构形式、构件间的连接以及位移边界条件和力边界条件的简化。本煤气柜由柜底板、侧板、顶板、柱、柜顶梁架系统、回廊、柜侧板加劲肋、柜侧板与柱子的连接件、梯、活塞系统、柜顶通风气楼系统等组成，其结构形式复杂，附属构件众多，但该结构的传力途径十分清晰。为了能真实的模拟结构的受力状况，而又尽可能的使模型简化，在计算模型建立过程中，仅考虑了主要受力构件，附属构件不建在计算模型中，但是附属构件的荷载(比如自重)是考虑在计算中的。在计算模型中，立柱、加劲肋及柜顶梁均为明显的受弯或压弯构件，采用杆单元模拟。柜侧板及顶板为6 mm～8 mm钢板，且相互之间等强连接，既可以受弯又有一定的膜力，故采用板单元模拟。根据实际各构件之间的相互连接构造简化了位移边界条件和力边界条件：主梁与环向次梁之间为铰接，主梁与柱子间为铰接。对煤气柜整体模型进行弹性静力分析(包括温度荷载)、模态分析、地震反应谱分析、特征值屈曲分析，通过计算及对相应工况的比较分析，得到煤气柜各构件应力、变形的同时，深入的理解结构在各荷载工况下的受力状况，掌握了煤气柜结构设计中各构件的应力控制指标。
STAAD软件在燃机基座设计中的应用
模 态
１ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８
频率 （ Ｈ ｚ ）
用点， 采 用 实体 单元 模型 进行 计算 。各荷 载 点均 位于 基
座 支座 板 的位 置处 ， 详细 计算 模型ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ如 图 １ ：
根 据计 算 结 果 ， 在 第 ７阶 振 型 时 ， 结构 在 三 个方 向
图 １ 燃机 基础 模 型 图
参振质 量 均达 到 ９ ８ ％ 以上 。此 时 ， 结构 的 自振 频 率远 小 于机器 的振 动频 率 ５ ０ Ｈ Ｚ 。这是 由于 采用 大块 式基础 ， 整 体刚度 明显 比框 架基 础高 许 多。 （ ２ ） 动 力位移 计算
摘 要 ：本文 以长沙 市垃圾填埋场堆体为研究对象 ， 运用极限平衡理论条分法 ， 对堆体边 坡稳定性
进 行 了分 析 计 算 。 评 价 了该 填 埋 场 一 期 １ ５ ０ ｍ堆 体 边 坡 稳 定 性 ， 并对未来二期 ２ ７ ０ ｍ堆 体 边 坡 稳 定 性 进 行 了预 测 分析 ， 结 果 表 明 该 堆 体 边 坡 目前 处 于 稳 定 状 态 ， 而二期 ２ ７ ０ ｍ堆 体 边 坡 在 暴 雨 工 况 下 处 于 不 稳定状态 ； 并 分析 了 二 期填 埋 体 稳 定 性 影 响 因素 并 提 出 了相应 的 处置 措 施 ， 影 响 堆 体边 坡 稳 定 性 的 主 要 原 因在 于 堆 体 早 期 底 部 未 经 固 化 的 污 泥抗 剪 强度 低 、 堆 体渗 滤 液 排 泄 不 畅 造 成 地 下 水 位 高 。 因此 ， 在二期运营期问应疏通排渗管道， 对污泥分布区做加固处理 。
667撬块设计中STAAD.PRO的应用
667撬块设计中STAAD.PRO的应用
1 工程撬装模块概述
橇装模块化、标准化设计的主要思路是将结构先进，性能可靠的阀件、工艺设备及控制仪表集成在一个橇座上，在工厂加工、组装完成后成为一套装置，站场施工只需完成橇与橇间的管道连接和橇与站场外接管道的连接。
在20世纪60、70年代国外已有相当多的国家开始应用，特别是美、英等国家的石油公司所用的各种油气田集输及处理装置和设备，基本都采用了整体预制的成套橇装模块化设计。
橇装模块化、标准化设计相对传统设计的经济、社会效益显著，以其可实现工厂预制化、易搬遷，方便使用、能迅速、准确的安装到位的特点，在油气田的建设中，已得到了广泛应用。
2 667项目概述
巴基斯坦667项目是一座处理能力为650 万m3/天的天然气处理厂。该天然气处理厂包含脱硫装置、液化石油气装置、凝析油稳定装置、发电机组、天然气销售计量撬、热油系统及其他相关设施等单元；这些单元的主要装置及设备全部采用了整体预制的成套橇装模块化设计。
项目建设场地，基本风速45 m/s，地震基本参数：2A区、z=0.15 （美标标准）。所有667项目的工程撬装模块均以《美国钢结构设计规范》（AISC 360）、《美国建筑荷载规范》（ASCE 7）等规范为基准进行结构设计，并采用STAAD.PRO 软件进行建模、加载、计算和分析，最终通过了业主组织的第三方审查。
