沈阳联创建筑装饰工程有限公司 辽宁沈阳 110179
摘要：在钢结构工程实践中，对结构的强度分析是必不可少的。然而实际工程中，结构往往是非常复杂的。传统手工计算方法无法解决这些问题，需要我们借助有限元分析程序来计算分析。本文简要介绍了有限元及STAAD软件，并做算例说明。
关键词：有限元；staad；结构分析
前言
在实际工程中，存在很多力学问题，可以在一定的边界条件和初始条件下求解其微分方程，然而由于微分方程的复杂和边界条件的难以确定，求解微分方程非常困难。目前解决这类问题一般采用有限元法借助计算机来解决。
有限元法就是将结构离散成有限的单元，每个单元有有限个节点，将一组单元通过节点处相连形成一个集合体，并通过计算机程序对其求解。STAAD软件就是一个有限元分析程序，在实际工程中应用非常广泛。
一、STAAD软件简介
（一）结构建模对梁、板、实体单元进行绘制，赋予材质，并对截面及边界条件进行指定。
（二）分析：执行分析。
（三）后处理可以查看节点的位移、力，单元的位移及内力，单元应力等。
（四）SSDD是针对中国工程规范开发的软件，可以对计算结果进行规范校验。
二、结构算例
结构计算报告：
结构计算简图，一般钢结构。
选用规范。
1.荷载规范：<<建筑结构荷载规范>>（GB 50009-2001）。
2.结构设计规范：<<钢结构设计规范>>（GB50017-2003）。
三、材料性质与型材截面特性
材料性质：钢材型号：Q235密度：rou = 7850.00 kg/m^3，弹性模量：E =206000.00 N/mm^2，泊松比：v = 0.30，型材截面特性（单位毫米mm）型材名称：HW125X125。
四、支座与约束条件
（一）节点支座与约束释放
1.铰支支座（PINNED）节点，节点号：1，2，3，4。
五、基本荷载工况
荷载工况号1：荷载类型名-活荷载，工况类型名-活荷载。荷载工况号2：荷载类型名-恒荷载，荷载工况名-恒荷载。
六、荷载组合
用户定义荷载组合2，荷载工况号4，工况名称-F：1.2DL。荷载工况号5，工况名称-F：1.4LL+1.2DL。荷载工况号6，工况名称-F：1.0DL。荷载工况号7，工况名称-F：1.4LL+1.0DL。荷载工况号8，工况名称-F：0.98LL+1.2DL。荷载工况号9，工况名称-F：0.98LL+1.0DL。荷载工况号10，工况名称-F：1.35DL。荷载工况号11，工况名称-F：0.98LL+1.35DL。荷载工况号12，工况名称-D：1.0DL。荷载工况号13，工况名称-D：1.0LL+1.0DL。荷载工况号14，工况名称-D：0.7LL+1.0DL。
（一）程序自动生成荷载组合
1.落千丈非抗震（不考虑地震荷载）时荷载分项系数和组合系数如下：
恒荷载：其效应对结构不利且由可变荷载效应控制时，分项系数取γG1 = 1.20。其效应对结构不利且由恒荷载效应控制时，分项系数取γG2 = 1.35。其效应对结构有利时，分项系数取γG3=1.00。（恒荷载没有组合系数）。
2.活（楼面）荷载分项系数取γl=1.40。起控制作用时的组合系数取ψl1= 1.00。不起控制作用时的组合系数取ψl2=0.70。
七、内力分析结果
支座反力（力的单位：千牛（kN）；长度单位：米（m）），说明：支座反力的各分量是在全局坐标系下给出的。
节点1（最大值）竖向力FY=-12.26，节点2（最大值）竖向力FY=-6.66，节点3（最大值）竖向力FY=10.49，节点4（最大值）竖向力FY=16.09，由于柱脚为铰接，弯矩为零。
节点1（最大值）剪力FX=-5.56，节点2（最大值）剪力FX=-5.55，节点3（最大值）剪力FX=-5.65，节点4（最大值）剪力FX=-5.66，节点1（最大值）剪力FZ=-1.37，节点2（最大值）剪力FZ=-1.44，节点3（最大值）剪力FZ=-1.37，节点4（最大值）剪力FZ=-1.44。
八、位移分析结果
1.节点位移（单位毫米mm）
工况1 LOADTYPE Live TITLE LOAD CASE 1，节点5（X方向）8.99，（Y方向）0.03，（Z方向）5.91。节点6（X方向）8.98，（Y方向）0.02，（Z方向）5.91。节点7（X方向）8.98，（Y方向）-0.02，（Z方向）5.91。节点8（X方向）8.99，（Y方向）-0.03，（Z方向）5.91。节点11（X方向）9.02，（Y方向）-0.02，（Z方向）7.58。节点12（X方向）9.02，（Y方向）-0.02，（Z方向）7.58。
