EXCEL表格辅助Midas/Gen在钢结构工程建模中的应用

摘 要：本文通过一个实例来介绍EXCEL表格辅助Midas/Gen建模方法，对于已知三维空间点坐标的建筑结构它能够快速生成线模，同时还可赋予材质、截面，进而生成材料表，得到用钢量，让三维空间建模不再令人望而生畏。

关键字：EXCEL 建模 Midas 三维空间 结构

中图分类号：O434文献标识码： A

引言

提到Midas/Gen软件，我们一般都会想到有限元分析，其强大的弹性分析功能、全面的非线性分析功能、弹塑性分析功能都让使用者赞叹不已，其具有的钢筋混凝土结构设计、钢结构优化设计等功能，同样非常实用。此外Midas/Gen还具有有方便直观的编辑功能，卓越的图形处理技术，其人性化的建模方式更让人眼前一亮。它的输入方法有多种，有菜单输入法，文本输入法，表格输入法，导入法。本文主要讲它的表格输入法在建模中的具体应用。

1、工程概况

某海上嘉年华屋盖钢结构工程为单层建筑，整个结构东西向445m，南北向宽180m，高约40m，建筑面积约530000m2。整个结构分三部分，分别为淡水浴场（东）、海水浴场和淡水浴场(西)。其中淡水浴场屋盖结构为正交主次桁架+单层网壳结构体系，海水浴场屋盖结构为斜交桁架+双层支撑体系。其中钢柱均为圆钢管混凝土柱。淡水浴场屋面桁架为圆钢管倒三角桁架，海水浴场屋面为圆钢管平面桁架。

2、建模分析思考

2.1图形现有条件

已知图纸均为PDF版图，部分CAD版图，且图纸均为平面图，无空间立体结构模型，仅有屋盖结构8536个节点的三维空间（x,y,z）坐标及25040根杆件的节点编号及截面。

2.2分析比较建模方法

2.2.1 CAD三维空间坐标输入法

该法需要将屋盖结构节点的三维坐标，依次输入CAD中，手动单个输入费时费力，需要编制特别程序，自动导入节点坐标。杆件编号录入同理。此法涉及到CAD编程，比较复杂，入手较难，不易普及使用。

2.2.2 EXCEL表格辅助Midas/Gen建模

该法只需要将节点的三维坐标和杆件的节点编号按特定顺序在EXCEL表中排列好，使用 Midas/Gen 表格输入法直接将数据复制到 Midas/Gen 模型空间的节点和单元表格里即可，自动成模，非常简单，容易操作，可以普及推广。

2.3确定建模方法

经上面分析比较，确定使用表格辅助Midas/Gen建模法建模。

3、建模过程

3.1转换EXCEL数据表格

根据现有条件，将PDF版图纸节点坐标表和单元长度表利用相关软件转换成EXCEL表格形式，如下：

节点号 X Y Z 单元号 节点1 节点2 长度 截面

1 -225.543 -113.180 21.99 1 1 2 3.204 热钢管630x35

2 -223.676 -110.591 22.264 2 2 3 3.197 热钢管630x35

3 -221.813 -108.007 22.537 3 3 4 2.966 热钢管630x35

4 -220.085 -105.609 22.791 4 4 5 2.933 热钢管630x35

5 -218.390 -103.258 23.238 5 5 6 3.065 热钢管630x35

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8536 187.283 47.967 13.643 25040 4946 8530 18.781 热钢管450x20

表3.1.1 节点坐标 表3.1.2 杆件单元表

3.2 Midas/Gen建立节点

3.2.1 打开Midas Gen软件，首先建立一个节点，再选择该节点复制8535次，在距离（dx,dy,dz）处，填入0,0,0.01，即在Z向每次复制都相对上一节点位置偏离0.01m。建好后，可以在模型空间看到8536个节点成一条竖线状态显示（如图3.2.1）。

3.2.2 打开节点表格，将EXCEL表格中8536个节点的空间坐标（如表3.1.1）按顺序复制到里面，回到模型窗口观察，可见所有节点已按空间坐标排列（如图3.2.2）

图3.2.1 图3.2.2

3.3 Midas/Gen建立杆件单元

3.3.1 两点连线代表一个杆件，故点选8536个节点中任意两点，建立一个单元(如图

3.3.1.1)。同理，将该杆件复制25039次，这样我们就得到了25040根杆件，这样在模型窗口可以看到所有杆件成竖向带状显示（如图3.3.1.2）。

图3.3.1.1 图3.3.1.2

3.3.2 打开单元表格，将EXCEL表格中25040个杆件的连接节点标号（如表3.1.2）复制到里面，回模型窗口观察，结构整体点线模型已经显示出来，但因为是任意建立25040个杆件，所以在可以看到多出50076个节点（如图3.3.2.1），将8536号后面的节点全部删除，这样得到根据空间点坐标及杆件节点编号做出的点线结构模型（如图3.3.2.2）。

图3.3.2.1 图3.3.2.2

3.4 Midas/Gen建立杆件材质及截面

3.4.1 用EXCEL表格对杆件材质及截面规格编号

对表3.1.2杆件单元表进行数据透视表及透视图分析，统计杆件截面形式种类并按顺序编号（共20种）,同时也对材质进行编号（因材质只有一种，是Q345B,故编号为“1”）。

编号 截 面 编号 截 面 单元号 材料 截面属性 截 面

1 热钢管1000x25 11 热钢管245x14 1 1 20 热钢管630x35

2 热钢管102x4 12 热钢管299x12 2 1 20 热钢管630x35

3 热钢管146x6 13 热钢管325x10 3 1 20 热钢管630x35

4 热钢管159x6 14 热钢管351x14 4 1 20 热钢管630x35

5 热钢管180x6 15 热钢管402x16 5 1 20 热钢管630x35

6 热钢管180x8 16 热钢管450x20 …

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7 热钢管213x10 17 热钢管450x8

8 热钢管219x10 18 热钢管500x20

9 热钢管219x12 19 热钢管630x30

10 热钢管245x12 20 25040 1 16 热钢管450x20

表3.4.1 杆件截面编号表 表3.4.2 杆件材质截面编号相对表

3.4.2 通过EXCEL表格筛选，将25040根杆件的材质截面全部用编号相对排列。

3.4.3在Midas/Gen特性值中按表3.4.1将截面形式和材质添加进去，并将表3.4.2 中的材料与截面属性内容复制到Midas/Gen节点表格相应位置。

图3.4.3.1 图3.4.3.2

3.4.4 将模型导出为DXF文件，可通过AUTO CAD 打开，动态观察结构线模。

图3.4.4.1 图3.4.3.2

4、总结

在工程结构建模过程中，选择一种适当的、快捷的工程结构建模方法尤为重要，它能够缩短建模时间,降低建模错误率，提高工作效率。本例选择的建模方法比较恰当，实际应用效果突出。本文介绍了Midas/Gen表格法对工程三维空间结构建模的快捷应用，对于具体工程来讲，重要的还是施工过程中的各种工况分析和吊装、支撑、卸载等受力计算的应用。其实，建模只是Midas/Gen强大功能中的沧海一粟，实际应用还要与工程施工相结合，这样才能更好的展示其独特的魅力。希望能有更多的人投入到该软件的使用当中来，让我们的施工更能凸显科学性。