图1 667项目部分撬块的三维视图
3 STAAD.PRO软件简介
STAAD.PRO （Structural Analysis And Design 结构分析和设计）是美国BENTLEY 公司在收购REI（Research Engineering International）后，在原有软件基础上升级推出的一款结构工程分析软件，已广泛应用于工业厂房、设备与管道平台及架构、高耸结构、大跨结构、海洋工程、高层建筑、隧道、桥梁和特种结构的结构计算及分析，是目前国际上结构设计领域里得到广泛认可的通用受力分析与结构设计工具。
STAAD在GIS高压开关钢支架设计中的应用
STAAD在GIS高压开关钢支架设计中的应用
简要介绍美国STAAD工程结构设计软件；通过实际工程案例，从结构建模，基本荷载输入及组合，设计规范定义，查看设计结果及设计优化等几个方面讲解STAAD在GIS高压开关钢支架设计中的应用；详细分析讲解了在STAAD中针对高压开关的钢支架进行设计分析时如何对相关的各类参数进行选取和设置；涉及到了很多国内外的相关行业标准，为类似的工程设计提供学习和参考。
标签：STAAD；GIS高压开关；结构设计
0 前言
STAAD是美国Bentley公司的一款结构设计与分析的软件，许多著名的大工程公司，设计院都采用STAAD作为结构工程设计计算软件。该软件主要用于钢结构、钢筋混凝土结构、木结构和铝结构的设计与分析，在建筑行业的钢结构设计中应用的尤为广泛，但在电气行业用的很少，尤其是国内。该文主要介绍STAAD在电气行业中的应用。本文以已经安装运行的宁夏750kV杞乡变电站中的750kV GIS高压开关的钢支架设计为例来进行讲解。
建筑行业的钢架构大部分是单一的钢框架结构，只用对钢框架进行设计分析；而GIS高压开关钢支架不是独立存在的，它的作用是用来支撑及保护GIS 高压开关，所以在设计分析的时候即要考虑钢支架的结构强度还要考虑GIS高压开关各个模块的受力情况。下面根据STAAD软件的设计先后顺序，依次讲解该软件如何应用于GIS高压开关钢支架的设计上。
1 结构建模
STAAD的建模比较简单直观，首先根据GIS布置图在STAAD中建立GIS 各功能模块的节点，然后把节点连成梁单元，最后给梁单元赋上截面信息。STAAD自带的界面库是钢结构，冷弯型钢，木结构和铝，GIS的模块在截面库里没有现成的可以选择，所以我们只能自己建立用户截面表。GIS的主要模块有管道，断路器，电压互感器，电流互感器，避雷器，套管等，这些模块可以简化成圆柱体。在建立用户自定义截面表时，截面类型选择“Pipe”。截面属性输入模块实际的外径，内径，Y向剪切面积Ay及Z向剪切面积Az。GIS模块的材质统一定义为铝合金。在STAAD中对GIS模块建完模型后便开始建立钢支架的模型，根据GIS的布置合理安排钢支架的位置及类型；定义钢支架的支座类型（GIS钢支架中常用的支座类型有固接，铰支，固支释放，强制位移支座，强制位移支座释放等）；根据实际情况设置钢支架的特性，比如：桁架结构的设置，偏心构件的设置，各个方向的力及力矩的释放，主从节点的设置等。在模型建完以后一定要通过“3D渲染视图”功能检查模型是否跟实际情况一致。同时在模型建立完以后一定要对模型进行孤立及重复节点和构件的检查，以免在后期计算时报错。
staad 应用要点
FX 压力为正，拉力为负
FY 局部坐标y 轴正向剪力为正，反之为负
FZ 局部坐标z 轴正向剪力为正，反之为负
MZ 在构件顶部产生拉力为正。反之，在构件底部产生拉力为负。构件顶部是指朝向局部坐标y轴正向的那边。
MY 在构件顶部产生拉力为正。反之，在构件底部产生拉力为负。构件顶部是指朝向局部坐标z 轴正向的那边(强轴方向上的弯矩)
在荷载组合时，组之间是相容的，组内是互斥的，但是０组特殊，组内是相容的。
相容就是它们可以同时作用，也可以单独作用；互斥表示它们必定单独作用。
从这里我们也可以得出启示，要想输入互斥的同种荷载，只要把它们定义（输入）到不同的工况中，再把这些工况指定为这种类型的荷载（用关键字），然后定义这些工况处于同一个组中（０组除外）即可；要想输入相容的同种荷载，只要把它们定义（输入）到不同的工况中，再把这些工况指定为这种类型的荷载（用关键字），然后定义这些工况处于不同组中即可。
尽管荷载组合是非常复杂的，但任何形式的荷载组合都可由以下几种基本方式复合而成。
