教程_几何建模_大跨_3Midas

1 MIDAS 建模实例 1.1 简介

下面介绍一个使用Excel 辅助Midas 建立复杂空间结构的小例子，一方面讲解软件的应用，另一方面从侧面介绍结构设计人员如何与建筑专业配合完成结构方案的概念设计。 背景介绍

1.2 建筑——结构

1.2.1 建筑创意得到结构方案 效果图一：

效果图二：

最初的已知条件为：

1) 下部站台的柱列布置（下层建筑平面dwg 文件），从效果图来看，建筑也是希望钢结构屋顶的立柱植根于下部的混凝土柱顶。

2) 一张很粗糙的建筑立面图，仅有大概尺寸。

平面柱网，纵向跨度8m ，共16跨；横向跨度22m ，共一跨。站台层净高约5m 。

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.O

K O K .O R G

建筑创意特色元素：

高低错落的分叉柱，波浪起伏的屋面，蜿蜒曲折的天窗

建筑创意主线：

城市轨道交通线路上的节点——流畅感的延续与外现

建筑创意关键词： 韵律，飘逸

由建筑效果图提炼出结构方案的要求：

1、分叉柱

2、波形屋面

3、两片屋面以波形分界

4、屋顶结构的断面高度不宜过大，小于500为宜

1.2.2 结构方案的考虑：

1、屋面共出现4个波峰，最直接的连续曲线为简谐曲线，由此可以方便对屋盖上各点进行定位。

2、柱列总长度120m ，柱距8m ，按照柱位置和波动曲线的对应关系，确定的对应两个波长的总长度为128m ，即波长64m 。

3、在建筑立面图的基础上，取整得到竖向波动曲线的振幅为0.8m 。

4、在建筑剖面图的基础上，得到水平波动曲线的振幅为4.5m 。

5、结构断面尺寸限值为500mm ，只能考虑采用实腹式构件，构件截面形状：圆环，矩形环，工字型。为了不增加屋面铺设的复杂程度，且从抗弯构件有效利用截面高度的角度，优先选择工字型和箱形截面。

6、两列分叉柱，中间没有其它支撑构件，所以横向只能选择框架作为平面受力体系；考虑到分叉柱一般为圆管，为方便、安全，横梁截面采用箱形断面可靠性更高。

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.K .O R G

7、由于是分叉柱，所以必须在纵向布置两道边梁以形成屋顶结构封闭的主梁体系。

8、为使屋面连续变化，必须给屋面板以结构网格的支持，考虑到平面受力体系22m ，柱距8m ，再结合效果图，确定2m*2m 为次结构网格尺寸，次构件采用工字型截面。

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.O

K O

K .O

由以上八点，整个结构方案也随之尘埃落定。

1.3 建模过程介绍

本模型的难点就是屋顶的几何构形，根据上面介绍的结构方案思考，这种富有规律的几何形状，首先就想到借助几何定位点实现几何建模。

1.3.1 Excel 建立几何定位点阵 表格的数据输入部分

颜色：

金色表示需要输入的单元格；

白色的单元格里面的数字基本上是经运算得到的数值，一般不需要修改。

三色表示在对应两悬挑端的单元格中计算公式与波浪段对应单元格

中不同，

应注意检查。

解释：

波动点——波浪线对应的节点数目； 含悬挑点——全部节点数目； X 向——对应站台纵向； Y 向——对应站台横向； Z 向——对应高度方向； 中点——对应横向的中点。

下面的表格计算XZ 平面（前视图）的波浪线坐标和XY 平面（俯视图）波浪线Y 坐标。

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.O

K O

K .O R G

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.O

K O

K .O R G

接着，求出Y 向网格的坐标

对应悬挑部分；

对应中间部分

这里先不给出表格中的计算公式，读者可以根据自己的理解，尝试编写公式。

最后，将以上两部分表格进行拼接，形成空间节点坐标点阵。

下面两张图是表格的开始和结束部分。这张表格采用了数据引用，和lookup 函数，可以根据前面的表格内容自动拼接数据。

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K O

K .O R G

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.O

K O

K .O R G

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.O

K O

K .O R G

下面给出一些提示信息： A3单元格

B3单元格

C3单元格

D3单元格

E3单元格

F3单元格

G3单元格

H3单元格

I3单元格

J3单元格

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W

W

.O

K O K .O R G

K3单元格

色内容为最终形成的节点坐标，请注意节点的个数为1104个，这个数据对于下面导

入mdias 有用。

1.3.2 导入midas

下面要将1104个节点一次性导入mdias 中。

首先，在midas 的新建文件中中任意生成1104个节点。

注意检查节点数目为1104个

打开节点表格：

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W

.O

K O

R G

留意一下右下角的单位，跟excel 节点坐标的单位一致，均为m 。

在excel 中将1104个节点坐标复制，粘贴到midas 节点表格中。

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.O

K O

K .O R G