鋼架的案例
鋼架模態的直接優化
以鋼架為例，如果使用拓撲優化，鋼架內部中空，在削減材料時，系統無法識別鋼架的表面，不能單單削減壁厚，得出的結果一般無法符合要求，即便符合要求對于鋼架的生產加工也會困難很多。
結合鋼材特點，壁厚可作為參數進行更改，不同壁厚的鋼材組成的鋼架剛度不同。確定好鋼架的外形尺寸后使用直接優化（Direct Optimization），以壁厚為輸入參數，固有頻率為輸出參數，得出不同壁厚下鋼架的固有頻率，優選出符合要求的壁厚值。
先對鋼架進行模態分析，將第一階模態的固有頻率設置為輸出參數。
退出模態分析，添加直接優化，將Direct Optimization拖入Parameters Pet。
雙擊Parameters Pet可以看到輸入參數（三種鋼材的壁厚）P1、P2、P3和輸出參數（第一階模態頻率）P4。
雙擊B2進入直接優化，對輸入參數P1、P2、P3進行設置，將三個參數的范圍分別設置為4到0.5。
將第一階模態設置優化目標。
展開 鋼架結構計算及加固方案分析 ￥15
<p class="ql-align-justify"> 本項目是一臺設備鋼架的結構復核和加固計算，鋼架加固的難點在于，1、<span style="background-color: rgb(255, 255, 255); color: rgb(64, 64, 64);">老舊鋼架因改造或損傷導致原有傳力路徑改變，需通過有限元模型（FEM）逆向推演。2、實際支座（如鉸接、滑動支座）與理論假設不符，可能引發應力集中或失穩。3、梁柱節點因加固板焊接的失效，導致剛度突變，可能引發脆性破壞。基于以上特點，鋼架結構加固的本質是“在約束條件下重構力學平衡”，需綜合計算精度、施工工藝、成本控制的矛盾。</span></p><p class="ql-align-justify"><span style="background-color: rgb(255, 255, 255); color: rgb(64, 64, 64);"> 以下為本項目案例，對加固措施的結果驗算</span></p><p>1、 結構設計信息</p><p>結構類型：無側移鋼框架</p><p>設計分析軟件：midas Gen</p><p>設計規范：</p><p>1. 《建筑荷載設計規范》（GB 50009）</p><p>2. 《鋼結構設計標準》（GB 50017）</p><p>3.
展開 基于midas MeshFree的駕駛室吊具鋼架的靜力學分析及其與SimSolid的對比
meshfree-diaoju.rar
問題來源
本次分析來源于實際工程問題，駕駛室吊具鋼架的工作原理如圖1所示，原吊具由繩索吊拉進行轉運，由于駕駛室轉運工藝變更，新設計吊具鋼架改為掛鉤固定，需對新設計的吊具鋼架進行強度分析并提出改進建議。MeshFree可以節省大量的有限元建模時間，快速對鋼架的結構強度進行分析判斷，找到結構薄弱環節進行相應改進，對改進方案的有效性進行評估。
無網格劃分仿真技術是近期的一個熱點，其特點是簡單快捷、操作容易上手快，對操作人員的理論知識要求較低，且集合了拓撲優化功能，特別適用于產品設計的初期階段，促進了CAE和CAD技術的融合，減少了CAE工程師一些簡單重復的工作，能提高效率，加快產品設計流程。筆者前期還對類似軟件SimSolid進行過體驗試用，此次同時運用MeshFree和SimSolid對本問題進行分析，并將結果進行對比。
操作和分析過程
1、導入三維和選取材料
