midasGEN 对单层网壳非线性分析
基于midas Gen的单层球形网壳结构分析及应用研究
基于midas Gen的单层球形网壳结构分析及应用研究
王亮;聂向东;崔传峰;秦兴宽;梁思浩
【期刊名称】《建筑技术》
【年(卷),期】2024(55)5
【摘要】基于midas Gen软件模型,在不同应力比下对实体工程金属网壳模型进行分析,获得了工程实体金属网壳模型静力荷载下铸钢铰支座反力、罕遇地震时铸钢铰支座反力、静力荷载销轴反力、罕遇地震销轴反力分布情况。
将设计模型得到的实体工程金属网壳荷载–位移曲线与有关设计模型网壳荷载–位移曲线进行对比,通过实体工程金属网壳模型设计实例,分析了不同应力下的杆件位移情况,从而证明了实体工程金属网壳模型设计的准确性及合理性。
【总页数】5页(P583-587)
【作者】王亮;聂向东;崔传峰;秦兴宽;梁思浩
【作者单位】中国建筑第八工程局有限公司南方公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU0
【相关文献】
1.单层网壳与双层网壳钢结构冷却塔结构分析及比较
2.单层球形网壳结构的分析及实验研究
3.关于用Midas-Gen对单层球壳屈曲分析的方法
4.基于MIDAS的单层网壳稳定性分析
5.基于MIDAS GEN的单层球面网壳稳定性分析
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关于用Midas-Gen对单层球壳屈曲分析的方法
57科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald 工 业 技 术沈阳沈北新区市民活动中心单层球壳,直径为80m、矢高为68米的单层短程线型球,杆件采用圆钢管,主要规格为圆管Φ159×5,Φ180×6,Φ219×8,Φ245×12,Φ299×14。
材料弹性模量,剪切模量,网壳仅承受竖向和水平荷载,制作情况为周边铰接,网壳恒荷载为:1kN,风荷载为:3kN,杆件均采用梁单元。
第一步:建立模型短程线球面网壳是由正20面体在球面上划分网格,每一个平面为正三角形,把球面划分为20个等边球面三角形。
在实际工程中,正20面体的边长太大,需要再划分。
再划分后杆件的长度都有微小差异。
本文主要对每边划分成了12份。
该结构建模型采用软件autoCAD。
第二步:定义杆件将CAD建完的模型导入midas软件,将杆件定义截面、材质。
关于用Mi das -Ge n 对单层球壳屈曲分析的方法任怀丽(哈尔滨工业大学建筑设计研究院钢结构分院 哈尔滨 150090)摘 要:随着现代科技的发展,对于计算机软件的应用越来越多,甚至可以说是计算机软件在人们工作中是必不可少的工具。
对于我们建筑行业也不例外,计算机软件在不断的更新发展,现在钢结构设计人员除了使用3d3s,sap,Ansys等软件外,用midas软件的人们也越来越多了。
本文将用Midas－Gen对单层球壳屈曲分析过程进行介绍。
现以直径为80米、矢高为68米的单层短程线型球为例进行介绍。
(网壳结构的稳定性是单层网壳结构设计中的关键问题。
)关键词:单层球面网壳 屈曲分析 稳定中图分类号:TP31文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)08(b)-0057-01第三步:添加荷载荷载均为集中荷载:恒荷载为1kN;风荷载为3k N 。
第四步:计算分析添加荷载组合,进行分析。
midasGEN对单层网壳非线性分析
midasGEN对单层网壳非线性分析
midasGEN网壳稳定分析过程算例
根据《空间网格结构技术规程》（JG17-2010）一下规定：
需要计算网壳的安全系数＞4.2
以下分别为midasGEN和sap2000进行单层网壳稳定性分析步骤1、工程介绍：
直径D=32m，矢高f=4.5m单层网壳，支座约束均为固定铰支座，如下图所示：
恒活荷载见模型中数值。
2、下面先进行第一步------屈曲分析
勾选仅考虑正值是，如果出现负值，说明是反向荷载按照一定倍
数施加先破坏，但是常规结构一般都是竖直向下荷载会使结构破坏。
勾选检查斯图姆序列是要把最不利的模态排列在前面。
F5运行
显示最不利节点为264节点，记住这一个节点号。
然后施加初始缺陷
点击根据“初始缺陷更新模型”
一般都是选择第一模态（第一模态屈曲因子最小，也是结构最先屈曲的荷载倍数，个人觉得要是模型第一模态要是出现局部屈曲，需要调整模型直至第一模态为整体屈曲模态）
最大值为D/300（注意单位）
然后update会生成另外一个模型。
在这个模型中，需要添加一个非线性分析工况先添加一个组合
适用之后就会生成一个D+L工况接下来就是非线性分析
