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08YJK空间结构模型的输入与计算-2016.3

发布时间:2016-06-24

  

复杂空间模型的输入和计算

一、概述

按照楼层模型逐层建模的方式,适用于大多数建筑结构,或者适用于建筑结构的绝大部分。但是像空间网架、桁架、特殊的建筑造型等,用逐层建模方式建不出来。对于高层建筑,也常有部分楼层布置复杂,如桁架转换层、顶部大空间层等,它们用逐层建模方式建模也很困难。

YJK建模软件设置的空间结构菜单就是用来完成复杂结构模型的建模输入。

除了逐层输入方式以外,建模软件还提供了空间模型的输入方式。和主菜单的轴线输入、构件布置、楼板布置、荷载输入、楼层组装并列,最后是空间模型菜单。

在上部结构计算程序中,空间模型部分按照建模的状况和已有的楼层连接在一起。前、后处理将空间模型作为特殊的一个楼层对待,并安排作为最后的一个标准层和自然层。

在特殊构件定义中空间模型作为最后的标准层处理;

在荷载校核、空间计算简图、计算结果输出中它们将最后的一个自然层显示。

在计算结果显示中,可对空间模型部分按照三维内力菜单显示输出。

二、空间结构灵活多样的建模方法

1空间结构菜单的作用是什么

按照楼层模型逐层建模的方式,适用于大多数建筑结构,或者适用于建筑结构的绝大部分。但是像空间网架、桁架、特殊的建筑造型等,用逐层建模方式建不出来。对于高层建筑,也常有部分楼层布置复杂,如桁架转换层、顶部大空间层等,它们用逐层建模方式建模也很困难。

YJK建模软件设置的空间结构菜单就是用来完成复杂结构模型的建模输入。

除了逐层输入方式以外,建模软件还提供了空间模型的输入方式。和主菜单的轴线输入、构件布置、楼板布置、荷载输入、楼层组装并列,最后是空间模型菜单。

空间模型的特点是输入空间网格线并在其上布置构件和荷载,逐层建模时输入的轴线只能在水平面上进行,空间网格线则可以在空间的任意方向绘制。对于不易按照楼层模型输入的复杂空间模型,可以按照空间模型方式输入。

平面建模时输入的轴线为红色,空间建模菜单输入的空间网格线为黄绿色,这样可以区分开来,突出空间网格的特点。

可以导入已有的用Autocad建立的空间网格,导入的网格也以黄绿色显示。

在空间模型菜单中布置的构件和荷载,只能布置在黄绿色的空间网格线上,而不能布置在参照的平面楼层网格上。

在目前的空间模型中,设置了柱、斜杆和梁构件的布置,没有设置楼板布置和墙、墙上洞口的布置。荷载方面设置了恒、活荷载的输入,每种荷载设置了梁间荷载和节点荷载的输入。

软件提供蒙皮导荷菜单可进行作用在空间结构上的荷载的自动导算,导算的荷载工况包括恒载、活载、自重、+X风、-X风、+Y风、-Y风共7种荷载类型。蒙皮是沿着杆件或者墙面边界形成一个面,在该面上赋值面荷载,软件将该面荷载导算的过程为蒙皮导荷。

2把空间结构建模嵌入在普通的楼层建模中方式中的好处是什么

建模程序以逐层建模方式为主,同时提供空间建模方式,并使二者密切结合。这是因为设置了复杂空间结构的建筑工程,其大部分仍设置了楼层,对楼层部分按照逐层建模方式效率高得多。完全依靠空间建模方式建模的实际工程很少。

有的软件系统另外设置了单独的空间建模程序,但这样的程序以三维操作为主,操作方式和楼层方式差别太大,需要另外学习。由于一般建筑结构中的复杂空间结构只占很少部分,大部分仍属楼层模型,把楼层模型用三维操作建模显然效率太低。因此这样单独的空间建模程序很难普及应用。

用户应在逐层建模操作完成,并楼层组装后,再操作空间模型菜单补充输入空间模型部分。为了空间模型的定位,空间建模应以已有的楼层模型为参照,空间建模是在已有的楼层模型上补充输入。

软件要求至少设置1个普通楼层,如果这个楼层上没有构件的布置,可把空间结构相关的平面节点网格设置在这个普通楼层上。

3空间建模时参照楼层的作用是什么?

除了完全没有设置平面楼层的建筑,一般的空间建模时,应首先选择参照的楼层自然层。参照的楼层可以是一个楼层,比如需在顶层设置空间桁架时就选择顶层作为参照的楼层;还可以选择多个楼层,如需在某几个楼层之间搭建空间模型。

可以看出,参照楼层确定了空间结构的空间定位。

空间网格线输入时,可在参照楼层上捕捉、或参照定位,参照楼层上的网格轴线可作为空间网格线的捕捉对象或者参照对象。参照楼层上的构件只起显示参照作用,不能作为捕捉对象。由于经过全楼组装后的自然层的空间位置已经确定,这样输入的空间网格也随之确定。当楼层组装修改后自然层空间位置发生变化后,空间模型也将随之变化。因此可以看出,参照楼层的主要作用是把输入的空间结构在三维模型中准确定位。

空间模型还可以建在已有楼层的内部,比如古建的大屋顶,可将大屋顶的柱和屋面梁部分作为普通的楼层建模,将屋顶下的多重檩架部分按照空间模型输入,软件计算时可将多重檩架作为屋顶层的子结构自动连接处理。类似这类形式的的还有层顶的桁架结构。如果同时在多个楼层布置了桁架,可在多个已有楼层将空间模型同时输入,软件可将布置在多个楼层的桁架作为各个楼层的子结构自动连接处理。

导入已有的空间网格时,也应首先选择参照的自然楼层,将导入的模型用鼠标动态移动,布置到已有的楼层上。

4空间轴线输入要点

空间建模的核心是输入三维的网格轴线。

程序设置了节点、直线两个菜单,输入空间的线和节点。

按照楼层输入方式时,输入的点、线等图素只限于水平面上,空间建模菜单下取消这一限制,可以随意绘制空间任意的点、线。因此,空间点的坐标输入是三维的,需要输入它的XYZ的三个值。比如输入空间直线时,其第一点确定后,第二点的定位需要输入相对于第一点的XYZ方向的三个值。

绘制出的空间线将以黄绿色显示,以便和平面楼层的红色网格线区别开来。绘出的空间线将在互相相交处自动打断成分段的网格和节点。

节点输入菜单有三项:节点、定数等分、定距等分。

节点输入菜单

节点:直接输入空间节点,可以连续输入。

定数等分:在一条已有的空间直线上等分输入节点,等分数量由用户输入。

定距等分:在一条已有的空间直线上按照用户输入的距离输入节点。

5工作基面的应用

工作基面是绘制空间线的重要工具。当需要绘制的图素位于空间某同一平面内时,可以将这一平面事先定义为工作基面,随后绘制图素的操作将锁定在工作基面内进行。这样用户可以像绘制二维图素一样方便地绘制三维图素。在工作基面内,将基面的Z方向锁定,鼠标只能在基面内绘制,绘制的方式、使用的的各种工具和在普通平面上同样。

由于大部分的空间线是处在某一平面内的,如空间桁架的杆件处在X-ZY-Z的竖向平面内,可以将某一X-ZY-Z的竖向平面定义成工作基面,再在上面绘制桁架轴线就很方便了。

定义工作基面的操作是:逆时针方向选择已有的空间三个点确定工作基面,选择基面的原点,定义基面的X轴方向。定义工作基面完成后,将在工作基面的原点处出现一个较小的坐标轴。随后的绘制图素的操作将锁定在该工作基面内,直到点取取消工作基面菜单。

6空间建模中的构件输入和荷载输入

在空间建模中,构件截面定义、荷载定义是和楼层建模统一的,输入方式类似。软件设置了布置柱、斜杆、梁的菜单,没有设置墙和楼板的布置菜单。

可以在空间网格上布置柱、斜杆和梁构件。定义柱、斜杆和梁截面的方式和前面的楼层建模时相同,布置斜杆和梁时,没有设置偏心的内容。程序将空间布置的杆件按照其截面宽向下的整体坐标考虑。

原来的斜杆布置,设置了按照节点的布置方式和按照网格的布置方式。在空间建模下布置斜杆时,程序隐含按照网格方式布置。

柱只能在垂直的轴线上布置,布置时可输入柱相对于节点的偏心和转角,其偏心值和转角值都是相对于整体坐标系的数值。

荷载分为恒荷载、活荷载的输入,每种荷载下设置了梁间荷载节点荷载两种荷载的输入。

7参数化输入空间桁架、网架、网壳、平面桁架

在空间建模菜单下设置了参数化生成空间模型的菜单,可用参数化方式输入空间桁架、网架、网壳、平面桁架,实现快速建模。自动生成的类型共几十种。

参数化不仅可以生成空间网格,还可以同时布置构件。

空间直线桁架参数:

C:\DOCUME~1\陈岱林\LOCALS~1\Temp\SNAGHTMLafb64ac.PNG

空间弧线桁架参数:

C:\DOCUME~1\陈岱林\LOCALS~1\Temp\SNAGHTMLafc5f49.PNG

 

空间网架参数:

C:\DOCUME~1\陈岱林\LOCALS~1\Temp\SNAGHTMLafdca91.PNG

可则自动生成的网架类型:

网壳参数:

C:\DOCUME~1\陈岱林\LOCALS~1\Temp\SNAGHTMLaffc71c.PNG

可自动生成的部分网壳类型:

单榀桁架参数:可生成的桁架类型有梯形屋架、三角形屋架、托架

C:\DOCUME~1\陈岱林\LOCALS~1\Temp\SNAGHTMLb01d849.PNG

三、通过多种导入方式完成空间结构建模

1导入Autocad轴网

可以导入已有的在Autocad中建立的空间轴网。程序将Autocad轴线转化成本程序识别的空间网格线,并布置到已输入的楼层上。这是空间模型的辅助的输入方式之一。

导入前也应选择参照的楼层,操作时用鼠标动态拖动转化好的空间网格,使其和参照楼层的节点捕捉定位。

需要注意原有Autocad图画图的长度单位,在YJK输入的单位应是mm,如果Autocad图的单位是m,应将转图对话框上的比例设置为1000

导入AutoCAD空间网格线实例-音乐厅

楼层模型部分空间模型部分

1切换到空间结构,参照楼层选1-8

2)点命令打开工程目录下的音乐厅幕cad,选择轴线设置基点(根据普通层模型与将要导入的cad图的空间位置选择一个合适的定位点作为基点):

 

完成后,点生成模型命令,将设置的基点与普通层对应的节点进行连接导入cad图过程中可以拖拽基点到合适的位置,拖拽过程中清晰直观显示了待导入的cad模型的轮廓线(白色线),可以帮助操作者准确的把模型定位到合适的位置

根据命令行提示选定好插入点后回车完成导入cad,完成后的模型如下图所示,模型中部分空间轴网与普通层之间缺少连接,需要手工增加网格进行调整:

 

调整完成后定义布置相关构件完成空间结构部分的模型,最终模型如下图所示:

2接口方式导入其它软件模型到空间层

通过接口导入其它软件的模型到澳门威尼人斯的空间结构中:如空间结构中的

yjk软件启动界面的Midas接口等多种接口方式,将在其它流行软件中建立的空间结构模型直接转入澳门威尼人斯的空间结构中:

接口导入实例:带有空间网架及桁架模型

 

工程1下部混凝土工程PKPM建模,通过PKPM接口转入yjk

工程2屋顶网架:Midas建模,通过Midas接口转入yjk空间层

工程3:空间桁架3D3S中建模

拼装过程

1工程33D3S模型,目前yjk软件没有该软件的接口,需在3D3S转成madis gen模型然后将gen模型转成yjk模型,转模型中选全空间层,将该gen桁架转为yjk的空间桁架:

拼装完成的空间桁架切换到空间结构中,保存退出

2同一个yjk版本分别打开工程1工程2确定拼装方案及拼装位置。保存退出。

3新建工程空间网架+空间桁架拼装模型该工程即为以上三个工程拼装后的整体模型。

4拼装工程1

新建工程中切换到楼层组装-工程拼装参数

工程1“下部混凝土部分拼装进来。

5切换到第4拼装工程2“屋顶网架,拼装方案选择合并顶标高相同的标准层(目前对于空间结构不支持楼层表叠加方式

设置左下顶点为定位基点,旋转角0将空间网架拼装到yjk空间结构中:

切换到空间结构,参照楼层选4-4用移动命令将网架移动到4层顶:

移动后的效果:

6拼装工程3空间桁架

切换到楼层组装-工程拼装,打开空间桁架模型,按默认的合并顶标高相同的标准层方式空间层在工程拼装对话框中不显示,故无法确定准确的对位基点,可以直接点确定将桁架拼装到yjk空间层。

切换到空间结构,参照楼层选3-3,用移动命令空间桁架移动到3层顶

最终的模型:

导到楼层菜单的应用

软件自动将空间结构菜单建立的模型放到最后一个自然层,但是当空间结构同时分布在多个自然层时,分布在各层的构件对各层的楼层指标计算都是有影响的,在结构计算时把这些构件放到最后一个自然层,可能导致楼层相关的各项指标计算不全面。

【导到楼层】菜单的作用,是把空间建模的杆件、荷载导到普通楼层中,这常常是为了结构计算中楼层指标的正确计算。

C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\SNAGHTML1c5dfe5.PNG

对空间结构进行导到楼层的操作时,可以在对话框中同时输入多个需要导到的自然层号,各楼层号之间用逗号分开。对于连续的楼层可输入起始层号和终止层号,并在其间加“-”例如输入1,3,6-10,表示将选择的构件根据标高分别导到1、3、6、7、8、9、10

空间结构的杆件归到某一自然层的原则是,杆件的某一端或者两端节点的标高处在该自然层范围内,框选需要导到楼层的空间结构杆件时,软件按照这样的规则将空间杆件分别导到不同的自然层中,同时从空间层删除如果构件标高不在要求的楼层范围内,构件不导入,仍留在空间模型中不变

当有些复杂空间结构构件布置在普通楼层上,用标准层平面建模方式不易输入时,可将这样的构件用空间建模方式输入,然后再用【导到楼层】菜单将它们转到普通楼层。

因此利用空间结构菜单可以大大扩充普通楼层的形式可以对包含任意复杂结构形式的普通楼层建模从而适应复杂多样的结构形式的设计需要

实例一:复杂标准层例1-22408

4.1 带复杂结构高层建筑

该高层建筑113112层(也是112标准层)结构复杂,有大量斜杆、层间梁。该楼层建模必须依靠【空间结构】菜单才能完成,如图4.1所示。

对于这样的楼层虽然依靠空间结构菜单可以全部完成该层的建模但是更有效率的操作是普通层建模和空间菜单建模的结合使用,因为该标准层中大部分构件是横平竖直的构件,对于这类横平竖直的构件按普通楼层的建模方式就可以输入。因此该层的建模分为如下的3步进行:

1对该楼层中可用普通楼层建模方便完成的部分先用普通楼层方式输入,如图4.2所示;

4.2 在普通层中输入常规构件

2进入空间结构】菜单以该普通楼层为参照楼层,输入斜杆、层间梁等内容;

3使用导到楼层菜单空间结构菜单输入的内容导回到普通楼层

实例二:复杂标准层例2-31485

4.3带桁架工程实例

工程22层(也是2标准层)结构复杂,其平面桁架部分由斜杆、层间梁组成,如图4.3所示。该楼层建模应采用普通层和【空间结构】菜单相结合方式才能完成。

通过观察可以看出,第2标准层虽然形式复杂,但该层大部分构件组成了一个坡屋面结构。对于坡屋面部分,用普通楼层的建模方法就可以输入。仅对坡屋顶下面的桁架部分,才需要使用【空间结构】菜单进行输入。对于2标准层,我们也分为如下的3步完成建模:

1对该楼层中可用普通楼层建模方便完成的部分先用普通楼层方式输入,如图4.4所示;

4.4在普通层中输入常规构件

2进入空间结构】菜单以该普通楼层为参照楼层,输入桁架部分等内容;

3使用导到楼层菜单空间结构菜单输入的内容导回到普通楼层,如图4.5所示。

4.5将空间层构件导回到普通层后效果

实例三复杂空间层导到详解-36513

1.用户问题

是一个复杂栈桥模型,该模型由STAAD软件转换到YJK由于是一个全空间结构的工程不好分层,于是全部转到空间结构菜单下由于规模较大,直接YJK软件计算不稳定

模型如下图所示:

 

2.解决方法

yjk空间结构中的导入楼层命令最终该工程拆分成14普通楼层,操作步骤如下:

1在普通中建立对应空间层标高标准层

该工程为全空间层,需要把他分为多个普通楼层,空间层导入普通层的原则是空间层的构件在普通层的竖向标高范围内或杆件两端至少一个在普通层的层高范围内因此空间层某一部分转化成普通,首先需要建立一个普通层,并使他从下到上的标高和要转化的空间结构对应

把某部分空间结构转成普通层的操作步骤分为步:

一)测量待转换空间层的底部高度a和从下到上的总高度h

退出空间结构菜单,建立一个新的标准层并在本层信息菜单下将该标准的层高设置成待转换的空间结构的高度h

该标准层初始状态应为一个没有任何构件的空的标准层

三)在楼层组装菜单下加入该标准层,假设新增的自然层号为N对该楼层的底标高准确输入a值,注意需关闭楼层组装表上的自动形成楼层底标高功能;

进入空间结构菜单,点导入楼层菜单,输入导入的楼层号为N,选取待转换空间结构的全部构件,然后这些构件将在空间菜单消失,只剩下空的网格节点。

如果选取的杆件不能消失说明他们和新建的普通楼层在高度上不能对应

这种转换形成的普通楼层一般采用广义层的概念即这些楼层不一定像一般楼层那样的从下到上的顺序他们的楼层号随意的例如某一部分空间结构可以转到第1自然层,也可以转到第5自然层,真正决定他们楼层关系的,是他们在楼层组装表中的标高和空间位置。

