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08YJK空間結構模型的輸入與計算-2016.3

發布時間:2016-06-24

  

復雜空間模型的輸入和計算

一、概述

按照樓層模型逐層建模的方式,適用于大多數建筑結構,或者適用于建筑結構的絕大部分。但是像空間網架、桁架、特殊的建筑造型等,用逐層建模方式建不出來。對于高層建筑,也常有部分樓層布置復雜,如桁架轉換層、頂部大空間層等,它們用逐層建模方式建模也很困難。

YJK建模軟件設置的空間結構菜單就是用來完成復雜結構模型的建模輸入。

除了逐層輸入方式以外,建模軟件還提供了空間模型的輸入方式。和主菜單的軸線輸入、構件布置、樓板布置、荷載輸入、樓層組裝并列,最后是空間模型菜單。

在上部結構計算程序中,空間模型部分按照建模的狀況和已有的樓層連接在一起。前、后處理將空間模型作為特殊的一個樓層對待,并安排作為最后的一個標準層和自然層。

在特殊構件定義中空間模型作為最后的標準層處理;

在荷載校核、空間計算簡圖、計算結果輸出中它們將最后的一個自然層顯示。

在計算結果顯示中,可對空間模型部分按照三維內力菜單顯示輸出。

二、空間結構靈活多樣的建模方法

1空間結構菜單的作用是什么

按照樓層模型逐層建模的方式,適用于大多數建筑結構,或者適用于建筑結構的絕大部分。但是像空間網架、桁架、特殊的建筑造型等,用逐層建模方式建不出來。對于高層建筑,也常有部分樓層布置復雜,如桁架轉換層、頂部大空間層等,它們用逐層建模方式建模也很困難。

YJK建模軟件設置的空間結構菜單就是用來完成復雜結構模型的建模輸入。

除了逐層輸入方式以外,建模軟件還提供了空間模型的輸入方式。和主菜單的軸線輸入、構件布置、樓板布置、荷載輸入、樓層組裝并列,最后是空間模型菜單。

空間模型的特點是輸入空間網格線并在其上布置構件和荷載,逐層建模時輸入的軸線只能在水平面上進行,空間網格線則可以在空間的任意方向繪制。對于不易按照樓層模型輸入的復雜空間模型,可以按照空間模型方式輸入。

平面建模時輸入的軸線為紅色,空間建模菜單輸入的空間網格線為黃綠色,這樣可以區分開來,突出空間網格的特點。

可以導入已有的用Autocad建立的空間網格,導入的網格也以黃綠色顯示。

在空間模型菜單中布置的構件和荷載,只能布置在黃綠色的空間網格線上,而不能布置在參照的平面樓層網格上。

在目前的空間模型中,設置了柱、斜桿和梁構件的布置,沒有設置樓板布置和墻、墻上洞口的布置。荷載方面設置了恒、活荷載的輸入,每種荷載設置了梁間荷載和節點荷載的輸入。

軟件提供蒙皮導荷菜單可進行作用在空間結構上的荷載的自動導算,導算的荷載工況包括恒載、活載、自重、+X風、-X風、+Y風、-Y風共7種荷載類型。蒙皮是沿著桿件或者墻面邊界形成一個面,在該面上賦值面荷載,軟件將該面荷載導算的過程為蒙皮導荷。

2把空間結構建模嵌入在普通的樓層建模中方式中的好處是什么

建模程序以逐層建模方式為主,同時提供空間建模方式,并使二者密切結合。這是因為設置了復雜空間結構的建筑工程,其大部分仍設置了樓層,對樓層部分按照逐層建模方式效率高得多。完全依靠空間建模方式建模的實際工程很少。

有的軟件系統另外設置了單獨的空間建模程序,但這樣的程序以三維操作為主,操作方式和樓層方式差別太大,需要另外學習。由于一般建筑結構中的復雜空間結構只占很少部分,大部分仍屬樓層模型,把樓層模型用三維操作建模顯然效率太低。因此這樣單獨的空間建模程序很難普及應用。

用戶應在逐層建模操作完成,并樓層組裝后,再操作空間模型菜單補充輸入空間模型部分。為了空間模型的定位,空間建模應以已有的樓層模型為參照,空間建模是在已有的樓層模型上補充輸入。

軟件要求至少設置1個普通樓層,如果這個樓層上沒有構件的布置,可把空間結構相關的平面節點網格設置在這個普通樓層上。

3空間建模時參照樓層的作用是什么?

除了完全沒有設置平面樓層的建筑,一般的空間建模時,應首先選擇參照的樓層自然層。參照的樓層可以是一個樓層,比如需在頂層設置空間桁架時就選擇頂層作為參照的樓層;還可以選擇多個樓層,如需在某幾個樓層之間搭建空間模型。

可以看出,參照樓層確定了空間結構的空間定位。

空間網格線輸入時,可在參照樓層上捕捉、或參照定位,參照樓層上的網格軸線可作為空間網格線的捕捉對象或者參照對象。參照樓層上的構件只起顯示參照作用,不能作為捕捉對象。由于經過全樓組裝后的自然層的空間位置已經確定,這樣輸入的空間網格也隨之確定。當樓層組裝修改后自然層空間位置發生變化后,空間模型也將隨之變化。因此可以看出,參照樓層的主要作用是把輸入的空間結構在三維模型中準確定位。

空間模型還可以建在已有樓層的內部,比如古建的大屋頂,可將大屋頂的柱和屋面梁部分作為普通的樓層建模,將屋頂下的多重檁架部分按照空間模型輸入,軟件計算時可將多重檁架作為屋頂層的子結構自動連接處理。類似這類形式的的還有層頂的桁架結構。如果同時在多個樓層布置了桁架,可在多個已有樓層將空間模型同時輸入,軟件可將布置在多個樓層的桁架作為各個樓層的子結構自動連接處理。

導入已有的空間網格時,也應首先選擇參照的自然樓層,將導入的模型用鼠標動態移動,布置到已有的樓層上。

4空間軸線輸入要點

空間建模的核心是輸入三維的網格軸線。

程序設置了節點、直線兩個菜單,輸入空間的線和節點。

按照樓層輸入方式時,輸入的點、線等圖素只限于水平面上,空間建模菜單下取消這一限制,可以隨意繪制空間任意的點、線。因此,空間點的坐標輸入是三維的,需要輸入它的X、Y、Z的三個值。比如輸入空間直線時,其第一點確定后,第二點的定位需要輸入相對于第一點的X、Y、Z方向的三個值。

繪制出的空間線將以黃綠色顯示,以便和平面樓層的紅色網格線區別開來。繪出的空間線將在互相相交處自動打斷成分段的網格和節點。

節點輸入菜單有三項:節點、定數等分、定距等分。

節點輸入菜單

節點:直接輸入空間節點,可以連續輸入。

定數等分:在一條已有的空間直線上等分輸入節點,等分數量由用戶輸入。

定距等分:在一條已有的空間直線上按照用戶輸入的距離輸入節點。

5工作基面的應用

工作基面是繪制空間線的重要工具。當需要繪制的圖素位于空間某同一平面內時,可以將這一平面事先定義為工作基面,隨后繪制圖素的操作將鎖定在工作基面內進行。這樣用戶可以像繪制二維圖素一樣方便地繪制三維圖素。在工作基面內,將基面的Z方向鎖定,鼠標只能在基面內繪制,繪制的方式、使用的的各種工具和在普通平面上同樣。

由于大部分的空間線是處在某一平面內的,如空間桁架的桿件處在X-ZY-Z的豎向平面內,可以將某一X-ZY-Z的豎向平面定義成工作基面,再在上面繪制桁架軸線就很方便了。

定義工作基面的操作是:逆時針方向選擇已有的空間三個點確定工作基面,選擇基面的原點,定義基面的X軸方向。定義工作基面完成后,將在工作基面的原點處出現一個較小的坐標軸。隨后的繪制圖素的操作將鎖定在該工作基面內,直到點取取消工作基面菜單。

6空間建模中的構件輸入和荷載輸入

在空間建模中,構件截面定義、荷載定義是和樓層建模統一的,輸入方式類似。軟件設置了布置柱、斜桿、梁的菜單,沒有設置墻和樓板的布置菜單。

可以在空間網格上布置柱、斜桿和梁構件。定義柱、斜桿和梁截面的方式和前面的樓層建模時相同,布置斜桿和梁時,沒有設置偏心的內容。程序將空間布置的桿件按照其截面寬向下的整體坐標考慮。

原來的斜桿布置,設置了按照節點的布置方式和按照網格的布置方式。在空間建模下布置斜桿時,程序隱含按照網格方式布置。

柱只能在垂直的軸線上布置,布置時可輸入柱相對于節點的偏心和轉角,其偏心值和轉角值都是相對于整體坐標系的數值。

荷載分為恒荷載、活荷載的輸入,每種荷載下設置了梁間荷載節點荷載兩種荷載的輸入。

7參數化輸入空間桁架、網架、網殼、平面桁架

在空間建模菜單下設置了參數化生成空間模型的菜單,可用參數化方式輸入空間桁架、網架、網殼、平面桁架,實現快速建模。自動生成的類型共幾十種。

參數化不僅可以生成空間網格,還可以同時布置構件。

空間直線桁架參數:

C:\DOCUME~1\陳岱林\LOCALS~1\Temp\SNAGHTMLafb64ac.PNG

空間弧線桁架參數:

C:\DOCUME~1\陳岱林\LOCALS~1\Temp\SNAGHTMLafc5f49.PNG

 

空間網架參數:

C:\DOCUME~1\陳岱林\LOCALS~1\Temp\SNAGHTMLafdca91.PNG

可則自動生成的網架類型:

網殼參數:

C:\DOCUME~1\陳岱林\LOCALS~1\Temp\SNAGHTMLaffc71c.PNG

可自動生成的部分網殼類型:

單榀桁架參數:可生成的桁架類型有梯形屋架、三角形屋架、托架

C:\DOCUME~1\陳岱林\LOCALS~1\Temp\SNAGHTMLb01d849.PNG

三、通過多種導入方式完成空間結構建模

1導入Autocad軸網

可以導入已有的在Autocad中建立的空間軸網。程序將Autocad軸線轉化成本程序識別的空間網格線,并布置到已輸入的樓層上。這是空間模型的輔助的輸入方式之一。

導入前也應選擇參照的樓層,操作時用鼠標動態拖動轉化好的空間網格,使其和參照樓層的節點捕捉定位。

需要注意原有Autocad圖畫圖的長度單位,在YJK輸入的單位應是mm,如果Autocad圖的單位是m,應將轉圖對話框上的比例設置為1000。

導入AutoCAD空間網格線實例-音樂廳

樓層模型部分空間模型部分

1切換到空間結構,參照樓層選1-8

2)點命令,打開工程目錄下的音樂廳幕cad,選擇軸線,設置基點(根據普通層模型與將要導入的cad圖的空間位置選擇一個合適的定位點作為基點):

 

完成后,點生成模型命令,將設置的基點與普通層對應的節點進行連接,導入cad圖過程中可以拖拽基點到合適的位置,拖拽過程中清晰直觀顯示了待導入的cad模型的輪廓線(白色線),可以幫助操作者準確的把模型定位到合適的位置

根據命令行提示選定好插入點后回車完成導入cad,完成后的模型如下圖所示,模型中部分空間軸網與普通層之間缺少連接,需要手工增加網格進行調整:

 

調整完成后定義布置相關構件,完成空間結構部分的模型,最終模型如下圖所示:

2接口方式導入其它軟件模型到空間層

通過接口導入其它軟件的模型到盈建科的空間結構中:如空間結構中的、

yjk軟件啟動界面的Midas接口等多種接口方式,將在其它流行軟件中建立的空間結構模型直接轉入盈建科的空間結構中:

接口導入實例:帶有空間網架及桁架模型

 

工程1下部混凝土工程PKPM建模,通過PKPM接口轉入yjk

工程2屋頂網架:Midas建模,通過Midas接口轉入yjk空間層

工程3:空間桁架3D3S中建模

拼裝過程

1工程33D3S模型,目前yjk軟件沒有該軟件的接口,需在3D3S轉成madis gen模型,然后將gen模型轉成yjk模型,轉模型中選全空間層,將該gen桁架轉為yjk的空間桁架:

拼裝完成的空間桁架切換到空間結構中,保存退出

2同一個yjk版本分別打開工程1工程2,確定拼裝方案及拼裝位置。保存退出。

3新建工程空間網架+空間桁架拼裝模型,該工程即為以上三個工程拼裝后的整體模型。

4拼裝工程1

新建工程中切換到樓層組裝-工程拼裝,參數

工程1“下部混凝土部分拼裝進來。

5切換到第4,拼裝工程2“屋頂網架,拼裝方案選擇合并頂標高相同的標準層(目前對于空間結構不支持樓層表疊加方式

設置左下頂點為定位基點,旋轉角0,將空間網架拼裝到yjk空間結構中:

切換到空間結構,參照樓層選4-4,用移動命令將網架移動到4層頂:

移動后的效果:

6拼裝工程3空間桁架

切換到樓層組裝-工程拼裝,打開空間桁架模型,按默認的合并頂標高相同的標準層方式,空間層在工程拼裝對話框中不顯示,故無法確定準確的對位基點,可以直接點確定將桁架拼裝到yjk空間層。

切換到空間結構,參照樓層選3-3,用移動命令空間桁架移動到3層頂

最終的模型:

、導到樓層菜單的應用

軟件自動將空間結構菜單建立的模型放到最后一個自然層,但是當空間結構同時分布在多個自然層時,分布在各層的構件對各層的樓層指標計算都是有影響的,在結構計算時把這些構件放到最后一個自然層,可能導致樓層相關的各項指標計算不全面。

【導到樓層】菜單的作用,是把空間建模的桿件、荷載導到普通樓層中,這常常是為了結構計算中樓層指標的正確計算。

C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\SNAGHTML1c5dfe5.PNG

對空間結構進行導到樓層的操作時,可以在對話框中同時輸入多個需要導到的自然層號,各樓層號之間用逗號分開。對于連續的樓層可輸入起始層號和終止層號,并在其間加“-”,例如輸入1,3,6-10,表示將選擇的構件根據標高分別導到1、3、6、7、8、9、10。

空間結構的桿件歸到某一自然層的原則是,桿件的某一端或者兩端節點的標高處在該自然層范圍內,框選需要導到樓層的空間結構桿件時,軟件按照這樣的規則將空間桿件分別導到不同的自然層中,同時從空間層刪除。如果構件標高不在要求的樓層范圍內,構件不導入,仍留在空間模型中不變。

當有些復雜空間結構構件布置在普通樓層上,用標準層平面建模方式不易輸入時,可將這樣的構件用空間建模方式輸入,然后再用【導到樓層】菜單將它們轉到普通樓層。

因此,利用空間結構菜單,可以大大擴充普通樓層的形式,可以對包含任意復雜結構形式的普通樓層建模,從而適應復雜多樣的結構形式的設計需要。

實例一:復雜標準層例1-22408

4.1 帶復雜結構高層建筑

該高層建筑113,112層(也是112標準層)結構復雜,有大量斜桿、層間梁。該樓層建模必須依靠【空間結構】菜單才能完成,如圖4.1所示。

對于這樣的樓層,雖然依靠空間結構菜單可以全部完成該層的建模,但是更有效率的操作是普通層建模和空間菜單建模的結合使用,因為該標準層中大部分構件是橫平豎直的構件,對于這類橫平豎直的構件按普通樓層的建模方式就可以輸入。因此該層的建模分為如下的3步進行:

1對該樓層中可用普通樓層建模方便完成的部分,先用普通樓層方式輸入,如圖4.2所示;

4.2 在普通層中輸入常規構件

2進入空間結構】菜單,以該普通樓層為參照樓層,輸入斜桿、層間梁等內容;

3使用導到樓層菜單,空間結構菜單輸入的內容導回到普通樓層。

實例二:復雜標準層例2-31485

4.3帶桁架工程實例

工程2,2層(也是2標準層)結構復雜,其平面桁架部分由斜桿、層間梁組成,如圖4.3所示。該樓層建模應采用普通層和【空間結構】菜單相結合方式才能完成。

通過觀察可以看出,第2標準層雖然形式復雜,但該層大部分構件組成了一個坡屋面結構。對于坡屋面部分,用普通樓層的建模方法就可以輸入。僅對坡屋頂下面的桁架部分,才需要使用【空間結構】菜單進行輸入。對于2標準層,我們也分為如下的3步完成建模:

1對該樓層中可用普通樓層建模方便完成的部分,先用普通樓層方式輸入,如圖4.4所示;

4.4在普通層中輸入常規構件

2進入空間結構】菜單,以該普通樓層為參照樓層,輸入桁架部分等內容;

3使用導到樓層菜單,空間結構菜單輸入的內容導回到普通樓層,如圖4.5所示。

4.5將空間層構件導回到普通層后效果

實例三復雜空間層導到詳解-36513

1.用戶問題

是一個復雜棧橋模型,該模型由STAAD軟件轉換到YJK,由于是一個全空間結構的工程,不好分層,于是全部轉到空間結構菜單下,由于規模較大,直接YJK軟件計算不穩定。

模型如下圖所示:

 

2.解決方法

yjk空間結構中的導入樓層命令,最終該工程拆分成14普通樓層,操作步驟如下:

1在普通中建立對應空間層標高標準層

該工程為全空間層,需要把他分為多個普通樓層,空間層導入普通層的原則是空間層的構件在普通層的豎向標高范圍內,或桿件兩端至少一個在普通層的層高范圍內。因此,空間層某一部分轉化成普通,首先需要建立一個普通層,并使他從下到上的標高和要轉化的空間結構對應。

把某部分空間結構轉成普通層的操作步驟分為步:

一)測量待轉換空間層的底部高度a和從下到上的總高度h。

退出空間結構菜單,建立一個新的標準層,并在本層信息菜單下將該標準的層高設置成待轉換的空間結構的高度h;

該標準層初始狀態應為一個沒有任何構件的空的標準層。

三)在樓層組裝菜單下加入該標準層,假設新增的自然層號為N,對該樓層的底標高準確輸入a值,注意需關閉樓層組裝表上的自動形成樓層底標高功能;

進入空間結構菜單,點導入樓層菜單,輸入導入的樓層號為N,選取待轉換空間結構的全部構件,然后這些構件將在空間菜單消失,只剩下空的網格節點。

如果選取的桿件不能消失,說明他們和新建的普通樓層在高度上不能對應。

這種轉換形成的普通樓層一般采用廣義層的概念,即這些樓層不一定像一般樓層那樣的從下到上的順序,他們的樓層號隨意的,例如某一部分空間結構可以轉到第1自然層,也可以轉到第5自然層,真正決定他們樓層關系的,是他們在樓層組裝表中的標高和空間位置。