MeshFree的操作較為簡單智能，導入三維后，軟件會根據零級間隙自動分析創建接觸連接關系，而這在一般的有限元分析軟件中往往是耗費時間精力較多的，對初學者是一個難點，SimSolid也有類似自動創建接觸功能，正所謂英雄所見略同，這個功能很好，特別適合于焊接關系較多的零件或總成。
MeshFree界面直觀簡潔，流程清晰，軟件漢化程度高，筆者覺得這點優于SimSolid。按照軟件的操作流程，整體導入三維和自動創建接觸后，便是設置材料，此處不詳述。在這一步，筆者發現材料庫還支持設置非線性材料的定義，軟件應該能支持材料非線性分析，這個功能待筆者日后體驗。
2、設置邊界、載荷，運行分析
接下來的重點是“分析條件”步驟。
展開 袋除塵器鋼架和灰斗結構加固計算及有限元分析 ￥15
某項目袋除塵器鋼架和灰斗經結構鑒定和荷載分析后提出局部增強與補強思路（適用于局部強度或剛度不足）
針對鋼架局部增加鋼板或型鋼加強筋
適用對象：主要針對鋼架梁柱的局部變形或應力集中區域。
具體做法：對于鋼架的梁、柱，可在其翼緣或腹板處焊接角鋼、槽鋼等作為加強筋，形成“桁架”或“框架”效應，有效提高抗彎和抗扭剛度。
優點：針對性強，施工相對簡單快捷。
缺點：可能增加少量重量，需注意焊接工藝防止產生新的應力集中。
針對灰斗增設掛板或內部支撐
灰斗的掉落往往是由于灰斗板與灰斗梁之間的角焊縫焊接不牢固或長期運行后有脫焊現象，使灰斗無法承擔設計盛灰量，從而發生事故。而灰斗掛板正是為了增加灰斗板與灰斗梁焊縫強度的作用，往往是進行改造（特別是電改袋）常用的灰斗加固方式。
適用對象：大尺寸灰斗側板鼓脹、鋼架局部失穩。
具體做法：在灰斗內部兩個對立側板之間焊接型鋼（如工字鋼、H型鋼）作為水平或豎向支撐桿，將板面承受的荷載轉化為支撐桿的軸向力
優點：能有效抑制板面變形，提高穩定性，效果顯著。
缺點：可能對灰料流動產生輕微影響，需注意防磨和防積灰設計。
（1）鋼支架加固
由于除塵器鋼支架的橫梁、縱梁及柱間斜撐的選型均為20#工字鋼，經計算第一層5.7m長橫梁的應力比超限、第二層橫梁的長細比超限，因此需要對該兩層橫梁（20#工字鋼）進行加固計算。
圖1 20#工字鋼加固方案
第一層5.7m長橫梁的組合應力比為1.17，原20#工字鋼的強軸慣性矩Iy= 23686112mm4，Wx=236861mm3，加固后強軸抗彎模量Wx需大于236861×1.17=277127mm3。
展開 
反向循環荷載下十字形連接鋼架結構的分析
為進一步驗證iSolver在復雜荷載條件下的分析能力，本文將使用iSolver對十字形連接的鋼架結構進行反向循環載荷分析，并與Abaqus的計算結果進行對比，驗證其計算精度和穩定性。
二 算例描述
本算例研究的是一個十字形連接的鋼架結構，目標是計算該結構在一對反向循環載荷下的力學響應。反向循環荷載在許多實際工程中具有廣泛的應用，如橋梁、管道連接以及結構抗震分析等。十字形連接的鋼架結構在受到反向循環載荷時，其變形、應力和疲勞性能尤為關鍵。因此，準確預測其在這種荷載作用下的行為對工程設計具有重要意義。通過這一分析，我們不僅可以評估iSolver在復雜載荷下的表現，還能為今后的多荷載條件下的結構分析提供參考。
1導入準備好的幾何模型
圖1 導入幾何模型
2添加材料
點擊Module，選取Property，進入材料屬性設置模塊，點選菜單Material→Create，打開Create Material對話框，創建材料屬性，如下圖所示。
圖2 添加材料
在對話框中對材料屬性進行如下圖3所示的設置。點擊OK完成材料屬性的創建。
圖3 材料屬性
3添加單元屬性
然后繼續在Property模塊里點擊Section→Create Section按鈕，選擇Mechanical的Shell,Homogeneous。在彈出的Edit Section 對話框中，輸入殼 厚度為0.004，點擊OK完成設置，如下圖所示。
