问题的提出：

对于一个复杂结构而言，我们的大型分析软件可以解决其各类结构分析问题，甚至包括构件的计算设计，具体地说，如果其中局部包括有网架网壳构件，那么，对杆件截面的确定应该是没有问题的。但是，由于网架网壳结构有着特殊性，特别是螺栓球节点的，它有成套的零部件，即与杆件配套的封板锥头，还有高强螺栓，套筒以及螺栓球等等。可以这样说，网架网壳结构在某种意义上应该代表着理想的钢结构方向----成型的配件，工厂化加工，快捷的现场安装。由于这个特殊性，目前的大型分析软件因为其覆盖面很广，而尚未深入到绘制施工详图的地步。而专门的网架网壳结构设计软件，可以做到这个深度，但又有它自身的缺点，那就是，首先不能进行诸如动力分析，非线性弹塑性分析等，另外，如果网架网壳结构只是一个复杂结构的某个部分的话，往往的做法也只是在网架网壳的支座位置人为地断开，然后假定非网架结构的刚度作为网架网壳结构的弹性约束来进行分析。这样带来很大的近似性。

那么该如何解决这个问题呢？我们的设想是分别利用二者的优点来处理。具体的方法是，让结构分析软件对整个结构进行分析以及完成构件截面设计，让专门的网架网壳软件完成零部件设计以及施工详图的绘制。关键问题是二者的接口，关于GDCAD 与SAP2000分析软件之间的配合参见另一篇文章。本文介绍是MIDAS/Gen(或MIDAS/Civil)分析软件与网架网壳软件GDCAD之间的配合。

下面将通过一个具体的例子来说明这个过程。如图1是一个双层网壳屋盖，下部是一些框架结构(图中未显示)，中间有一块区域是我们准备出图的。

一、对MIDAS环境中的一些约定：

☆ 单位制：KN.m.C。

☆ 由于该部分是网架，所以各杆件计算时采用“梁单元”，两端弯矩释放。

☆ 设置一些“组”，由于我们处理的不是整个结构，而只是其中的某个部分，所以有必要将要处理的那部分构件设置为一个“组”，而且约定改组的名称为“gd”,这样，不仅可以方便的拾取，也可以只显示该部分构件。如图2, 需要强调得是，选择区域时，要采用窗口选择方式，避免发生仅选了杆件而漏掉了节点这种情况，这将导致模型错误。另外，最好也能将上弦、腹杆、下弦预先以“组”来区分，如图分别设为“L1”“L2”“L3”组，因为GDCAD读取数据时会自动将MIDAS中的“组”在AutoCAD中也以Group的形式予以继承，这样可以方便统一拾取，进行后续的“层”的设置。

图1

图2

☆ 众所周知，网架结构由于工厂化程度非常高的原因，而形成了配套的系列规格，因此，导出部分的构件截面必须采用网架常用的钢管系列中规格，这点需要参看GDCAD的杆件规格表，否则无法配套零部件。通过主菜单[零部件规格]-[当前规格]项来显示，截面的名称采用“管径X壁厚”，如“75.5X3.75”。

图3

图4

二、MIDAS的导出

假设我们已知每个杆件的截面，并完成了结构分析，对MIDAS的分析过程这里不作表述。

☆ 基本信息导出点击MIDAS中[文件]-[导出]-[MIDAS/Gen MGT文件]菜单，生成一个扩展名为MGT的文本文件，对MIDAS/Civil而言是MCT文件,我们假定叫test.mgt文件。该文件是MIDAS计算模型以文本方式的中间交换文件。

☆ 计算结果信息导出因为尚需要计算比如高强螺栓等内容，所以杆件内力和节点位移信息也是必须的。关于这部分内容，我们采用手工的办法，只取我们出图的这部分区域的结果。

1)先看位移，选择“gd”组，MIDAS的图标按钮菜单区有关于节点和杆件被选择部分的描述窗口，比如，本例的节点被选描述是“87to97 104to114 121to131 138to148 155to165 172to182 189to199 206to216 223to233 240to250 485to494 503to512 521to530 539to548 557to566 575to584 593to602 611to620 629to638”，将它复制下来，点击MIDAS中左侧[表格]-[分析结果表格]中的[位移]，在弹出的如图3的对话框的节点范围中粘贴。同时选择右边输出的节点位移的工况。确定后，生成如图4的表格，用鼠标点击表格的左上角，点鼠标右键复制整个表格内容，然后，打开一个空的文本文件，在其中粘贴，删掉前后的空行，以及标题行。将该文件保存为dis.txt文件。

2)再看内力，复制“gd”组的杆件描述，点击MIDAS中左侧[表格]-[分析结果表格]中的[梁单元]-[内力]，在弹出的如图5的对话框的单元范围中粘贴。同时选择右边输出的节点位移的工况，对位置号只能选择“位置I”和“位置J”，确定后，生成如图6的表格，用鼠标点击表格的左上角，点鼠标右键复制整个表格内容，然后如法炮制生成一个内力文件假定为force.txt，记住删掉前后的空行，以及标题行。