下面以支架1轉換為樓層2的過程為例說明。

)在空間結構菜單菜單下測量待轉換的支架1的底部高度a=-1200mm,從下到上的總高度h=11800mm。

)退出空間結構菜單,建立一個新的標準層2,并在本層信息菜單下將該標準層的層高設置成支架1的高度h=11800;

該標準層初始狀態應為一個沒有任何構件的空的標準層。

三)在樓層組裝菜單下加入該標準層,新增的自然層號為1,對該樓層的底標高準確輸入a值為-1.2m,注意需關閉樓層組裝表上的自動形成樓層底標高功能;

)進入空間結構菜單,點導入樓層菜單,輸入導入的樓層號為1,選取待轉換支架1的全部構件,然后這些構件將在空間菜單消失,只剩下空的網格節點。

 

退出空間結構菜單,切換到普通層的第一標準層,導入的第一層如下:

下面用圖解的方式詳細說明該工程空間層的拆分過程。

空間層左邊第一部分拆分4,對應普通層的第1、第2、7、8標準層(也是自然層)

空間層部分拆分3,對應普通層的第3、9、10標準層

空間層部分拆分3,對應普通層的第4、11、12標準層

空間層部分拆分4,對應普通層的第5、第6、13、14標準層

3最終模型

根據以上方法,在普通層建立了14對應空間層分層的標準層,最后的樓層組裝表如下:

空間層全部導入到普通層后的最終模型如下:

經過上述操作后,空間層的構件全部導入到了普通,該工程可以正常計算、正常出施工圖,滿足了用戶要求。

、導到空間菜單應用

YJK構件布置菜單下設置了導到空間菜單,他的作用是把普通樓層中已經布置好的桿件、荷載導到空間結構中去,正好和空間結構菜單下的導到樓層菜單的作用相反。

【導到空間】菜單的用處主要兩點:

1、復雜結構標準層的修改對于結構復雜的普通標準層一般是依靠【空間結構】菜單建模、再導到普通樓層中的。如果對復雜結構部分需要進行修改,使用普通樓層的菜單進行修改會很不方便。因此可把他們先導回到【空間結構】菜單下,用空間三維方式修改后,還可以再導回到普通樓層。

2、普通標準層的合并與拆分對普通標準層建模并組裝好的樓層,如果需要對標準層進行合并或者拆分的操作,可以把他們先導到【空間結構】菜單下,在樓層組裝表中刪除原來的標準層,建立新的合并或拆分后的標準層,并進行樓層組裝,最后參照新的標準層,把空間結構中的內容再導回普通層,相關桿件就會自動合并到新的標準層中,從而實現桿件在新標準層中的合并或者拆分。

【導到空間】菜單不能把墻、樓板及其上布置的荷載導出到空間菜單。命令目前不支持弧形梁導到空間層。

實例一43096(斜撐應導到上層)

1.      用戶問題

ETABS模型由YJK模型導入,陣型、周期兩者一致。但對比YJKETABSMIDAS(結果與ETABS接近)支撐計算結果,發現YJK計算結果內力偏大。找不到原因。

原始模型中斜撐均布置在本層平面樓板的上方,形成懸臂

2.利用yjk導到空間命令斜撐導到空間層

切換構件布置菜單,標準層斜撐所在14層,點導到空間命令,根據命令行提示光標選擇目標,用下框選的方式只選擇斜撐,選中后斜撐變成紅色,點右鍵確認。

切換到空間層,可以看到14的斜撐已導入到了空間層:

同樣的方式,將26層(標準層13斜撐導到空間。

3.利用yjk導入樓層命令,將空間層的斜撐導入到原樓層的上一層

切換到空間結構,導入樓層命令,將原來分別在自然層14、26位置的斜撐分別導到對應的上一層15、27

經過以上操作后,原模型上斜撐的位置均調整到了上一層,但保持他們在整模型上位置不變

調整后的模型計算后,斜撐內力結果正確,用戶問題得到解決。

實例二:30688-重新分層例

1.用戶問題

模型檢查出錯,無法進入求解模塊。

模型其他軟件過來后沒有進行處理,只了兩個標準層,其中第2層高23631,且存在多層梁,樓層劃分明顯不合理,導致該模型無法完成數數據檢查和計算。

2.利用導到空間將第2導到空間菜單

構件布置菜單,運行導到空間命令,框選第2標準層的全部構件,將他們全部導到空間菜單下

導入到空間層后在空間菜單下的效果:

3.利用導入樓層命令將空間層模型重新進行分層

空間層模型切換到前視圖,前視圖梁柱分布情況可以看出,該空間層大致可以分為4,用測量命令測出每層的高度:

根據上述測量結果,原來的第2層高23631需要拆成4高度,分別為5000、5000、4850、9020,根據這4高度需要在普通層建立對高的空標準層,并進行組裝,樓層表如下:

在空間結構,用導入樓層命令,將空間層對應標高的構件分別導入到普通層的2-5,導入后的效果如下圖所示:

經過以上操作,該工程可以通過數撿并能正常計算,解決了用戶問題。

下圖為設計結果中的三維陣型圖:

實例三:復雜空間層重新分層-38885

1用戶問題

該用戶的工程一定是從其他結構軟件轉過來的模型,分成2個結構標準層,第一層只包含地下室的一個局部,而第二層是一個完整的類似體育場館的模型,既包含各層看臺部分,又包含頂部的復雜空間網架部分。

用戶用這樣的模型直接計算,但是計算不下去。經查為第二層的梁的數量超界。

建議用戶對第2層進一步細分為幾個樓層。

 

改造該模型的步驟如下。

21層層高為5400mm

原有的樓層組裝關系如下圖所示,可見第一層懸在網格線上很多,第二層的底標高為-0.7m,第二層上存在700高的一段墻,該部分應該和一層合并。

對第一標準層修改層高從原來的7800改為5400,相當于合并了原來在第2層的700高的墻。改所有墻底標高、墻頂標高、柱底標高、上節點高都為0。

修改樓層組裝表:

32層網架以下部分分為5

1現將第2層網架以下的看臺部分導到空間

現將第2層網架以下的看臺部分利用導到空間菜單,導到空間菜單下。

進入空間結構菜單,可以查看導到這里的網架下的看臺部分。

使用測量菜單測出各層層高,可將看臺部分分為5個標準層,層高分別為5.4m、4.5m、5.1m、5.4m、8.643m。

2將現有第1層層高范圍部分導到1

使用導入樓層菜單,在如下對話框中填入1,框選如下圖中的第一層部分,這部分層高5.4m,與現有1層高度相同,將這部分導入現有的第一層。

4、生成新的3-6標準層

用建立新的標準層的辦法,建立4個新的標準層,他們的層高分別定義為4500、5100、5400、8634,在標準層內甚至可以不輸入任何軸線和構件。然后組裝這4個標準層到樓層組裝表中。

進入空間結構菜單,將剩余部分逐一導入3層、4層、5層、6層。注意,因為現在的第二層還被原來的第2標準層占用,將來把網架部分轉為普通層后,此時的3-6層應為最終的2-5層。下面圖中的層號使用的是他們最終的層號。

本工程梁的中間節點非常多,可以通過清理網點菜單去除梁的中間節點。但是對于梁下同時布置了層間梁的情況,清理網點后梁兩端的高差信息可能丟失造成梁的某些部分布置混亂。對這種情況只能人工作局部的補充調整。

5將網架部分轉為2個標準層

原有的第2標準層的網架下的看臺部分已經被導到空間結構、并已經被轉到1-5層的結構層中,剩下的網架部分如下圖所示。

從理論上講,在第2標準層已經只剩了網架部分,保持第2標準層在樓層組裝表中的狀態就可以完成建模,進行后續的操作了。

但是由于網架部分體量較大,且可以明顯地分為上下兩個部分,為了方便后續的計算和管理,我們把網架的下邊部分和上邊部分分別轉為2個標準層。

我們準備在網架的新的標準層中設置新的底標高和樓層高度,為此需要對原來第二標準層的網架部分認真做一個測量。

首先測量網架最低標高的節點和結構正負0的距離,該值可以作為網架層的底標高。我們對下部網架和上部網架分別測出的底標高值為8.991m5.897m。

然后測量網架層的樓層高度,即測量網架最低節點和最高節點之間的距離作為網架層的層高。我們對下部網架和上部網架分別測出的層高值為16928mm19553mm。

我們分別對下邊網架和上邊網架做重新轉換樓層的操作。

每次導到空間的操作之前,應將空間結構菜單下遺留的網格線刪除干凈,以避免他們對于新的樓層轉換的干擾。

對原第2標準層的下邊網架進行導到空間的操作。然后定義新的標準層,設置層高為16928,將該標準層組裝到樓層表的第7層(最終為6層),設置其底標高為8.991m。再把空間菜單中的網架導入第7層。

