MIDAS钢结构优化
midas-Gen-钢结构优化分析及设计
例题3 钢框架结构分析及优化设计例题.钢框架结构分析及优化设计概要本例题通过某六层带斜撑的钢框架结构来介绍midas Gen的优化设计功能。
midasGen提供了强度优化和位移优化两种优化方法。
强度优化是指在满足相应规范的强度要求条件下，求出最小构件截面，即以结构重量为目标函数的优化功能。
位移优化是针对钢框架结构，在强度优化设计前提下，增加了以侧向位移为约束条件的自动设计功能。
本文主要讲述强度优化设计功能。
此例题的步骤如下:1.简介2.建立模型并运行分析3.设置设计条件4.钢构件截面验算及设计5.钢结构优化设计1.简介本例题介绍midas Gen的优化设计功能。
例题模型为带斜撑的六层钢框架结构。
(该例题数据仅供参考)基本数据如下：➢轴网尺寸：见图2➢柱: HW 200x204x12/12➢主梁：HM 244x175x7/11➢次梁：HN 200x100x5.5/8➢支撑：HN 125x60x6/8➢钢材：Q235➢层高：一层 4.5m二～六层 3.0m➢设防烈度：8º（0.20g）➢场地：II类➢设计地震分组：1组➢地面粗糙度；A➢基本风压：0.35KN/m2；➢荷载条件：1-5层楼面，恒荷载4.0KN/m2，活荷载2.0KN/m2；6层屋面，恒荷载5.0KN/m2，活荷载1.0KN/m2；1-5层最外圈主梁上线荷载4.0KN/m；6层最外圈主梁上线荷载1.0KN/m；➢分析计算考虑双向风荷载，用反应谱分析法来计算双向地震作用图1 分析模型图2 结构平面图图3 ①，③轴线立面图图4 ①，④轴线立面图图5 ○B，○C轴线立面图图6 ○A，○D轴线立面图2.建立模型并运行分析建立模型并进行分析运算。
1.主菜单选择特性>材料>材料特性值：添加材料号：1；名称：Q235；规范：GB03(S) ；数据库：Q235；材料类型：各向同性。
2.主菜单选择特性>截面>截面特性值：添加：添加梁、柱截面尺寸。
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。
中国建筑第四工程局有限公司广东省广州市 510665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。
MIDAS_Civil在钢栈桥结构优化设计中的应用_刘强
。 鉴于此， 本文以武汉三官汉江公路大桥为例，
利用 MIDAS/Civil 对钢栈桥结构进行优化设计， 以期对钢栈 桥结构设计提供新的设计思路。
一、工程概述
武汉三官汉江公路大桥位于武汉市外环线与三环线之间, 主桥为（120m+190+120m）双塔单索面斜拉-钢构组合体 系，横断面为单箱双室结构，宽度为 33.5m。主墩桩基位于 深水，桩基施工需搭设钢栈桥作为临时施工便道，钢栈桥委 托设计院进行设计，初步设计如下：主跨 12m，按 4 孔成一 联。断面按双线设置，总宽度为 8m。12m 跨栈桥横断面和 立面布置如图 1 和图 2 所示。
总长度 （m） 480 9,320 2,520
总重量 （kg） 77,184 355,092 503,390.16
截面积（cm ） 202 48.5 254.469
表3 图 12 钢管桩最不利反力图
指 标 构件 分配梁 垫梁 钢管桩 型号 双拼工 36b 工 25a 630 钢管
优化后材料消耗量
截面积 （cm ） 167 48.5 156.326
=1,013.8kN
图8
分配梁最不利剪力图
则单桩设计承载力为 1,013.8KN。
MIDAS钢结构设计