这样就完成了MIDAS的导出工作。

图5

三、GDCAD数据准备

☆ 建立新工程如图7，填写工程名，GDCAD将自动在工程路径下，新建一个文件夹，以工程名为该文件夹名。并在其中自动建立需要的一些自文件夹。

☆ 准备零部件数据点主菜单[零部件规格]-[重组规格]，GDCAD程序文件中有几套当今常用的网架标准库，“\data”文件夹中是浙江企业一些网架标准，“\data.xz”文件夹中是江苏企业一些网架标准，当然，完全可以用程序文件中的gddat.exe文件来生成这些库，具体参见《GDCAD用户手册》。在这些库中选取要采用的钢管规格，注意SAP2000模型中有的规格必须要选取。确定后这些数据将保存在工程名文件夹的“\dat”路径下。可以通过点主菜单[零部件规格]-[当前规格]来显示。

图6

四、GDCAD导入

点主菜单[AutoCAD2004建模]-[首(上)次模型]，进入AutoCAD平台。在这个平台上，将完成导入所有MIDAS导出的数据。并形成计算绘图所需要的数据文件。分以下几个步骤：

1) 装载接口程序模块点[MIDAS接口]-[装载]菜单。

2) 读入MIDAS基本信息 点[MIDAS接口]-[读MIDAS模型和信息]，选择先前导出的test.mgt文件,自动生成模型，并对节点和杆件进行编号，与MIDAS分析时的编号一致，并读入杆件的截面信息，另外，自动将MIDAS中的各组转换成AutoCAD中的“Group”。

3) 设置环境 因为GDCAD需要绘制施工图，其中的平面布置图的长宽与基本参数中的网格数，网格大小以及网架厚度有关，所以进行环境设置还是必要的。其他信息可以不必理会。

4) 层处理 当前模型的“层”还必须要进行处理，因为GDCAD对实体所处的“层”有一定的要求。这里可通过菜单[MIDAS接口]-[层设置]来进行。前面曾提及，为了选择的方便，在基本信息交换中，GDCAD将MIDAS中的“组”转化为AutoCAD中的Group，并且对各组的选择也设置为成组选择。另外，还可以利用AutoCAD的“快速选择”将节点和杆件进行分别的选择，这样就可以将各节点和杆件按GDCAD要求置于各自的“层”，具体，运行“Group”命令，先取消“f_gd”和“n_gd”两个组的可选择性，这样，上弦杆，上弦节点，下弦杆，腹杆都是成组选择状态，在具体层设置中，选择一个都可整组被选择设置了。

5) 图形检查 为避免出现比如像杆件端没有节点，或者同一位置出现多个杆件或节点等这样的模型错误，运行[MIDAS接口]-[图形检查]还是必要的。

图7

图8

6) 编号显示 为了检查杆件节点的编号是否与MIDAS模型一致，可以运行[MIDAS接口]-[编号] -[显示节点号]，和[MIDAS接口]-[编号] -[显示杆件号]，通过运行[MIDAS接口]-[关显示]来取消显示。

7) 截面显示 为了检查杆件截面是否与MIDAS模型一致，可以运行[MIDAS接口]-[杆件截面号] -[显示截面]，通过运行[MIDAS接口]-[关显示]来取消显示。

8) 截面与GDCAD杆件库关联对于MIDAS中采用的截面规格及名称，GDCAD并不知道，因此，必须将二者关联起来。点[MIDAS接口]-[杆件截面号]- [与网架截面库关联]，如图8所示，针对MIDAS计算采用的每种截面，选择GDCAD库中的截面与之对应，通过这样的关联，就彻底地获取了几何信息了，点[MIDAS接口]-[杆件截面号]-[显示截面对应网架库中序号]，可以显示每个杆件的截面序号，要想知道其具体规格，可以通过主菜单[零部件规格]-[当前规格]来查看。

9) 读入MIDAS结果信息 点[MIDAS接口]-[读MIDAS结果数据]，先后选择开始导出的dis.txt文件和force.txt文件。自动读入位移反力和内力，点[MIDAS接口]-[节点位移显示]来显示各节点位移在各工况下的值，也可显示最大最小值，点[MIDAS接口]-[杆件内力显示]来显示各杆件在各工况下的值，也可显示最大最小值。

图9

五、GDCAD成图

☆ 数据形成到此，我们已完全读入了MIDAS的信息，并且完成了环境的设置，通过菜单[MIDAS接口]-[生成GD网架绘图数据]来形成计算绘图数据。其后，还要在模型图中给出两个方向的剖切位置。当然，如果平面布置图采用向下投影的方式时出现重叠情况，可以在此时对模型进行实际的旋转拉伸等操作(注意，不是视图处理)，以方便平面图的表示。操作后通过菜单[MIDAS接口]-[布置图修改]来确认。这些都是GDCAD的功能。

☆ 计算有了以上的数据，还需要经过GDCAD的计算模块，对螺栓球节点网架，主要根据杆件的内力计算配置高强螺栓，并配置螺栓球。对焊接球节点网架，则进行焊接空心球的设计。结果生成绘图数据。具体过程先通过主菜单[计算设计]-[阶段一]，在其中选择“3.验算不调整”，再通过主菜单[计算设计]-[阶段二]，在其中选择“1.首次计算”，两个步骤完成计算。

☆ 绘图通过主菜单[施工图]-[绘图]项，进入AutoCAD平台，通过其中的[成图]菜单项来生成平面布置图，施工图材料表，加工图材料表以及螺栓球节点大样。如图9是例图。

参考文献

[1] 《MIDAS用户手册》

[2] 《空间网架及穹顶网壳结构计算机辅助设计绘图系统GDCAD用户手册》