Midas gen在钢结构施工过程中的应用

Midas gen在钢结构施工过程中的应用
发表时间：2020-12-17T07:52:11.732Z 来源：《建筑学研究前沿》2020年20期作者：刘虹孙晗陆文杰李斯麟
[导读] 伴随钢结构在我国建筑层面应用不断深入，其不断创新及发展，使建筑结构日渐复杂，譬如朝高等结构、张拉式结构等，给予建筑实际施工造成严重影响，主要因在实际施工进程中，其构件实际施工与设计施工受力存在偏差，需将施工进程中各构件受力状况予以分析，为设计受力与实际受力保持吻合做以支撑。

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摘要：伴随经济迅速发展，我国建筑数量及规模不断增加，但大规模建筑建设进程中，产生大量建筑垃圾，对环境造成严重污染，与我国可持续发展理念相悖。

为解决上述矛盾，钢结构建筑与对环境影响较小，为绿色建筑的标志，在我国建筑掀起应用潮流。

Midas系列于2002年入驻我国，凭借自身优势，在国内钢结构建筑中普遍应用，特别为 Midas gen成为工业、民用等建筑首选程序。

本文主要阐述 Midas gen内涵及特征基础上，分析其在钢结构施工中实际应用，力争为钢结构施工做以指引。

关键词：Midas gen；钢结构施工；应用
伴随钢结构在我国建筑层面应用不断深入，其不断创新及发展，使建筑结构日渐复杂，譬如朝高等结构、张拉式结构等，给予建筑实际施工造成严重影响，主要因在实际施工进程中，其构件实际施工与设计施工受力存在偏差，需将施工进程中各构件受力状况予以分析，为设计受力与实际受力保持吻合做以支撑。

Midas gen于2002年引入我国之后，拥有人性化建模方式，全方位分析及完善的售后服务功能，被广泛应用于建筑结构设计中，在钢结构实际施工进程中，应用 Midas gen可将施工中钢结构受力状况凸显，进而为钢结构施工提供可靠指导。

一、Midas gen有限元程序软件特征
当前已有的大型商业化结构有限元分析软件，其不仅需耗费较高成本，而且具有复杂的英文界面，实际使用进程中流程较为繁琐，给予相关技术人员带来挑战，降低其软件良好应用成效。

而Midas gen专业软件，主要由韩国公司开发，立足于Windows基础上进行优化及完善的专业软件系统，其与大型有限元分析软件使用性能相似，但价格较为经济。

同时，该软件界面较为直观，且对其进行中文化，为技术人员使用提供便捷。

Midas gen分析程序具有良好的分析能力，不仅包含线形、时程分析，而且涉及静力弹塑分析，其优良的编辑及输入能效，可将钢结构施工进程中构件受力状况予以模拟，确保初期设计与实际施工受力一致，确保建筑项目安全性及可靠性。

譬如与世界范围内普遍应用的ETABS分析与设计软件相较，两者均为三维模型，但 Midas gen软件操作便捷，可将各项操作明晰展示，而ETABS软件操较为复杂，特别为部分复杂结构。

同时，ETABS软件对操作者力学专业知识要求较高，未有扎实的力学基础，无法对程序进行正确操作。

最后，实际使用进程中，Midas gen计算机分析速率较快，将各类通用有限元程序精华吸收，立足于建筑等专用程序特征，使其各项功能趋于灵活性及多元化，与我国建筑施工特点更具亲密性[1]。

二、Midas gen软件在钢结构施工进程中的应用
1、施工阶段分析
一般针对超高层建筑而言，对其结构实施分析，需立足于建筑项目整体层面，构建完整的结构模型，同行将相应载荷予以施加。

但在建筑实际施工进程中，其主要为层层递进建设，即使相同层面施工流程及承载条件不尽相同，此种施工条件下，使初期设计钢结构受力体系与实际施工受力体系存在偏差，进而表现于设计分析数据与实际结构效应不尽相同。

建筑工程结构体系，伴随施工进度不断发生变更，而构建自身最大变形及应力，在实际施工进程中出现概率较大，所以为及时掌握实际施工构件形变及应力，有必要实施施工阶段分析。

Midas gen系统具有良好的施工阶段分析功能，在程序单元中可将未能参与当前施工中构件，逐一激活，将钢结构施工进程构件受力予以模拟，将实际刚度及重力变更状况掌握，且可将全部单元及节点予以覆盖。