下面以支架1转换为楼层2的过程为例说明。

)在空间结构菜单菜单下测量待转换的支架1的底部高度a=-1200mm从下到上的总高度h=11800mm

)退出空间结构菜单,建立一个新的标准层2并在本层信息菜单下将该标准层的层高设置成支架1的高度h=11800

该标准层初始状态应为一个没有任何构件的空的标准层

三)在楼层组装菜单下加入该标准层,新增的自然层号为1,对该楼层的底标高准确输入a值为-1.2m,注意需关闭楼层组装表上的自动形成楼层底标高功能;

)进入空间结构菜单,点导入楼层菜单,输入导入的楼层号为1,选取待转换支架1的全部构件,然后这些构件将在空间菜单消失,只剩下空的网格节点。

 

退出空间结构菜单,切换到普通层的第一标准层,导入的第一层如下:

下面用图解的方式详细说明该工程空间层的拆分过程。

空间层左边第一部分拆分4,对应普通层的第1、第278标准层(也是自然层)

空间层部分拆分3,对应普通层的第3910标准层

空间层部分拆分3,对应普通层的第41112标准层

空间层部分拆分4,对应普通层的第5、第61314标准层

3最终模型

根据以上方法,在普通层建立了14对应空间层分层的标准层,最后的楼层组装表如下:

空间层全部导入到普通层后的最终模型如下:

经过上述操作后,空间层的构件全部导入到了普通,该工程可以正常计算正常出施工图,满足了用户要求

导到空间菜单应用

YJK构件布置菜单下设置了导到空间菜单他的作用是把普通楼层中已经布置好的杆件荷载导到空间结构中去正好和空间结构菜单下的导到楼层菜单的作用相反

【导到空间】菜单的用处主要两点:

1、复杂结构标准层的修改对于结构复杂的普通标准层一般是依靠【空间结构】菜单建模、再导到普通楼层中的。如果对复杂结构部分需要进行修改,使用普通楼层的菜单进行修改会很不方便。因此可把他们先导回到【空间结构】菜单下,用空间三维方式修改后,还可以再导回到普通楼层。

2、普通标准层的合并与拆分对普通标准层建模并组装好的楼层,如果需要对标准层进行合并或者拆分的操作,可以把他们先导到【空间结构】菜单下,在楼层组装表中删除原来的标准层,建立新的合并或拆分后的标准层,并进行楼层组装,最后参照新的标准层,把空间结构中的内容再导回普通层,相关杆件就会自动合并到新的标准层中,从而实现杆件在新标准层中的合并或者拆分。

【导到空间】菜单不能把墙、楼板及其上布置的荷载导出到空间菜单。命令目前不支持弧形梁导到空间层。

实例一43096(斜撑应导到上层)

1.      用户问题

ETABS模型由YJK模型导入,阵型、周期两者一致。但对比YJKETABSMIDAS(结果与ETABS接近)支撑计算结果,发现YJK计算结果内力偏大。找不到原因。

原始模型中斜撑均布置在本层平面楼板的上方形成悬臂

2.利用yjk导到空间命令斜撑导到空间层

切换构件布置菜单标准层斜撑所在14层,点导到空间命令,根据命令行提示光标选择目标,用下框选的方式只选择斜撑,选中后斜撑变成红色,点右键确认。

切换到空间层,可以看到14的斜撑已导入到了空间层:

同样的方式,将26层(标准层13斜撑导到空间。

3.利用yjk导入楼层命令,将空间层的斜撑导入到原楼层的上一层

切换到空间结构,导入楼层命令,将原来分别在自然层1426位置的斜撑分别导到对应的上一层1527

经过以上操作后,原模型上斜撑的位置均调整到了上一层,但保持他们在整模型上位置不变

调整后的模型计算后,斜撑内力结果正确,用户问题得到解决。

实例二:30688-重新分层例

1.用户问题

模型检查出错,无法进入求解模块

模型其他软件过来后没有进行处理,只了两个标准层其中第2层高23631,且存在多层梁,楼层划分明显不合理,导致该模型无法完成数数据检查和计算

2.利用导到空间将第2导到空间菜单

构件布置菜单,运行导到空间命令,框选第2标准层的全部构件将他们全部导到空间菜单下

导入到空间层后在空间菜单下的效果:

3.利用导入楼层命令将空间层模型重新进行分层

空间层模型切换到前视图,前视图梁柱分布情况可以看出,该空间层大致可以分为4,用测量命令测出每层的高度:

根据上述测量结果,原来的第2层高23631需要拆成4高度,分别为5000500048509020根据这4高度需要在普通层建立对高的空标准层,并进行组装,楼层表如下:

在空间结构,用导入楼层命令,将空间层对应标高的构件分别导入到普通层的2-5,导入后的效果如下图所示:

经过以上操作,该工程可以通过数捡并能正常计算,解决了用户问题

下图为设计结果中的三维阵型图:

实例三:复杂空间层重新分层-38885

1用户问题

该用户的工程一定是从其他结构软件转过来的模型,分成2个结构标准层,第一层只包含地下室的一个局部,而第二层是一个完整的类似体育场馆的模型,既包含各层看台部分,又包含顶部的复杂空间网架部分

用户用这样的模型直接计算,但是计算不下去。经查为第二层的梁的数量超界。

建议用户对第2层进一步细分为几个楼层。

 

改造该模型的步骤如下。

21层层高为5400mm

原有的楼层组装关系如下图所示,可见第一层悬在网格线上很多,第二层的底标高为-0.7m,第二层上存在700高的一段墙,该部分应该和一层合并。

对第一标准层修改层高从原来的7800改为5400,相当于合并了原来在第2层的700高的墙。改所有墙底标高、墙顶标高、柱底标高、上节点高都为0

修改楼层组装表:

32层网架以下部分分为5

1现将第2层网架以下的看台部分导到空间

现将第2层网架以下的看台部分利用导到空间菜单,导到空间菜单下。

进入空间结构菜单,可以查看导到这里的网架下的看台部分。

使用测量菜单测出各层层高,可将看台部分分为5个标准层,层高分别为5.4m4.5m5.1m5.4m8.643m

2将现有第1层层高范围部分导到1

使用导入楼层菜单,在如下对话框中填入1,框选如下图中的第一层部分,这部分层高5.4m,与现有1层高度相同,将这部分导入现有的第一层。

4、生成新的3-6标准层

用建立新的标准层的办法,建立4个新的标准层,他们的层高分别定义为4500510054008634,在标准层内甚至可以不输入任何轴线和构件。然后组装这4个标准层到楼层组装表中。

进入空间结构菜单,将剩余部分逐一导入3层、4层、5层、6层。注意,因为现在的第二层还被原来的第2标准层占用,将来把网架部分转为普通层后,此时的3-6层应为最终的2-5层。下面图中的层号使用的是他们最终的层号。

本工程梁的中间节点非常多,可以通过清理网点菜单去除梁的中间节点。但是对于梁下同时布置了层间梁的情况,清理网点后梁两端的高差信息可能丢失造成梁的某些部分布置混乱。对这种情况只能人工作局部的补充调整。

5将网架部分转为2个标准层

原有的第2标准层的网架下的看台部分已经被导到空间结构、并已经被转到1-5层的结构层中,剩下的网架部分如下图所示。

从理论上讲,在第2标准层已经只剩了网架部分,保持第2标准层在楼层组装表中的状态就可以完成建模,进行后续的操作了。

但是由于网架部分体量较大,且可以明显地分为上下两个部分,为了方便后续的计算和管理,我们把网架的下边部分和上边部分分别转为2个标准层。

我们准备在网架的新的标准层中设置新的底标高和楼层高度,为此需要对原来第二标准层的网架部分认真做一个测量。

首先测量网架最低标高的节点和结构正负0的距离,该值可以作为网架层的底标高。我们对下部网架和上部网架分别测出的底标高值为8.991m5.897m

然后测量网架层的楼层高度,即测量网架最低节点和最高节点之间的距离作为网架层的层高。我们对下部网架和上部网架分别测出的层高值为16928mm19553mm

我们分别对下边网架和上边网架做重新转换楼层的操作。

每次导到空间的操作之前,应将空间结构菜单下遗留的网格线删除干净,以避免他们对于新的楼层转换的干扰。

对原第2标准层的下边网架进行导到空间的操作。然后定义新的标准层,设置层高为16928,将该标准层组装到楼层表的第7层(最终为6层),设置其底标高为8.991m。再把空间菜单中的网架导入第7层。

同样步骤完成对原第2标准层的上边网架转换到第8层的操作。

把原来的第2结构标准层从楼层组装表中删去,因为他已经空了。

6最终的模型

在楼层组装表中对标准层按从下到上重新排序,最后的楼层组装表如下。

从全楼模型中的不同标高的红色网格线的位置,可以看出各层组装的状况,以及楼层之间的关系。

因该模型杆件的中间节点很多,为了使后续计算顺利,将网架楼层上的梁都设置为两端刚接,对网架斜杆也设置为两端刚接。

新模型的计算顺利通过。

、空间结构的支座设置和弹性连接

模型中包含大跨空间结构时,常需要对大跨结构的支座设置弹性连接。这里的弹性连接指的是铰接支座或者可以滑动的支座形式,因为大跨结构必须考虑它实际存在的支座滑动才能满足实际要求。