活荷载是可变荷载的一种形式，它包括楼面和屋面活荷载等。这种荷载可根据情况，在多种基本荷载工况中加以定义。在一种基本荷载工况中定义的活荷载必须同时作用于结构上。有可能同时出现，也有可能单独出现的两组活荷载，必须以两种或者多种基本荷载工况来分别定义以示区别，正如2.2中所叙述的那样。
定义活荷载的基本工况数目不受限制。程序中也可以定义多组相斥的活荷载的基本工况，并假设一组相斥的活荷载基本工况与另一组相斥的活荷载基本工况之间是相容的。
相斥活荷载基本工况用关键词LL @（+组号）来表示。为便于了解活荷载基本工况的分组表示方法及应用，下面以一个简单的例子来加以说明。
STAAD软件在钢结构设计中的应用
STAAD软件在钢结构设计中的应用
STAAD软件是一款广泛应用于结构分析和设计的工程软件，其应用领
域包括钢结构设计。钢结构设计是指在利用钢材进行建筑、桥梁、塔架等
构筑物的设计过程中，通过对构件的形状、尺寸和连接方式的确定，保证
结构在受力条件下具有足够的稳定性、刚度和强度。
1.结构建模：STAAD软件提供了强大的建模功能，可以实现二维和三
维结构的建立。用户可以通过输入节点、杆件、板元等的几何和物理参数，快速绘制出结构模型。此外，还可以导入CAD图形文件，实现模型的快速
建立。
2.荷载分析：STAAD软件可以对结构施加静态荷载和动态荷载，如自重、活载、风载、地震载等。用户可以根据设计要求输入荷载的大小、方
向和分布，软件将自动计算结构的内力和应力。此外，STAAD软件还能进
行非线性和时程分析，帮助用户更全面地了解结构的行为。
3.结构分析：STAAD软件基于有限元理论，可以进行线性和非线性的
结构分析。它支持静力分析、动力分析、频率分析、模态分析等多种分析
模式。通过分析，可以计算结构的位移、内力和应力等重要参数，并评估
结构的稳定性和强度。
4.设计验算：STAAD软件提供了多种设计规范的验算功能，包括国际、美国、欧洲和中国等多个国家和地区的设计规范。用户可以根据需要选择
适当的设计规范，软件将自动对结构进行验算，并给出设计结果和建议。
设计验算的参数包括截面尺寸、材料强度和连接方式等。
5.结果输出和可视化：STAAD软件可以生成结构的分析结果和验算报告，用户可以根据需要导出为文档或图形文件。此外，软件还提供了先进的可视化工具，可以直观地展示结构的形象、动力学响应和破坏模式等。
STAAD在GIS高压开关钢支架设计中的应用
STAAD在GIS高压开关钢支架设计中的应用
作者：雷强
来源：《山东工业技术》2018年第17期
摘要：简要介绍美国STAAD工程结构设计软件；通过实际工程案例，从结构建模，基本荷载输入及组合，设计规范定义，查看设计结果及设计优化等几个方面讲解STAAD在GIS高压开关钢支架设计中的应用；详细分析讲解了在STAAD中针对高压开关的钢支架进行设计分析时如何对相关的各类参数进行选取和设置；涉及到了很多国内外的相关行业标准，为类似的工程设计提供学习和参考。
关键词：STAAD；GIS高压开关；结构设计
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2018.17.131
0 前言
STAAD是美国Bentley公司的一款结构设计与分析的软件，许多著名的大工程公司，设计院都采用STAAD作为结构工程设计计算软件。该软件主要用于钢结构、钢筋混凝土结构、木结构和铝结构的设计与分析，在建筑行业的钢结构设计中应用的尤为广泛，但在电气行业用的很少，尤其是国内。该文主要介绍STAAD在电气行业中的应用。本文以已经安装运行的宁夏750kV杞乡变电站中的750kV GIS高压开关的钢支架设计为例来进行讲解。
建筑行业的钢架构大部分是单一的钢框架结构，只用对钢框架进行设计分析；而GIS高压开关钢支架不是独立存在的，它的作用是用来支撑及保护GIS高压开关，所以在设计分析的时候即要考虑钢支架的结构强度还要考虑GIS高压开关各个模块的受力情况。下面根据STAAD 软件的设计先后顺序，依次讲解该软件如何应用于GIS高压开关钢支架的设计上。
主从节点法在钢结构改造工程中的运用
主从节点法在钢结构改造工程中的运用
【摘要】本文介绍了在钢结构改造过程候中遇到的特殊结构及节点在staad 的处理形式，通过对几种方法的对比得出模型的最优处理方案。
【关键词】主从节点法；staad；荷载传递
1.概述
