midas_gen在建筑结构施工分析中的应用研究_W

1、 第 40 卷 增刊建 筑 结 构2010 年 4 月MIDAS/Gen 在建筑结构施工分析中的应用研究陈迎春1，李小飞1，何四祥2（1 江苏南通六建建设集团有限公司，南通 226500；2 北京迈达斯技术有限公司，北京 100044） 摘要 随着高层结构和空间结构的广泛应用以及计算手段和速度的提高，按照实际施工顺序来模拟结构在施工以及使用状态时的力学特性显得越来越有必要。着重介绍了 MIDAS/Gen 这款通用有限元软件在施工阶段分析模拟中的应用研究，以及结合具体的工程实例来进行分析模拟，用一些图表结果来说明一次加载模型分析与施工阶段模型分析结果的差别，便于工程设计人员在工程设计过程中做出理

2、性的判断。 关键字 MIDAS/Gen；施工阶段；高层建筑 Applied research of Midas/Gen in construction analysis of building structuresChen Yingchun1，Li Xiaofei1，He Sixiang2(1 Jiangsu Nantong Liujian Construction Group Co., Ltd., Nantong 226500, China; 2 Beijing MIDAS Technology Co., Ltd., Beijing 100045, China)Abstract: With

3、the extensive application of the high-level structure and spatial structure and with the improvement of calculate means and speed, it is necessary to simulate structure mechanical properties in the construction and use state. This article focuses on the applied research of finite element analysis si

4、mulation software Midas/Gen in construction phase of building analysis simulation. And the combination of specific examples were analyzed and the simulated. Results with some charts illustrates the difference between the construction phase model and one load model which can make the engineering staf

5、f in the engineering design process to make rational judgments.Keywords: MIDAS/Gen; construction phase; high-rise building1概要随着高层建筑和空间结构在国内的广泛应用，对是负弯矩增加较大，而且层数越高，这种效应越明显。着重介绍了 MIDAS/Gen 这款通用有限元软件在 施工阶段分析模拟中的应用研究，以及结合具体的工程实例来进行分析模拟，用一些图表结果来说明一次加载模型载分析与施工阶段分析结果的差别，便于工 程设计人员在工程设计过程中做出理性的判断。 结构设计的挑战越来越高

6、，通常对于建筑结构的分析方法是建立整个结构模型后，同时施加荷载来进行分析。但实际上建筑物是一层一层或者分段施工构筑的， 而且即使是相同的楼层也会存在施工顺序和加载条件的不同。这种施工期间的结构系和施工后结构系的不同，会导致结构分析结果与实际的结构效应存在相当大的差异，新高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ32施工顺序加载对高层建筑物的影响由于施工顺序和加载条件的不同，实际施工的建筑物的受力情况与建立整个模型后进行结构分析的结果是不同的。例如分析结果，高层建筑上部的梁构件有可能产生过大弯矩，又或者在同时使用钢结构和混凝土墙的结构，混凝土墙所分配到的垂直荷载会比实际情况更大。产生这些误差的原因可大致

7、分为两点：1） 对整个建筑物的模型同时施加荷载时，所施加的荷载会被传递到还未施工的上部楼层，这与实际施工条件不同，因此会产生误差；2）在各施工阶段的施工荷载会导致竖向构件的不同收缩。通常的分析方法无法反 映这种情况，由此也会导致误差的存在。 2002）征求也增加了 150m 以上应考虑施工过程的影响。并且，随施工阶段的不同，相邻构件的龄期也是不同的。这样，构件在弹性模量、强度等材料特性上也会存在差异。特别是混凝土由于受徐变、收缩、强度增长及 PS 钢束松弛等影响，不管是施工期间或者是施工结束后，其应变总是不断变化的，应力也重新得到分布，所以混凝土的状况更为复杂。 在高层结构中，竖向构件的刚度差

8、导致压缩变形 的不一致，从而会导致水平构件产生附件弯矩，特别 504 图 1 定义任意阶段单元 MIDAS/Gen 在施工阶段分析方面的功能MIDAS/Gen 是一款大型通用设计软件，计算准图 2 定义任意阶段边界图 3 定义任意施工阶段的荷载3于弯矩变化情况，对比一次加载，施工加载分析的结果会偏小，但也存在一些特殊情况，即施工加载分析的结果会大于一次加载，甚至符号都会产生改变。 确，操作方便，并且贯入了国内的混凝土和钢结构等规范，在国内外的工程实践中有着广泛的应用，在施工分析时更显示其强大的实用性和方便性。 MIDAS/Gen 的施工阶段分析可以考虑如下的内容：不同龄期的混凝土构件的徐变、不