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生活
图标元素
医疗
图标元素
限，可能会搜索到令工程师更 为满意的截面。
自动优化设计
截面分组
---程序提供的优化设计功能是针对特征值— 截面进行的，如需得到更为优化的设计结 果，需在进行钢结构优化设计（或位移优 化设计）之前对要优化的构件进行更为详 细的截面分组。
---截面分组情况需由工程师根据建筑要求、 杆件受力情况，结构特点等多方面进行考 虑。显然，杆件截面分组越多，优化设计 带来的收益越大。
自动优化设计
主菜单选择 设计>钢结构优化设计
分析选项：输入反复计算次数。 板厚数据：在使用BUILT数据库
时（程序自动生成的数 库），焊接截面所使用的 钢板厚度数据库在此定义。 柱截面设计：对轴力和弯矩或仅对轴
力进行优化。 用户定义截面列表：
当截面数据库选择用户 时，在此定义用户数据 库，具体格式详见帮助文 件。
例题--带斜撑的六层钢框架结构
钢构件截面验算
主菜单选择 设计>钢构件截面验算：钢构件截面验算
---在选择项勾选某个单元，再勾选连接模型空间，在模 型空间可以看到被选择的单元
---图形结果以图形方式输出验算结果 ---详细结果以文本文件输出详细结果 ---特征值显示的杆件为本组特征值中应力比最大的 ---构件显示所有杆件的结果
手动优化设计
主菜单选择 设计>钢构件截面验算>修改
--- 选择截面数据库பைடு நூலகம்标准截面）及 截面形状设置规格限定条件
（0为搜索所有规格） --- 限定极限验算比范围，搜索
合适的截面，在满足要求的截面 中选择合适的截面 ---打开MGB文件，使用其他模型 中的截面数据(用此方法可以定义 用户数据库) 提示：有时放宽极限验算比的下
钢结构设计优化
钢结构设计优化钢结构设计在建筑工程中扮演着重要的角色，其优化设计可以有效提高结构的安全性、经济性和美观性。
本文将探讨钢结构设计的优化方法，以及在实际工程中如何有效地实施这些方法，从而达到最佳的设计效果。
1. 结构优化设计原则钢结构设计的优化首先要遵循一些基本原则，包括承载力充分、材料利用率高、施工方便等。
在设计过程中，要结合建筑类型、荷载特点及使用功能等因素，合理确定结构体系、截面尺寸等参数，以满足结构的强度和刚度要求，并在经济允许范围内尽量减小结构自重和减小节点连接数量，降低施工难度。
2. 结构参数优化对于钢结构而言，截面尺寸、横截面形状、材料强度等参数都是影响结构性能的重要因素。
通过合理选择这些参数，可以达到结构的最佳设计效果。
在实际工程中，可以采用有限元分析等先进技术手段，对结构进行详细的受力计算和优化设计，从而优化结构形式、减小结构重量、提高结构整体性能。
3. 节点设计优化节点是结构中承载荷载的重要部位，其设计优化至关重要。
在节点的设计中，要考虑节点的承载性能、连接形式、变形控制等因素，确保节点连接牢固可靠、变形合理有利于整体结构的稳定性。
在节点设计中，还要考虑节点的施工便利性和维修性，确保工程实用性和经济性。
4. 施工过程优化在钢结构施工中，施工过程的优化也是优化设计的重要环节。
合理的施工工艺和流程可以提高工程进度，减少施工成本，保证结构的质量和安全。
因此，在进行钢结构设计时，要考虑到施工过程中的各种因素，优化结构形式和参数，以便于施工实施。
5. 结构维护优化钢结构在使用过程中需要进行定期维护和检修，结构的维护优化也是设计的重要内容。
在结构设计中，要考虑结构的易维护性和耐久性，合理安排设备的排布和便利的维修通道，确保结构的长期稳定性和安全性。