Staad在钢结构计算中有着其独特的优势，目前国内电厂脱硫改造和脱硝改造中，大部分都是采用钢结构的形式，而且根据设计单位的不同，原锅炉钢结构的形式多种多样，目前来说，基本上都是实腹式和格构式，但是进口的锅炉中，有些项目会采用桁架结构的形式，比如在伊敏电厂一期脱硝改造时碰到的前俄罗斯设计的钢结构，其梁和支撑均为桁架结构形式，但是柱子却是实腹式，其结构在国内的项目中非常罕见，按照常规的做法，此改造设计分析很难精确地模拟下去。现就针对我们平时在改造过程中遇到的此种疑难杂症进行介绍并给出解决方案。
2.工程简介
2.1伊敏电厂一期为两台锅炉为500MW超临界机组，主厂房钢结构建造于1993年，于2013年初～2014年底进行锅炉环保一体化改造，此次改造的内容为：在原锅炉主厂房钢结构的尾排一跨上方增加脱硝装置。
2.2水平桁架梁连接形式
国内大型锅炉机组钢结构梁柱及支撑连接形式基本为实腹式单线连接的形式，在staad模型中，其均可以用轴线的形式表示出来。而本项目钢结构的梁和支撑与柱子的连接形式为：柱子强轴方向，框架梁与其采用常规的实腹式连接形式，在staad中可以用轴线表示出来；柱子弱轴方向，框架梁在柱子则采用水平桁架与实腹式结合的连接形式，即柱间梁采用水平桁架形式，其上下弦分别与柱子的上下翼缘相连接（见下图一）。此种结构形式在国内甚为少见，其实际情况的模拟在staad计算的中也需采用非常规的建模方式。
STAAD小结
STAAD小结
第一篇：STAAD小结
STAAD学习小结
STAAD主要特点：模型前处理环境、后处理计算结果、单元类型、分析能力、国际化通用性、文档管理、中国规范设计。
一、模型前处理环境：主要有建模、指定截面、施加荷载；这些都在图形上进行，方便随时观查，进行模型的错误检查修改。
二、后处理：查看结果的地方，模型做完以后通过程序分析得到相应的结果，通过图形和表格可以方便的对模型计算结果进行显示和查询，结果可以直接以Word、Excel形式输出。
三、单元类型：是在建模型时，用来模拟实体结构的载体。程序提供了两节点直杆单元、三或四节点板单元等模拟实际工程中常见的力学计算模型。
四、分析能力：可对钢、木、铝、砼等各种材料构成的框架、塔架、桁架、网架(壳)、悬索等各类结构进行线性、非线性静力、反应谱及时程反应分析。
五、国际通用化：STAAD为美国软件，可以使用公制单位或英制单位输入查看模型信息和计算结果，同时包含世界二十多个国家的型钢截面库和设计规范。STAAD是多国家规范检验的一种软件。
六、文档管理：相当于计算书，可以把工程在工作期间所有的输入、输出信息组织起来输出，可以按照用户自定义形式或程序中内嵌的标准格式自动生成中、英文工程文文件
七、中国规范设计：可以按照《门式钢架轻型房屋钢结构》、《钢结构设计规范》、《建筑结构荷载规范》、《混凝土结构设计规范》、《建筑地基基础设计规范》，对结构进行设计
Staad pro 是结构计算设计软件，除了中国规范检验需在SSDD中进行，所有的建模、内力分析、添加荷载都在staad pro里进行，以下对具体模块的内容和使用情况详细说明。
STAAD.PRO软件在国外工程钢结构管廊设计中的应用
STAAD.PRO软件在国外工程钢结构管廊设计中的应用
【摘要】本文结合伊朗雅达项目的管廊设计实例，针对国外设计规范，介绍了国际通用结构设计软件STAAD.PRO在该项目中的设计应用，以及结构的优化设计对工程安全及投资的重大影响，可为类似工程提供参考。
【关键词】结构计算模型STAAD.PRO软件参数方案优化
一、工程概况
伊朗雅达项目主要地面设施包括两座集油站、一座中心处理站、三条油气外输线、一条新鲜水管线等，我院负责设计的是中心处理站部分。中心处理站内共有14条管廊，本文中介绍的是东-西走向主管廊（见图1），该管廊长636m，横向跨度10m，共三层，下层考虑跨路处车辆通行，高度7.3m，上部两层高度均为3m，总高度13.3m，标准柱距6m，跨路4处，最大跨度18m，与其连接的支管廊共9条。该管廊一层走管线，二层走管线和仪表电缆桥架，三层走电力电缆桥架。
图1主管廊平面位置示意图
二、结构计算模型的确定
1、结构体系
目前管廊设计中普遍采用的结构形式为框架+支撑结构，即沿管廊跨度方向为刚接框架，沿管廊长度方向为铰接支撑体系，该管廊在初步设计（FEED）阶段采用的便是这种结构形式，因此详细设计阶段也准备沿用这种形式（见图2）。
图2管廊典型的立面、剖面图
2、温度区段的划分