同樣步驟完成對原第2標準層的上邊網架轉換到第8層的操作。

把原來的第2結構標準層從樓層組裝表中刪去,因為他已經空了。

6最終的模型

在樓層組裝表中對標準層按從下到上重新排序,最后的樓層組裝表如下。

從全樓模型中的不同標高的紅色網格線的位置,可以看出各層組裝的狀況,以及樓層之間的關系。

因該模型桿件的中間節點很多,為了使后續計算順利,將網架樓層上的梁都設置為兩端剛接,對網架斜桿也設置為兩端剛接。

新模型的計算順利通過。

、空間結構的支座設置和彈性連接

模型中包含大跨空間結構時,常需要對大跨結構的支座設置彈性連接。這里的彈性連接指的是鉸接支座或者可以滑動的支座形式,因為大跨結構必須考慮它實際存在的支座滑動才能滿足實際要求。

YJK提供三種設置彈性支座的方式:

1、兩點約束;

2、將斜桿設置為彈性連接;

3、單點約束;

 

1、兩點約束

一般應采用兩點約束的方式設置支座。兩點約束用于指定同標準層內(或空間層內)兩點間的約束關系。操作步驟兩步:第一步在建模時在支座處設置好分開的兩個節點,第二步在計算前處理,使用節點菜單下的兩點約束菜單設置兩點約束,第三步補充層間桿件連接。

下面以空間菜單中的網架的支座設置為例說明,網架是在空間菜單下建模,它的支座設置在第4層框架的柱頂。

第一步,設置網架支座分開的兩個節點。

由于網架的支座高度為300mm,位于網架的上弦,在網架建模時,使網架的位置高于框架第4層的柱頂為300mm。

為了兩點約束的設置,需要在支座處設置分開的兩個節點。對于支座的上節點,我們直接以支座在網架上弦處的節點為支座的上節點,不用另外單獨設置;對于支座的下節點,須設置在4層的柱頂節點處,這個節點需要單獨畫出。

支座的下節點須在空間菜單下設置。

為了準確、方便地繪制每個網架支座的下節點,可使用參照樓層菜單,使用框架第4層為參照樓層,對模型用單線顯示(使用屏幕右下角的按鈕),用鼠標捕捉圓圈處的柱頂畫出節點。

由于是在參照樓層的柱頂節點直接畫出支座下節點,因此這種方式概念明確,設置準確,操作簡便。

第二步,在計算前處理設置兩點約束。

退出建模菜單,進入計算的前處理,點取節點屬性菜單下的兩點約束菜單,然后分別對每個支座設置兩點約束,操作是現在對話框上設置支座屬性,再用鼠標點取支座的兩個節點。

每個節點6個自由度,點【兩點約束】菜單彈出對6個自由度的控制對話框,用戶需對約束的自由度前打鉤,如下對話框設置的是鉸接、約束X、Z方向平動、對Y方向設置2000kN/m剛度的滑動連接。

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特殊構件定義和計算簡圖中均以綠色表示被約束節點,紅色表示約束的主節點,一般為支座下節點,綠線表示兩節點間存在約束關系,并且附有文字標注。主從節點的選擇和計算結果關系不大。

通用有限元的建模方式為空間方式,YJK對于空間結構層的兩點約束操作方式與通用有限元軟件相同,但是特別是YJK的普通標準層中,節點都是位于樓層平面上的,兩點約束只能加在層頂水平位置分開的兩個節點上,不能在層頂和層底之間設置兩點約束,因此更減少了兩點約束的應用。

對于兩點約束的坐標系,當連接屬性為線性時,取決于在【節點屬性】-【局部坐標系】中定義的局部坐標系,當未定義局部坐標系時則默認為全局坐標系;當連接屬性為其他屬性時,則局部坐標系1軸為由從節點指向主節點的連線方向,2軸為垂直1軸向上方向,3軸方向按1à2軸的右手螺旋定則確定。

第三步,為了建立樓層關系的補充措施。

為了建立樓層關系,還需要把至少一個支座,設置為斜桿。

由于空間結構將形成一個最上的樓層,樓層之間是需要桿件相連的,而如上空間網架與下層之間都是分開的兩個節點,這將造成模型檢查的樓層懸空的提示,也不能在計算結果中形成空間樓層和下面樓層的正常的相關統計計算,因此需要把空間結構的至少一個支座用斜桿模擬建模。

對于這個斜桿支座,還需在前處理的特殊支撐菜單把他設置為彈性連接。

這個第三部的操作,同下節的將支撐桿件改為彈性連接方式。

2、將支撐桿件改為彈性連接

這一方式是將彈性連接位置的兩個節點之間輸入一根斜桿,再到計算前處理的特殊支撐菜單,利用設置連接屬性菜單將這些支撐設置為彈性連接。

具體操作分為兩步。

第一步,把網架支座用斜桿建模

假設網架的支座高度為300mm,位于網架的上弦,在網架建模時,使網架的位置高于框架第4層的柱頂為300mm。

把網架的每一個支座都用斜桿建模。

為了準確、方便地找出每個網架支座的下節點,可使用參照樓層菜單,使用框架第4層為參照樓層,畫支座軸線時,用鼠標可準確捕捉參照樓層的柱頂節點,從而保證支座和下層的準確連接。

第二步,把每個斜桿支座在前處理的特殊支撐菜單設置為彈性連接

YJK在【前處理及計算】-【特殊支撐】菜單下,設置了可將支撐桿件改為彈性連接的菜單,操作是先定義連接屬性,再把設置好的連接屬性布置到相應的斜桿桿件上。軟件將自動把相應的支撐桿件改為彈性連接,他的作用和加在支撐兩端點之間的兩點約束相同。

點【定義連接屬性】菜單彈出對話框,連接屬性包括線性、屈曲約束支撐”“阻尼器、塑性單元、隔震支座、間隙6個選項。對于空間結構的滑動支座,在這里應選擇線性項,并給6個自由度賦值。

對于按斜桿方式定義的連接屬性,其坐標系則固定為該桿件的局部坐標系,即:1軸為由斜桿較高端指向斜桿較低端的連線方向,2軸為垂直1軸向上方向,3軸方向按1à2軸的右手螺旋定則確定。

這種將支撐改為彈性連接的方式是YJK的特色,他使彈性連接的設置變得既方便、適應性又強。首先因為支撐的輸入在YJK的建模中非常方便,另外由于約束加在支撐兩端節點之間,這樣設置的滑動支座不會受到約束,滑動在非水平方向也可以實現。

這種方式的優點是:1)支座的內力結果可從斜桿內力結果輸出得到;2)適應空間結構模型導入到普通樓層的情況。

如果將空間結構菜單生成的空間模型導入到了普通樓層,則應采用本節的支座用斜桿建模方式。由于對普通層不能在平面同一節點設置兩點約束,這種情況下,對于支座只能設置為斜桿,再把斜桿轉為彈性連接的方式了。

3、單點約束

【單點約束】是YJK獨有的特色菜單,他是針對柱底下的約束設置(也可在支撐底下設置)。軟件自動在柱底和下層節點之間設置約束,不用再人為在約束處設置分離的兩個節點,簡化了操作。因此,對于柱下、支撐下的彈性連接用單點約束設置更方便。需注意的是,【單點約束】目前不支持在多根構件交匯的節點進行設置。

對于單點約束的坐標系,當連接屬性為線性時,與兩點約束方式一致,取決于【節點屬性】-【局部坐標系】中定義的局部坐標系,當未定義局部坐標系時則默認為全局坐標系;當連接屬性為線性以外的其他屬性時,默認1軸為豎直向下,2軸為全局坐標系Y軸,當定義了節點局部坐標系時,則以局部坐標系的Y軸作為2軸方向。

根據上述規則,對于垂直的柱或者垂直的支撐桿件來說,柱底的滑動可以不受約束地實現,但是對于傾斜的支撐桿件來說,由于在斜撐垂直的方向上常常受到下層平面的約束,因此對于斜桿底部非水平面內的滑動支座,默認的局部坐標系方向可能不適用,這里設置的滑動支座不能起作用,需要先用【局部坐標系】菜單修改局部坐標系到滑動支座的水平位置,才可用【單點約束】菜單。

對比如上三種設置彈性支座的方式,可以看出,第一種兩點約束的方式最簡便,因為在建模中省去了支座本身桿件的輸入,只須設置支座的下節點,以網架下樓層作為參照層布置支座下節點,概念明確、操作簡便。第二種將支撐桿件改為彈性連接的方式適應性最強。

、蒙皮導荷的應用

在建模的空間結構菜單下設置了蒙皮導荷功能。

蒙皮是導算荷載的一種輔助功能,它是沿著桿件或者墻面邊界形成一個面,該面稱為蒙皮,在該面上賦值面荷載,軟件可將該面荷載沿著該面的投影方向或者法向進行荷載導算,將荷載導算到面的周邊節點上,這一過程成為蒙皮導荷。蒙皮導荷可用來進行恒載、活載、自重、+X風、-X風、+Y風、-Y風共7種荷載類型的導算。

恒載、自重的導荷將生成恒載的節點荷載,活載的導荷將生成活載的節點荷載,風荷載導荷按照精細風荷載(或稱為特殊風)計算方式要求的格式生成+X風、-X風、+Y風、-Y風的節點風荷載,它們可在計算前處理的風荷載菜單下查詢修改。

