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midas Gen 板壳类常见问题答疑(二)

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9.筒仓、水池结构如何计算满料或者满水状态下的地震作用?

首先需要明确我们通常关心的是筒仓或者水池侧壁的地震作用。在静力分析时已经对于侧壁施加了水平向的储料荷载或者水压力荷载,很多工程师下意识在荷载转换质量时将侧壁荷载转换然后进行分析。

实质不然,现有的三维杆系板壳软件均无法将水平向荷载转换为质量。也就是说参与静力分析的储料荷载在特征值分析并没有参与计算,这会导致侧壁地震作用计算偏小等问题。

解决的办法通常为将储料荷载平均到仓壁上,对仓壁节点施加节点质量或者竖向节点荷载。一般情况下参与分析的储料质量=实际储料质量*80%。具体解释请查看筒仓规范条文说明。这样做的目的主要有:保证参与地震计算的模型质量和实际相符;保证结构的整体重心和实际相符。这个办法适用于筒仓和地上水池结构抗震计算。

对于半埋式或者全埋式地下水池而言,在实际项目中大多都不考虑地震作用。国内很多软件对于地下水池计算仍然按照地上结构进行反应谱分析,这一点大家需要注意。对于水池的地震荷载规范也给出了近似算法,将三角形流体压力荷载放大为曲线型压力荷载,具体公式详见给排水规范。

仓储结构、带设备框架等结构的抗震计算一直以来都是难点,早前有工程师将整个仓体设置为一个大的质量块进行计算分析,也有工程师和研究人员使用CFD软件计算储料在谱激励下的荷载作用。总之这一领域未形成统一观点,欢迎大家讨论。

 
 

10.筒仓中我们关心仓壁的环向拉力,环向拉力过大时需要设置预应力筋来控制,请问怎么实现?

多数有限元程序中使用桁架单元来模拟钢筋、预应力筋,gen也不例外。可以在仓壁环向添加预应力筋,对预应力筋添加初拉力。预应力筋直径可根据实际情况确定,材料选择钢材即可。

下图中给出未施加预应力和施加预应力的仓壁结果,可以看出仓壁环向拉力显著减小。模型中整个仓壁都设置了预应力筋,导致上部区域压力过大,也说明仅仅对于仓壁部分区域设置预应力筋即可。

 
 
 

11.钢仓特征值分析时发现结构整体参与质量很小并且出现了局部振型,请问如何解决?

Gen默认按照兰佐斯法计算振型周期,出现局部振型后建议使用利兹向量法。关于特征值计算几种方法的原理和特点有限元书籍都有,也可以查看《结构帮》相关资料。简单来讲利兹向量法是将模型各个方向的参与质量分开进行计算然后根据振型结果进行统计输出。利兹向量法我们通常设置地面加速度XYZ 3个方向。

 
 

12.请问图中板单元几何、荷载、边界均对称,为什么得到不对称的分析结果?

和两个部分有关:网格划分方式、单元结果输出方式。图中板元通过自动网格划分得到,其中存在的问题是所有板单元的坐标系并不统一。按照局部坐标系输出出现不对称,选择按照整体坐标系输出则结果正常。

这个问题很多工程师都遇到过,需要引起注意。

 
 

13.请问板单元内力结果中主轴力和主弯矩用途?

主轴力和主弯矩的解释可以查看帮助文件。大家都听过力流的概念,力流多用于评价结构效率、分析结构传力。Gen中板元力流分布可以通过查看主轴力和主弯矩来实现。另外通过对力流的分析可以得到板壳大致的开裂位置。这部分内容别的***也曾经讨论过。

目前仅板元支持主轴力和主弯矩输出。

力流相关的书籍可以查看林同炎《结构概念和体系》、海诺.恩格尔(德)《结构体系与建筑造型》。另外,武汉老庄公开的网络培训中也多次提到力流的概念,大家感兴趣可以看一下。

 
 

14.板单元内力中“数值选项”中最大值和单元中心值有什么区别?

以图中1#板单元为例,最大值:4个节点绝对值最大值;中心值:4个节点数值相加取平均。大家可以手动计算复核一下。

目前新增的板壳设计功能,其中板元设计内力取值为板单元中心值。

 
 
 
 
 

文中内容难免有疏漏和错误,请各位大佬不吝指正。

 

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The End

来源:结构仿真小成砖家
动网格建筑材料控制
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首次发布时间:2022-09-02
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小成砖家
硕士 | 工程师 midas Gen&Building&FEA
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