张弦结构精选PPT
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（仅供参考）
首先把索单元变成桁架单元，利用“初始荷载>小位 移>初始荷载控制数据” ，添加“初始内力组合”，一般 工程中考虑索拉力和自重平衡的时候为初始态，所以可以 选择自重荷载工况。利用小位移分析，可以在“结果>分 析结果表格>初始单元内力”中得到索单元的拉力。
然后将表格中“初始单元内力”的索单元内力值作为 索的初拉力，使用大位移分析，看看自重作用下，结构的 变形是否接近0，如果不接近0，则调整索单元的初拉力， 一般反复试算几次，即可得到索单元的初拉力值。
几点参考知识
——在开始学习张弦桁架的建模 分析之前，先了解几点有关的知识
张弦结构的形态定义
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： （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。
操作步骤
对于第一种分析
---打开建好的张弦桁架模型、输入其它荷载
---输入索单元的初拉力（即对索单元进行张拉）
---定义几何非线性分析控制数据
---运行结构分析
---查看结果
对于第二种分析
---打开建好的张弦桁架模型
---添加各类荷载、设定反应谱及工况
---使用小位移输入索单元的初拉力（即对索单元进行张拉）
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>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>预应力荷载>初拉力荷载
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。 （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。）
设计的时候一般是已经求出了索单元的初拉力或者 常常先直接假定一个索拉力，然后进行结构在索拉力和其 它荷载共同作用下的分析。所以设计中应用MIDAS/Gen程 序对带索单元的结构进行分析一般是对初始态和荷载态进 行分析。
索初拉力的预估
工程中一般凭设计经验估算索的初拉力，常用的有如下 几种：
1）索控制应力取应变值为0.0015～0.00175时的应力值；
但是工程中有时候也需要计算带索单元的结构在地震 作用下的反应，而通过底部剪力法或者振型分解反应谱法 计算地震作用，进行的是线性分析，此时需要进行小位移 分析。另外索单元张拉后，带有一定的刚度，有时候为了 求解的简化，也可以将索单元等代成桁架单元来考虑，此 时也可以进行小位移分析。这就是分析目的二要做的工作， 在MIDAS/Gen中通过定义“初始荷载>小位移>初始单元内力” 来进行。
---运行结构分析
Байду номын сангаас
---查看有关结果
分析模型与荷载工况
模型透视图 模型立面图
输入各种荷载
• 自重、屋面恒、活荷载的输 入同其它分析的输入。
• 由荷载组合建立荷载工况 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。 MIDAS/Gen中可以通过“荷 载>由荷载组合建立荷载工 况”将某一荷载组合生成一 种荷载工况，再利用该工况 进行分析。
零状态的确定，往往还和施工的工艺情况等有关， 一般采用逆迭代法，该方法的基本思路是：首先假设一个 零状态的形状，然后施加索拉力，求出结构变形后的形状， 将其与初始态比较，如果差别比较小，就可以认为此时的 零状态就是要求的放样状态，如果差别超过一定的范围， 则修正零状态，再次迭代。该状态主要是用于工厂的构件 下料，所以一般在设计的时候不考虑，由钢结构加工单位 考虑 。
2）索控制应力直接取0.53倍的强度标准值，或有效应力 的0.13倍 ；
注意索的初拉力还要满足有关规范、规程的要求，例如 《点支式幕墙规程》（CECS 127－2001）规定：索的挠度应 控制在跨度的1/300以内；索的拉力不大于最小整索的破断 拉力的1/2.5。
利用MIDAS/Gen试算索中初拉力的一种方法：
几何刚度初始荷载提供的是刚度，而不是外力。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：
MIDAS/Gen 培训资料
张弦桁架
分析目的
（一）在工程中已知索单元初拉力的情况下， 加上其它荷载进行分析，求索单元的拉力变 化及结构的变形
（二）对带有索单元的结构进行反应谱分析
对带有索单元的结构进行分析，一般来说，索的变形 和梁、桁架单元相比要大，属于大位移，因此在分析的时 候需要使用几何非线性分析（也就是大位移分析）。求解 的时候需要通过迭代来进行。这就是分析目的一要做的工 作，在MIDAS/Gen中通过定义几何非线性分析来进行。
• 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。 工程中，如果需要模拟张拉索单元后，考虑其它构件中也带有内力的情况， 可以使用该方法添加初拉力，然后可以进行结构在其它工况的荷载作用下 的非线性分析。