（2）工况2 LOADTYPE Dead TITLE LOAD CASE 3，节点11（X方向）0，（Y方向）-0.01，（Z方向）0。节点12（X方向）0，（Y方向）-0.01，（Z方向）0.（12）工况12 D：1.00LL+1.00DL。节点5（X方向）8.99，（Y方向）0.03，（Z方向）5.91。节点6（X方向）8.98，（Y方向）0.01，（Z方向）5.91。节点7（X方向）8.98，（Y方向）-0.02，（Z方向）5.91。节点8（X方向）8.99，（Y方向）-0.04，（Z方向）5.91。节点11（X方向）9.02，（Y方向）0，（Z方向）7.58。节点12（X方向）9.02，（Y方向）-0.02，（Z方向）7.58。
九、构件检验结果
（一）检验规范《钢结构设计规范》GB50017-2003，简称普钢规范。
（二）说明：按照指定的规范，对每个构件进行检验，以下显示的将是不同构件。在相应规范下的检验结果。具体检验过程，请参照技术参考书。
（三）所有检验构件的总体信息
单元1-单元15构件类型均为拉（压）弯构件，单元1 控制条款-普钢538（受压构件长细比），应力比0.938，工况B2.单元2 控制条款-普钢538（受压构件长细比），应力比0.938，工况B2.单元3 控制条款-普钢538（受压构件长细比），应力比0.938，工况B2.单元4 控制条款-普钢538（受压构件长细比），应力比0.938，工况B2.单元5 控制条款-普钢538（受压构件长细比，应力比0.724，工况B2.单元6 控制条款-普钢541（受压构件翼缘宽厚比），应力比0.506。单元7 控制条款-普钢541（受压构件翼缘宽厚比），应力比0.506.单元8 控制条款-普钢541（受压构件翼缘宽厚比），应力比0.506.单元11 控制条款-普钢541（受压构件翼缘宽厚比），应力比0.506.单元12 控制条款-普钢541（受压构件翼缘宽厚比），应力比0.506.单元13 控制条款-普钢541（受压构件翼缘宽厚比），应力比0.506.单元14 控制条款-普钢541（受压构件翼缘宽厚比），应力比0.506.单元15 控制条款-普钢538（受压构件长细比），应力比0.671，工况B1。
（四）部分检验构件的详细信息
检验规范：普钢规范（GB50017-2003）构件类型：拉（压）弯构件 单元一1检验条款-普钢538（受压构件长细比），应力比0.938，检验结果-通过。2检验条款-普钢521（柱构件强度），应力比0.721，检验结果-通过。3检验条款-普钢5251（柱平面外稳定），应力比0.691，检验结果-通过。4检验条款-普钢5221（单轴对称柱平面内稳定），应力比0.645，检验结果-通过。5检验条款-普钢525（柱平面内稳定），应力比0.645，检验结果-通过。6检验条款-普钢541（受压构件翼缘宽厚比），应力比0.506，检验结果-通过。7检验条款-普钢542（受压构件腹板高宽比），应力比0.245，检验结果-保守。8检验条款-普钢412（抗剪强度），应力比0.061，检验结果-保守。
其余单元构件信息略。
支座反力（力的单位：千牛（kN）；长度单位：米（m））。说明：支座反力的各分量是在全局坐标系下给出的。支座节点1（最大值）竖向力FY-12.26，剪力FX-5.56，剪力FZ-1.37。支座节点2（最大值）竖向力FY-6.66，剪力FX-5.55，剪力FZ-1.4。支座节点3（最大值）竖向力FY10.49，剪力FX-5.65，剪力FZ-1.3。支座节点4（最大值）竖向力FY16.09，剪力FX-5.66，剪力FZ-1.44。
以上为例题的部分计算结果，根据结果分析判断，并对结构构件做必要调整。
总结：
在实际钢结构工程实践中，钢结构结构形式往往非常复杂，用传统理论无法快速准确地对其进行受力分析，而有限元软件STAAD可以很好地解决常见的钢结构结构问题，在实际的工程中应用越来越广泛。
参考文献：
[1]STAAD说明书[Z].
论文作者:刘国刚
论文发表刊物:《北方建筑》2016年12月第34期
论文发表时间:2017/2/23
标签：工况论文; 荷载论文; 节点论文; 方向论文; 构件论文; 应力论文; 剪力论文; 《北方建筑》2016年12月第34期论文;