常见问题解答


1. 建立墙单元时,膜和板两个选项有何区别?

墙单元(膜):沿局部坐标系x轴方向的轴向刚度,沿局部坐标系z轴方向的剪切刚度以及绕局部坐标系y轴方向的面内抗弯刚度;

墙单元(板):除具有墙单元(膜)所具有的三个刚度以外,还具有绕局部坐标系x轴和z轴方向的面外抗弯刚度。

墙单元(膜)用于模拟只受面内荷载的剪力墙,而墙单元(板)可用于模拟承受面内荷载和面外弯矩的一般墙体。


2. 能否用板单元模拟剪力墙?用板单元和墙单元建模有何差异?

可以用板单元模拟剪力墙。

midas Gen中的板单元可以考虑平面内及平面外刚度。当用板单元模拟剪力墙时,需将板单元细分,板单元划分的越细,计算结果越准确。

用板单元和用墙单元建立剪力墙,二者区别如下:

a. 建立剪力墙时,节点连接顺序必须从底部两点开始沿顺时针或逆时针方向连接,剪力墙的上部或下部节点必须落在楼层所在的平面内。剪力墙只能为矩形,其所在的平面必须与整体坐标系Z轴平行。
与剪力墙相比,板单元要求则相对宽松。连接时只要按顺序依次连接即可,其形状不一定为矩形,其平面方向可以为任意方向。

b. 施加荷载时,板单元上可以施加面外荷载,如垂直于板单元平面的压力荷载,但剪力墙不能施加。

c. 墙单元作为建筑结构分析用单元,可以节省分析时间,但分析精度未必比将板单元细分的结果精确。


3. 薄板单元和厚板单元有何区别?

建立板单元时,板单元类型可以选择厚板和薄板。程序对于薄板和厚板进行计算时分别采用了两种不同的板理论。两种理论的主要差别是厚板理论考虑了剪切变形。

对于薄板,需要遵循一些假定:

a. 原垂直于板中面的线段仍垂直于变形后的中面;

b. 垂直于中面的剪应力远小于平行于中面的应力分量,故可以忽略;

c. 在垂直于板中面的荷载作用下发生弯曲时,板中面不受拉伸。

而对于厚板,由于考虑了剪切角,因而原垂直于板中面的线段变形后并不垂直于变形后的中面。

薄板是指板厚远小于平面尺寸的板,一般当板厚h与平面尺寸L之比小于1/10时,即认为薄板。由于其在计算时做了一些假定,因而如果按照厚板来计算,结果会更加准确。


4. 弹性连接中的刚性与刚性连接有何区别?

弹性连接是具有六个自由度的弹簧单元,由两个节点构成,这两个节点作用相同,节点之间相对位移由弹性连接的刚度决定。

刚性连接是一种边界条件,是节点自由度耦合的一种方式。一个刚性连接由一个主节点由一个或者多个从属节点构成。强制从属节点从属于主节点,即其约束与主节点相同,从主节点间的相对位移由刚性连接的约束决定。

具体区别如下:

a. 自由度
弹性连接中的刚性连接:约束所有的自由度
刚性连接:可以选择自由度进行约束

b. 节点从属关系
弹性连接中的刚性连接:连接的两个节点没有主从关系
刚性连接:连接的节点有主从关系,从属节点的自由度从属于主节点,从属节点的其他节点属性(节点质量、节点荷载)转换为主节点的节点属性分量

c. 进行施工阶段分析
弹性连接中的刚性连接:可以任意激活或钝化
刚性连接:只能激活,不能钝化


5. 节点质量和节点荷载有何区别

节点质量主要用于构建质量矩阵,进行特征值分析和反应谱分析;

节点荷载作为荷载,和其它荷载一样,将影响其所在荷载工况下的结果,包括节点位移以及构件内力等。如果模型中已经定义过将荷载转换为质量,则该质量会在结构总信息计算书中体现。


6. 程序中可以进行哪些稳定性分析

结构的破坏可归结于两个方面:材料破坏或者结构失稳。前者与材料强度有关,后者与结构的几何形状和尺寸有关。对于大跨空间结构,其稳定性分析是很重要的一个方面。结构的失稳可以分为分支点失稳和极值点失稳两类。