我们选择几何非线性----位移控制法------主节点264方向dz位移不足数量10子步骤内迭代次数10最大控制位移：-350mm（正方向向上，这个位移需要进行反复试验才能使分析收敛，分析结果才会有效）点击确认
然后F5进行分析
窗口显示以下内容，说明已经收敛
通过步骤图表输出位移-----安全系数曲线
K最大值为21.6＞4.2满足要求。
midas Gen-网壳屈曲分析(已改)
例题8 单层网壳屈曲分析1例题单层网壳屈曲分析2例题. 单层网壳屈曲分析概要此例题将介绍利用midas Gen做网壳屈曲分析的整个过程，以及查看分析结果的方法。
该例题的建模利用midas Gen建模助手中的网壳建模助手，这里不再做介绍。
通过该例题希望用户能够了解做网壳屈曲分析的一般步骤和过程。
此例题的步骤如下:1.简介2.输入各种荷载3.定义屈曲分析控制数据4.考虑网壳初始缺陷5.运行分析并查看结果6.非线性屈曲分析例题单层网壳屈曲分析1.简介本例题网壳的几何形状、边界条件以及所使用的构件如图1所示。
荷载只考虑屋盖作用雪荷载的情况，遇到屋盖作用多种荷载的情况，只需按同样的方法加载即可。
(该例题数据仅供参考)，荷载组合可以在后处理模式中输入。
➢荷载工况 1 –自重➢荷载工况 2 –屋面恒荷载 2kN➢荷载工况 3 –屋顶活荷载 2kN图1 分析模型3例题单层网壳屈曲分析4 2.输入各种荷载1.设定荷载工况在输入荷载之前先设定荷载工况。
1.点击主菜单选择荷载>静力荷载>建立荷载工况>静力荷载工况2.在对话窗口中输入如图2，所示的荷载工况图2 输入荷载工况注：在极限状态设计法中屋面活荷载与普通层的活荷载的荷载分项系数不同，故荷载工况也需单独输入。
例题单层网壳屈曲分析2.输入自重构件的材料和截面被定义后，程序将根据其体积和比重自动计算结构的自重。
通过在自重指令中输入系数可以定义其作用方向。
输入自重的步骤如下。
1.在功能列表(图3的 )中选择自重2.在荷载工况名称选择栏选择‘自重’3.在自重系数的Z中输入‘-1’4.在操作选择栏点击键1图3 输入自重5例题单层网壳屈曲分析6 3.输入屋面荷载为计算初始缺陷，先计算在各荷载工况组合作用下的基本屈曲模态的屈曲向量，因此将屋面上所作用的恒荷载和活荷载施加到网壳上的各节点上。
图4 屋顶荷载单位力的施加例题单层网壳屈曲分析3.定义屈曲分析控制数据主菜单选择分析>分析控制>屈曲定义屈曲分析控制数据，运行屈曲分析，找到网壳结构最低阶屈曲模态（第一屈曲模态）的屈曲向量，通过该模态的屈曲向量考虑结构的初始缺陷图5 屈曲分析控制数据确认，运行分析。
复杂曲面单层网壳结构的非线性稳定性分析的开题报告
复杂曲面单层网壳结构的非线性稳定性分析的开题报告一、选题背景与意义网壳结构由于其高效的空间结构性能广泛应用于建筑、桥梁、航空航天、海洋工程等领域。
随着结构设计的复杂化和工程应用的推广，网壳结构受到的内外力和环境荷载也变得越来越复杂和严峻，因此研究网壳的非线性稳定性分析成为必要和重要的研究方向。
复杂曲面单层网壳结构是一种弯曲表面无刚心的结构形式，该结构形式的研究涉及到其静力学、动力学、热力学、稳定性等多方面的问题。
其中，非线性稳定性分析是网壳结构研究的重要方向之一。
非线性稳定性分析主要是研究结构在极限状态下的工作性能和结构稳定性，以及各种加载情况下的结构响应和变形分析。
通过分析、验证复杂曲面单层网壳结构的非线性稳定性，可以用于优化结构设计，提高其承载能力与抗震能力，提高其施工质量和安全性能。
二、主要研究内容和方案本课题旨在研究复杂曲面单层网壳结构的非线性稳定性分析，主要包括以下内容：1.建立复杂曲面单层网壳结构的数值模型，考虑其几何形态、材料力学特性和结构受力情况，采用ANSYS等软件进行有限元计算，并进行参数分析探究其内在稳定性。
2.对建立的数值模型进行线性稳定性分析，这是非线性稳定性分析的基础。
采用不同的计算方法，如P-DELTA效应、形心偏移法、极限负载法等进行单项和综合计算，并进行比较分析，以验证模型结构的线性稳定性。
3.基于线性稳定性分析结果，通过增大荷载和变形边界条件等方式，探究其非线性稳定性表现。
并结合实际工程案例进行分析与验证，提取有效的设计思路以优化结构方案。
四、拟采用的研究方法和技术路线本研究方案将采用以下方法和技术路线：1.建立复杂曲面单层网壳结构的数值模型，使用有限元软件进行建模分析（如ANSYS），考虑材料力学特性、结构形态和受力情况等因素，以建立较为实际的结构。
2.基于建立的数值模型，进行线性稳定性分析。
采用各种计算方法，如P-DELTA效应、形心偏移法、极限负载法等进行单项和综合计算。
MIDAS屈曲分析
注：在极限态设计法中屋 面活荷载与普通层 的活荷载的荷载分 项系数不同，故荷 载工况也需单独输 入。
图5.屈曲分析控制数据
二、考虑初始缺陷
1、屈曲向量表格
① ② 主菜单>结果>分析结果表格>屈曲模态 勾选模态1如图6 点击功能列表按鼠标右键(图7 )，可以选择表格数据的小数位数