YJK提供三种设置弹性支座的方式:

1、两点约束;

2、将斜杆设置为弹性连接;

3、单点约束;

 

1、两点约束

一般应采用两点约束的方式设置支座。两点约束用于指定同标准层内(或空间层内)两点间的约束关系。操作步骤两步:第一步在建模时在支座处设置好分开的两个节点,第二步在计算前处理,使用节点菜单下的两点约束菜单设置两点约束,第三步补充层间杆件连接。

下面以空间菜单中的网架的支座设置为例说明,网架是在空间菜单下建模,它的支座设置在第4层框架的柱顶。

第一步,设置网架支座分开的两个节点。

由于网架的支座高度为300mm,位于网架的上弦,在网架建模时,使网架的位置高于框架第4层的柱顶为300mm

为了两点约束的设置,需要在支座处设置分开的两个节点。对于支座的上节点,我们直接以支座在网架上弦处的节点为支座的上节点,不用另外单独设置;对于支座的下节点,须设置在4层的柱顶节点处,这个节点需要单独画出。

支座的下节点须在空间菜单下设置。

为了准确、方便地绘制每个网架支座的下节点,可使用参照楼层菜单,使用框架第4层为参照楼层,对模型用单线显示(使用屏幕右下角的按钮),用鼠标捕捉圆圈处的柱顶画出节点。

由于是在参照楼层的柱顶节点直接画出支座下节点,因此这种方式概念明确,设置准确,操作简便。

第二步,在计算前处理设置两点约束。

退出建模菜单,进入计算的前处理,点取节点属性菜单下的两点约束菜单,然后分别对每个支座设置两点约束,操作是现在对话框上设置支座属性,再用鼠标点取支座的两个节点。

每个节点6个自由度,点【两点约束】菜单弹出对6个自由度的控制对话框,用户需对约束的自由度前打钩,如下对话框设置的是铰接、约束XZ方向平动、对Y方向设置2000kN/m刚度的滑动连接。

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特殊构件定义和计算简图中均以绿色表示被约束节点,红色表示约束的主节点,一般为支座下节点,绿线表示两节点间存在约束关系,并且附有文字标注。主从节点的选择和计算结果关系不大。

通用有限元的建模方式为空间方式,YJK对于空间结构层的两点约束操作方式与通用有限元软件相同,但是特别是YJK的普通标准层中,节点都是位于楼层平面上的,两点约束只能加在层顶水平位置分开的两个节点上,不能在层顶和层底之间设置两点约束,因此更减少了两点约束的应用。

对于两点约束的坐标系,当连接属性为线性时,取决于在【节点属性】-【局部坐标系】中定义的局部坐标系,当未定义局部坐标系时则默认为全局坐标系;当连接属性为其他属性时,则局部坐标系1轴为由从节点指向主节点的连线方向,2轴为垂直1轴向上方向,3轴方向按1à2轴的右手螺旋定则确定。

第三步,为了建立楼层关系的补充措施。

为了建立楼层关系,还需要把至少一个支座,设置为斜杆。

由于空间结构将形成一个最上的楼层,楼层之间是需要杆件相连的,而如上空间网架与下层之间都是分开的两个节点,这将造成模型检查的楼层悬空的提示,也不能在计算结果中形成空间楼层和下面楼层的正常的相关统计计算,因此需要把空间结构的至少一个支座用斜杆模拟建模。

对于这个斜杆支座,还需在前处理的特殊支撑菜单把他设置为弹性连接。

这个第三部的操作,同下节的将支撑杆件改为弹性连接方式。

2、将支撑杆件改为弹性连接

这一方式是将弹性连接位置的两个节点之间输入一根斜杆,再到计算前处理的特殊支撑菜单,利用设置连接属性菜单将这些支撑设置为弹性连接。

具体操作分为两步。

第一步,把网架支座用斜杆建模

假设网架的支座高度为300mm,位于网架的上弦,在网架建模时,使网架的位置高于框架第4层的柱顶为300mm

把网架的每一个支座都用斜杆建模。

为了准确、方便地找出每个网架支座的下节点,可使用参照楼层菜单,使用框架第4层为参照楼层,画支座轴线时,用鼠标可准确捕捉参照楼层的柱顶节点,从而保证支座和下层的准确连接。

第二步,把每个斜杆支座在前处理的特殊支撑菜单设置为弹性连接

YJK在【前处理及计算】-【特殊支撑】菜单下,设置了可将支撑杆件改为弹性连接的菜单,操作是先定义连接属性,再把设置好的连接属性布置到相应的斜杆杆件上。软件将自动把相应的支撑杆件改为弹性连接,他的作用和加在支撑两端点之间的两点约束相同。

点【定义连接属性】菜单弹出对话框,连接属性包括线性屈曲约束支撑”“阻尼器塑性单元隔震支座间隙6个选项。对于空间结构的滑动支座,在这里应选择线性项,并给6个自由度赋值。

对于按斜杆方式定义的连接属性,其坐标系则固定为该杆件的局部坐标系,即:1轴为由斜杆较高端指向斜杆较低端的连线方向,2轴为垂直1轴向上方向,3轴方向按1à2轴的右手螺旋定则确定。

这种将支撑改为弹性连接的方式是YJK的特色,他使弹性连接的设置变得既方便、适应性又强。首先因为支撑的输入在YJK的建模中非常方便,另外由于约束加在支撑两端节点之间,这样设置的滑动支座不会受到约束,滑动在非水平方向也可以实现。

这种方式的优点是:1)支座的内力结果可从斜杆内力结果输出得到;2)适应空间结构模型导入到普通楼层的情况。

如果将空间结构菜单生成的空间模型导入到了普通楼层,则应采用本节的支座用斜杆建模方式。由于对普通层不能在平面同一节点设置两点约束,这种情况下,对于支座只能设置为斜杆,再把斜杆转为弹性连接的方式了。

3、单点约束

【单点约束】是YJK独有的特色菜单,他是针对柱底下的约束设置(也可在支撑底下设置)。软件自动在柱底和下层节点之间设置约束,不用再人为在约束处设置分离的两个节点,简化了操作。因此,对于柱下、支撑下的弹性连接用单点约束设置更方便。需注意的是,【单点约束】目前不支持在多根构件交汇的节点进行设置。

对于单点约束的坐标系,当连接属性为线性时,与两点约束方式一致,取决于【节点属性】-【局部坐标系】中定义的局部坐标系,当未定义局部坐标系时则默认为全局坐标系;当连接属性为线性以外的其他属性时,默认1轴为竖直向下,2轴为全局坐标系Y轴,当定义了节点局部坐标系时,则以局部坐标系的Y轴作为2轴方向。

根据上述规则,对于垂直的柱或者垂直的支撑杆件来说,柱底的滑动可以不受约束地实现,但是对于倾斜的支撑杆件来说,由于在斜撑垂直的方向上常常受到下层平面的约束,因此对于斜杆底部非水平面内的滑动支座,默认的局部坐标系方向可能不适用,这里设置的滑动支座不能起作用,需要先用【局部坐标系】菜单修改局部坐标系到滑动支座的水平位置,才可用【单点约束】菜单。

对比如上三种设置弹性支座的方式,可以看出,第一种两点约束的方式最简便,因为在建模中省去了支座本身杆件的输入,只须设置支座的下节点,以网架下楼层作为参照层布置支座下节点,概念明确、操作简便。第二种将支撑杆件改为弹性连接的方式适应性最强。

、蒙皮导荷的应用

在建模的空间结构菜单下设置了蒙皮导荷功能。

蒙皮是导算荷载的一种辅助功能,它是沿着杆件或者墙面边界形成一个面,该面称为蒙皮,在该面上赋值面荷载,软件可将该面荷载沿着该面的投影方向或者法向进行荷载导算,将荷载导算到面的周边节点上,这一过程成为蒙皮导荷。蒙皮导荷可用来进行恒载、活载、自重、+X风、-X风、+Y风、-Y风共7种荷载类型的导算。

恒载、自重的导荷将生成恒载的节点荷载,活载的导荷将生成活载的节点荷载,风荷载导荷按照精细风荷载(或称为特殊风)计算方式要求的格式生成+X风、-X风、+Y风、-Y风的节点风荷载,它们可在计算前处理的风荷载菜单下查询修改。

