SPC截面特性使用补充说明

SPC补充说明——数值型截面应力输出点SPC使用说明补充文件目录关于SPC数值型截面应力输出点的补充说明..............................................................2关于SPC中截面网格尺寸对截面特性值的影响..........................................................3关于分离式截面的模拟...................................................................................................4使用dxf文件建立哑铃型组合截面时的注意事项........................................................5Civil741组合截面模拟....................................................................................................7SPC补充说明——数值型截面应力输出点关于SPC数值型截面应力输出点的补充说明现状：目前spc在自动输出数值型截面的应力计算点1~4时，采用的输出原则是：将形心轴上下两侧截面控制点（point）所处截面最宽位置，如下列图所示的鱼腹截面，根据这个原则输出的是粉色表示的1~4号位置。图2是阶梯形截面，按照这个原则输出就是图示所示的位置。而在我们通常的截面检算时，更关心的是截面的上缘和下缘的应力结果，目前采用的计算点选取原则是按照截面宽度最大原则来选取的，就会出现上两图所示默认计算位置并非截面上、下缘位置。注意事项：无论采用哪种原则来输出截面应力计算点位置，都要求截面轮廓线条不宜过长，尽量细化截面轮廓，尤其是对曲线轮廓的截面。因为由spc计算得出的应力计算点1~4都具有可以人为修改的功能，因此在使用前要养成先确认应力计算点位置再执行计算分析的好习惯。目前关于钢梁LINE型截面和混凝土PLANE型截面，都可以导出*.sec文件。LINE截面可以在MIDAS/Civil中的截面〉数值〉任意截面中导入，而plane截面除可以在任意截面中导入外，还可以在截面〉设计截面〉设计用数值截面中导入，此时需要指定设计用参数。关于各设计用参数的含义可参考技术资料“数值型截面设计参数的含义”。在数值型截面中导入line型截面时，在截面对话框左下角有截面特性值计算方法的选项，如右图所示——“FEM”表示按照截面网格积分法重新计算截面特性，“方程”表示按照薄壁闭合截面简化公式计算截面特性。对于薄壁闭合构件通常建议使用line形式截面模拟，使用Plane也可以准确计算薄壁截面的各项截面特性值，但因为Plane截面定义时需要已知截面的内外轮廓线，因此对于一些截面壁厚很薄的截面，可能因为无法得到很好的网格划分而无法计算截面特性，即使可以计算截面特性，过细的网格划分在计算截面特性时会占用很长的时间，因此比较而言，对于薄壁截面建议使用line截面来模拟。图1-1鱼腹截面4321图1-2任意截面应力输出点默认位置示意图1-3对Line截面可以使用FEM重新计算截面特性SPC补充说明——Plane截面网格尺寸对截面特性的影响关于SPC中截面网格尺寸对截面特性值的影响因为Plane类型截面在计算截面特性时采用的是有限应力积分法，因此截面网格尺寸对截面特性的计算结果会产生影响，尤其是对薄壁截面影响更大。程序默认采用的网格密度比较粗，对于一般的素混凝土截面来说可以满足精度要求，但对于用Plane模拟薄壁钢梁截面时，需要通过人为指定网格尺寸的方式来提高薄壁截面特性计算的计算精度。如下图所示，相同截面在两种不同的网格尺寸下的计算结果（尤其是抗扭惯性矩）会有很大的差别，从结果对比可以看出默认网格尺寸下抗扭惯性矩的计算结果显然是错误的。因此对于薄壁截面必须通过人为指定网格尺寸的方式来计算截面特性，网格尺寸以不大于截面最薄处厚度为宜。图2-1默认网格尺寸下截面特性计算值图2-2指定网格尺寸下的截面特性计算值注：以上所说的网格尺寸针对的是Plane型截面，Line截面因为是简化公式计算截面特性，因此与网格尺寸无关。SPC补充说明——分离式截面的模拟关于分离式截面的模拟对于分离式截面在钢结构中比较常见，如型钢组合截面，对于这种截面在SPC中模拟时，可使用Line型截面进行模拟，因为Plane型截面在模拟分离式截面时无法导出截面的SEC文件。Line类型截面导出的SEC文件，只能在Civil中的任意数值型截面中导入，且在单元消隐显示时只能显示Line中心线形状，不能显示截面厚度。