蒙皮操作的對象不僅限于空間建模生成的構件,還可以同時包括參照樓層的構件,甚至僅僅針對參照樓層的構件也可以進行蒙皮操作。

可以看出,蒙皮導荷是一種更加準確、便于人工控制、適應性更強的導荷方式。

1蒙皮的生成

蒙皮是在迎著荷載的方向上自動生成導荷面,軟件在迎著荷載的一側,自動沿著結構的最外側生成導荷面。

生成蒙皮的操作是點取蒙皮生成菜單,用戶用鼠標選定需要設置蒙皮的結構桿件,再給出荷載的方向,軟件自動沿著給定結構的最外側生成導荷面。

軟件提供的導荷方向是固定的6種:+Z、-Z、+X、-X、+Y、-Y,每次選擇生成蒙皮的構件后,彈出的荷載方向選擇見下圖,每次可選1種荷載方向,也可同時選擇多種方向。

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比如需要對某空間網架進行導荷,當進行豎向的恒活荷載導荷時,可以選擇-Z方向,即向下的方向,選擇網架相關構件后軟件將在網架最上面生成蒙皮;對于網架下弦部分作用荷載,可以選擇+Z方向,選擇網架相關構件后軟件將在網架最下面生成蒙皮。

為了風荷載的導荷,導荷方向常需要選擇+X、-X、+Y、-Y方向,選擇相關結構構件后軟件將在結構的+X、-X、+Y、-Y方向最外側生成導荷面。當然為了屋頂風的導算也需要沿著+Z或者-Z方向生成導荷面。

選擇生成蒙皮的構件可不限于空間結構菜單生成的構件,如果同時顯示參照樓層,則參照的普通樓層的構件也可被選擇生成蒙皮。

最簡單的情況是如果全部空間結構需要自動導算恒活風荷載,則可把全部結構框選選擇,軟件自動在結構的最上面及沿著結構的四周最外的一側生成蒙皮。

軟件提供蒙皮刪除菜單。如果自動生成的蒙皮不滿足要求,可以將其刪除,再手工選定局部相關構件補充生成蒙皮。只要選擇一批共面的桿件后軟件就可生成蒙皮。

2蒙皮荷載導荷的關鍵要素

蒙皮是個空間面,加在它上面的荷載可能來自各個方向,因此用戶必須理解蒙皮荷載導荷的關鍵要素。

蒙皮的關鍵要素是用戶選擇的生成蒙皮的構件、需要導荷的荷載的方向、蒙皮的法向和蒙皮上荷載的正負號,用戶必須正確理解這些要素,否則不能生成正確的荷載。下面詳細闡述這四大要素之間的關系:

生成蒙皮的操作是2步,第一步用戶選擇生成蒙皮的構件,第二步選擇荷載的方向;

假設每次操作用戶設定的荷載方向為一種,則軟件在迎著荷載的方向的最外側自動生成蒙皮;

蒙皮生成的原理是軟件自動尋找每一組共面的構件,并以每一組共面桿件為邊界生成蒙皮;軟件在荷載方向上投影,當最外側蒙皮遮擋了里側的構件時,如果某組共面的構件全部被遮擋,則該組構件將不會生成蒙皮;如果某組共面的構件僅部分被遮擋,則該組構件仍可生成蒙皮;

蒙皮的法向是對著荷載方向的,即和荷載方向相反。如對于豎直向下的恒活荷載在生成蒙皮時應選擇-Z荷載方向,-Z方向生成蒙皮的法向將向上;又比如+X向風荷載在生成蒙皮時應選擇+X荷載方向,+X方向生成蒙皮的法向將向左(-X方向)。

軟件提供菜單蒙皮法向專門用來顯示蒙皮的法向,在每個蒙皮面上畫出一個指示法向方向的小箭頭。軟件將在蒙皮的正法向方向標注用戶輸入的蒙皮荷載信息,如果蒙皮的法向相反了,可通過菜單蒙皮反向將其糾正。

加在蒙皮上的荷載方向的規定是:荷載與蒙皮法向相反時為正,相同時為負。例如,加在-Z荷載方向生成的蒙皮法向向上,豎直向下的恒活荷載應為正值;加在+Z荷載方向生成的蒙皮法向向下,豎直向下的恒活荷載應為負值;加在+X荷載方向上生成的蒙皮法向向左,+X向風荷載應為正值;加在-X荷載方向上生成的蒙皮,+X向風荷載應為負值;

3蒙皮操作常見問題說明

1)蒙皮導荷可以分批進行

蒙皮可用來進行恒載、活載、自重、+X風、-X風、+Y風、-Y風共7種荷載類型的導算,簡單情況下可以同時輸入并一次完成所有荷載工況的導荷,更多的情況下是分批進行,即每次生成蒙皮的操作僅僅針對某一種荷載類型。不同的荷載工況可以使用不同的蒙皮,因此導算完成某種荷載工況的蒙皮可以刪除。

在每個荷載工況下可以分批選擇不同的荷載方向,比如對+X向風導荷時,可以先選擇結構左側的構件并選擇+X荷載方向生成左側的蒙皮,并在左側蒙皮上輸入正值的風荷載體形系數;再選擇結構右側的構件并選擇-X荷載方向生成右側的蒙皮,并在右側蒙皮上輸入負值的風荷載體形系數。

蒙皮導荷生成的節點荷載是被單獨記錄的,即每個節點上可以記錄恒、活、+X風、-X風、+Y風、-Y風共6種荷載工況,但每一個工況的數值將隨著每一次導荷的操作被更換,而不是疊加。這種管理保證了蒙皮導荷可以反復多次地分批地進行。

2)孤立的同一組共面桿件應避免生成兩塊不同法向的蒙皮

對于孤立的同一組共面桿件,生成蒙皮的操作如果使用了正反兩個荷載方向,則可能在該組構件上生成了正反兩塊蒙皮,這兩塊蒙皮法向相反。操作時不小心就很容易對兩塊蒙皮輸入了同樣的荷載,這種情況將造成荷載和相抵消的混亂結果。

同樣對處于伸縮縫處的結構應避免生成蒙皮來導算風荷載。

3)導荷前應對不合理蒙皮編輯修改

在復雜空間結構下自動生成的蒙皮可能存在遺漏,可以人工選擇共面桿件進行補充。

應檢查是否生成了多余的蒙皮,比如在結構內部是否存在多余蒙皮,避免這些多余蒙皮被賦值導荷,造成荷載多算。

4)蒙皮生成必須避免的誤操作

1)用戶應注意蒙皮不應重復生成,否則造成荷載的錯誤導算。

2)使用參照樓層生成蒙皮時,所選擇的的參照樓層必須由不同的結構標準層組成。因為蒙皮導荷生成的節點荷載只能記錄在標準層數據上,不能記錄在自然層數據上,否則將造成導荷數據的混亂和錯誤。

4蒙皮面荷載

利用蒙皮可進行自重、恒載、活載、+X向風、-X向風、+Y向風、-Y向風共7種類型荷載的導算。

對蒙皮上的自重及恒活面荷載由人工定義輸入。對于風荷載既可人工輸入,也可輸入輸入風荷載基本風壓和體型系數等由軟件自動導算。

蒙皮上自重面荷載,指的是每平米蒙皮的重量,軟件按蒙皮的實際面積計算,按豎向向下荷載分配到周邊節點。生成導算自重面荷載的蒙皮時一般應選擇-Z方向。

對蒙皮面上荷載的導荷方式,軟件提供兩種:投影面方向和法向方向。

對蒙皮上的恒、活面荷載,一般可選擇按投影面方向計算,軟件按豎向荷載計算并按蒙皮的豎向投影面計算荷載總值并分配到周邊節點。生成導算恒活向下的面荷載的蒙皮時一般應選擇-Z方向,在這樣的蒙皮上輸入恒活面荷載的正值即可。如果選擇了+Z方向生成的蒙皮則應輸入荷載的負值。

對蒙皮上的恒、活面荷載也可選擇按法線方向導荷,此時軟件按蒙皮的法向確定荷載方向,按蒙皮全部面積計算總荷載,并分配到周邊節點。恒活面荷載的正負號決定于蒙皮的法向方向,而法向方向取決于蒙皮生成時選擇的荷載方向。

對蒙皮上的風荷載,導荷方式一般應選擇法線方向,此時軟件按蒙皮的法向確定荷載方向,按蒙皮全部面積計算總荷載,并分配到周邊節點;四個風荷載工況+X向風、-X向風、+Y向風、-Y向風的概念就是作用在整體坐標系的+X向、-X向、+Y向、-Y向的風荷載。輸入每一種風荷載工況時,需要分別對迎風面、背風面、側風面輸入不同的體形系數,并注意根據蒙皮的法向方向輸入風荷載的正負號。

人工輸入面荷載使用荷載布置菜單,分為定義面荷載和布置面荷載兩步進行,定義好的各種面荷載進入面荷載列表,選擇某種面荷載即后可進行布置操作。

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定義面荷載需輸入工況類型、荷載值、導荷方式。工況類型分為恒載、活載、+X風、-X風、+Y風、-Y風、自重7種。

導荷方式分為投影面方向和法向方向兩種。

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對于風荷載,從荷載輸入框中可以看出,既可以輸入蒙皮上的風荷載面荷載值,也可以輸入風荷載體型系數。當輸入風荷載體形系數時,還需在風荷載參數下輸入風荷載的基本風壓、風振參數等,軟件將根據每塊蒙皮最高點的高度自動考慮高度修正系數,并計算出每塊蒙皮上的風荷載面荷載值。

5風荷載參數

如果需要自動生成作用在各塊蒙皮上的風荷載,還需要用戶在風荷參數菜單下填寫風荷載的基本參數,對話框如下:

C:\DOCUME~1\陳岱林\LOCALS~1\Temp\SNAGHTML275628f.PNG

6蒙皮導荷

1自動導荷

蒙皮導荷就是將導荷面上的均布面荷載導算到蒙皮面周邊的節點上,生成的都是節點荷載。點取導荷菜單進行各種荷載的自動導算。

蒙皮導荷按照3種方式進行:對蒙皮自重采用固定的方式,即沿法向投影計算重量、再沿豎向投影面方向導算到周邊節點;對恒活荷載一般采用沿豎向的投影面方式導算;對風荷載一般采用沿著面的法向方向導算。

軟件對蒙皮導荷生成的各工況節點荷載專門記錄,比如在前面荷載菜單下輸入的節點恒載和節點活載和蒙皮導荷生成的節點恒載和節點活載分別記錄,這樣保持在蒙皮導荷下的恒活荷載修改不會影響其它菜單輸入的恒活荷載。

輸入蒙皮面荷載后,重復操作導荷菜單不會造成節點荷載的重復疊加,因為每次導荷后生成的節點荷載總是替換已有的節點荷載。

2生成的節點恒載、活載

恒載、活載的導荷將生成恒載的節點荷載和活載的節點荷載,可在恒載或者活載的節點荷載菜單下直接查看。自重導荷生成的節點荷載并入到恒載的節點荷載中。參照樓層上生成的恒活荷載還可以在前面的荷載輸入菜單下查看。

可以看出,如果需要對一般樓層的恒活荷載進行更加精細的恒活荷載計算,可以通過對參照樓層選擇生成蒙皮的方式進行荷載導算。

3生成的風荷載

風荷載導荷按照精細風荷載(或稱為特殊風)計算方式要求的格式生成+X風、-X風、+Y風、-Y風的節點風荷載,它們可在空間結構的風荷載菜單下查看:

在后面的荷載刪除菜單下可對蒙皮導荷形成的風荷載刪除。在空間結構菜單下,只能對風荷載查看或者刪除,不能直接輸入。

由蒙皮導荷生成的節點荷載是專門記錄的,這樣每次導荷菜單的操作,都會替換原有的導荷結果,重新生成傳導節點上的荷載,這樣避免造成節點荷載的重復疊加。

這里形成的風荷載在計算前處理的風荷載菜單下也可以查詢修改。注意在計算參數中必須選擇精細風荷載計算方式。

軟件在計算前處理中首先按照精細風荷載方式生成各層各部位的風荷載,再讀取這里生成的節點風荷載,并在相應節點替換原有值。前處理生成的精細風荷載是全樓完整的數據,蒙皮導荷生成的風荷載可以是局部的,換句話說局部的蒙皮導荷不會造成風荷載的遺漏統計,因此,蒙皮導荷可以只針對某個局部模型進行操作,在局部模型上得到更準確的風荷載。

7蒙皮的顯示開關

蒙皮僅是導荷的一種輔助手段,本身不是結構構件,蒙皮顯示菜單可用來控制蒙皮是否在屏幕上顯示。

8蒙皮材料

自動生成的蒙皮沒有剛度屬性,它僅僅是導算荷載的輔助工具。但是,在蒙皮菜單下設置了【蒙皮材料】子菜單,如果對蒙皮設置了材料屬性,則蒙皮本身成為結構構件,他具有剛度參與整體結構計算,并可按殼單元給出設計結果。

蒙皮材料設置了蒙皮的厚度、材料類型(混凝土、鋼、自定義材料),如果是混凝土材料,還需輸入混凝土的強度等級。把定義好的材料屬性布置到相應的蒙皮上,蒙皮就成為了結構構件。成為了結構構件的蒙皮用與普通蒙皮不同的顏色顯示。

操作流程:

1布置好蒙皮后設置材料屬性,

2在蒙皮上布置面荷載,比如恒活等;

3蒙皮導荷(必做)

4有限元計算。

注意蒙皮導荷步驟必須要執行,這樣蒙皮上布置荷載才能用有限元方式到周邊節點上,這是算質量用的。而內力計算時,蒙皮是彈性板6,蒙皮上的荷載是直接作用在蒙皮上的,用的是有限元導荷,不受參數控制

:下圖所示的模型中部分層間梁生成的房間無法生成樓板:

這種情況就可以利用蒙皮材料屬性來模擬層間梁位置的樓板。

操作方法:切換到空間結構,用參照樓層命令顯示需要布置蒙皮的樓層,在需要生成樓板的層間梁位置布置蒙皮,在該蒙皮上布置恒活荷載(類似于普通樓板的恒活荷載),并進行蒙皮導荷,完成普通蒙皮操作步驟后,定義蒙皮材料.

蒙皮材料定義完成后,兩個房間自動按有限元計算,切換到前處理,生成數據后,在計算簡圖可以看到布置有蒙皮材料的房間樓板的網格劃分與自動生成的樓板網格劃分效果一致:

計算完成后可以在設計結果-等值線-三維墻下面查看定義了蒙皮材料的蒙皮彈性板的應力配筋結

、空間模型的計算前處理和計算

1.空間結構工程設計要

在上部結構計算程序中,空間模型部分按照建模的狀況和已有的樓層連接在一起。前、后處理將空間模型作為特殊的一個樓層對待,并安排作為最后的一個標準層和自然層。

在特殊構件定義中空間模型作為最后的標準層處理;

在荷載校核、空間計算簡圖、計算結果輸出中它們將最后的一個自然層顯示。

如果空間結構的桿件已被導入到普通樓層,則這部分的設計流程與普通樓層相通。

在計算結果顯示中,可對空間模型部分按照三維內力菜單顯示輸出。

有空間模型時需要注意的主要方面是:

1由于空間層的分布比較靈活,它有時只和某一個普通樓層相連,有時和多個普通樓層相連,軟件作中的各種層之間的設計指標統計時,如果和該層上下相鄰的樓層既包括普通樓層又包括空間樓層時,軟件將只考慮普通樓層的貢獻而忽略空間層的因素。只有和該層上下相鄰的樓層只包括空間樓層時,軟件才能考慮空間層作為其相鄰層。

2由于空間模型在計算時被當做一個樓層,在施工模擬計算時也被當做一個放到最后的樓層處理。當空間模型不是處于最頂層時這種處理將與實際有較大出入,因此這時用戶應針對空間層與樓層的實際連接情況,人工修改施工次序。

3如果空間模型的結構材料和其它樓層不同,比如空間模型是空間鋼結構、而其他樓層是混凝土結構,則在結構計算前對這兩種結構體系設置不同的阻尼比。在計算參數的地震計算參數中,設置阻尼比時有三個選項:結構統一阻尼比,按材料取阻尼比,按樓層取阻尼比。

4)空間結構中的鋼結構斜桿默認為非兩端鉸接桿件

普通樓層中的鋼結構斜桿,除了截面大于500mm以外,默認設置為兩端鉸接,而對空間結構菜單的斜桿默認為非兩端鉸接。這是因為空間結構斜桿較多,如果默認為兩端鉸接容易造成計算不穩定出錯。

2設置支座

空間層模型中,構件底部是否嵌固,同樣受與基礎相連構件的最大底標高(m參數的影響。若空間層中有應該嵌固的部位在此標高之上,可以通過調整該標高數值解決。也可以通過【前處理及計算】-【特殊構件定義】-【節點屬性】-【支座設置】菜單,將空間層中交互指定支座節點,如圖3.1.31所示。

3.1.31 設置支座

若該標高超過了空間結構,則有可能在空間結構中生成多余的約束,此時只能通過調整標高數值至空間層以下解決此問題。

計算模型中的支座信息,可以通過【計算模型】-【軸測簡圖】中的支座開關進行查看,如圖3.1.32所示。

3.1.32 支座顯示

3.特殊支撐中設置空間屬性

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查看設計結果

定義中心支撐或按默認的支撐按照抗震規范


定義偏心支撐按照抗震規范8.5.2。

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定義一般桁架的弦桿和腹桿時,構造控制按照鋼結構規范支撐屬性限值控制。

網架、立體桁架、雙層網殼、單層網殼長細比限值執行網格規程。

 

4.特殊構件中設置鋼支撐的計算長度系數

按網架規范進行設置:

 

、主要參數設置

1結構體系

選擇框架結構,結構材料需要選擇鋼與混凝土混合結構。

2風荷載計算信息

對于此工程建議選擇精細計算方式,風荷載信息里不要勾選精細計算方式下對柱按柱間均布風荷加載,但是前處理的風荷載參數對于空間結構部分是不起作用的,空間網架風荷載一定要在空間建模中通過蒙皮--選擇生成--荷載布置進行風荷載類型布置,風荷載參數同樣在蒙皮--風荷參數里面設置,如圖:


風荷載參數.png
3結構阻尼比

軟件對于這種混合結構地震作用結構阻尼比在全樓統一基礎上提供了按材料區分方式,軟件根據各構件的應變能加權平均的方法來計算各階振型阻尼比,這種處理方式可以參見《抗震規范》10.2.8條文說明;除此之外,按照材料區分方式設計,對于此類結構同樣也能達到鋼筋優化的效果:

4鋼構件截面凈毛面積比設置

按網架規范執行:

、某工程導入屋面空間結構操作詳解-鯨鯊館

根據用戶提供的PKPM模型和中庭屋面、入口大堂的AutoCAD三維軸線圖,按照要求在YJK里面通過導入CAD圖形方式實現普通層建模與空間建模相結合并進行計算。

用戶提供的模型

1、PKPM模型

2、中庭屋面、入口大堂的AutoCAD三維軸線圖

建模操作步驟

1、轉換PKPM模型

PKPM數據到YJK,進入YJK,切到第3標準層,因原有模型無用網格較多,用清理網點菜單清理無用網格節點。

2、刪除中庭屋面處的梁

因為要以空間網架替換的中庭屋面處的鋼梁,故把這些鋼梁全部刪除。

剛梁刪除后將形成中庭的大房間,大房間上的樓板和恒活荷載仍將其作用??紤]到后面可用對網架的蒙皮導荷重新生成中庭部分的荷載,在這里對中庭的大房間作全房間開洞(如圖),這樣該房間上原有的的樓板與恒活荷載都不存在了。



3、空間結構菜單下導入中庭屋面網架

進入空間結構菜單,以第3層為參照層。

點取導入Dwg菜單,打開中庭屋面的Autocad文件,注意該文件是Dxf格式。

C:\DOCUME~1\陳岱林\LOCALS~1\Temp\SNAGHTML601a99.PNG

基點隱含設置在左下角,可不修改。

注意該Autocad圖按照米為單位繪制,YJK建模單位為毫米,需要點取設置菜單,將縮放比例改為1000。

C:\DOCUME~1\陳岱林\LOCALS~1\Temp\SNAGHTML677867.PNG

點框內的軸線菜單,點取選擇軸線直到全部軸線消失,再點取生成菜單,即把Autocad三維軸線轉成了YJK的空間網格線。

可先將導入的軸線放到參照樓層旁邊,進行調整后再準確定位。

原網架模型軸線中沒有支座部分,需要在網架下設置支座,設支座高度為400mm,這樣需要先在每個支座下補畫400高軸線。

將網架整體平移定位,平移時選擇最左下的支座線底部節點為平移的基點,方便和參照樓層的相關節點捕捉定位。

網架桿件尺寸須由用戶確定,這里先假設為250mm圓管,為此定義斜桿并進行布置。

4、網架下需設置支座桿件

網架支座和下面樓層之間需要設置彈性支座約束,由于網架在空間層,它是通過支座下端和普通層連接,彈性約束不是在樓層內設置,而是把它設置在層與層之間,這種約束可以通過計算前處理的單點約束菜單實現,如果是樓層內的彈性約束,需要通過兩點約束菜單實現。

因此,從設置彈性約束的角度來看,這里應對網架設置好明確的支座,本例中的支座是400高的斜桿。

本例中網架支座是布置在梁上的,梁在支座處原沒有節點,但是支座上布置的斜桿可由程序自動打斷下邊的梁,并在梁上生成節點,梁上有了節點才能進行單點約束的設置。

5、空間結構菜單下導入入口大堂

導入Autocad的入口大堂的Dxf文件的操作同前。

圖示為導入并增加桿件的入口大堂。

6、對空間網架結構進行蒙皮導荷

可用蒙皮菜單下的功能對空間網架結構進行荷載導算。

1)使用選擇生成菜單在網架上部生成蒙皮。

可框選全部中庭網架部分,在彈出的蒙皮方向選擇框上勾選-Z方向,即選擇荷載向下的方向。軟件在迎著荷載的最外側生成蒙皮,即在網架的最上生成蒙皮。

C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\SNAGHTML14c3fe8.PNG

2)布置蒙皮上的恒活荷載

定義恒載面荷載為1.5kN/m2,活荷載為0.5kN/m2。注意導荷方式應為投影面方向。

將定義的面荷載布置到每塊蒙皮上。

3)進行蒙皮的荷載導算

點取蒙皮導荷菜單,軟件將把蒙皮上的面荷載導算到蒙皮周邊的節點上。

可在恒載的節點荷載下查看導算好的節點恒荷載,在活載菜單下查看導算好的節點活荷載。

計算前處理

進入上部結構,通過前處理及計算節點屬性單點約束命令,對各個網架支座進行約束定義。

空間層被自動排在最后一層,即第5個標準層

對網架的左側支座設置鉸接連接,即如上圖,對框中的X、Y、Z平動剛度勾選,其余不勾選。

對網架右側支座允許沿X向滑動,對框中的Y、Z平動剛度勾選,其余不勾選。

軟件隱含對斜桿都設置為兩端鉸接,由于這里的空間結構桿件比較細長,空間整體性差,可在特殊斜桿定義中,將本層斜桿都定義為兩端固接。

生成數檢,可到計算簡圖里面查看模型軸測簡圖,確認沒有問題即可進行計算。

結構計算并查看計算結果

點取結構計算菜單如下:

計算完成后可到設計結果里查看相應信息。

注意是否有局部震動的提示,如果有可查看是否存在連接不上的構件。

可通過位移圖動畫查看計算結果是否存在異常。

 

、空間結構常見問題

1沒有設置支座

如圖10.1,該模型中,網架沒有設置支座,直接搭在下部樓層上。

10.1 帶網架復雜工程

在【空間結構】下生成的網架沒有設置支座,如圖10.2所示。

10.2網架模型

網架和下部樓層之間拼接連接時,直接放置到下層柱上,網架桿件和梁桿件重合在一起,如圖10.3所示。

10.3網架構件與普通構件重疊

這樣建模的問題是:網架結構和下部的支承結構連接關系混亂,并且不能設置網架的彈性支座。

2斜桿鉸接造成局部震動

10.4帶復雜網架結構工程實例

工程模型如圖10.4所示,計算后出現大量局部震動,用戶的問題是增加大量計算振型個數仍改善有效。

該模型的網架部分從SAP2000轉過來,在SAP2000計算時網架桿件間為固接,但轉到YJK后,YJK隱含設置的斜桿桿件都為鉸接,鉸接連接產生大量剛度薄弱環節,如圖10.5、10.6所示。

10.5 網架部分

10.6網架部分計算模型

計算振型數取30個,振型參與質量系數才百分之幾,遠不能滿足要求,如圖10.7所示。

10.7有效質量系數

對該空間層網架改為固接連接,在該層下點取【本層固接】菜單,如圖10.7,重新計算就正常了。

10.7本層固接菜單

計算振型個數還是30個,質量參與系數達到96%,如圖10.8所示。

10.8有效質量系數

YJK1.6.2.2及以后版本將空間層中輸入的鋼支撐兩端默認為固接,對于上述舊版本的模型或從其它軟件導入的模型,只需要在前處理-特殊構件定義中刪除-本層支撐即可恢復空間支撐構件為默認固接。

3施工次序錯誤造成計算不下去

采用施工模擬3計算時,必須注意施工次序是否正確,因為空間樓層被自動放到最后一個自然層,如果連接空間層的樓層號和它不連續就可能計算出錯。

10.9復雜結構工程實例

如圖10.9所示工程,普通樓層有4層,空間網架和第3層相連,但是空間結構本身處在第5層,當采用施工模擬3計算時,由于5層和3層不連續就可能造成計算出錯。

4約束設置不當造成機構

設置節點的彈性約束時必須確保不能造成機構的結構形式,機構將導致計算不能通過。

10.10帶桁架工程實例

3.1.25所示桁架,桁架之間沒有縱向聯系,如果對每個桁架支座都設置為鉸接,在桁架之間的方向將形成機構,導致計算不能通過。

解決的方法可以有兩個,采用其中一個即可計算通過:

1)在桁架之間補充設置聯系桿件,以形成完整的屋面結構體系;

2)對每個桁架只在一端設置鉸接,另一端為固接。

5桁架之間缺乏縱向聯系

上例即為桁架之間缺乏縱向聯系的實例,由于不能生成完整的屋面體系,將造成誤差很大。而且當設置節點的彈性約束時,這樣的布置極易形成機構導致計算不能通過。

6空間結構支座和下面樓層位置偏差

由于空間建模網格位置不準確,導致空間結構的支座和下面樓層出現位置偏差而聯系不上,導致支座懸空而計算不正確。

10.11空間結構支座和下面樓層位置偏差

10.12單線圖顯示

本例從實體顯示模型看,好像桁架支座和下層柱連接沒有問題,如圖10.11所示。但是切換到單線圖下放大查看支座,可以看出支座斜桿與下層柱之間存在明顯的偏差,如圖10.12所示,由于連接不上將導致支座懸空的后果。

解決的方案是:使用【平移節點】菜單,移動支座斜桿的下節點,使之和下層柱的節點相連,如圖10.13所示。

10.13使用【平移節點】菜單修改模型

計算完后,可以通過在各荷載工況下的位移動畫查看空間結構和下部結構的連接狀況,如果有未連接部位,該處必然出現較大位移變形。如圖10.114、10.15所示。

10.14修改后模型

10.15位移動畫

 

7軟件沒有自動計算空間模型樓層的風荷載

YJK把【空間結構】菜單建模部分自動放在最后一個自然層,但是軟件對這個樓層沒有像對其它普通樓層那樣自動生成風荷載,因為空間層體型多變復雜,軟件目前還不能自動算出這層的風荷載,因此對這層的風荷載必須人工補充輸入。

10.16所示結構由空間建模的樓層和下部的普通樓層組成,從二者分開的圖可以看出空間層占的部分很大,空間層對風荷載的受荷面積最大,整體結構分析必須認真考慮空間結構部分承受的風荷載。