由于管廊长636m，必须通过设置一定数量的温度缝来划分温度区段，以释放温度应力。该管廊温度区段的划分综合考虑了以下几点：1）依据该项目FEED 结构设计说明书的要求，管廊温度区段长度不应大于42m。2）配管、应力专业要求的管线锚固点和排弯的位置。3）支管廊及管廊跨路对温度区段划分的影响。
STAAD结构分析软件在钢结构工程中的应用
STAAD结构分析软件在钢结构工程中的应用
摘要：在钢结构工程实践中，对结构的强度分析是必不可少的。然而实际工程中，结构往往是非常复杂的。传统手工计算方法无法解决这些问题，需要我们借
助有限元分析程序来计算分析。本文简要介绍了有限元及STAAD软件，并做算例说明。
关键词：有限元；staad；结构分析
前言
在实际工程中，存在很多力学问题，可以在一定的边界条件和初始条件下求解其微分方程，然而由于微分方程的复杂和边界条件的难以确定，求解微分方程非常困难。目前解决这
类问题一般采用有限元法借助计算机来解决。
有限元法就是将结构离散成有限的单元，每个单元有有限个节点，将一组单元通过节点
处相连形成一个集合体，并通过计算机程序对其求解。STAAD软件就是一个有限元分析程序，在实际工程中应用非常广泛。
一、STAAD软件简介
（一）结构建模对梁、板、实体单元进行绘制，赋予材质，并对截面及边界条件进行指定。
（二）分析：执行分析。
（三）后处理可以查看节点的位移、力，单元的位移及内力，单元应力等。
（四）SSDD是针对中国工程规范开发的软件，可以对计算结果进行规范校验。
二、结构算例
结构计算报告：
结构计算简图，一般钢结构。
选用规范。
1.荷载规范：<<建筑结构荷载规范>>（GB 50009-2001）。
2.结构设计规范：<<钢结构设计规范>>（GB50017-2003）。
三、材料性质与型材截面特性
材料性质：钢材型号：Q235密度：rou = 7850.00 kg/m^3，弹性模量：E =206000.00
Staadpro软件显示应用实例
Staad.pro软件显示应用实例
作为一个国际通用计算软件，staad.pro可以选用多国规范，在国际工程中更适用。
打开一个staad.pro文件后，它的视图操作比pkpm yjk等国内软件复杂。与madas gen有点类似，但有很多不同。
首先打开一个文件后，直接出来这样一个模型，无法看清细节。
我们要看它某一个楼层的平面怎么办？
首先点击侧面的Geometry按钮，在右侧看结点的标高，找到需要的楼层标高值
然后点击上方的select菜单：下拉后找到by range，选择xz平面点击，（y为竖向）
在弹出的窗口中填上标高，（如果选择一个标高范围，则可以同时显示几层）
程序会选择该10.50m标高上所有的梁。
然后点击上方的view菜单：下拉后找到view selected object only，点击结果如下：
点击顶视图：
出来了该层的平面图，但没有构件截面，没有荷载，只有节点和线条。现在要看梁的截面，并且看到梁的边线，
点击上方的view菜单：下拉后找到点击structure diagram，弹出窗口
选择圆圈内的截面边线，点应用。
还是没有截面？点击label，选择section，点应用。
截面尺寸规格都出来了。
现在要看荷载，为了看得清楚，关掉section，点击none。点none关掉梁双线显示sections
oueline。
恢复成节点与线条模式。
点击loads and results，load direct 打上钩，3号圈中选择荷载工况。点应用。
点击label，load value荷载值打上钩。
探讨STAAD在GIS高压开关钢支架设计中的应用
探讨STAAD在GIS高压开关钢支架设计中的应用
摘要：本文对美国的STAAD结构软件进行介绍，从其结构设计过程的建模、荷
载等方面进行阐述，探讨STAAD在GIS高压开关钢支架设计过程中的应用。阐述GIS高压开关钢支架设计中各种参数等如何设计，整体设计过程涉及大量国外行
业标准，为国内工程设计提供借鉴。
关键词：STAAD；GIS高压开关；钢支架设计
引言：STAAD作为美国专门用于工程设计的软件，深受许多工程公司喜爱。建筑
行业采用钢架构结构都是钢框架。但是GIS高压开关钢支架与其不同，其结构是
用来对GIS高压开关进行保护的。因此，在设计的时候需要对其结构以及其他结
构的受力进行综合考虑，完善钢支架的结构强度，合理对GIS高压开关进行设计。
一、结构建模
STAAD软件用来建模的话，呈现的模型非常直观。首先需要根据GIS的设计
图在STAAD中建立关于其各项功能的节点，通过连接所有的节点，形成梁单元并
