夜雨聆风幕墙行业有限元软件那些事儿？
1、引言
随着门窗幕墙行业的发展，各种复杂结构形态的门窗幕墙结构相继出现，使得传统计算方法已难以适应工程分析的需要，出现了计算精度差、计算效率低下、难以分析计算等问题。
有限元分析技术是随着电子计算机的发展而迅速发展起来的一种现代计算方法，是进行工程计算的有效方法，自五十年代起，在航空、水利、土木建筑、机械等多方面得到广泛的应用。
随着计算机技术的进一步发展，一些大型有限元通用软件相继出现，如德国的ASKA、英国的PAFEC、法国的SYSTUS、美国的ABQUS、ANSYS、ADINA、BERSAFE、BOSOR等等，使得有限元法逐渐成为广大工程技术人员进行复杂结构分析的首选方法。
虽然有限元软件的开发者和菜单界面有不一致，但是原理上一曲同归；
提醒有限元软件结构计算应采用两种软件复核计算并且配合手算考证结果的合理性，不要盲从与有限元软件。
2、主流有限元软件介绍
（1）在国内PKPM可以将是葵花宝典级别的。对于多高层常规结构很好用，其最大的优点，就是傻瓜化，很多参数都是暗箱操作，还有就是可以生成施工图，虽然图面挺烂。PKPM现在也可以实现一些空间结构的建模与分析，但是使用起来还是有些不方便。
（2）ETABS、SAP2000等CSI系列是加州大学Berkeley分校的Wilson教授开发的。其中ETABS是针对多高层建筑结构开发的。ETABS对国内的软件行业起到了里程碑式的作用。ETABS的出现让人们看到在计算中我们原来可以做到更多。也是ETABS让人们对结构分析提出了更高的要求，比如弹塑性分析等。目前ETABS可以做到多高层结构的快速建模、静动力分析、静力弹塑性分析、中国规范校核等。几乎涵盖了结构工程师的所有要求。Etabs在工程实践方面有些优势，全球排名前20位的超高层建筑基本都是Etabs进行设计或者校核的，而且有美国工程院院士Wilson教授做技术顾问，计算精度上还是经得起考验的。
（3）SAP2000则专注与空间结构，比如网壳类、桁架类、不规则结构等，一句话，开发者希望不能用ETABS实现的就可以SAP2000来实现。和ETABS一样，SAP2000对中国建筑结构领域软件的冲击也很大，因为在SAP2000进入中国的时候业内没有类似可以进行空间结构建模与分析的软件。在当时SAP2000算是填补了一个空白。现在SAP2000更新了很多版本（目前是12.0），增加了很多功能，比如中国规范校核等。
（4）Midas是中国留学生在韩国主持开发的，为日韩2002年世界杯场馆建设立下汗马功劳，分Civil（桥梁）、Gen（高层）、GTS（岩土）等几个版本，修建韩日世界杯场馆时，Midas还是一个名不见经传的软件公司，为了借助世界杯扩大其影响力，Midas为日韩世界杯所有场馆进行了免费的复核技术，并提供了很多技术支持，就和鸟巢一样，很多钢结构公司都是免费做设计的，为得是扩大自己的品牌影响力，呵呵，迪拜塔的主要设计工作基本是Etabs和Sap2000完成的，Midas参与了最后的施工阶段加载设计过程。Midas由于是中国留学生主持开发的，所以其汉化程度绝对是Etabs现阶段无法比的，作为一个开发不到20年的有限元软件，其发展还是非常迅速的，而且Midas公司每年也会派技术人员去CSI等公司进行互访和技术交流，所以未来的发展前景还是很广阔的。两个软件应当说都是很优秀的软件，有条件的话可以都接触接触。
midas在国际上的影响力无法和SAP2000 ETABS 是相比的，MIDAS只是在中国的市场做得稍微好点，在其他的发达国家用得很少的。其实迪拜塔在方案阶段都是使用SAP和ETABS ，至于为什么使用MIDAS，是因为迪拜塔的总承包是韩国的三星公司，顺其自然就会使用韩国的软件了。
从界面上来看，Midas是树形结构，所有功能都展示出来，界面比较人性化，上手相对容易些。
（5）ANSYS应该是在业内拥有最多用户的一款了，它不但拥有比较丰富的单元库，而且提供了APDL编程平台，使用户可以很好的进行复杂工程计算，这也是参数化建模与分析的平台。目前业内使用ANSYS计算的内容包括：多高层结构、空间结构、索膜结构、玻璃结构等等；特殊问题有节点分析、动力弹塑性分析等等。一个字，ANSYS太强大了。ANSYS流体场和热环境适用于双层幕墙的热工计算；
三、通用结构有限元软件分析典型过程
1. 建立模型建立或导入几何模型
1) 二维梁单元龙骨计算
2) 三维梁单元龙骨计算
3) 杆（受拉或受压）单元绗架（腹杆）、（索杆）计算
4) 变截面梁单元雨蓬龙骨计算
5) 平面应力（板）单元玻璃、铝板、石材面板、耳板计算
6) 索单元索结构计算
7) 实体单元不宜简化为板单元或梁单元的模型计算例、点玻爪件
2. 定义材料几何截面、属性
1) 材料的定义钢材、铝材、玻璃、石材、其他
2) 属性的定义弹性模量、泊松比、密度、应变量、重度、热膨胀系数、最小屈服应力、拉应力
3) 一般框架截面定义宽（W）、高(H)尺寸、厚度(T)
4) 变截面框架定义宽（W）、高(H)尺寸、厚度(T)
5) 导入框架截面定义（自定义截面）
6) 面单元截面定义厚度(T)
7) 体单元截面定义？
3. 分配属性、网格划分
1) 为模型分配属性注意方向性、三维图形
2) 网格划分梁单元的尺寸划分、面单元的尺寸划分（自由划分和映射划分）体单元的尺寸划分
4. 设定约束（边界）条件、施加荷载、求解
1) 自由度约束固接、铰接、藕合、强制位移、点约束、线约束、节点约束
2) 施加荷载集中力荷载、线荷载、面荷载、重力荷载、温度荷载
3) 求解 分析类型及求解设置、预应力、大、小挠度理论
5. 通用后处理查看分析结果及验证
1) 变形图、等值线挠度、应力、弯距、支坐反力、稳定性
2) 列表显示挠度、应力、弯距、支坐反力、稳定性
3) 统计分析 每种构件长度及重量
4) 计算书编排软件能提供的图片、表格等
四、有限元软件入门学习书籍
SAP2000中文版使用指南（第2版）
北京金土木软件技术有限公司，中国建筑标准设计研究院 编
SAP2000结构设计与应用丛书：SAP2000在幕墙钢结构中的设计与应用
陈昌宏，黄莺
万水ANSYS技术丛书：ANSYS9.0经典产品基础教程与实例详解
博弈创作室 编
ANSYS参数化编程与命令手册 龚曙光谢桂兰黄云清编 科学与自然计算机与互联网 书籍
龚曙光，谢桂兰，黄云清编著 著
ANSYS建筑钢结构工程实例分析
徐鹤山 著；徐鹤山 编
ANSYS建筑钢结构工程实例分析（第2版）
徐鹤山 著