蒙皮操作的对象不仅限于空间建模生成的构件,还可以同时包括参照楼层的构件,甚至仅仅针对参照楼层的构件也可以进行蒙皮操作。

可以看出,蒙皮导荷是一种更加准确、便于人工控制、适应性更强的导荷方式。

1蒙皮的生成

蒙皮是在迎着荷载的方向上自动生成导荷面,软件在迎着荷载的一侧,自动沿着结构的最外侧生成导荷面。

生成蒙皮的操作是点取蒙皮生成菜单,用户用鼠标选定需要设置蒙皮的结构杆件,再给出荷载的方向,软件自动沿着给定结构的最外侧生成导荷面。

软件提供的导荷方向是固定的6种:+Z-Z+X-X+Y-Y,每次选择生成蒙皮的构件后,弹出的荷载方向选择见下图,每次可选1种荷载方向,也可同时选择多种方向。

C:\DOCUME~1\陈岱林\LOCALS~1\Temp\SNAGHTMLfef902a.PNG

比如需要对某空间网架进行导荷,当进行竖向的恒活荷载导荷时,可以选择-Z方向,即向下的方向,选择网架相关构件后软件将在网架最上面生成蒙皮;对于网架下弦部分作用荷载,可以选择+Z方向,选择网架相关构件后软件将在网架最下面生成蒙皮。

为了风荷载的导荷,导荷方向常需要选择+X-X+Y-Y方向,选择相关结构构件后软件将在结构的+X-X+Y-Y方向最外侧生成导荷面。当然为了屋顶风的导算也需要沿着+Z或者-Z方向生成导荷面。

选择生成蒙皮的构件可不限于空间结构菜单生成的构件,如果同时显示参照楼层,则参照的普通楼层的构件也可被选择生成蒙皮。

最简单的情况是如果全部空间结构需要自动导算恒活风荷载,则可把全部结构框选选择,软件自动在结构的最上面及沿着结构的四周最外的一侧生成蒙皮。

软件提供蒙皮删除菜单。如果自动生成的蒙皮不满足要求,可以将其删除,再手工选定局部相关构件补充生成蒙皮。只要选择一批共面的杆件后软件就可生成蒙皮。

2蒙皮荷载导荷的关键要素

蒙皮是个空间面,加在它上面的荷载可能来自各个方向,因此用户必须理解蒙皮荷载导荷的关键要素。

蒙皮的关键要素是用户选择的生成蒙皮的构件、需要导荷的荷载的方向、蒙皮的法向和蒙皮上荷载的正负号,用户必须正确理解这些要素,否则不能生成正确的荷载。下面详细阐述这四大要素之间的关系:

生成蒙皮的操作是2步,第一步用户选择生成蒙皮的构件,第二步选择荷载的方向;

假设每次操作用户设定的荷载方向为一种,则软件在迎着荷载的方向的最外侧自动生成蒙皮;

蒙皮生成的原理是软件自动寻找每一组共面的构件,并以每一组共面杆件为边界生成蒙皮;软件在荷载方向上投影,当最外侧蒙皮遮挡了里侧的构件时,如果某组共面的构件全部被遮挡,则该组构件将不会生成蒙皮;如果某组共面的构件仅部分被遮挡,则该组构件仍可生成蒙皮;

蒙皮的法向是对着荷载方向的,即和荷载方向相反。如对于竖直向下的恒活荷载在生成蒙皮时应选择-Z荷载方向,-Z方向生成蒙皮的法向将向上;又比如+X向风荷载在生成蒙皮时应选择+X荷载方向,+X方向生成蒙皮的法向将向左(-X方向)。

软件提供菜单蒙皮法向专门用来显示蒙皮的法向,在每个蒙皮面上画出一个指示法向方向的小箭头。软件将在蒙皮的正法向方向标注用户输入的蒙皮荷载信息,如果蒙皮的法向相反了,可通过菜单蒙皮反向将其纠正。

加在蒙皮上的荷载方向的规定是:荷载与蒙皮法向相反时为正,相同时为负。例如,加在-Z荷载方向生成的蒙皮法向向上,竖直向下的恒活荷载应为正值;加在+Z荷载方向生成的蒙皮法向向下,竖直向下的恒活荷载应为负值;加在+X荷载方向上生成的蒙皮法向向左,+X向风荷载应为正值;加在-X荷载方向上生成的蒙皮,+X向风荷载应为负值;

3蒙皮操作常见问题说明

1)蒙皮导荷可以分批进行

蒙皮可用来进行恒载、活载、自重、+X风、-X风、+Y风、-Y风共7种荷载类型的导算,简单情况下可以同时输入并一次完成所有荷载工况的导荷,更多的情况下是分批进行,即每次生成蒙皮的操作仅仅针对某一种荷载类型。不同的荷载工况可以使用不同的蒙皮,因此导算完成某种荷载工况的蒙皮可以删除。

在每个荷载工况下可以分批选择不同的荷载方向,比如对+X向风导荷时,可以先选择结构左侧的构件并选择+X荷载方向生成左侧的蒙皮,并在左侧蒙皮上输入正值的风荷载体形系数;再选择结构右侧的构件并选择-X荷载方向生成右侧的蒙皮,并在右侧蒙皮上输入负值的风荷载体形系数。

蒙皮导荷生成的节点荷载是被单独记录的,即每个节点上可以记录恒、活、+X风、-X风、+Y风、-Y风共6种荷载工况,但每一个工况的数值将随着每一次导荷的操作被更换,而不是叠加。这种管理保证了蒙皮导荷可以反复多次地分批地进行。

2)孤立的同一组共面杆件应避免生成两块不同法向的蒙皮

对于孤立的同一组共面杆件,生成蒙皮的操作如果使用了正反两个荷载方向,则可能在该组构件上生成了正反两块蒙皮,这两块蒙皮法向相反。操作时不小心就很容易对两块蒙皮输入了同样的荷载,这种情况将造成荷载和相抵消的混乱结果。

同样对处于伸缩缝处的结构应避免生成蒙皮来导算风荷载。

3)导荷前应对不合理蒙皮编辑修改

在复杂空间结构下自动生成的蒙皮可能存在遗漏,可以人工选择共面杆件进行补充。

应检查是否生成了多余的蒙皮,比如在结构内部是否存在多余蒙皮,避免这些多余蒙皮被赋值导荷,造成荷载多算。

4)蒙皮生成必须避免的误操作

1)用户应注意蒙皮不应重复生成,否则造成荷载的错误导算。

2)使用参照楼层生成蒙皮时,所选择的的参照楼层必须由不同的结构标准层组成。因为蒙皮导荷生成的节点荷载只能记录在标准层数据上,不能记录在自然层数据上,否则将造成导荷数据的混乱和错误。

4蒙皮面荷载

利用蒙皮可进行自重、恒载、活载、+X向风、-X向风、+Y向风、-Y向风共7种类型荷载的导算。

对蒙皮上的自重及恒活面荷载由人工定义输入。对于风荷载既可人工输入,也可输入输入风荷载基本风压和体型系数等由软件自动导算。

蒙皮上自重面荷载,指的是每平米蒙皮的重量,软件按蒙皮的实际面积计算,按竖向向下荷载分配到周边节点。生成导算自重面荷载的蒙皮时一般应选择-Z方向。

对蒙皮面上荷载的导荷方式,软件提供两种:投影面方向和法向方向。

对蒙皮上的恒、活面荷载,一般可选择按投影面方向计算,软件按竖向荷载计算并按蒙皮的竖向投影面计算荷载总值并分配到周边节点。生成导算恒活向下的面荷载的蒙皮时一般应选择-Z方向,在这样的蒙皮上输入恒活面荷载的正值即可。如果选择了+Z方向生成的蒙皮则应输入荷载的负值。

对蒙皮上的恒、活面荷载也可选择按法线方向导荷,此时软件按蒙皮的法向确定荷载方向,按蒙皮全部面积计算总荷载,并分配到周边节点。恒活面荷载的正负号决定于蒙皮的法向方向,而法向方向取决于蒙皮生成时选择的荷载方向。

对蒙皮上的风荷载,导荷方式一般应选择法线方向,此时软件按蒙皮的法向确定荷载方向,按蒙皮全部面积计算总荷载,并分配到周边节点;四个风荷载工况+X向风、-X向风、+Y向风、-Y向风的概念就是作用在整体坐标系的+X向、-X向、+Y向、-Y向的风荷载。输入每一种风荷载工况时,需要分别对迎风面、背风面、侧风面输入不同的体形系数,并注意根据蒙皮的法向方向输入风荷载的正负号。

人工输入面荷载使用荷载布置菜单,分为定义面荷载和布置面荷载两步进行,定义好的各种面荷载进入面荷载列表,选择某种面荷载即后可进行布置操作。

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定义面荷载需输入工况类型、荷载值、导荷方式。工况类型分为恒载、活载、+X风、-X风、+Y风、-Y风、自重7种。

导荷方式分为投影面方向和法向方向两种。

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对于风荷载,从荷载输入框中可以看出,既可以输入蒙皮上的风荷载面荷载值,也可以输入风荷载体型系数。当输入风荷载体形系数时,还需在风荷载参数下输入风荷载的基本风压、风振参数等,软件将根据每块蒙皮最高点的高度自动考虑高度修正系数,并计算出每块蒙皮上的风荷载面荷载值。

5风荷载参数

如果需要自动生成作用在各块蒙皮上的风荷载,还需要用户在风荷参数菜单下填写风荷载的基本参数,对话框如下:

C:\DOCUME~1\陈岱林\LOCALS~1\Temp\SNAGHTML275628f.PNG

6蒙皮导荷

1自动导荷

蒙皮导荷就是将导荷面上的均布面荷载导算到蒙皮面周边的节点上,生成的都是节点荷载。点取导荷菜单进行各种荷载的自动导算。

蒙皮导荷按照3种方式进行:对蒙皮自重采用固定的方式,即沿法向投影计算重量、再沿竖向投影面方向导算到周边节点;对恒活荷载一般采用沿竖向的投影面方式导算;对风荷载一般采用沿着面的法向方向导算。

软件对蒙皮导荷生成的各工况节点荷载专门记录,比如在前面荷载菜单下输入的节点恒载和节点活载和蒙皮导荷生成的节点恒载和节点活载分别记录,这样保持在蒙皮导荷下的恒活荷载修改不会影响其它菜单输入的恒活荷载。

输入蒙皮面荷载后,重复操作导荷菜单不会造成节点荷载的重复叠加,因为每次导荷后生成的节点荷载总是替换已有的节点荷载。

2生成的节点恒载、活载

恒载、活载的导荷将生成恒载的节点荷载和活载的节点荷载,可在恒载或者活载的节点荷载菜单下直接查看。自重导荷生成的节点荷载并入到恒载的节点荷载中。参照楼层上生成的恒活荷载还可以在前面的荷载输入菜单下查看。

可以看出,如果需要对一般楼层的恒活荷载进行更加精细的恒活荷载计算,可以通过对参照楼层选择生成蒙皮的方式进行荷载导算。

3生成的风荷载

风荷载导荷按照精细风荷载(或称为特殊风)计算方式要求的格式生成+X风、-X风、+Y风、-Y风的节点风荷载,它们可在空间结构的风荷载菜单下查看:

在后面的荷载删除菜单下可对蒙皮导荷形成的风荷载删除。在空间结构菜单下,只能对风荷载查看或者删除,不能直接输入。

由蒙皮导荷生成的节点荷载是专门记录的,这样每次导荷菜单的操作,都会替换原有的导荷结果,重新生成传导节点上的荷载,这样避免造成节点荷载的重复叠加。

这里形成的风荷载在计算前处理的风荷载菜单下也可以查询修改。注意在计算参数中必须选择精细风荷载计算方式。

软件在计算前处理中首先按照精细风荷载方式生成各层各部位的风荷载,再读取这里生成的节点风荷载,并在相应节点替换原有值。前处理生成的精细风荷载是全楼完整的数据,蒙皮导荷生成的风荷载可以是局部的,换句话说局部的蒙皮导荷不会造成风荷载的遗漏统计,因此,蒙皮导荷可以只针对某个局部模型进行操作,在局部模型上得到更准确的风荷载。

7蒙皮的显示开关

蒙皮仅是导荷的一种辅助手段,本身不是结构构件,蒙皮显示菜单可用来控制蒙皮是否在屏幕上显示。

8蒙皮材料

自动生成的蒙皮没有刚度属性,它仅仅是导算荷载的辅助工具。但是,在蒙皮菜单下设置了【蒙皮材料】子菜单,如果对蒙皮设置了材料属性,则蒙皮本身成为结构构件,他具有刚度参与整体结构计算,并可按壳单元给出设计结果。

蒙皮材料设置了蒙皮的厚度、材料类型(混凝土、钢、自定义材料),如果是混凝土材料,还需输入混凝土的强度等级。把定义好的材料属性布置到相应的蒙皮上,蒙皮就成为了结构构件。成为了结构构件的蒙皮用与普通蒙皮不同的颜色显示。

操作流程:

1布置好蒙皮后设置材料属性,

2在蒙皮上布置面荷载,比如恒活等;

3蒙皮导荷(必做)

4有限元计算。

注意蒙皮导荷步骤必须要执行,这样蒙皮上布置荷载才能用有限元方式到周边节点上,这是算质量用的。而内力计算时,蒙皮是弹性板6蒙皮上的荷载是直接作用在蒙皮上的,用的是有限元导荷,不受参数控制

:下图所示的模型中部分层间梁生成的房间无法生成楼板:

这种情况就可以利用蒙皮材料属性来模拟层间梁位置的楼板

操作方法:切换到空间结构,用参照楼层命令显示需要布置蒙皮的楼层,在需要生成楼板的层间梁位置布置蒙皮,在该蒙皮上布置恒活荷载(类似于普通楼板的恒活荷载),并进行蒙皮导荷,完成普通蒙皮操作步骤后,定义蒙皮材料.

蒙皮材料定义完成后,两个房间自动按有限元计算,切换到前处理,生成数据后,在计算简图可以看到布置有蒙皮材料的房间楼板的网格划分与自动生成的楼板网格划分效果一致:

计算完成后可以在设计结果-等值线-三维墙下面查看定义了蒙皮材料的蒙皮弹性板的应力配筋结

空间模型的计算前处理和计算

1.空间结构工程设计要

在上部结构计算程序中,空间模型部分按照建模的状况和已有的楼层连接在一起。前、后处理将空间模型作为特殊的一个楼层对待,并安排作为最后的一个标准层和自然层。

在特殊构件定义中空间模型作为最后的标准层处理;

在荷载校核、空间计算简图、计算结果输出中它们将最后的一个自然层显示。

如果空间结构的杆件已被导入到普通楼层则这部分的设计流程与普通楼层相通

在计算结果显示中,可对空间模型部分按照三维内力菜单显示输出。

有空间模型时需要注意的主要方面是:

1由于空间层的分布比较灵活,它有时只和某一个普通楼层相连,有时和多个普通楼层相连,软件作中的各种层之间的设计指标统计时,如果和该层上下相邻的楼层既包括普通楼层又包括空间楼层时,软件将只考虑普通楼层的贡献而忽略空间层的因素。只有和该层上下相邻的楼层只包括空间楼层时,软件才能考虑空间层作为其相邻层。

2由于空间模型在计算时被当做一个楼层,在施工模拟计算时也被当做一个放到最后的楼层处理。当空间模型不是处于最顶层时这种处理将与实际有较大出入,因此这时用户应针对空间层与楼层的实际连接情况,人工修改施工次序。

3如果空间模型的结构材料和其它楼层不同,比如空间模型是空间钢结构、而其他楼层是混凝土结构,则在结构计算前对这两种结构体系设置不同的阻尼比。在计算参数的地震计算参数中,设置阻尼比时有三个选项:结构统一阻尼比,按材料取阻尼比,按楼层取阻尼比

4)空间结构中的钢结构斜杆默认为非两端铰接杆件

普通楼层中的钢结构斜杆除了截面大于500mm以外,默认设置为两端铰接,而对空间结构菜单的斜杆默认为非两端铰接。这是因为空间结构斜杆较多,如果默认为两端铰接容易造成计算不稳定出错。

2设置支座

空间层模型中,构件底部是否嵌固,同样受与基础相连构件的最大底标高(m参数的影响。若空间层中有应该嵌固的部位在此标高之上,可以通过调整该标高数值解决。也可以通过【前处理及计算】-【特殊构件定义】-【节点属性】-【支座设置】菜单,将空间层中交互指定支座节点,如图3.1.31所示。

3.1.31 设置支座

若该标高超过了空间结构,则有可能在空间结构中生成多余的约束,此时只能通过调整标高数值至空间层以下解决此问题。

计算模型中的支座信息,可以通过【计算模型】-【轴测简图】中的支座开关进行查看,如图3.1.32所示。

3.1.32 支座显示

3.特殊支撑中设置空间属性

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查看设计结果

定义中心支撑或按默认的支撑按照抗震规范


定义偏心支撑按照抗震规范8.5.2。

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定义一般桁架的弦杆和腹杆时,构造控制按照钢结构规范支撑属性限值控制。

网架、立体桁架、双层网壳、单层网壳长细比限值执行网格规程。

 

4.特殊构件中设置钢支撑的计算长度系数

按网架规范进行设置:

 

主要参数设置

1结构体系

选择框架结构,结构材料需要选择钢与混凝土混合结构。

2风荷载计算信息

对于此工程建议选择精细计算方式,风荷载信息里不要勾选精细计算方式下对柱按柱间均布风荷加载,但是前处理的风荷载参数对于空间结构部分是不起作用的,空间网架风荷载一定要在空间建模中通过蒙皮--选择生成--荷载布置进行风荷载类型布置,风荷载参数同样在蒙皮--风荷参数里面设置,如图:


风荷载参数.png
3结构阻尼比

软件对于这种混合结构地震作用结构阻尼比在全楼统一基础上提供了按材料区分方式,软件根据各构件的应变能加权平均的方法来计算各阶振型阻尼比,这种处理方式可以参见《抗震规范》10.2.8条文说明;除此之外,按照材料区分方式设计,对于此类结构同样也能达到钢筋优化的效果:

4钢构件截面净毛面积比设置

按网架规范执行:

某工程导入屋面空间结构操作详解-鲸鲨馆

根据用户提供的PKPM模型和中庭屋面、入口大堂的AutoCAD三维轴线图,按照要求在YJK里面通过导入CAD图形方式实现普通层建模与空间建模相结合并进行计算。

用户提供的模型

1PKPM模型

2、中庭屋面、入口大堂的AutoCAD三维轴线图

建模操作步骤

1、转换PKPM模型

PKPM数据到YJK,进入YJK,切到第3标准层,因原有模型无用网格较多,用清理网点菜单清理无用网格节点。

2、删除中庭屋面处的梁

因为要以空间网架替换的中庭屋面处的钢梁,故把这些钢梁全部删除

刚梁删除后将形成中庭的大房间,大房间上的楼板和恒活荷载仍将其作用。考虑到后面可用对网架的蒙皮导荷重新生成中庭部分的荷载,在这里对中庭的大房间作全房间开洞(如图),这样该房间上原有的的楼板与恒活荷载都不存在了。



3、空间结构菜单下导入中庭屋面网架

进入空间结构菜单,以第3层为参照层。

点取导入Dwg菜单,打开中庭屋面的Autocad文件,注意该文件是Dxf格式。

C:\DOCUME~1\陈岱林\LOCALS~1\Temp\SNAGHTML601a99.PNG

基点隐含设置在左下角,可不修改。

注意该Autocad图按照米为单位绘制,YJK建模单位为毫米,需要点取设置菜单,将缩放比例改为1000

C:\DOCUME~1\陈岱林\LOCALS~1\Temp\SNAGHTML677867.PNG

点框内的轴线菜单,点取选择轴线直到全部轴线消失,再点取生成菜单,即把Autocad三维轴线转成了YJK的空间网格线。

可先将导入的轴线放到参照楼层旁边,进行调整后再准确定位。

原网架模型轴线中没有支座部分,需要在网架下设置支座,设支座高度为400mm,这样需要先在每个支座下补画400高轴线。

将网架整体平移定位,平移时选择最左下的支座线底部节点为平移的基点,方便和参照楼层的相关节点捕捉定位。

网架杆件尺寸须由用户确定,这里先假设为250mm圆管,为此定义斜杆并进行布置。

4、网架下需设置支座杆件

网架支座和下面楼层之间需要设置弹性支座约束,由于网架在空间层,它是通过支座下端和普通层连接,弹性约束不是在楼层内设置,而是把它设置在层与层之间,这种约束可以通过计算前处理的单点约束菜单实现,如果是楼层内的弹性约束,需要通过两点约束菜单实现。

因此,从设置弹性约束的角度来看,这里应对网架设置好明确的支座,本例中的支座是400高的斜杆。

本例中网架支座是布置在梁上的,梁在支座处原没有节点,但是支座上布置的斜杆可由程序自动打断下边的梁,并在梁上生成节点,梁上有了节点才能进行单点约束的设置。

5、空间结构菜单下导入入口大堂

导入Autocad的入口大堂的Dxf文件的操作同前。

图示为导入并增加杆件的入口大堂。

6、对空间网架结构进行蒙皮导荷

可用蒙皮菜单下的功能对空间网架结构进行荷载导算。

1)使用选择生成菜单在网架上部生成蒙皮。

可框选全部中庭网架部分,在弹出的蒙皮方向选择框上勾选-Z方向,即选择荷载向下的方向。软件在迎着荷载的最外侧生成蒙皮,即在网架的最上生成蒙皮。

C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\SNAGHTML14c3fe8.PNG

2)布置蒙皮上的恒活荷载

定义恒载面荷载为1.5kN/m2,活荷载为0.5kN/m2。注意导荷方式应为投影面方向

将定义的面荷载布置到每块蒙皮上。

3)进行蒙皮的荷载导算

点取蒙皮导荷菜单,软件将把蒙皮上的面荷载导算到蒙皮周边的节点上。

可在恒载的节点荷载下查看导算好的节点恒荷载,在活载菜单下查看导算好的节点活荷载。

计算前处理

进入上部结构,通过前处理及计算节点属性单点约束命令,对各个网架支座进行约束定义。

空间层被自动排在最后一层,即第5个标准层

对网架的左侧支座设置铰接连接,即如上图,对框中的XYZ平动刚度勾选,其余不勾选。

对网架右侧支座允许沿X向滑动,对框中的YZ平动刚度勾选,其余不勾选。

软件隐含对斜杆都设置为两端铰接,由于这里的空间结构杆件比较细长,空间整体性差,可在特殊斜杆定义中,将本层斜杆都定义为两端固接。

生成数检,可到计算简图里面查看模型轴测简图,确认没有问题即可进行计算。

结构计算并查看计算结果

点取结构计算菜单如下:

计算完成后可到设计结果里查看相应信息。

注意是否有局部震动的提示,如果有可查看是否存在连接不上的构件。

可通过位移图动画查看计算结果是否存在异常。

 

空间结构常见问题

1没有设置支座

如图10.1,该模型中,网架没有设置支座,直接搭在下部楼层上。

10.1 带网架复杂工程

在【空间结构】下生成的网架没有设置支座,如图10.2所示。

10.2网架模型

网架和下部楼层之间拼接连接时,直接放置到下层柱上,网架杆件和梁杆件重合在一起,如图10.3所示。

10.3网架构件与普通构件重叠

这样建模的问题是:网架结构和下部的支承结构连接关系混乱,并且不能设置网架的弹性支座。

2斜杆铰接造成局部震动

10.4带复杂网架结构工程实例

工程模型如图10.4所示,计算后出现大量局部震动,用户的问题是增加大量计算振型个数仍改善有效。

该模型的网架部分从SAP2000转过来,在SAP2000计算时网架杆件间为固接,但转到YJK后,YJK隐含设置的斜杆杆件都为铰接,铰接连接产生大量刚度薄弱环节,如图10.510.6所示。

10.5 网架部分

10.6网架部分计算模型

计算振型数取30个,振型参与质量系数才百分之几,远不能满足要求,如图10.7所示。

10.7有效质量系数

对该空间层网架改为固接连接,在该层下点取【本层固接】菜单,如图10.7,重新计算就正常了。

10.7本层固接菜单

计算振型个数还是30个,质量参与系数达到96%,如图10.8所示。

10.8有效质量系数

YJK1.6.2.2及以后版本将空间层中输入的钢支撑两端默认为固接,对于上述旧版本的模型或从其它软件导入的模型,只需要在前处理-特殊构件定义中删除-本层支撑即可恢复空间支撑构件为默认固接

3施工次序错误造成计算不下去

采用施工模拟3计算时,必须注意施工次序是否正确,因为空间楼层被自动放到最后一个自然层,如果连接空间层的楼层号和它不连续就可能计算出错。

10.9复杂结构工程实例

如图10.9所示工程,普通楼层有4层,空间网架和第3层相连,但是空间结构本身处在第5层,当采用施工模拟3计算时,由于5层和3层不连续就可能造成计算出错。

4约束设置不当造成机构

设置节点的弹性约束时必须确保不能造成机构的结构形式,机构将导致计算不能通过。

10.10带桁架工程实例

3.1.25所示桁架,桁架之间没有纵向联系,如果对每个桁架支座都设置为铰接,在桁架之间的方向将形成机构,导致计算不能通过。

解决的方法可以有两个,采用其中一个即可计算通过:

1)在桁架之间补充设置联系杆件,以形成完整的屋面结构体系;

2)对每个桁架只在一端设置铰接,另一端为固接。

5桁架之间缺乏纵向联系

上例即为桁架之间缺乏纵向联系的实例,由于不能生成完整的屋面体系,将造成误差很大。而且当设置节点的弹性约束时,这样的布置极易形成机构导致计算不能通过。

6空间结构支座和下面楼层位置偏差

由于空间建模网格位置不准确,导致空间结构的支座和下面楼层出现位置偏差而联系不上,导致支座悬空而计算不正确。

10.11空间结构支座和下面楼层位置偏差

10.12单线图显示

本例从实体显示模型看,好像桁架支座和下层柱连接没有问题,如图10.11所示。但是切换到单线图下放大查看支座,可以看出支座斜杆与下层柱之间存在明显的偏差,如图10.12所示,由于连接不上将导致支座悬空的后果。

解决的方案是:使用【平移节点】菜单,移动支座斜杆的下节点,使之和下层柱的节点相连,如图10.13所示。

10.13使用【平移节点】菜单修改模型

计算完后,可以通过在各荷载工况下的位移动画查看空间结构和下部结构的连接状况,如果有未连接部位,该处必然出现较大位移变形。如图10.11410.15所示。

10.14修改后模型

10.15位移动画

 

7软件没有自动计算空间模型楼层的风荷载

YJK把【空间结构】菜单建模部分自动放在最后一个自然层,但是软件对这个楼层没有像对其它普通楼层那样自动生成风荷载,因为空间层体型多变复杂,软件目前还不能自动算出这层的风荷载,因此对这层的风荷载必须人工补充输入。

10.16所示结构由空间建模的楼层和下部的普通楼层组成,从二者分开的图可以看出空间层占的部分很大,空间层对风荷载的受荷面积最大,整体结构分析必须认真考虑空间结构部分承受的风荷载。

