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MIDAS／GEN在高层建筑结构中的应用 侯高峰 (合肥工业大学 土木建筑工程学院，安徽 合肥 230009) 摘 要：介绍了结合当前有限元和计算机的最新发展研制成的几种大型有限元结构分析程序包，对新一代面向微型计算机的大型 结构有限元分析程序MIDAS／GEN作了较为详尽的阐述，同时给出了该程序在高层结构工程中的具体应用实例。结果表明在对 高层结构工程的设计、施工和检测等方面该程序是进行理论分析的重要手段。 关键词：有限元分析；高层建筑结构；固有频率；变形；弯矩 中圈分类号：TB115；TU973 文献标识码：A 文章编号：1673—5781(2008)01—0062—03 件有：ANSYS、ADINA、MSC．NASTRAN、SAP2000 O 引 言 等，它们在功能上、求解器的能力及规模上以及在建 城市人口集中、用地紧张以及商业竞争的激烈 模手段上有了很大的提高，并且各自有自己的风格。 化，促使了近代高层建筑的出现和发展。特别是随着 这些软件包都能解决工程结构的线性和非线性的静、 近代经济发展和科学技术的进步以及材料科学和高 动力问题，并且在土建、水利等结构分析中发挥了巨 层结构施工工艺的发展，现代高层建筑结构正向着层 大的作用L5]。 数、高度、柔度不断增加，结构体系日趋复杂、多用途、 ANSYS软件包是由美国SWANASON分析公 多功能，钢和钢一钢筋混凝土材料不断应用的方向发 司开发研制的，它能进行各种物理场相互影响的耦合 展[1卅]。可见现代高层建筑结构是一个大体上构件 分析，其显示求解器可用于瞬态冲击类问题的结构分 立体化、布置周边化、结构支撑化、材料高强化、建筑 析及结构一热一流体的耦合计算，因而多场耦合及非线 轻量化的发展趋势[4]。这就对高层建筑结构设计提 性计算是它突出特色。而且，它还具有良好的开发 出了更高的要求，需要对高层建筑结构的各种力学性 性，特别是ANSYS本身为用户进行二次开发提供了 能进行计算与分析，如静力特性：强度、刚度与变形 多种实用工具，如Marco、APDL、UIDL、UPFs等，所 等；动力特性：固有频率及振型，动刚度及动位移等。 以其为世界最著名最可靠的大型通用结构有限元分 对于以一些形状规则、载荷及约束都较为简单的高层 析软件。 ’ 建筑结构，采用经典公式和简单的分析设计软件计 MSC．NASTRAN是美国宇航局开发研制的，它 算，能够得到满意的结果。但对于结构、受载和边界 是集几何访问、有限元建模、分析及数据可视化于一 条件以及平面布置复杂多变，复杂的高层建筑结构工 体的新一代框架式软件系统，特别提供虚拟应变片测 程的实际问题，由于无法较为合理地将问题简化为简 量，即直接贴到有限元分析模型上的虚拟应变片，可 单的力学模型或者需要花费很长的时间和精力学习 读出此应变片各方向的应力与应变，提供实验与分析 一 些非常复杂和难以掌握的软件再去处理，因而效果 结果的比对。此外，程序还提供了开放式用户开发环 并不十分理想。 境和DMAP语言及1O余种CAD接口，以满足用户 当今计算机及计算技术的高速发展，各种大型有 的特殊需要 ]。 限元分析程序软件将是对各种结构新颖的高层建筑 SAP2000是美国CSI公司的产品，具有完善、 实际工程问题进行数值分析的有力工具，正受到高层