midasgen在温度效应分析中的应用

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1、BuildingStructure设计交流MIDAS/Gen在温度效应分析中的应用1112熊爱国毛贵牛陈学伟李卫勇/1华南理工大学土木与交通学院；2北京迈达斯技术有限公司广州分公司0前言自然环境条件变化产生的温度荷载，一般可分为以下三种类型：1）日照温差：主要是太阳辐射作用导致；2）骤降温差：主要是强冷空气的侵袭作用和日落后形成室内高、室外低温差；3）季节温差：指结构闭合阶段的施工期温度与[1]（a）普通层（b）加强环层使用阶段温度之差，它由极缓慢的季节气温变化所致。以上几种温度荷载，都是自然环境条件变化所造成的，是难以图1结构平面示意

2、图避免的。除上述几种温度荷载外，还有结构物在使用阶段，1.2风荷载与地震作用93.000因使用造成的温度荷载。如文中所举算例：某造粒钢塔在竣结构设计使用年限为50年，结H型钢梁90.000工后的使用过程中，圆筒钢塔中的高温烟气所形成的温度荷构安全等级为二级。按《建筑结构荷87.50085.000载，这种工作状态造成的温度荷载比较稳定，而且可通过工载规范》[2]，结构所处地基本风压重81.0002艺措施予以控制，然后再以稳定的温差效应分析其对圆筒形现期为100年时w0=0.95kN/m，地空心圆钢管支撑钢塔结构的内力及变形影响。面粗糙度B

3、类。为了便于不同软件62.000主要研究日照和结构工作运营使用状态下的温度荷载分析结果对比，建筑体型系数未按多作用引起的结构响应。采用结构有限元软件MIDAS/Gen面体各面分别输入，而是偏于保守地42.000V7.30进行建模及温度效应分析。为得到可靠稳定的分析结取体型系数μs=1.3；按《建筑抗震设钢管混凝土柱[3]22.000果，首先将MIDAS对该结构进行的结构模态分析结果与计规范》，抗震设防烈度为8度，PKPM，ETABS的计算结果进行对比，以保证模型可靠性；设计基本地震加速度值为0.20g，水8.000然后再运用MIDAS和

4、ETABS对该工程进行温度效应对比平地震影响系数为0.16，Ⅲ类场地分析。土，地震分组为第一组，抗震设防类MIDAS和ETABS中的两个杆系有限元模型，所有节别为丙类，场地特征周期Tg=0.45s。图2结构三维模型/m点都是刚性节点，底部约束都是固接，其中圆钢管混凝土柱1.3结构温度效应由MIDAS程序自带的单元模拟，而在ETABS程序中则由荷载分项系数及可变荷载组合值系数取值表1截面设计器设计截面模拟，主要构件还有空心圆钢管支撑和恒载γG活载γQ1，γQ2风γW温度γTΨLΨWΨTH型钢梁。1.20(1.00)1.40(0)±1.40

5、1.000.700.251.001钢塔工程概况和结构温度效应性能分析注：1）括号内的取值为该荷载对结构受力有利时的取值；2）ΨL，1.1工程概况ΨW，ΨT分别为活荷载、风荷载及温度荷载组合值系数。[4]造粒塔结构由圆筒形塔身及矩形电梯间组成，主要有普结构温度效应是一个复杂的过程，现有技术还不能模通层和加强环层两个标准层。圆筒形塔体高99.18m，内径拟每一时刻温度变化对结构产生的温度效应。在一些假定条为18m，在标高8，22，42，62m处设置有宽为2.05m的水件下，可以根据实际环境条件和施工条件来判断并选择典型平三角形斜拉桁架加强环

6、，水平拉压杆主要是空心圆钢管，的对结构产生温度效应最不利的几个温度工况或温度参与普通层和加强环层结构平面布置见图1。标高81，85，87.5，组合工况来模拟温度效应。根据温度应力分析条件，对于该90，93m处为操作平台。结构地下室及首层地面为钢筋混凝工程考虑以下工况：1）非工作状态：仅考虑日照温差效应土结构，首层以上部分为钢-混凝土组合结构，竖向构件采的影响；2）工作状态：考虑塔体内部构件及外围钢骨架升用圆钢管混凝土柱（Q235钢和C40核心混凝土），H型钢温引起的温差效应影响。在温度效应参与内力组合时，参考梁及空心圆钢管支撑，楼板为组

7、合楼板。结构三维几何模型示意见图2。作者简介：熊爱国，硕士研究生，Email：kp20082008@126.com。14WelearnwegoBuildingStructure设计交流[5]《高耸结构设计规范》，荷载分项系数及可变荷载组合值载在塔体水平位移下引起塔体底部的结构附加倾覆弯矩系数取值见表1。M可按下式计算：2钢塔结构温度效应分析nMGiΔi（1）2.1模态分析i1在分析中，首先将采用MIDAS建模得到的主要结果（总式中：Gi为层i简化集中重力；i为层i侧向位移值。质量、周期）与PKPM和ETABS的结果进行比较（

8、表2）。MIDAS计算可得日照温差作用引起的结构Y向侧移所由表可知，主要结果比较吻合，结构模型合理可靠。产生的结构底部附加倾覆弯矩为784kNm，风荷载和多遇地结构主要分析结果比较表2震作用下的底部倾覆弯