展開 2006年會msc.dyran--鋼架結構多點墜落仿真分析
鋼架結構多點墜落仿真分析
鋼架結構多點墜落仿真分析.pdf
看多了Revit,淺談BIM技術CATIA平臺下在工程實際應用舉例
（圖3）
4、屋頂鋼結構為異性鋼結構，傳統作圖方法，需一個個放樣去完成每榀鋼架的圖形，繁雜而且不準確，利用DP智能技術，通過建立PC很快完成鋼架的建模，后續導出加工，而且鋼架加工準確，小鋼架工廠加工，大鋼架現場焊接。能準確的統計出各種鋼材的噸位（圖4）
5、通過DP提供鋼架安裝的定位點，然后導出定位的平面圖，兩者相結合安裝鋼架。（圖5）
6、導出桿件的中心線，輔助SAP2000計算，給結構師帶來了很大的便利。（圖6）
7、屋頂鋁板的建模，以及模擬，有些鋁板廠家，只要提供每塊 鋁板的模型就可以實施生產。（圖7）
8、玻璃系統異性T型鋼的建模。（圖8、9、10）
9、豎向T型鋼的導出，細化成加工圖，省去放樣的繁瑣。（圖11、12）
10、每一塊飄帶鋁板建模，跟鋁板廠配合，做好技術交底，鋁板廠根據模型加工。異性復雜的鋁板構造，加工圖難以描述清楚，而且耗時。（圖13、14）
11、根據工程需要導出的安裝數據，或者加工數據。(圖15、16、17）
展開 隧道病害是設計“罪過”還是施工的“罪過”？看大院怎么說！
五、鋼拱架
施工問題：
①鋼架間距過大；
②鋼架不與噴砼面密貼，不設置墊塊；
③鋼架安裝不直立，鋼架接頭不規范，尤其采用雙側壁或單側壁開挖方法時，因施工控制不好出現扭曲；
④鋼架腳下有虛渣、懸空；
⑤利用小型號代替大型號，鋼架加工尺寸偏差；
⑥鋼架接頭不規范，接頭鋼板厚度減薄或上下鋼板不能密貼，隨意加焊鋼筋，不用螺栓連接，采用點焊連接；連接螺栓直徑減小或不是高強螺栓。不用螺栓連接或未擰緊；
⑦鋼架、鋼筋與連接鋼板、角鋼焊接質量差；型鋼鋼架有接頭未作補強處理；
⑧鋼架之間連接鋼筋嚴重不足，焊接不牢固；
⑨鎖腳錨桿（管）與鋼架連接不牢固。
鋼架接頭扭曲
設計與施工對策：
①加強結構計算，合理確定鋼架型號、類型、間距。
②設計中給出鋼架連接以及鎖腳錨桿與鋼架相接、托梁大樣圖，對于臨時側壁與主洞拱架應采用螺栓連接。
③明確鋼架焊接焊縫技術要求。
④結合監控反饋分析，動態調整鋼架間距。
六、防排水施工
施工問題：
1）防水板破損
①開挖面或初護面凸凹不平，防不板背面有空洞空隙。
②開挖面或初支護面有突起棱角刺破防水板。
③由于防水卷材自重拉斷掛繩，拉裂接頭。
④后道工序鋼筋拱架施工時，防水板被鋼筋刺破，被電焊燒破。
⑤二襯安裝端頭模板及端模加固件時，防水板被拉裂。
⑥防水板厚度不足，防水板材質不過關，使用再生橡膠
⑦接頭搭接長度不足，焊縫粘結質量問題
⑧出現漏檢（防水板鋪設均在簡易的腳手臺架上進行，承包人自檢、監理復檢都得攀桿爬高）
2）環縱向排水管
①環、縱向排水管材質不過關
②環、縱、橫向排水管未進行保護，噴混凝土或施工中損壞、堵塞。
③臺階法開挖拱腳接頭處斷開，未連接。
展開 3D3S門剛主鋼架節點設計的步驟
3D3S門剛主鋼架節點設計的步驟：
一、節點計算參數選擇
節點設計基本計算參數：
在輕鋼和多高層模塊中，3D3S提供了多種節點設計的方法：
1）按3D3S整體計算內力；
2）按構件等強；
3）按用戶指定的節點設計力；
4）按參數化節點庫。
圖1 基本計算參數對話框
前三種模式的在計算上的本質區別在于節點設計力的來源不同，第4種模式并不對節點進行計算，其本質上是把已經設計好的具體節點尺寸參數保存到數據庫中，