赋予其截面信息。STAAD本身自带截面库，含有木结构、铝结构等多种信息。但
是并没有直接能拿来套用在GIS模块上的截面，因此，需要自行建立截面表。GIS
的主要包含管道、各种互感器、避雷器等，将这些模块简化成圆柱体。这样用户
在自行建立截面表的时候，可以选择Pipe类型，在属性内输入不同模块的实际数据，软件会按照输入的内外径对面积进行剪切。对于GIS的模块材质，统一将其
按照铝合金材质。在STAAD中完成对GIS各种模块的建模后，可以开始构建钢支
架模型。具体的钢支架结构需要按照GIS的布置进行设计，通常对于钢支架的支
STAAD特殊应用简述
© 2010 Bentley Systems, Incorporated
主从节点：静力分析中的主从节点
• 主节点需要位于刚体，刚片或刚杆 的质心处。此时的主节点相当于刚 体的转动中心。如果质心与转动中 心不重合，会引起附加的扭转效应。 • 动力分析中使用主从节点定义的刚 体或刚片，能有效的进行质量凝聚， 从而缩减动力方程中的质量自由度 数，从而提高求解的效率
板、壳模型:特殊功能
• 静水压力导荷 • 不仅可以用于导 算液体对容器侧 壁的压力，而且 可以作为土压力 或填料对容器侧 壁压力的导算工 具
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板、壳模型:特殊功能
• 自动生成板的弹簧支座，只压支座
二阶效应：判断整体二阶效应大小的方法
• PDELTA KG ANALYSIS PRINT STATIC CHECK • PDELTA n ANALYSIS PRINT STATIC CHECK • 比较总外力偶荷载与总倾覆力 矩即得
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板、壳模型:结果输出与查看（混凝土）
• 通过画线 切割面输 出沿剖切 口的积分 结果（可 认为是剖 切口局部 坐标系， 包括一般 的弯矩与 “膜力”
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• 板上下表面组 合应力用于稳 定
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板、壳模型:结果输出与查看（混凝土）
• 按单元局部 坐标系输出 的单位宽度 弯矩MX,MY 用于配筋
• 对规则结构， 也可按整体 坐标系输出 弯矩值
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主从节点：静力分析中的主从节点
• 主节点需要位于刚体，刚片或刚杆 的质心处。此时的主节点相当于刚 体的转动中心。如果质心与转动中 心不重合，会引起附加的扭转效应。 • 动力分析中使用主从节点定义的刚 体或刚片，能有效的进行质量凝聚， 从而缩减动力方程中的质量自由度 数，从而提高求解的效率
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• 二阶分析的本质与选用理由
• 缺陷
• 二阶静力分析的两种实现方法 • 判断整体二阶效应大小的方法 • 二阶动力分析 • 线性屈曲分析
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二阶效应
二阶效应：二阶分析的本质
• 平衡方程建立在结构变形之后的位形上 • (K+Kg)U=R, K 物理刚度矩阵，是材料特性和几何尺寸的函 数 Kg 几何刚度矩阵（或叫应力刚度矩阵），由杆 件的轴力或板的膜力与几何形态共同决定
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板、壳模型:几何建模手段
• 柱面坐标 • Excel导入
• 网格填充
• 参数化模板生成 • Mesher • 其他第三方软件导入
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板、壳模型:建模注意事项
• 尽量使用四节点 板，以统一局部 坐标系； • 通过板参考点使 容器的内外侧统 一；
• 统一环向加劲局 部X轴指向
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板、壳模型:建模注意事项