在实际模拟进程中，将钢结构施工全进程予以划分，对某阶段结构重力荷载受力分析进程中，可将其后续施工封锁。

在分析之后构件受力时，将之前施工单元激活，实现原有自重及刚度。

如此系统中可将各阶段构件发生形变及应力予以展示，使施工全进程实现可控化[2]。

针对超高层建筑而言，其构成要素较多，核心包含钢结构外框筒、混凝土核心筒、露面钢梁等，伴随施工不断推移，给予外框较大的载荷，其形变程度较大，且各柱子承受重力载荷存在差异，虽然处于设计便捷及建筑美观考量，将柱子横截面积设置为一致，但其实际受力载荷不同，影响其形变程度不。

采用Midas gen系统可根据施工分析结果，明确各承载柱子叠加受力形变。

2、边界条件模拟
针对大跨度钢结构施工，一般选取分段安装，分段施工中支撑为临时性，钢结构分段与临时支撑间自由度，与结构类型及连接方式密不可分，主要包含刚接与铰接，其中针对刚接而言，即为六个自由度，分别转动自由度及平动自由度，且数量均为三个。

在钢结构实际施工进程中，一般临时性给予支撑刚度与分段自身刚度小，多以铰接为主，而施工完成之后将其临时支撑去除，为避免去除载荷进程中，结构发生侧向位移，影响支撑安全性及稳定性。

使用Midas gen系统可将其边界予以定义，对支撑载荷去除时，根据施工实际状况，将边界激
活或封锁，进而为边界条件转化做以支撑。

若为施工量较大分段，需在模型中布设多个支撑，而应用Midas gen系统，可将其支撑转换为受压弹簧元件，在其节点处将相同的承载刚度输入即可，为建模及计算提供便捷，提升施工效率。

钢结构建筑施工进程中，多需引进大型设备，譬如汽车吊等，此设备自重较大，给予工作基面要求较高，当其处于土质条件较差时，阻碍吊装顺利施工，需将其路基刚度予以明确，应用Midas gen系统可其路基箱底部受力予以明确，为施工机械设备安全施工做以支撑，提升钢结构施工效率[3]。

3、张拉力式结构分析
张拉式结构为现代控件结构在主趋，被建筑施工青睐，在张拉式结构施工进程中，张弦梁、张弦穹顶应用频次较多，譬如新广州火车站其屋盖应用张拉式结构，其中使用钢桁架支撑索拱结构，为雨棚屋盖。

一般拉索预应力需结合结构自重及屋面载荷建立，且张拉一旦定性之后，其支座水平反力需满足零，实际施工难度较大。

为施工进程中各构件形状、角度等具有准确性，需对其施工全进程予以分析，避免实际施工难以满足设计标准。

在拉索实际施工之前，需使用Midas gen系统，将其索拱与索壳张拉实际状况进行模拟，获取相应的模拟分析结构，不仅需与初期设计要求吻合，而且实际施工状况需满足其结果，若三者结果相吻合，方可继续施工。

4、吊装分析
在钢结构施工进程中，吊装作业不可或缺，也为钢结构施工的核心内容，一般针对大型钢结构建筑，需将其划分为阶段实施吊装，譬如某火车站房主桁架需划分为四个阶段，在实际施工进程中，需严格相关我国GB50755-2012标准及要求，实施吊装构件进程中，需将其强度、稳定性等予以计算，且一般将其动力系数选取1.4为宜。

应用Midas gen系统将其吊装进行计算，将其强度及使用钢丝绳直径予以明确，给予系统中受力单元受力，将验算结果与相关标准进行对比，若满足于相关要求，方可进行施工。

结束语
我国积极倡导绿色建筑，钢结构为未来建筑主趋，所以需对其安装施工加以重视，与其他分析及设计软件相较，Midas gen具有较多优势，不仅操作便捷，而且价格较为低廉，在建筑施工中广泛应用，可真实将钢结构施工中各构件受力状况予以展示，且对其发生形变实时监测，为钢结构顺利实施做以支撑。

伴随钢结构不断趋于复杂，其施工内应力及形变随之复杂，Midas gen成为未来钢结构施工必要系统。

参考文献
[1]陈炳超，李腾昌.基于MIDAS-GEN附着式升降脚手架架体安全防护性能优化及分析[J].中国房地产业，2019（25）：285-287.
[2]冯双，章代林.MIDASGen在立体桁架设计中的应用[J].现代冶金，2015，43（5）：51-53.
[3]张煦，秦国鹏，胡晓菲.Midas gen在某港口体育馆施工中的应用[J].港工技术，2017，54（3）：64-67.。