下次根據此結果直接復制到其它的新節點上去，這種模式特別適合于鋼結構的加工圖深化設計。等強設計是一種非常實用的設計計算模式，框架節點由單一的等強系數（0到1之間）來控制，門式剛架節點和柱腳節點由與彎矩、軸力和剪力分別對應的多個等強系數來控制。當不輸入等強系數，而按默認為0計算時，按內力為
0進行計算。如果用戶使用其它結構分析軟件（例如SAP2000或Ansys）經整體計算得到構件桿端力，而在本軟件模塊中進行包括節點設計在內的后處理工作，那么可以使用“按用戶指定的節點設計力”模式。軟件不對門式剛架圍護結構的連接節點進行計算，由用戶直接指定節點的尺寸等參數。
螺栓直徑和間距：
用戶可以指定螺栓的間距和直徑，也可以由軟件自動選擇計算，即選擇項為“缺省”。當指定為軟件自動選擇計算時，軟件按照M16，M20，M22， M24，M27，M30的直徑順序進行設計計算，直至找到同時符合強度和構造要求的螺栓直徑。基本構造參數對話框子頁面如下圖所示。軟件在節點計算時，只選用已打“√”的板厚系列。
圖2 基本構造參數對話框
輕鋼節點參數
對話框子頁面如下圖所示。此外的輕鋼節點是指主剛架節點。
展開 某除塵器鋼架結構的分析思路及Midas分析過程 ￥20
圖3支架模型
模型荷載輸入簡圖如下：
(恒荷載：包括柱頂荷載及鋼支架上層平臺走道荷載)
(活荷載：柱頂荷載）
(活荷載：鋼支架下層平臺檢修樓面荷載)
(X向風荷載,柱頂荷載)
(X向風荷載,包圍鋼架的風荷載)
(Y向風荷載，柱頂荷載)
(Y向風荷載，包圍鋼架的風荷載)
(地震荷載)
(鋼支架地震載荷)
圖4 載荷添加示意圖
【塌方處治】隧道洞內塌方實例分析及處理方案
案例二、XX2號出口溜塌
1、原設計情況
DK68+765-DK68+630為Ⅴ級圍巖，采用Ⅴ級圍巖復合式襯砌，鋼架為格柵鋼架，間距1.0m，鋼筋網為φ8 20×500px，拱部采用中空注漿錨桿，邊墻采用砂漿錨桿，間距為1.2m×1.0m（環×縱），長度3.0m。
2、施工情況
DK68+755處線路左側拱頂處初期支護破壞，大量破碎巖體及地表土坍落，堵塞整個洞口。溜坍形成的土坡松散堆積。坍落物主要為全風化板巖及粉質黏土，巖質松軟易碎呈塊狀，土質干燥松散。
DK68+755～DK68+748段地表塌陷，形成一直徑15m、深8m的坑洞。周邊及時布置警戒線，嚴禁人員靠近。
地表坑洞
洞內照片
3、塌方原因分析
（1）DK68+755～DK68+748段地表成V型溝谷地貌，沖溝發育，土體松散破碎，水土流失嚴重，無法形成有效地地表支撐。
（2）DK68+755～DK68+748段拱頂埋深僅15m，小于兩倍洞徑，處于淺埋段，極易出現土體失穩等事件。
4、處理方案
（1）在地表塌陷處周圍進行永久性截水溝施工，對塌陷處進行臨時封閉。
（2）溜坍坡面處理
對己形成坡面（溜坍造成的松散坡面）采用錨噴防護，噴射混凝土采用C25噴射砼，厚度200px，φ8鋼筋網，網格間距625px×625px。采用ф22砂漿錨桿加固，錨桿長3m，間距1m×1m呈梅花型布置。之后采用ф42，t=3.5mm鋼管對坡體進行注漿施工，間距1m×1m梅花形布置，每根長度3m。待注漿固結后進行開挖，形成工作平臺，保證安全施工。
（3）溜坍段上部開挖及初期支護
超前支護采用雙層超前小導管，導管采用ф42，t=3.5mm熱軋鋼管，鋼管長3.5m；鋼管環向間距0.4m，每環設置58根，縱向一榀鋼架一環，施工外插角5°～10°。導管穿過鋼架并插入巖體，并注漿加固。
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一種50m高脫硝鋼架結構的穩定性計算 ￥15
《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）
