专利名称：大跨空间结构cad总装分析方法
技术领域：
本发明涉及一种大跨空间结构的分析技术"^总装分析，属于结构工程技术领域。
技术背景在形态各异的大跨度空间结构在体育场馆、会展中心、影剧院、大型商场、工厂车库等 建筑中，都会遇到这种上部为大跨空间钢结构、下部为钢筋混凝土结构的工程。事实上，上部大跨空间结构与下部混凝土结构是一个密不可分的整体上部结构对下部结构既有效 应又有刚度贡献，下部结构对上部结构既有支承又有效应放大。以往的计算方法将上部钢 结构和下部混凝土结构分离开来分别计算。即设计上部钢结构时，将上部钢结构在混凝土结构的交界面上的支承点假设为固接或铰接；而在设计下部混凝土结构时，仅把上部钢结构的支座反力作为荷载作用于混凝土结构上。这种方法将下部混凝土结构对上部钢结构的 支承刚度夸大为无穷大，支座铰接一平动刚度无穷大，支座刚接-一平动、转动刚度无穷大， 与实际结构工作状态明显不符。 近年来改进的方法是在分析中引入下部混凝土结构支座的平动、转动刚度，上部钢结构支承于这一系列有限刚度的支座上。但这种方法仍存在以下三方面问题(1) 计算分析及输入、输出极其繁琐，尤其对大型复杂工程较难操作，且易出现操作 失误。(2) 仍未能反映上部钢结构对下部混凝土结构的刚度贡献。在重力、地震及温度各种 荷载作用下，上部钢结构刚度贡献意味着将与下部混凝土结构共同工作，尤其是支座边界 附近上部钢结构构件将可能受到较大应力，同时，下部混凝土结构振型、地震作用的响应 及其受力将由于忽略上部钢结构刚度贡献产生较大误差。(3) 最重要的是，上部钢结构屋盖一般都高位支承于下部混凝土结构柱、梁顶面，结构基底受到的地震作用传递到上部钢结构将有较大的放大效应，若将上部钢结构地震作用 在其支座处输入，意味着将地基抬高到了钢结构的高位支座面，地震作用效应将被大大地 縮小失真，对上部钢结构的抗震安全性构成隐患。 发明内容本发明的目的在于提供一种把上部大跨空间结构与下部混凝土结构作为一个整体来考虑，并且又计入了各种荷载及混凝土徐变影响的大跨度空间结构CAD总装分析方法。本发明的特征在于，所述总装分析方法是在计算机中依次按以下步骤进行的 步骤(1)，初始化在计算机中选择包括SAP2000、 ETABS、 MIDAS、 ANSYS、 ABQUS 在内的分析软件；步骤(2)，利用所述计算软件在计算机中建立上部大跨空间结构的计算模型；步骤(3)，利用所述计算软件在计算机中建立下部混凝土结构计算模型；步骤(4)，按照实际构成方式，把所述上部大跨空间结构的模型和下部混凝土结构计算模型组合为一个总装模型；步骤(5)，采用所述有限元分析软件，对步骤(4)所述的总装模型进行一种基于所述上部大跨空间结构对下部混凝土结构既有效应又有刚度约束，而所述下部混凝土结构对上部大跨空间结构既有支撑又有效应放大的非线性有限元分析。所述上部大跨空间结构，包括网架结构、网壳结构、悬索结构以及膜结构。 在所述步骤(5)中，输入了混凝土徐变参数。在所述步骤(5)中，输出了包括重力、风、地震、温度在内的荷载作用下的变形参数 和应力参数。本发明摒弃以往传统的上下部结构单独分析的设计方法，提出了总装分析的方法，把上 部大跨空间结构与下部混凝土结构作为一个整体，进入分析模型，从而达到共同工作的目 的。从"水立方"到09济南全运会场馆，摈弃以往上下部结构单独分析的设计方法，提出 并实现了总装分析，正确揭露上下部结构在重力、风、地震、温度荷载作用下的变形和受 力性能，确保了结构设计的安全可靠、经济合理。
图1是本发明的上部大跨空间结构模型的正立面图。 图2是本发明的下部混凝土结构模型的正立面图。 图3是本发明的总装模型的正立面图。 图4是本发明的程序流程框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。请见附图1 3。 1—上部大跨空间结构模型，2-—下部混凝土结构模型，3—总装模型。 本发明的一种大跨空间结构总装分析技术，所述总装模型3，由上部大跨空间结构模型 1，和下部混凝土结构模型2共同构成，其具体步骤如下，见图4。首先，利用有限元分析软件(包括SAP2000、 ETABS、 MIDAS、 ANSYS、 ABQUS)对构成整体的上部大跨空间结构，和下部混凝土结构分别建立模型。然后，将上部大跨空间 结构模型l，下部混凝土结构模型2，两个模型组合成一个完整的总装模型3。对总装模型 在荷载作用下的变形受力性能进行分析，得到其变形和受力性能。与传统的上部大跨空间 结构、下部混凝土结构单独分析的方法相比，采用本发明所述大跨空间结构总装分析，可 以确保结构设计的安全可靠、经济合理。
权利要求
1. 大跨空间结构CAD总装分析方法，其特征在于，所述总装分析方法是在计算机中依次按以下步骤进行的步骤(1)，初始化在计算机中选择包括SAP2000、ETABS、MIDAS、ANSYS、ABQUS在内的分析软件；步骤(2)，利用所述计算软件在计算机中建立上部大跨空间结构的计算模型；步骤(3)，利用所述计算软件在计算机中建立下部混凝土结构计算模型；步骤(4)，按照实际构成方式，把所述上部大跨空间结构的模型和下部混凝土结构计算模型组合为一个总装模型；步骤(5)，采用所述有限元分析软件，对步骤(4)所述的总装模型进行一种基于所述上部大跨空间结构对下部混凝土结构既有效应又有刚度约束，而所述下部混凝土结构对上部大跨空间结构既有支撑又有效应放大的非线性有限元分析。
2、 根据权利要求1所述的上部大跨空间结构CAD总装分析方法，其特征在于，所述h部 大跨空间结构，包括网架结构、网壳结构、悬索结构以及膜结构。
3、 根据权利要求1所述的上部大跨空间结构CAD总装分析方法，其特征在于，在所述步 骤(5)中，输入了混凝土徐变参数。
4、 根据权利要求1所述的上部大跨空间结构CAD总装分析方法，其特征在于，在所述步 骤(5)中，输出了包括重力、风、地震、温度在内的荷载作用下的变形参数和应力参 数。
全文摘要
本发明涉及一种大跨空间结构CAD总装分析方法，其特征是上部大跨空间结构模型1，与下部混凝土结构模型2，构成为总装模型3，进入有限元分析模型。所述的上部大跨空间结构，结构形式包括网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构四大空间结构；所述总装分析，指利用有限元分析软件(包括SAP2000、ETABS、MIDAS、ANSYS、ABQUS)对上下部结构组成的总装模型在重力、风、地震、温度荷载作用下的变形受力性能进行分析；总装分析分析中还考虑了混凝土徐变所引起的下部混凝土结构刚度退化的影响，保证了上部钢结构安全。本发明具有安全可靠，经济合理的优点。
文档编号G06F17/50GK101266630SQ200810094018
公开日2008年9月17日 申请日期2008年4月28日 优先权日2008年1月23日
发明者傅学怡, 杨先桥, 磊 顾 申请人:中建国际(深圳)设计顾问有限公司