9、同龄期的混凝土构件的收缩、随时间变化的混凝土构件的强度、PS 钢束的松弛（Relaxation）、对应任意龄期的构件的产生与消失、对应任意时刻的荷载的加载及卸载、边界 4MIDAS/Gen 在施工阶段分析方面的使用方法MIDAS/Gen 主界面里，施工阶段定义就在下拉菜 图 4 三维模型图 5 某榀框架整移单荷载里面，可以定义任意施工阶段持续的时间，任意阶段单元（图 1）、边界（图 2）、荷载（图 3）的变化（都是以组为概念），可以指定混凝土材料在任何施工阶段具备的材龄以及单元内力的重新分配大小，另外还可以为任何一个施工阶段设置子步骤，查看更加详细的施工分析结果。 另外对于混凝土材料，可以通过

10、设置徐变、温度收缩、抗压强度来控制混凝土随着时间的变化特性， 并且可以根据不同强度等级的混凝土来分别指定。 图 6 中柱轴力对比图 7 角柱轴力对比5工程模型分析结果对比以一个 11 层的框架-剪力墙为例（图 4），分两种情况考虑，左侧为一次加载模型，右侧为施工阶段分析模型，可以看出用一次成型和施工阶段分析的计算中柱弯矩（图 8）和角柱弯矩（图 9）。 从以上的图形结果可以得出一些简单的结论，一次加载模型的中柱轴力比施工阶段分析模型的中柱轴力大，而且随着层数的增加，轴力百分比相差变大， 而一次加载模型角柱的轴力比施工阶段分析模型的角 柱轴力小，而且越到底层，轴力百分比相差越大。对图 8 中柱弯

11、矩对比图 9 角柱弯矩对比 （下转第 477 页）505 5）把装有 AB-树脂的灌浆器旋紧于底座上，进行低压注浆（图 5）；6）注浆完毕，拆除注浆器，待树脂固化后敲掉底座，用角磨器磨去表面封缝胶，恢复基层原状（图 6）。 创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分（如含粘结剂的液芯纤维或胶囊），在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。 4.2 工程采用的处理方法鉴于工程对于防渗要求较高，故选用了低压注浆法，采用 AB-树脂作为裂缝灌注材料，它具有较高的机械强度，并能抵抗混凝土所遇到的大

12、多数化学侵蚀且树脂本体收缩小、韧性好、适应能力强等特点，可于干燥或潮湿的环境下固化， 对于微细裂缝（ 0.05mm）、较宽裂缝（0.5mm）均比较适用。 5取得的成效由于对混凝土裂缝产生的原因分析正确，采取的措施有效，工程处理裂缝共计 20m。裂缝宽度在1.03.0mm，其中以 1.01.5mm 宽度为主，少部分在 2.0mm 以上。全部裂缝采用低压注浆技术处理后，经过一年的观察，未见重新开裂及渗漏情况发生。 裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，因此要对混凝土

13、裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，从而保证建筑物和构件安全、 稳定地工作。 图 1 步骤 1图 2 步骤 2图 3 步骤 3参 考 文 献12 鞠丽艳. 混凝土裂缝抑制措施的研究进展J. 混凝土，2002（5）： 11-14.3 鞠丽艳，张雄. 混凝土裂缝防治的两种新方法J. 施工技术，2002，图 4 步骤 4图 5 步骤 5图 6 步骤 6低压注浆法修复裂缝过程如下：1）仔细测量裂缝长度、宽度和基层情况，确定施工顺序和使用的材料 （图 1）；2）确定入口的位置，距离约 20cm 贴上胶带、预留（图 2）；3）揭去注入

14、口上的胶带，采用封缝胶将底座粘于注入口上（图 3）；4）封闭裂缝，采用封 缝胶沿裂缝涂刮，宽度 30mm。厚度 12mm（图 4）； 31（7）：28.4 郭仕万，肖欣，赵和平. 混凝土施工中的裂缝控制J. 山西水利科技，2000（4）：20-21. 作者简介：赵海立，工程师，硕士，Email：。（上接第 505 页）参 考 文 献6结语通过以上介绍，可以看出 MIDAS/Gen 可以充分1 JGJ32002 高层建筑混凝土结构技术规程S. 北京：中国建筑工业，2002.2 北京迈达斯技术有限公司. MIDAS/Gen 分析手册M.3 徐培福，付学怡，王翠坤，等.