结语钢结构设计的优化是一个复杂而综合的工程，需要设计师在结合工程实际情况的基础上，综合考虑结构的各种因素，采用先进的设计方法和技术手段，不断探索创新，才能实现结构设计的最佳效果。
浅谈MidasCivil在桥梁施工临时设施结构中的优化设计
浅谈Midas Civil在桥梁施工临时设施结构中的优化设计摘要：随着我国经济的腾跃式发展，为有效提高国民出行速度，桥梁在交通领域建设中起到的作用越来越重要。
因此，桥梁在交通建设比重越来越多，伴随着桥梁施工经验不断积累，其施工技术与手段也在不断完善成熟，桥梁临时设施结构在桥梁施工阶段扮演着举足轻重的角色，大临结构设计的强度、刚度、稳定涉及桥梁施工每一个安全细节。
文章就采用Midas Civil结构计算软件，对海南省万宁市港北大桥边跨现浇段落地钢管桩支架结构进行优化设计进行阐述，利用该软件建模，对优化的大临结构关键部位进行不同荷载组合受力分析，根据受力计算结果，验证以大截面型钢代替贝雷梁片结构的可行性。
关键字： Midas Civil 落地钢管装支架优化设计1.引言悬臂现浇连续梁桥在我们现实生活中是一种常见的桥梁，其边跨现浇段施工根据过渡墩高度不同，临时结构常见有两种，一种是墩身高度较低（一般是≤20m）时，采用落地钢管桩支架，这种情况对地基承载力是有相关要求的，另外一种就是墩身高度很高（一般是＞20m），如果采用落地钢管桩，将致使钢管桩很长，不但造成结构不稳而且浪费资源与施工工期，在此种情况下，只能采取在墩柱上部合适的位置预埋预埋件，制作成固结在墩身上的托架，本文通过优化连续梁桥边跨现浇段施工落地钢管装支架结构设计，为以后相似工程临时设施结构的设计提供一些新思路。
2.结构电算优势随着设计、施工技术水平的提高，跨江、海大桥的建设越来越多，其施工环境也越来越复杂，对于比较低次超静定结构，其手算计算功效及精确度尚能满足工程需求。
但是对于高次超静定结构，由于边界条件较为复杂，各种构件的连接比较繁琐，简化其结构计算模拟起来不但困难，且计算工作量极大，效率低，已经渐渐不适合现在工程高效率，高标准的需求。
因此，寻求更精确，更简便，效率更好的结构计算方法是很有必要的。
本论文所论述的Midas Civil 结构计算软件可以很好的解决该问题。
midasGen钢结构施工阶段分析
④ 混合结构
11.3.3 竖向荷载作用计算时，宜考虑钢柱、型钢混凝土(钢管混凝土)柱与钢筋混凝土核心筒竖 向变形差异引起的结构附加内力，计算竖向变形差异时宜考虑混凝土收缩、徐变、沉降及施工调 整等因素的影响。
• 条文说明：外柱与内筒的竖向变形差异宜根据实际的施工工况进行计算。在施工阶段，宜 考虑施工过程中已对这些差异的逐层进行调整的有利因素，也可考虑采取外伸臂桁架延迟封 闭、楼面梁与外周柱及内筒体采用铰接等措施减小差异变形的影响。在伸臂桁架永久封闭以 后，后期的差异变形会对伸臂桁架或楼面梁产生附加内力，伸臂桁架及楼面梁的设计时应考 虑这些不利影响。
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
4、施工阶段分析控制
最终施工阶段： 选择用哪个施工阶段的结果与其他荷载工况(如地震、风荷载等)进 行组合。 从施工阶段分析结果的恒荷载中分离出的荷载工况 施工阶段的分析结果，除收缩徐变和预应力松弛外，都保存在CS ：恒荷载下；在此将特定工况结果从CS：恒荷载中分离出来，保 存在CS：活荷载下； 荷载组合时，施工阶段活载采用与使用阶段活载相同的组合系数；
外伸桁架的上下弦构件和柱的连接
20
拼装工程
① 拼装工程 通过拼装过程的模拟分析，分析构件应力和支座反力的变化。