10.16帶網殼復雜結構

補充空間層風荷載的方式最常用的就是在蒙皮上施加風荷載并進行蒙皮導荷,即按照風荷計算的要求在空間結構外表面生成蒙皮,輸入作用在蒙皮上的風壓或者體型系數,由軟件自動導算風荷載。對風荷載應分別輸入+X、-X、+Y、-Y向四組風荷載。

風荷載導荷按照精細風(或稱為特殊風)計算方式要求的格式生成+X風、-X風、+Y風、-Y風的節點風荷載,它們可在【空間結構】-【顯示】菜單下查看,如圖10.17所示。

10.17導算后風荷載查看

在后面的荷載刪除菜單下可對蒙皮導荷形成的風荷載刪除。在空間結構菜單下,只能對風荷載查看或者刪除,不能直接輸入。

由蒙皮導荷生成的節點荷載是專門記錄的,這樣每次導荷菜單的操作,都會替換原有的導荷結果,重新生成傳導節點上的荷載,這樣避免造成節點荷載的重復疊加。

在【計算參數】-【結構總體信息】參數中,對風荷載計算信息應采用精細計算方式,如圖10.18,因為精細計算方式是把風荷載加載到每層的最外圍的各節點上,而一般計算方式是把整層風荷載加載到樓板形心或內部彈性節點上。

10.18風荷載計算方式

這里形成的風荷載在【前處理及計算】-【風荷載】菜單下也可以查詢修改。

軟件在計算前處理中首先按照精細風荷載方式生成各層各部位的風荷載,再讀取蒙皮導荷生成的節點風荷載,并在相應節點替換原有值。前處理生成的精細風荷載是全樓完整的數據,蒙皮導荷生成的風荷載可以是局部的,換句話說局部的蒙皮導荷不會造成風荷載的遺漏統計,因此,蒙皮導荷可以只針對某個局部模型進行操作,在局部模型上得到更準確的風荷載。

8空間層屋頂沒有樓板

有的用戶把混凝土坡屋頂樓蓋用【空間結構】菜單建立,對屋面恒活荷載用蒙皮導荷生成節點荷載。但是,這樣建立的模型沒有樓板,在結構計算模型中沒有一般坡屋頂中的彈性膜,沒有彈性膜對坡屋頂上的梁影響很大,對該樓層剛度影響也很大。

對于不方便用普通層建模的復雜坡屋頂,可在【空間結構】菜單下建模,然后可使用【導到樓層】菜單將他們導到普通的樓層,這樣空間建模方式只是一種過渡建模的手段,最終回歸到普通樓層。在普通樓層下坡屋頂可以生成房間樓板,有了樓板可自動實現樓板恒、活荷載的導算,不必用空間層的蒙皮導荷。

另外,YJK軟件對于蒙皮也可以設置材料屬性,并按照彈性板進行計算,這時就不必導回到普通樓層進行后續操作了,詳見蒙皮導荷的應用。

 

、空間結構典型例題

網殼體育館(T932

用戶問題:北方-漢沙楊問題請教請幫我看看這個模型是否合理,有一個柱子我覺得計算有異常,幫我看看是什么原因

該工程為復雜空間網殼結構,網殼與下部混凝土部分用短柱連接,網殼風荷載可以用yjk的蒙皮方式布置:

工程yjk早期版本模型,空間結構中的鋼支撐默認全部為鉸接:

前處理-特殊構件定義中刪除空間層的定義后還原為默認值,空間結構中的鋼支撐全部為固接:

位移三維動畫顯示該工程變形協調,結構設計較合理。

國際展覽中心

前處理-特殊構件定義中在短柱與空間網殼之間設置兩點約束

計算后提示空間層多處存在局部振動:

根據設計結果中局部提示的位置,重新定義該位置的兩點約束如下圖所示:

重新計算后,空間層不再提示局部振動。

穹頂倉庫

工程為典型穹頂模型:

工程為早期版本模型,用1700版本打開后運行了全樓形成網點后重新進行了計算,位移三維變形圖如下:

復雜曲面屋頂

蒙皮位置局部放大,可以看到模型存在多處沒有布置上蒙皮,這些沒有布置上蒙皮的部分需要手工布置。

工程用戶沒有布置蒙皮荷載,直接計算,出錯,提示多個節點缺少約束:

根據錯誤提示報告,切換到前處理-計算簡圖中查看錯誤報告中提示缺少約束的位置,發行這些位置的斜撐與梁沒有連接,處于懸空狀態,切換到建模,找到提示缺少約束的斜撐,單線圖顯示,這些斜撐兩端標高不梁標高處:

雙擊這些懸空斜撐,在斜撐屬性中修改兩端標高至梁標高處:

修改完畢后重新計算,問題解決。

室內滑雪場結構

工程由Midas gen轉入yjk,門鋼屋頂部分轉入yjk空間結構中,模型如下:

模型計算不過,模型檢查提示有多處柱懸空,導致計算出錯

將提示懸空的柱低標高降低至下層柱頂標高處:

修改完畢后切換到前處理,提示3標準層多處斜桿懸空

忽略后生成數據,檢查計算簡圖中提示懸空的斜桿連接正常,類似這種懸空提示軟件自動處理,對計算結果沒有影響,可以直接計算。

計算完成后,查看設計結果,檢查恒載、活載下的位移三維動畫,整體模型連接正常,變形協調:

大面積空間網殼(22544

工程為典型空間網殼結構。

網殼自重及風荷載均可通過在空間結構中蒙皮布置荷載:

空間網殼與普通層柱之間可以來連接,部分網殼節點與普通層柱節點無法直接連接,可以在這些上布置短梁,用短的懸臂梁與空間網殼下面的小短柱進行連接。短柱網殼節點之間留有150mm的空隙,用來設置彈性連接

計算完成后提示存在局部振動,經檢查,這些局部振動位置梁柱截面較小,剛度較弱,若是工程設計如此,可以忽略該提示。

貯料倉庫(40815

用戶問題:請見附件sap文件,導入yjk全空間層,計算出錯。請幫忙查找原因。

工程sap2000中建立,模型需要導入yjk中進行設計計算,yjk提供了SAP2000yjk的雙向接口,可以將該se2k文件轉為yjk模型。

模型復雜雙層鋼結構,只有梁柱和支撐,沒有,這種復雜結構可以轉入yjk的全空間結構,yjk空間層中導入樓層命令重新進行樓層劃分,非常方便。

Sap2000模型導入yjk空間層后,空間結構中將該模型分為3

導入普通層完成后,進行計算,正常。用戶問題得到解決。

曲線鋼構框架(41260

工程為空間管桁架,模型是在Midas中建立的,需要通過Midas gen接口進行轉換。

查看midas模型,材料特性值:

Mat2材料請修正

該模型樓層關系不明確,轉入YJK空間結構比較合理,樓板轉換不了,可以在空間結構中布置蒙皮,并指定蒙皮的特性。

計算完成后發現設計結果-位移三維圖顯示,恒載下的位移值過大:

切換到前處理,發現該模型只有最低處的兩個支架處的柱下生成了支座,其它的六個支架處的柱下均沒有自動生成支座:

前處理-節點屬性菜單手工布置支座:

設置完成后重新計算,位移動畫顯示正常,位移值比較合理了:

貯料41875

用戶問題:模型不對無法計算!請給與調整。

工程為水泥大棚,用yjk空間結構建模完成。

工程下部的支架可以導入到普通樓層。由于普通樓層同一個網格布置的梁數量有限,空間層的梁不能都導入到普通層,有一部分留在空間層:

導入普通層后生成數據崩潰,切換到前處理發現該工程約束設置錯誤:

刪除柱頂錯誤約束,重新定義該柱底約束后再計算,正常,問題解決

復雜空間曲面(43061

工程為復雜空間曲面結構,曲面上的恒活荷載需要在空間層中通過蒙皮布置,風荷載也需要在蒙皮面上布置。布置活及風荷載后,需要執行蒙皮導荷命令,將布置的荷載導入到蒙皮面周邊的各個節點。

跨屋面殼體(43756

工程為普通層與空間層組合在一起的典型工程,上部不規則造型的頂部鋼屋頂yjk的空間結構中建模非常方便,空間層與普通層用短柱連接,為了便于設置空間層與普通層之間的彈連接及部分空間層節點設置支座,在短柱與空間層節點間預留了150mm的間隙:

前處理-節點屬性中設置了兩點約束:

計算過程中提示部分節點缺少約束,根據計算日志文件(工程目錄中間數據¥Yjkfea\fea-debug.log,前處理-節點屬性-兩點約束中修改

修改完成后重新計算,計算完成后提示11陣型存在局部振動,查看陣型圖,該位置梁節點沒有連上:

根據陣型圖提示的局部振動位置返回空間結構,找到該位置,用節點平移命令將沒有連接的梁節點與其上的梁節點進行連接

經過以上修改后再重新計算,計算過程中不再提示缺少約束,計算完成后沒有局部振動的提示。

橢圓屋面網殼體育館

 

根據該錯誤提示,切換回前處理,將斜撐鉸接改為固結

設置完成后再重新計算,正常。

工程用戶Midas轉入yjk,模型中存在大量的多余節點將梁打斷,造成高階陣型的局部振動:

 

出現局部振動的原因是梁上節點太多,梁被打斷為多段短梁。

下面是恒載下的位移三維圖:

 

1

 

  • 北京群: 212816819
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    山東群: 264356107
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