对于第一类失稳问题,可以直接通过程序的特征值屈曲分析功能进行计算。

对于第二类失稳问题,需要考虑结构的几何非线性或者材料非线性特性,可以通过几何非线性分析或Pushover分析来实现。


7. 进行特征值分析时,如何考虑索单元的初始刚度

特征值分析属于线性分析,如果模型中存在索单元这种非线性单元,在进行特征值分析时,程序会将索单元等价于桁架单元,由于索单元截面很小,不考虑初拉力的情况下,其刚度值很小,如果不进行任何处理,则计算得到的结构动力特性值会与实际值有很大出入。

可以在菜单“荷载>初始荷载>小位移>初始单元内力”中输入初始张力,则可以考虑该拉力对于索单元刚度的影响。


8. 分析时提示奇异的可能原因

midas Gen中进行分析时,可能出现如下几种错误提示或警告信息:

(1)Warning
1)“~ maybe singular”
整体刚度矩阵的对角线项中有个别数值太小,使结构变得不稳定,矩阵计算时可能发生数值误差,给出该警告。与单元本身的刚度相比,由于边界条件输入错误发生的可能性更大。
2)“~ abnormal”
满足刚度矩阵的容差,但刚度过小或荷载过大时,导致位移结果非常大(超过100m)时,给出该警告。

(2)Error
“~ is singular”
无法保证单元的刚度时经常出现该种错误。
其产生原因,可归纳为如下几种:
1)构件的材料和截面信息输入有误
2)荷载数值过大
3)边界条件中约束不够
4)可变机构
该问题常见于桁架结构,例如某桁架结构底端铰接,在某一节点处施加桁架平面外方向节点荷载。此时结构为可变机构,因而会出现奇异。
另外,如果结构中存在交叉分割的桁架单元,会出现奇异。
如果结构中出现“零杆”,程序会提示奇异。
5)程序自动解除约束
该问题常用于当结构中某一层考虑了刚性楼板假定,又定义了其他约束,二者矛盾,程序会自动解除这些约束。例如某模型的1F处考虑刚性楼板假定时,程序会自动解除该层所有的从属节点的两个评议自由度DX,DY和绕Z轴的扭转自由度,导致分析奇异。


9. 分析时提示内存不足的解决办法?

Windows系统中,一个软件可以使用的内存的默认值为2GB,可以通过下文方法进行设置后,将其增加到3GB。因而,如果用户电脑的内存容量为2G,不能应用该方法。对于32位的Win7系统,内存为4G的电脑将其内存容量增加到3GB的方法如下:

(1)用管理员账户登录系统;
(2)同时按windows+R键,进入运行菜单;
(3)输入cmd,并确认;
(4)输入BCDEDIT/SET PAE ForceEnable回车;
(5)输入bcdedit/set IncreaseUser-Va 3072回车,关闭。


10. 如何利用地震波数据生成器计算地震波特征周期

1978年美国ATC-3规范中将阻尼比为5%的加速度反应谱取周期为0.1~0.5s之间的平均值为Sa,将阻尼比为5%的速度反应谱取周期为0.5~2s之间的平均值为Sv,之后按公式(1)、(2)、(3)即求得EPA、EPV、Tg。公式中常数2.5为阻尼比为0.05的加速度反应谱的平均放大系数。

有效峰值加速度: EPA=Sa/2.5 - (1)
有效峰值速度: EPV=Sv/2.5 - (2)
特征周期:Tg=2π*EPV/EPA - (3)

下面以1940,el-centro 270Deg为例,说明如何利用地震波数据生成器校审地震波。

通过“工具>地震波生成器”,运行地震波数据生成器,执行菜单:“Generate > Earthquake Response Spectra”,打开相应对话框。

Import:可以导入人工波,仅支持*.dbs格式文件。可用记事本生成后保存为.bds格式。格式要求为,第一列为时间,第二列为加速度。中间用半角状态的逗号隔开。
Damping ratio:该处输入阻尼比。
Output Period:输出的周期范围及间隔;
Spectrum:谱类型,包括拟加速度,绝对加速度,拟速度,相对速度,相对位移,组合位移-速度-加速度;