首先把索单元变成桁架单元，利用“初始荷载>小位 移>初始荷载控制数据” ，添加“初始内力组合”，一般 工程中考虑索拉力和自重平衡的时候为初始态，所以可以 选择自重荷载工况。利用小位移分析，可以在“结果>分 析结果表格>初始单元内力”中得到索单元的拉力。
然后将表格中“初始单元内力”的索单元内力值作为 索的初拉力，使用大位移分析，看看自重作用下，结构的 变形是否接近0，如果不接近0，则调整索单元的初拉力， 一般反复试算几次，即可得到索单元的初拉力值。
几点参考知识
——在开始学习张弦桁架的建模 分析之前，先了解几点有关的知识
张弦结构的形态定义
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： （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。
操作步骤
对于第一种分析
---打开建好的张弦桁架模型、输入其它荷载
---输入索单元的初拉力（即对索单元进行张拉）
---定义几何非线性分析控制数据
---运行结构分析
---查看结果
对于第二种分析
---打开建好的张弦桁架模型
---添加各类荷载、设定反应谱及工况
---使用小位移输入索单元的初拉力（即对索单元进行张拉）
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>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>预应力荷载>初拉力荷载
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。 （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。）
设计的时候一般是已经求出了索单元的初拉力或者 常常先直接假定一个索拉力，然后进行结构在索拉力和其 它荷载共同作用下的分析。所以设计中应用MIDAS/Gen程 序对带索单元的结构进行分析一般是对初始态和荷载态进 行分析。
索初拉力的预估
工程中一般凭设计经验估算索的初拉力，常用的有如下 几种：
1）索控制应力取应变值为0.0015～0.00175时的应力值；
但是工程中有时候也需要计算带索单元的结构在地震 作用下的反应，而通过底部剪力法或者振型分解反应谱法 计算地震作用，进行的是线性分析，此时需要进行小位移 分析。另外索单元张拉后，带有一定的刚度，有时候为了 求解的简化，也可以将索单元等代成桁架单元来考虑，此 时也可以进行小位移分析。这就是分析目的二要做的工作， 在MIDAS/Gen中通过定义“初始荷载>小位移>初始单元内力” 来进行。
---运行结构分析
Байду номын сангаас
---查看有关结果
分析模型与荷载工况
模型透视图 模型立面图
输入各种荷载
• 自重、屋面恒、活荷载的输 入同其它分析的输入。
• 由荷载组合建立荷载工况 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。 MIDAS/Gen中可以通过“荷 载>由荷载组合建立荷载工 况”将某一荷载组合生成一 种荷载工况，再利用该工况 进行分析。
零状态的确定，往往还和施工的工艺情况等有关， 一般采用逆迭代法，该方法的基本思路是：首先假设一个 零状态的形状，然后施加索拉力，求出结构变形后的形状， 将其与初始态比较，如果差别比较小，就可以认为此时的 零状态就是要求的放样状态，如果差别超过一定的范围， 则修正零状态，再次迭代。该状态主要是用于工厂的构件 下料，所以一般在设计的时候不考虑，由钢结构加工单位 考虑 。
2）索控制应力直接取0.53倍的强度标准值，或有效应力 的0.13倍 ；
注意索的初拉力还要满足有关规范、规程的要求，例如 《点支式幕墙规程》（CECS 127－2001）规定：索的挠度应 控制在跨度的1/300以内；索的拉力不大于最小整索的破断 拉力的1/2.5。
利用MIDAS/Gen试算索中初拉力的一种方法：
几何刚度初始荷载提供的是刚度，而不是外力。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：
MIDAS/Gen 培训资料
张弦桁架
分析目的
（一）在工程中已知索单元初拉力的情况下， 加上其它荷载进行分析，求索单元的拉力变 化及结构的变形
（二）对带有索单元的结构进行反应谱分析
对带有索单元的结构进行分析，一般来说，索的变形 和梁、桁架单元相比要大，属于大位移，因此在分析的时 候需要使用几何非线性分析（也就是大位移分析）。求解 的时候需要通过迭代来进行。这就是分析目的一要做的工 作，在MIDAS/Gen中通过定义几何非线性分析来进行。
• 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。 工程中，如果需要模拟张拉索单元后，考虑其它构件中也带有内力的情况， 可以使用该方法添加初拉力，然后可以进行结构在其它工况的荷载作用下 的非线性分析。