2019年-MIDAS钢结构设计-PPT精选文档
自动优化设计
截面分组
---程序提供的优化设计功能是针对特征值— 截面进行的，如需得到更为优化的设计结 果，需在进行钢结构优化设计（或位移优 化设计）之前对要优化的构件进行更为详 细的截面分组。 ---截面分组情况需由工程师根据建筑要求、 杆件受力情况，结构特点等多方面进行考 虑。显然，杆件截面分组越多，优化设计
自动优化设计
更新分析模型
可以通过文本格式及图形格 式来查看杆件应力、杆件重 量、结构整体重量等数据在
优化设计过程中的变化情况
及最后结果。 点击“更新分析模型”即可 将优化设计所求得的杆件截
面赋给模型。再次进行分析
和验算，对个别不符合要求 的截面或者应力比过小的截 面单独进行调整。
自动优化设计
优化设计之后
优化设计是以满足设计强度为标准进行的，所以在优化 设计之后应该对优化后的结果进行使用性能验算。包括 绕度、风荷载和地震作用下的水平位移、层间位移验算 等。
பைடு நூலகம்
---在选择项勾选某个单元，再勾选连接模型空间，在模 型空间可以看到被选择的单元 ---“图形结果”以图形方式输出验算结果
---“详细结果”以文本文件输出详细结果
---“特征值”显示的杆件为本组特征值中应力比最大的 ---“构件”显示所有杆件的结果
手动优化设计
主菜单选择 设计>钢构件截面验算>修改
MIDAS/Gen 培训资料
钢框架结构分析及优化设计
分析目的
---钢框架结构整体分析 ---钢构件验算 ---钢结构优化设计
操作步骤
---建立及分析模型 ---设置设计条件 ---钢构件截面验算及设计 ---钢结构优化设计
MIDAS/Gen优化功能简介
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钢构件截面验算
设计>钢构件截面验算 钢构件截面验算： 主菜单选择 设计 钢构件截面验算：钢构件截面验算
---在选择项勾选某个单元，再勾选连接模型空间， ---在选择项勾选某个单元，再勾选连接模型空间，在模 在选择项勾选某个单元 型空间可以看到被选择的单元 ---“图形结果”以图形方式输出验算结果 ---“图形结果” ---“详细结果” ---“详细结果”以文本文件输出详细结果 ---“特征值” ---“特征值”显示的杆件为本组特征值中应力比最大的 ---“构件” ---“构件”显示所有杆件的结果
MIDAS/Gen 培训资料
钢框架结构分析及优化设计
分析目的
---钢框架结构整体分析 ---钢框架结构整体分析 ---钢构件验算 ---钢构件验算 ---钢结构优化设计 ---钢结构优化设计
操作步骤
---建立及分析模型 ---建立及分析模型 ---设置设计条件 ---设置设计条件 ---钢构件截面验算及设计 ---钢构件截面验算及设计 ---钢结构优化设计 ---钢结构优化设计
手动优化设计
设计>钢构件截面验算 钢构件截面验算>修改 主菜单选择 设计 钢构件截面验算 修改
选择截面数据库（标准截面） --- 选择截面数据库（标准截面）及 截面形状设置规格限定条件 截面形状设置规格限定条件 （0为搜索所有规格） 搜索所有规格） 限定“极限验算比”范围， --- 限定“极限验算比”范围，搜索 合适的截面，在满足要求的截面 合适的截面， 中选择合适的截面 ---“打开MGB文件” ---“打开MGB文件”，使用其他模型 MGB文件 中的截面数据( 中的截面数据(用此方法可以定义 用户数据库) 用户数据库) 提示：有时放宽“极限验算比” 提示：有时放宽“极限验算比”的下 限，可能会搜索到令工程师更 为满意的截面。 为满意的截面。