图6. 分屈曲模态表格对话框
MIDAS/Gen 培训资料
单层网壳屈曲分析
培训目的
---熟悉单层网壳特征值屈曲的操作过程 ---了解单层网壳初始缺陷的施加方法 ---掌握单层网壳非线性屈曲的分析方法
操作步骤
---打开建好的网壳模型，建立荷载工况并施加荷载 ---定义屈曲分析控制数据 ---运行分析得到结构基本屈曲模态的屈曲向量 ---按规范规定考虑初始缺陷调整模型 ---给模型施加实际荷载 ---查看屈曲模态和临界荷载系数
注：在极限状态设计法中屋 面活荷载与普通层 的活荷载的荷载分 项系数不同，故荷 载工况也需单独输 入。
图2. 输入荷载工况
图3. 输入自重
注：若模型需要考虑初始缺 陷，那么施加恒荷 载和活荷载中不应 采用虚面得方式施 加！
图4. 屋顶荷载的施加
3、定义屈曲分析控制数据
定义屈曲分析控制数据， 运行屈曲分析， 找到网壳结构最 低阶屈曲模态 （第一屈曲模态） 的屈曲向量，通 过该模态的屈曲 向量考虑结构的
一、特征值屈曲分析
1、分析模型
本例题网壳的几何形状、边界条件以及所使用的构件如图1所示。 荷载只考虑屋盖作用活荷载的情况，遇到屋盖作用多种荷载的情况，只 需按同样的方法加载即可。(该例题数据仅供参考)，荷载组合可以在后 处理模式中输入。
图1. 分析模型
青少年户外培训基地综合体育馆屋盖优化设计
第51卷第22期2021年11月下Vol.51No.22Nov.2021建筑结构Building StructureDOI：10.19701/j.jzjg.2021.22.010青少年户外培训基地综合体育馆屋盖优化设计何云明，许利文，李金哲，郭赤，邓开国，冯中伟(中国建筑西南设计研究院有限公司，成都610041)［摘要］介绍了青少年户外培训基地综合体育馆的工程概况,阐述了跨度为105m的弦支穹顶结构体系优化设计及选定过程。
将初设方案和施工图优化方案进行了对比分析研究，对比内容包括屈曲模态、几何非线性屈曲、双非线性屈曲等。
除此之外进行了整体抗连续倒塌验算。
研究成果表明将外侧网架与单层网壳弦支穹顶连接成整体，并通过悬挑桁架和环向桁架进行整体刚度加强后，结构整体稳定性得到较大提高，有效避免了单层网壳转折点受力集中，同时结构不会发生连续倒塌破坏，并节约了预应力索用量、支座数量以及整体用钢量，经济指标更为良好。
［关键词］青少年户外培训基地；综合体育馆；弦支穹顶结构；屈曲分析；稳定性；抗连续倒塌中图分类号:TU394文献标识码:A文章编号：1002-848X(2021)22-0056-05［引用本文］何云明，许利文,李金哲，等.青少年户外培训基地综合体育馆屋盖优化设计［J］.建筑结构,2021,51(22):56-60.HE Yunming,XU Liwen,LI Jinzhe,et al.Optimal design on complex gymnasium's roof of Teenagers'Training Base［J］.Building Structure,2021,51(22)：56-60.Optimal design on complex gymnasium's roof of Teenagers'Training BaseHE Yunming,XU Liwen,LI Jinzhe,GUO Chi,DENG Kaiguo,FENG Zhongwei(China Southwest Architectural Design and Research Institute Co.,Ltd.,Chengdu610041,China) Abstract:The project overview of complex gymnasium of Teenagers'Training Base was summarized,the optimal design and selective process on structure system of suspend-dome spanning105meters.The comparative analysis between initial design and optimized construction drawing,including buckling mode,geometrical nonlinear buckling,geometrical-material nonlinear buckling and so on.Besides,the overall anti-continuous collapse check was carried out.The result shows that the stability of structure can be enhanced by integrating outer space truss