• 加劲与板的连接 与偏移（member offset）; • 划分精细程度对 结果的影响
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二阶效应：等效缺陷荷载
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二阶效应来自百度文库等效缺陷荷载（续）
二阶效应：缺陷
• 缺陷是进行二阶分析最关键的定义 • 如果不能预判结构的控制失稳模式，则我们需要定 义不同层次的缺陷（整体与局部），需要定义不同 的失稳形式（例如弯曲屈曲与弯扭屈曲），而且所 有这些缺陷应该和主要的荷载工况进行组合。如果 不能自动生成，输入量是巨大的。
二阶效应：二阶动力分析
• 包括自由振动特征值分析，反应谱分析，时程分析 以及动力稳态分析。其实质就是用K+Kg替换所有的 物理刚度矩阵。 • 对一般的承受轴压力的结构（Kg为负），二阶动力 分析的周期和位移比一阶大。 • 如按最新的抗规，计算地震作用时考虑重力二阶效 应，可按该方法实施。
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谢谢！
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• 注意事项与特殊功能
• 结果查看与输出
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板、壳模型
板、壳模型:建模计算方案
• 纯板概念模型 • 分解为整体骨架模型与局部 区格模型，分别计算 • 板与“加劲”联合建模
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• 规范推荐？：规范对最重要的部分，即缺陷的定义 语焉不详 • 更精确？：理论推导和算例都指出，通常结构的二 阶效应都很小，完全可以忽略。 • 更简化？：虽然计算长度简化了，但却带来了更麻 烦的初始缺陷的定义。没有定义初始缺陷的二阶分 析是无意义的！ • 更通用？：仍然需要进行构件层面的稳定验算，特 别是弯扭屈曲。
主从节点：定义
主从节点：应用
• 组合梁
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• 同过主从节点强制满 足平截面运动学假设
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主从节点：应用
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主从节点：应用
• 模拟带有质量与转动惯量的刚体设备
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• 静力分析中的主从节点
• 主节点可以位于刚体，刚片或 刚杆的任意位置，不影响静力 计算结果
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• 缺陷的定义是二阶分析真正的瓶颈，也是其不能真 正普及替代一阶分析的原因。
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• 迭代法 • PDELTA n ANALSYS • 控制迭代收敛的参数 SET DISPLACEMENT i
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二阶效应：线性屈曲分析
• 如果物理刚度K被负的 Kg完全抵消，则发生屈 曲。 • 几何刚度是屈曲的实质， 此时(K+Kg)U=0 • 通过屈曲分析得到临界 轴力和屈曲模态，可以 得到对构件设计有用的 计算长度。除此之外， 临界屈曲荷载可以作为 结构稳定承载力的上限。
二阶效应：判断整体二阶效应大小的方法
• PDELTA KG ANALYSIS PRINT STATIC CHECK • PDELTA n ANALYSIS PRINT STATIC CHECK • 比较总外力偶荷载与总倾覆力 矩即得
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STAAD.Pro 特殊应用概述
李晓峰 BENTLEY 结构产品部门
内容
1） 板、壳模型
2）二阶效应 3)主从节点
