Midas张弦结构分析

首先要吐槽一下，SAP2000实在是难用，太不友好了。虽然计算功能强大，虽然可以接非线性后再进行线性分析，虽然可以同时进行多种分析，但显示模型太卡，建模过程类似黑箱操作，查看结果不灵活，所以还是回到Midas吧。即使道路曲折点，也要用着舒心。

张弦结构概述

张弦结构是将上弦刚性受压构件通过撑杆与下弦拉索组合在一起形成自平衡的受力体系，是一种大跨度预应力空间结构体系。
张弦结构上弦刚性构件可以是实腹式梁，也可以是格构式桁架，据此对不同的张弦结构可称作张弦梁或张弦桁架。本例题中介绍的模型使用张弦桁架。

张弦结构特点

张弦结构在保证充分发挥索的抗拉性能的同时，由于引进了具有抗压和抗弯能力的桁
架或梁而使体系的刚度和稳定性大为增强。
对张弦结构中索施加一定的预拉力，这既可使索具有适当的初始绷紧度，也可对索与
桁架或梁之间的受力比例进行必要调整；既充分发挥了索的抗拉能力，又调整了桁架
或梁的内力分布（使桁架或梁中的内力分布趋于均匀）。

张弦结构的形态定义

张弦结构像悬索结构等柔性结构一样，根据张弦结构的加工，施工及受力特点，通常
将其结构形态定义为零状态、初始态和荷载态三种。
（1）：零状态
零状态是拉索张拉的前状态，实际上是指构件的加工和放样状态，通常也称结构放样
态。
当索张拉完毕后，结构上弦构件的形状将发生偏离，从而不能满足建筑的要求，因
此，张弦结构上弦构件的加工放样要考虑这种索张拉后带来的变形影响，这是张弦结
构要进行零状态定义的原因。
（2）：初始态
初始态是拉索张拉完毕后，结构安装就位的形态，通常也称预应力态。
初始态是建筑施工图中所明确的结构外形。
（3）：荷载态
荷载态是外荷载作用在初始态结构上发生变形后的平衡状态。

张弦桁架在MIDAS中的计算

步骤如下:
一、在工程中已知索单元初拉力的情况下，加其它荷载进行分析，求索单元的拉力变
化及结构的变形。

1. 打开建好的张弦桁架模型、输入其它荷载
2. 输入索单元的初拉力（即对索单元进行张拉）
3. 定义几何非线性分析控制数据
4. 运行结构分析
5. 查看结果
   二、对带有索单元的结构进行反应谱分析
6. 打开建好的张弦桁架模型
7. 添加各类荷载、设定反应谱及工况
8. 使用小位移输入索单元的初拉力（即对索单元进行张拉）
9. 运行结构分析
10. 查看有关结果

注意：进行几何非线性分析时，需要查看几种荷载按一定的方式进行荷载组合作用后
的结果，必须将该荷载组合作为一个工况进行非线性分析，查看该工况的结果。不能
像弹性分析时，直接查看分析后几种单独工况的线性组合结果。

添加索单元的初拉力

在MIDAS/Gen中，进行几何非线性分析（大位移）分析时，给索单元加初拉力的
方法有三种：
1、荷载>初始荷载>大位移>几何刚度初始荷载，
2、在建立单元的时候，“单元类型”选择为索单元时，使用无应力长度“Lu”或者
直接加“初拉力”，
3、 荷载>预应力荷载>初拉力荷载。
方法一施加的初拉力相当于内力，在查看某一荷载工况下的构件内力时，显示的数值
为初拉力和该荷载工况作用下索单元内力两者的合力。
方法二、三施加的初拉力相当于外力。
方法二施加的初拉力，不需要设定为荷载工况，在计算后，查看某工况下的结构内力
时，得到的结果是该工况和初拉力共同作用的结果。
方法三需要设定初拉力为某一荷载工况，当需要查看另外一个工况和初拉力共同作用
的结果时，要将二者放在同一个工况内，进行非线性计算。在需要考虑施工过程（例
如分批张拉索单元）的时候，可以采用这种方法施加初拉力并设定施工阶段进行分
析。

（一）非线性分析

主菜单>荷载>初始荷载>大位移>几何刚度初始荷载。
主菜单>分析>非线性分析控制。

大位移初始拉力

（二）反应谱分析

在对带有索单元的结构进行反应谱分析的时候，注意到反应谱分析属于弹性分析，索
单元在分析时等代成桁架单元参与计算。
此时对于索单元初拉力的添加方法是：主菜单>荷载>初始荷载>小位移>初始单元内
力。

小位移初始拉力

非线性分析存在很大的可能性计算不收敛，需要多次尝试修改参数。

-2017.04.16