自动优化设计
优化设计之后
优化设计是以满足设计强度为标准进行的， 优化设计是以满足设计强度为标准进行的，所以在优化 设计之后应该对优化后的结果进行使用性能验算。 设计之后应该对优化后的结果进行使用性能验算。包括 绕度、风荷载和地震作用下的水平位移、 绕度、风荷载和地震作用下的水平位移、层间位移验算 等。
自动优化设计
截面分组
---程序提供的优化设计功能是针对特征值— ---程序提供的优化设计功能是针对特征值— 程序提供的优化设计功能是针对特征值 截面进行的， 截面进行的，如需得到更为优化的设计结 果，需在进行钢结构优化设计（或位移优 需在进行钢结构优化设计（ 化设计）之前对要优化的构件进行更为详 化设计） 细的截面分组。 细的截面分组。 ---截面分组情况需由工程师根据建筑要求、 ---截面分组情况需由工程师根据建筑要求、 截面分组情况需由工程师根据建筑要求 杆件受力情况， 杆件受力情况，结构特点等多方面进行考 虑。显然，杆件截面分组越多，优化设计 显然，杆件截面分组越多， 带来的收益越大。 带来的收益越大。
自动优化设计
设计>钢结构优化设计 主菜单选择 设计 钢结构优化设计
容许： 容许：杆件的容许应力比 数据库：选择型钢数据库。 数据库：选择型钢数据库。其 中“BUILT”使用程序 BUILT”使用程序 内置的焊接截面数据 库；“用户”使 用 用户” 用户在“ 用户在“用户定义截 面列表”中定义的截 面列表” 面数据库。 面数据库。 形状： 形状：同建模时输入的构件形 状，也可修改截面形状 D1、D2…：对截面尺寸进行限定。此处输入0 D1、D2…：对截面尺寸进行限定。此处输入0，则搜索所有 截面。 截面。
MIDAS/Gen优化功能简介 优化功能简介
强度优化
满足在相应规范要求的强度下，求出最小构件截面，即以 满足在相应规范要求的强度下，求出最小构件截面， 结构重量为目标函数的优化功能。 结构重量为目标函数的优化功能。
---手动优化设计 ---手动优化设计 ---自动优化设计 ---自动优化设计
位移优化
自动优化设计
更新分析模型
可以通过文本格式及图形格 式来查看杆件应力、 式来查看杆件应力、杆件重 量、结构整体重量等数据在 优化设计过程中的变化情况 及最后结果。 及最后结果。 点击“更新分析模型” 点击“更新分析模型”即可 将优化设计所求得的杆件截 面赋给模型。 面赋给模型。再次进行分析 和验算， 和验算，对个别不符合要求 的截面或者应力比过小的截 面
设计>钢结构优化设计 主菜单选择 设计 钢结构优化设计
分析选项：输入反复计算次数。 分析选项：输入反复计算次数。 板厚数据：在使用“BUILT”数据库 板厚数据：在使用“BUILT”数据库 时（程序自动生成的数 库），焊接截面所使用的 ），焊接截面所使用的 钢板厚度数据库在此定义。 钢板厚度数据库在此定义。 柱截面设计： 轴力和弯矩或仅对轴 柱截面设计：对轴力和弯矩或仅对轴 或仅对 力进行优化。 进行优化。 用户定义截面列表： 用户定义截面列表： 当截面数据库选择“用户” 当截面数据库选择“用户” 时，在此定义用户数据 库，具体格式详见帮助文 件。
钢框架结构，在强度优化设计前提下， 钢框架结构，在强度优化设计前提下，增加了以侧向位移 为约束条件的自动设计功能。
优化用数据库
---各国家标准截面数据库 ---各国家标准截面数据库 ---用户自定义截面数据库 ---用户自定义截面数据库 用户自定义截面 ---程序自动确定 ---程序自动确定
例题--带斜撑的六层钢框架结构 例题 带斜撑的六层钢框架结构