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• 建模计算方案 • 几何建模手段
• 几何刚度法
• PDELTA KG ANALYSIS • 优点：能探测出局部失 稳
SET PDELTA TOL i(推荐）
优点：运行效率高，数据组 织简单
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二阶效应：二阶静力分析的两种实现方法
• 组合柱
主从节点：应用
• 不同单元类型的传力过渡（拉索烟囱）
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主从节点：应用
• 传力过渡（吊车梁节点）
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• 定义
• 应用
• 静力分析中的主从节点 • 动力分析中的主从节点 • 局限性 • 一般情形下主从节点的替代方案
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板、壳模型:结果输出与查看（混凝土）
• 通过画线 切割面输 出沿剖切 口的积分 结果（可 认为是剖 切口局部 坐标系， 包括一般 的弯矩与 “膜力”
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主从节点：应用
• 抗弯刚性板
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• 定义FY MX MZ 刚性从 属关系
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主从节点：应用
• 模拟平面内无限刚刚片
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板、壳模型:特殊功能
• 自动生成板的弹簧支座，只压支座
• PLATE MAT DIRECT ALL SUBGRADE 10000 5000 5000
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板、壳模型:结果输出与查看（钢结构）
• Mises以及屈 雷斯应力用于 强度
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二阶效应：P-效应和P-δ效应
二阶效应：用二阶分析的理由
• 规范推荐（AISC,EC3,DIN18800,GB50017„„) • 更精确：真正的平衡时建立在变形之后的位置上的 • 更简化：不用考虑头疼的计算长度输入 • 更通用：可用于计算各种各样的结构，而不受限于 计算长度法的限制 • 已普及：一般的通用结构软件都能进行该分析
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板、壳模型:特殊功能
• 静水压力导荷 • 不仅可以用于导 算液体对容器侧 壁的压力，而且 可以作为土压力 或填料对容器侧 壁压力的导算工 具
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主从节点：动力分析中的主从节点
• 局限性
• 不能批量定义
• 不能直接进行复制 • 不能按对象的局部坐标系进行定义
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主从节点：局限性
主从节点
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主从节点：定义
• 定义
• 定义
• SLAVE FY MX MZ MASTER 1 JOINT 1 TO 30
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• 已普及？：缺陷的定义需要人工施加。
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二阶效应：不用二阶分析的理由
二阶效应：缺陷定义
• 缺陷分类
• 整体几何缺陷与局部 几何缺陷
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