基于Midas Civil分析的幕墙钢结构计算

Ｒｅｓｅａｒｃｈ研究探讨２６５●　基于Ｍｉｄａｓ　Ｃｉｖｉ　ｌ分析的幕墙钢结构计算　陈俊松’吴丹　（１无锡城市职业技术学院建筑与环境工程学院２无锡市锡山区重点建设办公室）　中图分类号：Ｇ３２２文献标识码：Ｂ　文章编号１００７－６３４４（２０１６）１１－０２６５－０２　摘要：利用有限元分析软件Ｍｉｄａｓ　Ｃｉｖｉｌ对桌幕墙钢结构进行了不同荷栽情况的静力分析，得到整体结构的应力和变形，以及　最不利节点处的内力值。然后参考规范对钢结构连接进行计算，为类似工程计算提供参考。　关键词：幕墙；钢结构；静力分析；连接计算　幕墙是建筑外立面的一种常用的表现形式，其质量轻，强度高，装饰和美化　２．１荷载计算　效果较好等特点使得近年来应用广泛。由于幕墙造型越来越异型化，因而支撑幕　荷载包括风荷载、恒荷载和地震荷载　，计算公式及结果如表１所示。　墙的钢结构在幕墙设计中尤其重要。本文采用大型有限元分析软件Ｍｉｄａｓ　Ｃｉｖｉｌ对　表１荷载计算公式及结果　幕墙钢结构进行不同荷载组合情况下的进行分析，以完成对幕墙钢结构的计算。　名称　计算公式　参数取值　计算结果　１．计算方法　Ｗｏ＝０．５５　Ｍｉｄａｓ　Ｃｉｖｉｌ是通用的空间有限元软件“　，本文首先用Ｍｉｄａｓ计算出钢结构的强　Ｕ＝ｚ１．３１　水平向：　度和变形，以及各节点的受力情况，然后依据规范进行连接计算。具体计算流程　如图１所示。　风荷载　：　．　．　．　１・６１　竖直向　：１．１６　，：一ｚ水平　向　钢结构自重有限元程序按实际重量由程序自重计算　恒荷载　幕墙自重ｌｋＰ　，每延米取６　宽，　＝６ｋＮ／ｍ　８Ｅ＝５　地　荷ｑ傩＝　一　＝ｏ．０８　ｑ　＝０．４ｋＰａ　＝ｌｋＰａ　图１幕墙钢结构计算过程　荷载组合　标准值：１．０自重＋１．０幕墙重＋１．０风荷载＋０．５地震　２．案例分析　设计值：１．２自重＋１．２幕墙重＋１．４风荷载＋１．３＊０．５地震　本钢结构位于某商业广场中间平台，为建筑设计造型需要作为幕墙支撑体　２．２有限元分析　工程图纸见图２所示。为满足设计要求，需要对钢结构进行受力分析。　２．２．１建立有限元模型　利用Ｍａｄｉｓ建立空间有限元模型，结果如图３所示。　Ｊ｝　群　．　．　３０９７　！ｉ　．　７３００　巨　疑　１　１　麓　敷ｊ瘦溪０　裳　ｉ：《ｉ囊髅誓：　｛《　ｉ　冀强鼍舞　囊警盼　固Ｉ一．Ｉ　；　．　／』　‰…　一　　。螂　凳子　鲻毪舞等　蜡戡　喏　鲻搜　投　ｌ　ａ节点图　ｂ单元图　孵猛　戡　霉　＇　簪琶２　裕；　斑　；　！　站　ｔ　鞠铆甥　ａ立面图　图３有限元模型　２．２．２计算结果　加载荷载后，分析得到幕墙钢结构的强度和变形结果，如图４所示　ｂ平面图　ａ应力云图（设计荷载组合）　ｂ位移云图（标准荷载组合）　图２钢结构示意图　图４有限元分析结果　２６６针　珠１，－＇Ｉ　Ｒｅｓｅａｒｃｎ　２．２．３结果分析　（１）强度校核　根据图４所示钢架在设计荷载作用下的应力云图。　＝２０８＾　ａ　２１５＾　ａ　因此，强度满足要求。　（２）变形校核　根据图ｌ所示钢架在标准荷载作用下的应力云图。　２０．２　：≤—１０５００—：４２　２５０　因此，挠度满足要求。　２．３焊缝校核　２．３１计算过程　钢架间采用焊接连接，选取最不利位置处的焊接点进行校核。由钢架应力图　（图７）可知，最不利位置点在４８号单元的ｊ位置（２号节点）处，如图４。　校核依据：承载能力极限状态下，［焊缝应力］＜＝［焊缝许用应力１１４～５】　ａ焊缝计算图列如图５所示　截面示意图　ｂ截面参数　图５焊缝计算图例　参考规范中的计算公式，焊缝计算过程及结果如表２所示。　表２焊缝计算过程及结果　２．３．２结果分析　Ｏ＂ｌｌ—ｌ４　ｅｑ＝１　１５．７ＭＰａ　ｆｗ：１６０ＭＰａ　［２】余红军，袁志芳．连云港体育馆幕墙钢结构设计ｌＪ］．低温建筑技术，２００９（２）：　６３－６４．　因此，钢架问连接的焊缝满足要求　［３］中华人民共和国行业标准，ＪＧＪ１０２—２０３，玻璃幕墙工程技术规范，北京：中　国建筑工业出版社，２００３．　３．结语　通过Ｍｉｄａｓ有限元软件对该钢架进行静力分析计算，结构的最大应力为　【４］中华人民共和国国家标准，ＧＢ５０００９—２０１２，建筑结构荷载规范，北京：中　国建筑工业出版社，２０１２　　’［５］中华人民共和国国家标准，ＧＢ５００１７—２００３，钢结构设计规范，北京：中国　建筑工业出版社．２０１．　２０８ＭＰａ，位于２号杆件处；最大变形为２０．２ｒａｍ，位于５５节点处，满足规范要求。　最不利位置点在４８号单元的ｊ位置（２号节点），改点焊接校核也满足要求。因此，　该结构选型合理，杆件应力　变形以及连接均满足规范要求，整体受力性能良好。　参考文献　【１］宣剑锋．基于ＡＮＳＹＳ分析的某幕墙钢结构设计ｆＪ１．结构工程师，２００６（６）：