二、建模
根據所提供鋼架布置圖建立鋼架模型。
不“轉”不是建筑師？
Dynamic Architecure鎮樓
層出不窮的超高層建筑讓人們目不暇接
身為建筑師的我們都無法馬上說出每棟的名字
小編當交換生的時候有個老師說過一段趣事：
他實習時的公司參與迪拜某超高層項目
由于結構需要增加了價值上億的鋼架來支撐設計
后來由于計算錯誤鋼架可以被免掉了
然而客戶很喜歡那個鋼架的外觀
寧可多花上億也要留著
真·貧窮限制了我的設計
好的，下面我們來猜猜下面案例哪個是上文提到的？
Spiral towers
Spiral towers
Spiral towers
Taiwan Tower
Taiwan Tower
Taiwan Tower
廣東電視塔
廣東電視塔
廣東電視塔
Urban Forest Tower
Urban Forest Tower
Urban Forest Tower
Generali Tower
Generali Tower
Capital Gate
Capital Gate
Capital Gate
Capital Gate
Dostyk Office Complex
Al Tijaria Tower
Khalifa tower
Khalifa tower
最后來一張小編很喜歡的合成圖
未來的城市會像科幻電影里面一樣嗎？
展開 HyperWorks助力賽車更快、更好、更輕
為獲得更好的發動 機和懸架性能，他們引入了混合車架設計思想，即在CFK硬殼的基礎上加入管狀鋼架以 取代以往賽季中使用的完全CFK硬殼結構。由于管狀鋼架的使用給整車帶來了附加質 量，如何在利用混合車架良好的維護性和較低的生產成本優勢的情況下將賽車整體重量 保持在同一水平，是隊員們面臨的極大挑戰。
在新型底盤的幫助下，KA-RaceIng車隊在2011賽季非常成功。獲得了兩項第二名 并在每場比賽都能進入前十。
“對我們來說，OptiStruct的最大價值在于，一方面它可以優化KIT11結構以滿足給定載荷要求，另一方面它可以進行應力分析以幫助了解這些載荷是如何影響KIT11性能的。應用OptiStruct，我們研發出了一款最佳車架重 量和剛度性能的新型底盤并且在此期間我們還深入研究了學生方程式賽車車架應力集中問題。”
LucasEpperlein,KA.RaceIng
解決方案
為了結合CFK硬殼(重量輕、剛度高)和管狀鋼架(良好的制造性和維護性)的優點，KA-RaceIing車隊使用OptiStruct工具進行了鋼結構和復合材 料結構優化分析。上述工作幫助車隊補償因管狀鋼架的使用而引入的額外重量。
展開 大話CAE | （五）材料力學的困惑（1）
考察以下鋼架，整個結構都是焊接而成，在A端B端簡支，而在鋼架上某些節點處施加了向下的集中力，現在要求該梁的強度是否足夠，也要計算最下面水平梁中間點的位移。
由于該鋼架是一個構件，所以只能列出3個獨立的平衡方程。但是其內部情況卻很復雜，很難知道哪里最危險，即便知道了，也很難計算出其內力是多少。對于材料力學而已，這簡直成為一個不可解的問題。
再如下圖一個傳動箱的支架，該支架是由一些方鋼焊接而成，要對該支架進行強度計算，材料力學也是無能為力的。
以上兩個問題的共性就在于，他們是超靜定問題，而且超靜定次數很高，就是說，要補充一大堆方程來求解外力。這使得上述所謂的力法在實踐中很難使用。
對于上述問題，幾乎只有CAE這種解決渠道。
轉自公眾號——ANSYS學習與應用
旨在分享，若侵即刪.
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