(1)计算有效峰值加速度EPA
A. 谱类型选择“Pseudo Acceleration”,生成拟加速度谱
B. 将文件保存为*.sgs格式文件
C. 新建Excel表格,导入刚刚保存的拟加速度谱数据,并计算0.1-0.5s范围内的平均值并除以2.5,得到有效峰值加速度(2)计算有效峰值速度EPV

(2)计算有效峰值速度,计算方法同有效峰值加速度EPA,有两个区别:
A.生成谱数据为相对速度谱
B.计算有效峰值速度EPV时,取值为周期在0.5~2s范围内相对速度平均值除以2.5,得到有效峰值速度

(3)计算特征周期Tg,根据公式(3)计算可得。

1. 用户是否可以修改键盘快捷命令?

可以,可在菜单的窗口>工具栏>用户自定义工具栏>键盘中定义和设置。


2. PKPM中有荷载标准层和结构标准层,结构大师中的标准层与PKPM的概念有什么区别,操作时应注意什么?

结构大师中的结构标准层比PKPM的更自由开放一些,只要平面布置相同即可定义为一个结构标准层,构件截面尺寸和材料强度等级可以不同。结构大师的结构标准层概念涵盖了PKPM的结构标准层概念又提供了更自由方便的定义。


3. 如何设置局部错层结构?

当错层高度较大时,可以按两个楼层进行定义;错层高度较小时,可按同一楼层定义并降板。注意降板只影响施工图结果,不影响分析和设计结果。


4. 对于在坡地上的建筑,底层柱不等高如何建模,底层嵌固问题如何考虑?

可在不等高位置建立节点,然后建立构件时利用两点方法定义不等高柱,并将这些节点用边界>支承命令固接即可。


5. 程序遮挡面是指什么?与背风面有什么区别?

遮挡面是指定不受风荷载的面。指定遮挡面时,程序将从总的风荷载大小中扣除相当于遮挡面的面积×在荷载控制>风荷载中定义的背风面遮挡体型系数的风荷载。


6. 怎么考虑土刚度对地下室的影响?

程序自动约束地下室顶板的平动位移和平面内转动位移。如果要考虑真实的约束效果,需要解除该楼层的地下室横向约束(在结构>标准层和楼层中解除),然后在地下室周边建立节点,并用弹性连接进行约束。弹性连接的刚度输入真实的土的刚度即可。一般土的刚度很难准确确定,所以建议采用程序中提供的自动约束的方法。


7. 活荷载不利布置程序是如何实现的?

将每个房间的楼面荷载都作为一个荷载工况计算,所谓不利布置就是计算出所有可能的荷载组合取其最不利的结果。


8. 结构大师中风荷载是施加在层的刚心还是质心?程序是如何判断的?

当指定为刚性楼板时,风荷载的合力作用在层几何中心上,然后再换算到刚心上;当指定为弹性板时,风荷载将均匀分布在楼层竖向构件的节点上。


9. 用双偏压计算柱时,轴力和两个方向的弯矩是否取的都是各种组合下的最大值?

程序是取同一种荷载组合的结果内力进行设计的,即计算每一种荷载组合的结果,最终输出最不利的配筋结果。


10. 梁的弹性绝对挠度、弹性相对挠度和绝对挠度的概念和应用分别是什么?

梁的弹性绝对挠度是按梁的弹性刚度来计算的,该挠度值是按有限元方法分析的构件竖向位移值,且该值没有考虑梁的实配钢筋的影响,但对于钢梁可以直接使用;

梁的长期挠度是按照《混规》第7.2节的方法计算的,且考虑了实配钢筋的影响,实配钢筋是通过超配筋系数考虑的,这个挠度值对于混凝土梁可以直接使用;

梁的弹性相对挠度是指以梁两个支座位移连线为基线,在得到绝对挠度的基础上计算出跨中相对基线的位移值,梁的长期挠度计算时,是按梁支座不发生位移考虑的。

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