《土木工程应用软件》课程教学资源（MIDAS网络培训资料）07-midas Gen张弦结构分析与设计_01-张弦梁结构在midas Gen中的应用-陈辉

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陈 辉 北京迈达斯技术有限公司

张弦梁结构基本理论 目录 Gen中几种预应力施加方式 CONTENT 结构找形分析 结构荷载态分析

CONTENT 目录 Gen中几种预应力施加方式 结构找形分析 张弦梁结构基本理论 结构荷载态分析

张弦梁结构 基本理论 ·张弦梁结构简介 ·索单元特性

• 稳定性的基本概念 张弦梁结构 1 基本理论 • 索单元特性 • 张弦梁结构简介

1 Part 基本理论 张弦梁结构(Beam String Structure) 海蒲东际机场航站 接军盖张弦结构 上海浦东国际机场航站楼 日本酒田国体纪念体育馆 3m A 广州国际会议 A 展览中心 1266m ®拉索 A-A

1 Part 基本理论 张弦梁结构（Beam String Structure） 日本酒田国体纪念体育馆 上 海 浦 东 国 际 机 场 航 站 楼 广州国际会议 展览中心

1 Part 基本理论 张弦梁结构(Beam String Structure) 空间张弦梁结构大多是以平面张弦梁结构为基本组成单元，通过不同形式的空间布置形成的 以空间受力为主的张弦梁结构。 撑杆 单向张弦梁结构 双向张弦梁结构 多向张弦梁结构 辐射式张弦梁结构

1 Part 基本理论 张弦梁结构（Beam String Structure） 空间张弦梁结构大多是以平面张弦梁结构为基本组成单元，通过不同形式的空间布置形成的 以空间受力为主的张弦梁结构。 单向张弦梁结构 双向张弦梁结构 多向张弦梁结构 辐射式张弦梁结构

1 Part 基本理论 张弦梁结构（Beam String Structure) “用撑杆连接抗弯受压构件和抗拉构件而形成的自平衡体系' 一一日本大学的M.Saitoh教授 梁 拉索 撑杆 一类新型的大跨度结构体系 DAS

1 Part 基本理论 张弦梁结构（Beam String Structure） “用撑杆连接抗弯受压构件和抗拉构件而形成的自平衡体系” ——日本大学的M.Saitoh教授 梁 拉索 撑杆 一类新型的大跨度结构体系

1 Part 基本理论 索的结构的刚度特征 索结构具有两个与传统结构不同的特点： 截面刚度为0 √索结构中可以存在机构或瞬变自由度。 应力刚度为2t1 索结构本质上是一种非线性结构 截面刚度为2EA/1 应力刚度为2t1 基于U儿坐标描述法推导得到的单元平衡衡方程为： [[Kol+[K](Au-If))f) 应力非线性刚度 结构在组合荷 载作用下的线 性刚度 弹性模量：E=2.06×105MPa 抗拉强度：Q=2.35×102MPa

1 Part 基本理论 索的结构的刚度特征 索结构具有两个与传统结构不同的特点： ✓ 索结构本质上是一种非线性结构 基于UL坐标描述法推导得到的单元平衡方程为： 𝐾0 + 𝐾𝜎 n ∆u = 𝑓 n+1 - 𝑓𝑅 n ✓ 索结构中可以存在机构或瞬变自由度。 结构在组合荷 载作用下的线 性刚度 应力非线性刚度 弹性模量：𝐸 = 2.06 × 105𝑀𝑃a 抗拉强度：𝑄 = 2.35 × 102𝑀𝑃a

1 Part 基本理论 索结构的三种力学状态 ·零状态 一一结构不承受任何预张力和外荷载的作用时的状态是零状态，是结构加工放样 后的状态； 无应力状态 ·初始态 一一预张力与自重共同作用的工作状态成为初始状态； ·荷载态一一顾名思义，结构在初始状态的基础上，考虑各种其他工作荷载时的情况称为荷载态。 初始状态 工作状态 零状态 施工过程限踪分析 荷载态分析 找形分析

1 Part 基本理论 索结构的三种力学状态 • 零状态——结构不承受任何预张力和外荷载的作用时的状态是零状态，是结构加工放样 后的状态； • 初始态——预张力与自重共同作用的工作状态成为初始状态； • 荷载态——顾名思义，结构在初始状态的基础上，考虑各种其他工作荷载时的情况称为荷载态。 无应力状态

预应力 在midas Gen中的施加 。 定义索单元时定义预应力 ·初拉力荷载 ·几何刚度初始荷载 ·初始单元内力

预应力 在midas Gen中的施加 • 定义索单元时定义预应力 • 初拉力荷载 • 几何刚度初始荷载 • 初始单元内力

2 Part 基本理论 计算单元 2 X √梁单元：6个自由度，可受轴力、剪力、弯矩作用 √桁架单元：2个自由度、只受轴向拉压作用 √索单元： pretension 计算模型假定： 1)索只能承受拉力，不能承受压力和弯矩； 2 2 2)索单元是非线性单元 3)随着内力的变化几何刚度发生变化 4)有了初始刚度索单元才能承受各种荷载

2 Part 基本理论 计算单元 1）索只能承受拉力，不能承受压力和弯矩； 2）索单元是非线性单元 3）随着内力的变化几何刚度发生变化 4）有了初始刚度索单元才能承受各种荷载 ✓ 梁单元：6个自由度，可受轴力、剪力、弯矩作用 ✓ 桁架单元：2个自由度、只受轴向拉压作用 ✓ 索单元： 计算模型假定：