金牌讲师：自学一年不如跟师一个月
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midas Gen建筑结构分析与设计软件
midas Gen是集通用有限元结构分析和设计验证于一体的新时代软件系统。支持常规土木结构和复杂结构的通用分析和高端分析，支持地下综合管廊、特种结构、体育场馆、工业厂房等结构的专项分析，集成中国、美国、欧洲、韩国、日本、印度、加拿大、新加坡等国家的设计规范可根据国内最新的钢筋混凝土构件、钢构件、铝合金构件、冷弯薄壁钢构件、组合型材构件进行设计和校核/国外规格。设有管廊、水池、筒仓等。平台采用板壳结构设计。
除一般的静力分析和动力分析外，还可以进行施工阶段分析、静态弹塑性分析、动态弹塑性分析、隔振耗能分析、屈曲分析、几何非线性分析和材料非线性分析、钢和混凝土的整体分析结构、钢结构、铝合金结构、冷弯薄壁型钢等的优化设计，是专门为结构工程师开发的结构分析与优化设计系统。
风荷载标准理解及midas Gen软件应用-1
一、简介：
风荷载设计已成为控制结构安全性和舒适性的主要手段之一。在风荷载计算中，除了一些项目可以直接从风洞试验中获得风荷载值外，大多数项目仍然需要依赖软件的自动计算功能，这需要工程师了解相关参数的含义和工程应用场景。本文以规范提供的风荷载计算方法——顺风风振、侧风风振、扭转风振为主线，结合midas Gen提供的风荷载输入通道，讨论不同参数的含义和适用场景详细。同时，考虑到规范公式适用范围有限，《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）第8.3.1条规定：表8.3.1中不存在类似形状也没有“相关资料”或“重要、复杂的建筑需要进行风洞试验。随着建筑个性化的要求日益凸显，大跨度空间结构的广泛使用，风洞试验报告和软件的应用也是其中之一”本文的重点。
2、软件提供的三种风荷载应用方法
首先从宏观角度给大家介绍一下midas Gen（基于软件版本：midas Gen 2019 v2.1）提供的三种风荷载应用方法。
2.1 施加风荷载的标准方法
实现方法：主菜单>荷载>荷载类型：静荷载>侧向荷载：风荷载>添加>风荷载规范：中国（GB50009-2012），如下图1.1所示。软件提供了多个国家的载荷规范，如加拿大-NBC（1995）、美国-UBC或IBC、欧洲标准、日本、英国、韩国等，本文仅关注我国的载荷规范。
适用范围：一般适用于层次概念清晰的常规结构。
操作要点：
一个。建立结构模型的整体坐标系z轴正方向必须与重力方向相反；
b.在主菜单>结构>建筑>控制数据>控制数据中输入地面坐标，如图1.2所示。进入此项后，程序默认将地面以下的结构模型作为地下室，在计算风荷载时不考虑地面以下的部分。如果不输入此项，程序默认以模型的最低点为地面。
2.2 “皮肤负荷”应用
蒙皮荷载可细分为表面风压、梁单元风压、节点风压和功能风压四种方法。
实现方法：
一个。主菜单 > 载荷 > 载荷类型：静载荷 > 横向载荷：风载荷 > 定义速度压力函数 > 表面风压/梁单元风压/节点风压；
b.主菜单>载荷>载荷类型：静载荷>横向载荷：风载荷>定义风压函数>函数风压
图1.4 表皮荷载法施加的风荷载
适用范围：
对于封闭空间结构（采用“表面风压”法施加），程序自动计算每个作用面上的风荷载，并将其转换为作用于周围节点的节点荷载；对于开放空间结构（使用“梁压力”“单位风压”方法），程序自动计算每个梁单元上的风荷载。不参与建模的设备和附件可以使用“节点风压”进行加载；
如遇特殊情况，有自定义风压函数曲线来输入风压，可通过“函数风压”方法应用。
图1.5 蒙皮载荷法适用范围
2.3“压力载荷”法应用
实现方法：
图1.6 采用“压荷载输入”法加载风荷载
一个。主菜单>载荷>载荷类型：静载荷>压力载荷>压力载荷>指定压力载荷
b.主菜单>载荷>载荷类型：静载荷>压力载荷>压力载荷>指定区域压力载荷（midas Gen 2019 V2.1版本新增），可以定义载荷面并选择框架构件或板单元。加载方式。
适用范围：该方法多用于直接加载已知风荷载值，如直接提取风洞试验报告输入的数据。
3 顺风风压规范的理解和应用要点
顺风风压计算公式（《建筑结构荷载规范》GB5009-2012第8.1.1条）如下：
一般作用在建筑物上的风荷载包括平均风和脉动风。其中，平均风是作用在建筑物上的风荷载的长周期部分，可以认为是作用在建筑物上的静荷载。影响因素对应于上式中的风荷载形状系数和风压高度变化系数。 0——基本风压；脉动风是作用在建筑物上的短周期部分，其作用可以认为是作用在建筑物上的随机动荷载。影响因素对应上式中的风振系数。
下面介绍一下midas Gen中各个参数应用的技术要点。
3.1 风荷载类型系数
1 标准法施加风荷载的技术要点
对于不同的结构类别，详细规定见《建筑结构荷载规范》GB5009-2012表8.3.1。采用代码法施加风荷载时，用户可根据工程实际情况，输入图2.1所示位置的迎风面。和背风体形系数。
图2.1 标准体型系数输入
1）表8.3.1中超高层建筑背风面形状系数需考虑高宽比D/B的影响进行修正。当平面高宽比D/B≤1.0时钢结构风荷载阻尼比，背风面形状系数由-0.5增加到-0.6，矩形高层建筑的风系数也由1.3增加到1.4。
