有关建立STAAD模型的一些观点探讨.doc

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1、有关建立STAAD模型的一些观点探讨在进行结构设计时，首先需不计及局部而掌握结构总体的响应。这意味着此时的研究对象已不是实际的结构，而是已将结构特性简化了的“模型”。该模型必须是可以根据其响应去推得实际结构响应的模型，否则便无意义。因此如何对结构模型化就成了结构设计的一个要点。建模的策略和手段是直接又建模的目的决定的。为了进行设计而进行的建模活动是有其特殊性的，需要设计者处处考虑成本和效率，在方便和精度上取得一个折中。下面我们就如何使用STAAD建模做一讨论。1.用于静力分析的模型。1）平面模型还是空间模型？这是设计者遇到的第一个问题

2、。忽视特定的条件和目的，不加分析的将所有的模型都建成空间形式，并且认为只有这样才能体现空间作用，这是很多设计者趋势。实际上很多时候空间模型并不见得先进。因为所谓的空间作用与模型荷载的加载方式有关，形式上是空间结构的模型不一定能体现空间作用。以最常见的厂房骨架为例，当仅少数框架承受荷载时（如吊车荷载）才考虑骨架的空间作用，而对风荷载、恒载，或温度作用等作用于所有框架上的荷载，一般均不考虑空间作用。很显然，图示的厂房虽然作成了空间结构，但相比平面模型计算出来的力和变形的差别都不会太大。从这里也可以理解为什么手算的计算简图中多取为平面的简图

3、。.1）杆元还是板壳单元。和大多数设计者的想法相反，很多时候，杆元相对板壳单元对设计者更加有用，更出乎意料的一点是板壳单元不一定更精确。这里引用一下WILSON教授的观点“Moststructuralengineershavetheimpressionthattwo-andthree-dimensionalfiniteelementsareverysophisticatedandaccuratecomparedtotheone-dimensionalframeelement.Aftermorethanfortyyearsofresea

4、rchinthedevelopmentofpracticalstructuralanalysisprograms,itismyopinionthatthenon-prismaticframeelement,usedinanarbitrarylocationinthreedimensionalspace,isdefinitelythemostcomplexandusefulelementcomparedtoallothertypesoffiniteelements.”。我们在STAAD中建模时可以吸取上述思想，用杆元作出一些非常规的似乎

5、只能用板壳或实体单元才能完成的模型。一个典型的例子是仅仅只使用杆元和STAAD的主从节点构造出任意的格构式组合断面。根据经典的弹性理论，杆件弯曲时其横截面上各点的变形满足所谓平截面假定；另一方面，当杆件绕杆轴扭转时，横截面上各点满足所谓刚周边假定，即虽然横截面上各点有翘曲变形，但其水平投影形状仍然保持不变。使用STAAD的主从节点的RIGID从属关系可以同时表达这两种情况，强制组合截面的柱肢和缀条的变形满足这两个条件，使其象一根杆件那样共同工作，使用这种方法设计者可以根据自己的需要灵活的定义出任意的组合断面。这样的建模方式对设计者有什

6、么意义呢?首先杆元的模型相对板壳单元的大为简化；其次杆系作成的模型更方便直接使用相关规范进行构件验算，例如缀条组合柱设计者可以直接对柱肢和缀条进行规范检验，现行的GB50017要求按缀条的实际内力对其进行验算。再者设计者面对的是自己熟悉的杆件内力拉、压、弯、剪、扭，比起面对应力来要直观得多，更容易作出工程判断。如下是一个用STAAD作出的组和柱例子：1）计算的平方定律。很多时候设计者面对复杂系统时都会凭经验或者本能构造出其简化的分析模型，或者将一个大的系统分解为一些线性相关的规模小一些的系统。按照系统论的观点，除非能够采用某些简化手段

7、，否则计算量将以问题规模增长量的平方倍数增长，这就是计算的平方定律。我们可以改造为建模的平方定律：设计者建模耗费的精力和时间同模型规模的平方成正比。一个明显的例子：很少有设计者试图在厂房骨架的模型中添加檩条、墙梁、隅撑等，除了这些构件不在同一功能层次上会造成逻辑上的混乱外，模型的规模带来的计算量的猛增也是一个关键。从这一角度出发，在通常的框架模型中，两端铰接的次梁如果只传递竖向荷载的话，将其和主框架建在同一模型中是很不明智的。1）从整体到局部来把握模型。这是林同言教授推荐的结构设计思路，该方法能最大的发挥结构工程师的创造性。他在《结构

8、概念和体系》中说：“一个设计方案的总体构思应当对细部设计提出要求，而不是相反。因此，构件是最基本的，但是整体空间形式和分体系相互关系的终合概念化，才能决定怎样设计和什么时候去处理构件设计问题。”从整体出发考虑问题的思路能