开敞式钢结构设计软件cisopensteel应用要点解析

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1、开敞式钢结构设计软件CiSOpenSteel应用要点解析筑信达孙雪艳开敞式钢结构设计软件CiSOpenSteel是适用于开敞式钢结构的设计软件，可用于各种类型的开敞式钢结构，尤其是石化行业开敞式钢结构的设计工作。CiSOpenSteel软件是基于SAP2000开发的设计软件，软件安装后以菜单项的形式在SAP2000中调用，如图1所示。CiSOpenSteel提供了高效的建模工具，辅助计算，设计参数指定，分析与设计，结果输出等功能，操作界面是常用的菜单加图形显示的模式，如图2所示。CiSOpenSteel与SAP2000共享数据模型，在CiSOpen

2、Steel中进行的操作会实时更新到SAP2000，分析与设计直接使用SAP2000分析内核。图1开敞式钢结构设计软件集成于SAP2000图2开敞式钢结构设计软件操作界面开敞式钢结构用于支撑设备管道，主要特点是设备多、楼板弱、无维护结构。对此种类型的结构进行结构计算需要解决设备的模拟，楼板刚度弱对结构分析的影响以及开敞结构风荷载计算等问题。本文介绍开敞式钢结构设计软件CiSOpenSteel对以上问题的解决方法。1设备模拟开敞钢结构设备数量多，类型多，通常使用荷载方式模拟。用荷载模拟设备，不能考虑设备质量分布和刚度对结构的影响。在开敞式钢结构设计软件

3、CiSOpenSteel中，建立设备整体模型，参与结构整体计算，如图3所示。1.1参数化建模通过CiSOpenSteel可建立立式设备、卧式设备、空冷设备等几种常见设备，在软件中用参数化建模的方式建模型，设备参数对话框如图4所示。不同类型的设备描述参数不同，根据设备类型输入相应参数，设备定位点可在视图中选取或直接输1入坐标值。设备作为一个整体在模型中可编辑、选择、显示。图3设备布置整体模型图4设备参数化建模对话框立式设备分段建模，每段可设置不同的高度和直径，设备与结构的连接可在设备底部或设备中部，如图5所示。卧式设2备通过两支座与结构连接，如图6所

4、示。空冷设备的长度分节设置，在每节处设置支座与结构连接，支座间设置支撑，如图7所示。图5立式设备示意与模型图6卧式设备示意与模型图7空冷设备示意与模型设备主体使用壳单元模拟，卧式设备和空冷设备的支座使用框架单元模拟。在整体模型中建立设备构件，主要是考虑荷载传递和设备刚度对结构的影响，而设备自身的受力分析并不关注，所以默认情况下，模拟设备构件的壳单元并未进行单元细分，在满足工程精度需求的前提下保证计算速度。1.2设备荷载设备荷载输入时有设备壁厚、设备自重、操作介质重、充水水重四个参数。设备自重中包含设备壁厚计算的重量和设备内部小杆件的重量，即设备自重

5、数据大于设备壁厚产生的重量。3设备荷载按照均匀分布的方式模拟，所有的荷载均指定为向下的方向，在SAP2000软件中使用“重力荷载”指定。重力荷载可施加在每个壳单元，自重按照比例调整，并可选择施加的方向。图8设备荷载输入参数图9SAP2000软件重力荷载定义设备施加的荷载根据其荷载类型指定到对应的荷载模式，指定壳单元的重力乘数。重力乘数的计算过程为：根据计算得到壁厚产生的重量，即壳单元壁厚重量Gt，见公式1，设备自重的产生的重力乘数为差值重量与设备壁厚重量的比值，见公式2，充水水重重力乘数为充水水重与壁厚重量的比值，见公式3，介质重量为介质与壁厚重量

6、的比值，见公式4。壁厚计算重量????=????（1）设备自重??=????+????????????=??−????????（2）充水水重????=????????????=????????（3）介质重量????=????????????=????????（4）设备的荷载数据如图10所示，设备壁厚为6mm，根据设备几何信息和材料，换算得到设备壁厚重为72.493kN，设备自重产生的重力荷载乘数为（80-72.493）/72.493=0.1036，操作介质产生的重力荷载乘数为500/72.493=6.8972，充水水重产生的重力荷载乘数为200/7

7、2.493=2.7589，荷载的方向为重力方向，所有的系数在GLOBSL坐标系下取负值，将计算得到系数指定到对应的荷载模式下，如图10所示。a）设备荷载数据b)设备荷载指定图10设备荷载与荷载指定41.3设备与结构连接设备与结构连接的模拟要保证荷载的有效传递，设备类型不同，与结构连接的处理方式不同。立式设备通过螺栓与结构连接，卧式设备和空冷设备通过支座与结构连接。结构与设备间的连接可设为铰接或刚结。立式设备根据螺栓数量、螺栓起始角度、螺栓分布直径确定螺栓位置。螺栓点是结构与设备连接，由于模型中是采用线和面模拟结构构件，所以螺栓点不一定恰好位于设备梁

8、上。当螺栓点位于设备梁上，程序将自动生成相应的节点；当螺栓点不位于设备梁上时，程序将自动生成连接单元确保设备与框架的连接。