2）《建筑结构荷载规范》GB5009-2012第8.3.2条提到：当多栋建筑，特别是群聚式高层建筑相互靠近时，应考虑风相互干扰的群体效应。图2.1中的体形系数需要乘以相互干扰系数进行修正。详细内容请参见规范第8.3.2条。
3）高层建筑结构风荷载型系数取值除符合《建筑结构荷载规范》GB5009-2012外，还须符合《高层建筑混凝土结构技术规范》第4.2.3条的规定。 《高层建筑》（JGJ3-2010）及附录B的相关规定，均取围护结构值输入。
2、“集肤效应”施加风荷载的技术要点
图2.2 “皮肤负荷”模式下体型系数的输入
如图2.2所示加载时，背风面的尺寸系数是否可以直接输入荷载规范表8.3.1或高度规范4.2.3和附录B中的值？例如背风侧可以直接输入-0.6或-0.5吗？答案是否定的。
图2.3 规格续表 8.3.1 截取部分
下面用一个简单的例子来说明这个问题。简单的多层剪力墙结构，平面结构在X\Y方向等宽。为了突出问题，将迎风面和背风面的体形系数设置为0.8/-0.8。 X方向风荷载（W0工况）按标准方法施加，Y方向风荷载（W90工况）按表面风压法施加。
图2.3 背风侧不同体形系数荷载分布示意图
一个。输入背风体形系数-0.8
b.输入0.8作为背风面体形系数
图2.4 背风侧不同体形系数加载结果
从图2.3~2.4可以看出，如果采用“表皮载荷”施加风载荷，正负输入体形系数值仅代表方向，背风体形系数应为规格表中的值。
当施加正常表面风压或梁单元风压时，该规则也适用。如下图2.5所示，(0,1,1)是shell内部的节点，(0,5,5)是shell外部的节点。例如，这里的-0.8代表负Y方向，Normal代表垂直于加载面方向的风荷载，内部节点可以选择结构内部的任意节点（指向正方向）或结构外部的任意节点（指向正方向）外部方向为正）。
图2.5 体形系数方向感
3.2 风压高度变化系数
《建筑结构荷载规范》GB5009-2012第8.2.1条的描述提供了不同粗糙度类别下的风压高度变化系数的计算公式。
对于四种地貌，规范中的风压高度变化系数规定了各自的截止高度。 A、B、C、D类对应的截止高度分别为5m、10m、15m、30m，即不同地形对应的建筑结构的平均风荷载。 5m、10m、15m、30m内呈矩形分布。例如，下图2.6所示的B型粗糙地貌中，10m高度内风压高度系数为1.0。
一个。查看标准方法施加的风荷载的详细信息
b.查看“表皮荷载”法施加的风荷载的详细信息
图2.6 查看风压高度系数程序计算结果
《建筑结构荷载规范》GB5009-2012第8.2.2条提到：对于山区建筑，风压高度变化系数还应考虑地形条件的修正。修正系数的取值参照8.2.2～8.2.3条的规定。 ，修正量体现在参数“地形修正系数”中，如图2.7所示。
图2.7 地形修正系数输入
3.3 风振系数
《建筑结构荷载规范》GB5009-2012第8.4.1~8.4.3条明确了考虑顺风风振的结构类型。对于高度大于30m、高宽比大于1.5的房屋、基本自振周期大于0.25s的各种高层结构、对风敏感或跨度大于36m的柔性屋面结构钢结构风荷载阻尼比，顺风风振应考虑风压脉动引起的结构变形。影响。
8.4.3条是指一般垂直悬挑结构，如高层建筑和框架、塔楼、烟囱等高层建筑。结构高度z处的风振系数可按下式计算：
参照规范第8.4.4~8.4.5条可知，风振系数与粗糙度类别、基本周期、基本风压、阻尼比、结构总高度、展弦比等参数有关、风压高度变异系数等参数。
1. 基本循环
脉动风荷载的共振分量系数
1结构的一阶固有频率与周期有关，因此软件参数中基本周期的输入至关重要。软件周期输入需要注意的要点如下：
图2.8 不同加载方式的基本循环参数
1）对于程序自动读取的顺风宽度和侧风宽度，用户在使用前应根据风荷载方向进行核对。记住直接使用程序默认值。例如下图2.9，如果施加Y方向风荷载，则需要手动将B值修改为34.55。
图2.9 检查周期计算所需的宽度值
2）软件提供的自动计算方法，如图2.9所示，此处公式仅适用于一般高层建筑，程序按附录F.2自动计算。负载规格；对于烟囱、塔楼等高层建筑，需根据荷载规范附录F.1中的经验公式，计算后填写；或提取特征值分析后的基本周期数据并填写。
2.纵横比
脉动风荷载的背景分量因素
与结构高度和迎风面宽度有关；因此，在程序预处理中确保结构高宽比参数的正确输入非常重要。这是一个经常遇到的客户问题。
导入YJK模型数据到midas Gen中，程序无法自动识别结构宽度怎么办？
图2.10 YJK直接导入后台数据信息
解决方案：删除YJK导入的模型中的刚性连接，清理空闲节点，重新生成楼板数据，可以解决风况下楼板宽度无法识别且全为0的常见情况。
图2.11 处理后的图层数据信息
3、阻尼比
脉动风荷载的共振分量系数
，其中 1 结构阻尼比对于钢结构可以为 0.01，对于带填充的钢结构可以为 0.01
有墙钢结构房屋可取0.02，钢筋混凝土、砌体结构可取0.05，其他结构可根据工程经验确定。具体的输入入口已经在之前的截图中展示过，这里不再赘述。
剩下的4-7章会在下一期送出
