复杂结构模型转换应用[YJKtoSausage]

复杂结构模型转换应用[YJKtoSausage]

夏昊1徐伟2

（1中国建筑科学研究院北京100013）

（2中南建筑设计院股份有限公司湖北武汉430071）

【摘要】随着我国超高层建筑的蓬勃发展，动力弹塑性时程分析的需求也与日俱增，与此同时，对弹塑性分析软件提出了较高的要求，Sausage的出现解决了弹塑性分析软件速度慢、效率低的问题，同时强大的后处理功能也给用户和业主带来了极大的方便。但是对于复杂结构，比如同时含有标准层和空间层的模型，要得到Sausage模型目前难度还比较大，笔者通过自己的研究，利用现在最流行的设计软件盈建科建模，通过一系列的手段转换为Sausage模型，解决了当下两款非常时髦的软件的模型互通问题。

【关键词】盈建科；Sausage；复杂结构；模型转换

【中图分类号】TU74【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）24-0061-02

1.项目概况

山西省晋中市榆次区冰雪世界项目位于晋中市榆次区龙湖大街以北、新聂路以东、凤翔街以南，场区西侧为万达广场。

建筑总投影平面为梯形，总长度约258米，总建筑面积约9.98万平方米，地下三层、地上十三层。地上建筑主要由3部分组成，南侧高层部分为精品酒店；北侧多层部分为体育中心，中间地面为市民广场，辅助若干低层商业建筑；支撑于体育中心、精品酒店及落地支撑桁架柱上的大屋盖为冰雪世界和滑雪场，地下为3层的地下车库。整个建筑不设缝，整体项目建筑效果图及结构模型图详图1~图2。

2.YJK转换Sausage详细步骤

准备5个文件夹，分别起名为：（1）YJK初始模型；（2）PMSAP主塔模型；（3）MIDAS空间层模型；（4）SPS整体拼装模型；（5）SAUSAGE模型预处理。

2.1YJK初始模型

（1）将准备好的YJK小震弹性整体指标对比模型，删除地下室，仅保留设计嵌固端以上的模型。

（2）空间层中的蒙皮均赋予材料，为了后面输入楼面荷载使用，如果有轻屋面彩钢板，可将楼板厚度设置为0.1mm；

（3）连梁刚度不折减，不考虑施工次序模拟，默认分块刚性楼板，进入ssg以后均为弹性板分层壳单元。

2.2PMSAP主塔模型

（1）YJK初始模型复制进来作为准备文件，直接进行PKPMtoYJK转换操作，无缝对接，此时注意，YJK的空间层是无法被导入进来的，这也是后面最大的最困难的工作量。

（2）进入PKPM第二个板块，PMSAP，此时如果地下室在YJK初始模型已经删除则不用任何操作，等待插入空间层子结构即可，如果没有删除，则必须在这一步不组装地下室，此时主体结构部分模型准备完毕。

2.3MIDAS空间层模型

（1）将YJK初始模型文件作为准备文件。

（2）在YJK删除全部楼层组装，但是注意保留一层标准层信息，否则MIDAS导入PMSAP会出现错误。

（3）在YJK中，删除空间层楼板节点荷载（恒、活），否则到SPS中再删除也麻烦。

（4）进行YJKtoMidas操作，注意勾选三、四节点以及板上均布荷载选项，得到mgt文件，此时注意不可在MIDAS中导入mgt再另存为mgt操作。

（5）生成完mgt文件后直接进行MidastoPMSAP操作，生成空间层对应的SPS文件，文件名默认MIDAS_.SPS。

（6）得到SPS文件后删掉地下室部分内容，得到期望的空间层模型。

（7）删除SPS中定义荷载重的DL和LL，点荷、线荷、面荷；在空间层楼板上输入楼板附加恒载和活荷载，注意此时恒载和YJK中的空间层楼板的恒载不同，要扣除楼板自重。YJK总空间蒙皮输入的是含楼板自重的荷载。造成这么麻烦的根本原因是SPS和YJK对于空间层楼板自重处理不同，YJK中只能考虑蒙皮刚度，无法考虑蒙皮自重，必须使用节点导荷。

2.4SPS整体拼装模型

（1）在二级模块PMSAP+空间层中实现，这时候，需要以JWS文件为基础，进行空间层插入，采用插入子结构法，找准原点为基准点，插入MIDAS空间层模型。

（2）回到PM模型，进行楼层组装，楼层组装分标准层组装和空间标准层组装，这是和YJK的一个主要区别，YJK只有一个空间层，但是PMSAP可以有多个空间标准层。

（3）生成PMSAP分析模型，即得到含有空间层的整体模型，得到XX_PRE.SPS文件，单独粘结到SPS模型文件夹中。进入三级模块SPS中，打开SPS文件，加固定约束支座。

（4）若原YJK模型中含有钢板剪力墙，目前程序丢失，需要在SPS中重新指定特殊墙，钢板墙厚度。

（5）另外，程序会有一些小失误，比如空间层和标准层连接的位置，可能有些杆件节点没有完全连接好，注意移动节点至指定位置，另外有些开洞剪力墙从PMSAP模型进SPS模型中的时候会出现一些错误，需要删除一些剪力墙重新布置连梁。

（6）至此，SPS模型生成完毕，万里长征走完了最重要的一步。

（7）计算，周期、质量控制在5%以内，计算得到的PDB文件作为SAUSAGE模型的前处理准备文件。

2.5SASUSAGE模型预处理

（1）读取PMSAP的PDB文件，生成SSG文件夹。

（2）将SSG文件夹拷贝到SAUSAGE文件夹中，独立出来。

（3）进入SAUSAGE程序，打开SSG文件夹内的SSG文件，此时，新鲜出炉的SAUSAGE模型。

2.6其他相关注意事项

（1）按照上述步骤基本能完成程序转换，但是SAUSAGE是做非线性分析的程序，需要对模型更精细化处理，对于结构单元尺寸有最小尺寸控制要求，以及剪力墙的分布筋配筋率以及框架柱的配筋率可能都有额外要求需要单独指定。

（2）比如在SPS中要特别注意设计参数的几个选项，地下室信息中的地下室层数和第二个选项，室外地面距离地下室的高度，默认20米，对程序计算结果有严重影响。

（3）PMSAP中要进行钢板墙的补充输入，因为PMSAP中读入SATWE信息会丢失钢板墙。

（4）在YJK预处理中尽量优化自己的模型，简单，不要出现短墙，上下不对齐等现象，否则进入SAUSAGE以后，会使得计算困难。

（5）SAUSAGE模型进行数据检查，控制最小网格尺寸不能小于0.15mm，计算最大频率，控制最小步长不低于5×10-5。

3.滑雪场项目三个程序前三阶周期对比

从表中数据可以看到，模型转换可靠，可以用来作为后续弹塑性分析的有限元模型。

参考文献

[1]山西省晋中市榆次区冰雪世界超限高层建筑工程抗震设防专项审查报告[R].2017.

[2]陈岱林，高航等著.结构软件技术条件及常见问题详解[M].北京，2015.

[3]PKPM-SAUSAGE.高性能弹塑性动力时程分析软件使用手册[M].