with suspen-dome of single-layer reticulated shell intoa whole,and strengthening the overall rigidity through cantilever truss and hoop truss.According to this method,iteffectively avoids the concentrated stress on hinge of single-layer reticulated shell,prevents progressive collapse and damage,save prestressed cables,bearings and steel used,which is more economical.Keywords:Teenagers'Training Base；complex gymnasium；suspend-dome structure；buckling analysis；stability；anti-continuous collapse1工程概况青少年户外培训基地综合体育馆项目位于十堰市张湾区，地上5层，无地下室，建筑高度约39.2m,屋盖跨度约105m,1^5层层高分别为7.10,4.50,4.20,5.05,13.30m,建筑效果如图1所示，场馆用于各项球类比赛与培训。
Gen非线性分析
3、荷载和位移控制法：（弧长法）
几何非线性—分析收敛判断
位移范数小于此值，收敛
几何非线性—影响收敛的因素
步骤数量多易收敛 迭代次数多易收敛
值大容易收敛
1 2
3
几何非线性—P-∆分析
P-∆分析：(重力二阶效应)
考虑重力荷载在水平作用位移上引起的附加的内力和变形。 （ 小变形问题，荷载变化影响结构的刚度，压力：几何刚度 减小，拉力：几何刚度增大）
（1）无应力索长 （2）初拉力 （3）水平力 特点： • 仅用于几何非线性分析； • 对所有的荷载工况结果都有影响； • 迭代计算时，第一步即产生初始刚度，该
拉力对其他构件也有影响 • 张拉后，索中拉力不是定义时添加的初拉
力
几何非线性—非线性单元索单元 索单元施加预应力的方法：
2、初拉力荷载
特点： • 用于线性分析和非线性分析 • 需定义荷载工况，对其他荷载工况不起作用 • 为外荷载，需设定荷载工况，对其它构件有影响 • 施工阶段分析时，可采用该方法对索分批张拉
变形前
变形后
My = Vy - Px 弯矩图
不考虑P-Delta效 果的情况
考考虑虑PP的的--DD情情eell况况ttaa效效果果
几何非线性—非线性单元索单元 索：
• 通过轴向的拉伸来抵抗外荷载作用； • 一般采用高强钢丝，如钢丝束，钢绞线，钢丝绳等； • 仅在受拉情况下工作；受压状态下即退出工作；
阻尼系数按厂家提供的单位 输入时，参考速度输入1.0
-弹簧器刚度kb：与阻尼器串联的弹簧刚度 没有时不用输入
边界非线性 常见的非线性连接—滞后系统
几何非线性—非线性单元索单元 索单元施加预应力的方法：
4、初始单元内力
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midasGEN网壳稳定分析过程算例
根据《空间网格结构技术规程》（JG17-2010）一下规定：
需要计算网壳的安全系数＞4.2
以下分别为midasGEN和sap2000进行单层网壳稳定性分析步骤
1、工程介绍：
直径D=32m，矢高f=4.5m单层网壳，支座约束均为固定铰支座，如下图所示：
恒活荷载见模型中数值。
2、下面先进行第一步------屈曲分析
勾选仅考虑正值是，如果出现负值，说明是反向荷载按照一定倍数施加先破坏，但是常规结构一般都是竖直向下荷载会使结构破坏。
勾选检查斯图姆序列是要把最不利的模态排列在前面。
F5运行
显示最不利节点为264节点，记住这一个节点号。
然后施加初始缺陷
点击根据“初始缺陷更新模型”
一般都是选择第一模态（第一模态屈曲因子最小，也是结构最先屈曲的荷载倍数，个人觉得要是模型第一模态要是出现局部屈曲，需要调整模型直至第一模态为整体屈曲模态）
最大值为D/300（注意单位）
然后update会生成另外一个模型。
在这个模型中，需要添加一个非线性分析工况
先添加一个组合
适用之后就会生成一个D+L工况接下来就是非线性分析
我们选择几何非线性----位移控制法------主节点264方向dz位移不足数量10子步骤内迭代次数10最大控制位移：-350mm（正方向向上，这个位移需要进行反复试验才能使分析收敛，分析结果才会有效）点击确认
然后F5进行分析
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通过步骤图表输出位移-----安全系数曲线
K最大值为21.6＞4.2满足要求。