钢梁扭转计算及生成MidasGen数据文件的插件

文摘   职场   2024-07-15 14:19   浙江  


在钢结构工程设计中,会不可避免地遇到钢梁约束扭转的问题。
那么,如何进行钢梁约束扭转承载力验算呢?
不幸的是,《钢结构设计标准GB50017-2017》中并没有相关的应力计算的方法。实际上,在《GB50017-2017》编制过程中,前期包括送审稿和报批稿中是有相关验算公式的,但是最后正式版中被拿掉了,其原因不得而知。报批稿中相关计算公式如下:


几个参数:双力矩、主扇形坐标、扇形惯性矩、约束扭转力矩、自由扭转力矩、扇形静矩……好像比较陌生

幸好,在《建筑结构精力计算实用手册》中,对H形截面,这些参数有着明确的计算公式。

《建筑结构精力计算实用手册》(第三版)P126~P131页有相关的计算公式。

按照上述计算公式,就可以进行H形截面钢梁的抗扭计算了。

下面是一个H形钢梁的抗扭计算例题,以常见的两端约束钢梁为例(Excel计算文件在文末有下载方式)。

但是……好像……手册中没有箱型截面的相关计算公式,查询了一些书籍也没有一个明确的答案。难道我们只能说:此处扭矩比较大,截面可能扛不住,就不要用H形钢了,改箱形截面吧,根据工程经验,箱型截面抗扭能力很好,肯定没有问题……

其实,放下寻求理论公式的执念,一切都会变简单。通用的有限元软件ABAQUS、ANSYS就不用说了,像SAP2000、Midas都可以算。

在Midas Gen软件中定义构件截面时,勾选”考虑翘曲效果(7自由度)“,就会有扭转的计算结果。

在相同计算条件下,Midas Gen中对H形截面钢梁的计算结果如下:

Excel计算表格和Midas Gen的计算结果对比如下,可以看出,结果基本是一致的。


箱型截面同样可以使用Midas Gen进行抗扭计算。

对能熟练使用Midas Gen的设计师来说,在程序中建立一根钢梁,设置好约束和荷载,然后进行计算,是很简单的一件事。但对一部分不能熟练使用Midas Gen的设计师,要想上手还是有一定的难度。

针对钢梁扭转计算模型的建立,特意编写了一个CAD插件。

在CAD中输入命令“GLNZMX”,在弹出的对话框内,输入相应的计算条件后,就能自动生成MidasGen的命令流mgt文件。文件在C盘或D盘根目录下,以梁截面命名。在Midas Gen中导入生成的mgt文件,将支座调整一下就可以按“F5”进行计算。

具体的使用过程见以下演示。

既然工具都有了,下次遇到钢梁扭转问题,还是计算一下比较稳妥。

文中提到的excel计算表格文件和CAD插件,可加入QQ群中获取;也可以关注本公众号,回复“扭转”下载。 插件免费注册,将机器码发给QQ:123534190可以取得授权码。


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