10.16带网壳复杂结构

补充空间层风荷载的方式最常用的就是在蒙皮上施加风荷载并进行蒙皮导荷,即按照风荷计算的要求在空间结构外表面生成蒙皮,输入作用在蒙皮上的风压或者体型系数,由软件自动导算风荷载。对风荷载应分别输入+X-X+Y-Y向四组风荷载。

风荷载导荷按照精细风(或称为特殊风)计算方式要求的格式生成+X风、-X风、+Y风、-Y风的节点风荷载,它们可在【空间结构】-【显示】菜单下查看,如图10.17所示。

10.17导算后风荷载查看

在后面的荷载删除菜单下可对蒙皮导荷形成的风荷载删除。在空间结构菜单下,只能对风荷载查看或者删除,不能直接输入。

由蒙皮导荷生成的节点荷载是专门记录的,这样每次导荷菜单的操作,都会替换原有的导荷结果,重新生成传导节点上的荷载,这样避免造成节点荷载的重复叠加。

在【计算参数】-【结构总体信息】参数中,对风荷载计算信息应采用精细计算方式,如图10.18,因为精细计算方式是把风荷载加载到每层的最外围的各节点上,而一般计算方式是把整层风荷载加载到楼板形心或内部弹性节点上。

10.18风荷载计算方式

这里形成的风荷载在【前处理及计算】-【风荷载】菜单下也可以查询修改。

软件在计算前处理中首先按照精细风荷载方式生成各层各部位的风荷载,再读取蒙皮导荷生成的节点风荷载,并在相应节点替换原有值。前处理生成的精细风荷载是全楼完整的数据,蒙皮导荷生成的风荷载可以是局部的,换句话说局部的蒙皮导荷不会造成风荷载的遗漏统计,因此,蒙皮导荷可以只针对某个局部模型进行操作,在局部模型上得到更准确的风荷载。

8空间层屋顶没有楼板

有的用户把混凝土坡屋顶楼盖用【空间结构】菜单建立,对屋面恒活荷载用蒙皮导荷生成节点荷载。但是,这样建立的模型没有楼板,在结构计算模型中没有一般坡屋顶中的弹性膜,没有弹性膜对坡屋顶上的梁影响很大,对该楼层刚度影响也很大。

对于不方便用普通层建模的复杂坡屋顶,可在【空间结构】菜单下建模,然后可使用【导到楼层】菜单将他们导到普通的楼层,这样空间建模方式只是一种过渡建模的手段,最终回归到普通楼层。在普通楼层下坡屋顶可以生成房间楼板,有了楼板可自动实现楼板恒、活荷载的导算,不必用空间层的蒙皮导荷。

另外,YJK软件对于蒙皮也可以设置材料属性,并按照弹性板进行计算,这时就不必导回到普通楼层进行后续操作了,详见蒙皮导荷的应用

 

、空间结构典型例题

网壳体育馆(T932

用户问题:北方-汉沙杨问题请教请帮我看看这个模型是否合理,有一个柱子我觉得计算有异常,帮我看看是什么原因

该工程为复杂空间网壳结构,网壳与下部混凝土部分用短柱连接,网壳风荷载可以用yjk的蒙皮方式布置:

工程yjk早期版本模型,空间结构中的钢支撑默认全部为铰接:

前处理-特殊构件定义中删除空间层的定义后还原为默认值,空间结构中的钢支撑全部为固接:

位移三维动画显示该工程变形协调,结构设计较合理。

国际展览中心

前处理-特殊构件定义中在短柱与空间网壳之间设置两点约束

计算后提示空间层多处存在局部振动:

根据设计结果中局部提示的位置,重新定义该位置的两点约束如下图所示:

重新计算后,空间层不再提示局部振动。

穹顶仓库

工程为典型穹顶模型:

工程为早期版本模型,用1700版本打开后运行了全楼形成网点后重新进行了计算,位移三维变形图如下:

复杂曲面屋顶

蒙皮位置局部放大,可以看到模型存在多处没有布置上蒙皮这些没有布置上蒙皮的部分需要手工布置。

工程用户没有布置蒙皮荷载,直接计算出错,提示多个节点缺少约束:

根据错误提示报告,切换到前处理-计算简图中查看错误报告中提示缺少约束的位置发行这些位置的斜撑与梁没有连接,处于悬空状态,切换到建模,找到提示缺少约束的斜撑,单线图显示,这些斜撑两端标高不梁标高处:

双击这些悬空斜撑,在斜撑属性中修改两端标高至梁标高处:

修改完毕后重新计算,问题解决。

室内滑雪场结构

工程由Midas gen转入yjk门钢屋顶部分转入yjk空间结构中,模型如下:

模型计算不过,模型检查提示有多处柱悬空,导致计算出错

将提示悬空的柱低标高降低至下层柱顶标高处:

修改完毕后切换到前处理,提示3标准层多处斜杆悬空

忽略后生成数据,检查计算简图中提示悬空的斜杆连接正常,类似这种悬空提示软件自动处理,对计算结果没有影响,可以直接计算。

计算完成后,查看设计结果,检查恒载、活载下的位移三维动画,整体模型连接正常,变形协调:

大面积空间网壳(22544

工程为典型空间网壳结构

网壳自重及风荷载均可通过在空间结构中蒙皮布置荷载:

空间网壳与普通层柱之间可以来连接,部分网壳节点与普通层柱节点无法直接连接,可以在这些上布置短梁,用短的悬臂梁与空间网壳下面的小短柱进行连接。短柱网壳节点之间留有150mm的空隙,用来设置弹性连接

计算完成后提示存在局部振动,经检查,这些局部振动位置梁柱截面较小,刚度较弱,若是工程设计如此,可以忽略该提示。

贮料仓库(40815

用户问题:请见附件sap文件,导入yjk全空间层,计算出错。请帮忙查找原因。

工程sap2000中建立,模型需要导入yjk中进行设计计算,yjk提供了SAP2000yjk的双向接口,可以将该se2k文件转为yjk模型。

模型复杂双层钢结构,只有梁柱和支撑,没有,这种复杂结构可以转入yjk的全空间结构,yjk空间层中导入楼层命令重新进行楼层划分,非常方便。

Sap2000模型导入yjk空间层后,空间结构中将该模型分为3

导入普通层完成后,进行计算,正常。用户问题得到解决。

曲线钢构框架(41260

工程为空间管桁架,模型是在Midas中建立的,需要通过Midas gen接口进行转换。

查看midas模型,材料特性值:

Mat2材料请修正

该模型楼层关系不明确,转入YJK空间结构比较合理,楼板转换不了,可以在空间结构中布置蒙皮,并指定蒙皮的特性。

计算完成后发现设计结果-位移三维图显示恒载下的位移值过大:

切换到前处理,发现该模型只有最低处的两个支架处的柱下生成了支座,其它的六个支架处的柱下均没有自动生成支座:

前处理-节点属性菜单手工布置支座:

设置完成后重新计算,位移动画显示正常,位移值比较合理了:

贮料41875

用户问题:模型不对无法计算!请给与调整

工程为水泥大棚,用yjk空间结构建模完成。

工程下部的支架可以导入到普通楼层。由于普通楼层同一个网格布置的梁数量有限,空间层的梁不能都导入到普通层,有一部分留在空间层:

导入普通层后生成数据崩溃,切换到前处理发现该工程约束设置错误:

删除柱顶错误约束重新定义该柱底约束后再计算,正常,问题解决

复杂空间曲面(43061

工程为复杂空间曲面结构,曲面上的恒活荷载需要在空间层中通过蒙皮布置,风荷载也需要在蒙皮面上布置。布置活及风荷载后,需要执行蒙皮导荷命令,将布置的荷载导入到蒙皮面周边的各个节点

跨屋面壳体(43756

工程为普通层与空间层组合在一起的典型工程,上部不规则造型的顶部钢屋顶yjk的空间结构中建模非常方便空间层与普通层用短柱连接,为了便于设置空间层与普通层之间的弹连接及部分空间层节点设置支座,在短柱与空间层节点间预留了150mm的间隙:

前处理-节点属性中设置了两点约束:

计算过程中提示部分节点缺少约束,根据计算日志文件(工程目录¥中间数据¥Yjkfea\fea-debug.log,前处理-节点属性-两点约束中修改

修改完成后重新计算,计算完成后提示11阵型存在局部振动,查看阵型图,该位置梁节点没有连上:

根据阵型图提示的局部振动位置返回空间结构,找到该位置,用节点平移命令将没有连接的梁节点与其上的梁节点进行连接

经过以上修改后再重新计算,计算过程中不再提示缺少约束,计算完成后没有局部振动的提示

椭圆屋面网壳体育馆

 

根据该错误提示,切换回前处理,将斜撑铰接改为固结

设置完成后再重新计算,正常

工程用户Midas转入yjk,模型中存在大量的多余节点将梁打断,造成高阶阵型的局部振动:

 

出现局部振动的原因是梁上节点太多,梁被打断为多段短梁。

下面是恒载下的位移三维图:

 

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