如下图所示——Line型截面与Plane型截面相比劣势在于：a）SPC中无法提供剪切面积Sax和Say、抗弯惯性积Ixy；导入到midas中需要采用fem法重新计算截面特性才可以得到剪切面积；b）不能显示截面的实际厚度形状；c）截面定义比较复杂，要求指定每条线的线宽，对于闭合箱体部分必须准确定义闭合曲线，否则抗扭惯性矩计算错误，d）无法模拟组合截面。e）截面无法进行设计验算。相比Plane型截面，Line截面的优势在于：1）截面特性计算简便，不会出现计算量大而死机的情况；2）可以模拟分离式截面。因此，尽量采用Plane型截面模拟。SPC补充说明——哑铃型组合截面模拟的注意事项使用dxf文件建立哑铃型组合截面时的注意事项直接导入dxf中的曲线后，由于两个软件在曲线捕捉精度上存在区别，容易造成生成的plane截面无法真实模拟钢管内部空心的情况。此时，可以采用分割曲线，将一根长曲线分割为多根直线，采用以直代曲的方式可以解决此问题。1、导入dxf文件，并在设置中选择较小的分割角度，按照设定的分割角度将圆形简化为多边形。分割角度越小，则多边形越接近于圆形。2、使用CurveSplit命令对每条曲线进行分割，分割时选择所有节点，即用所有节点对曲线进行分割。在CurveId中输入或鼠标点选需要被分割的曲线，然后鼠标框选所有与该曲线可能相交的节点〉适用，则该曲线在所选点的位置处被分割成多段直线。分割后如图图4-1框选所有节点对每根曲线进行分割SPC补充说明——哑铃型组合截面模拟的注意事项图4-2分割后的截面轮廓线3、按照一般方法定义组合截面。SPC补充说明——Civil741中组合截面模拟Civil741组合截面模拟步骤1、导入CAD中绘制的组合截面dxf文件或在SPC中绘制组合截面，得到图形文件如图5-1所示——相关命令：File〉Import〉AutoCADDXF图5-1导入组合截面dxf文件步骤2、对Line指定线宽用于模拟钢板厚度，如果Line部分是闭合曲线，还要通过定义闭合曲线功能将Line截面的闭合部分定义为闭合曲线。相关命令：Modle〉Section〉ClosedLoop〉Register步骤3、定义组合截面材料参数，其中弹模和容重只要保证几种材料直接的弹模比和容重比正确即可，可以不输人各参数的准确值。相关命令：Modle〉Material图5-2定义组合截面材料参数SPC补充说明——Civil741中组合截面模拟步骤4、定义组合截面参数，输入组合截面的名称、子截面数量和组合截面换算截面特性计算时的基准材料。这里以图5-1中左侧的钢混组合截面为例，定义组合截面名称为“钢混组合”的组合截面，子截面数量为2个，基准材料为钢材。相关命令：Modle〉Section〉CompositeSection〉Generate图5-3定义组合截面参数步骤5、分别定义组合截面的各个子截面。选择钢梁部分线指定钢梁的组合位置为位置1、采用Line类型定义钢梁部分截面；选择混凝土截面轮廓线、指定位置2、采用Plane截面类型定义混凝土板截面。如下图所示——各部分截面定义好后，在信息窗口都会有提示信息。相关命令：Modle〉Section〉CompositeSection〉AddPart图5-4钢混组合截面钢梁部分截面定义SPC补充说明——Civil741中组合截面模拟图5-5钢混组合截面混凝土板部分截面定义步骤6、计算组合截面截面特性。设定组合截面特性计算的网格尺寸，可以以较薄位置构件的宽度或厚度作为计算特性用网格尺寸。同时在信息窗口会给出如图5-7所示的提示信息：如果截面是分离式的组合截面，则组合截面的剪切面积、抗扭惯矩计算是错误的，需要自己准确计算这几个参数然后在截面特性或施工阶段联合截面特性中手动修改。相关命令：Property〉CalculateCompositeProperty图5-6计算组合截面截面特性图5-7提示信息步骤7、导出组合截面文件，程序默认的导出类型为midas截面文件（后缀sec），选择组合截面的保存位置，点击组合截面的任意位置〉适用。相关命令：Modle〉Section〉CompositeSection〉ExportSPC补充说明——Civil741中组合截面模拟图5-8导出组合截面的sec文件步骤8、在Civil的联合截面中，选择组合-一般，导入刚刚生成的组合截面SEC文件。相关命令：模型〉材料和截面特性〉截面/联合截面/组合-一般图5-9在civil组合-一般中导入组合截面sec文件由组合-一般生成的联合截面，在定义施工阶段联合截面时，可以自动生成联合截面各子截面的相对位置关系和构件理论厚度。SPC补充说明——Civil741中组合截面模拟图5-10使用组合-一般截面定义施工阶段联合截面另注：无论哪种方法建立的施工阶段联合截面模型，对在顶板布置体内预应力钢筋的情况，程序仍然无法准确计算第一阶段的截面特性，因为对于预应力梁构件，仍在第一施工阶段扣除张拉孔道面积，造成第一阶段钢梁截面刚度偏小。