CN113486427B

CN113486427B - 一种地铁车站参数化建模方法、参数化加载方法

Info

Publication number: CN113486427B
Application number: CN202110773562.XA
Authority: CN
Inventors: 李斌; 张联宇
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2021-07-08
Filing date: 2021-07-08
Publication date: 2023-04-25
Anticipated expiration: 2041-07-08
Also published as: CN113486427A

Abstract

本发明提供了一种地铁车站参数化建模方法、参数化加载方法，其中的参数化建模方法首先对地铁车站主体结构参数化模型进行参数定义以及和相关位置设置，然后根据地铁车站主体结构模型参数的定义和相关位置设置，建立地下连续墙、主体结构、侧墙与地下连续墙之间的链杆单元、地基弹簧，以构建地铁车站主体结构参数化模型；再设置地铁车站主体结构参数化模型的约束，包括两侧地基弹簧施加的水平约束、底板地基弹簧设置的竖向约束，地下连续墙底部点施加的水平与竖向约束。该方法可以通过修改几个参数从而快速的完成不同情况典型的地铁车站主体结构的建模及加载，大大提高了建模的效率。

Description

一种地铁车站参数化建模方法、参数化加载方法

技术领域

本发明涉及地铁车站结构设计技术领域，尤其涉及一种地铁车站参数化建模方法、参数化加载方法。

背景技术

对于围护结构采用地下连续墙的地铁车站，在运用ANSYS软件进行地铁车站结构设计时，一般的建模方法在施加侧向荷载(水、土压力)时，一般是逐个单元进行荷载施加或者连续几个单元用循环命令施加，过程十分繁琐且容易出错，并且由于不同车站主体结构尺寸以及周围地层参数和地下水位不同，所以对于不同情况只能重新建模，耗时长，效率低。

由此可知，现有技术中的方法存在建模效率低的技术问题。

发明内容

本发明提出一种地铁车站参数化建模方法、参数化加载方法，用于解决或者至少部分解决现有技术中的方法存在的建模效率低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种地铁车站参数化建模方法，包括：

S1：对地铁车站主体结构参数化模型进行参数定义以及和相关位置设置，包括地铁车站几何尺寸与位置的设置、地下连续墙位置设置、单元类型定义、材料参数定义、实常数定义、地层点定义、地下水位点定义及土层参数定义；

S2：根据地铁车站主体结构模型参数的定义和相关位置设置，建立地下连续墙、主体结构、侧墙与地下连续墙之间的链杆单元、地基弹簧，以构建地铁车站主体结构参数化模型；

S3：设置地铁车站主体结构参数化模型的约束，包括两侧地基弹簧施加的水平约束、底板地基弹簧设置的竖向约束，地下连续墙底部点施加的水平与竖向约束。

在一种实施方式中，地铁车站几何尺寸与位置的设置，包括：

确定地铁车站的位置；

定义四个关键参数，包括车站宽度的一半、地面到顶板的距离、地面到中板的距离以及地面到底板的距离，其中，四个关键参数用以确定地铁车站主体结构的关键点位置。

在一种实施方式中，单元类型包括顶板、中板、底板、中柱、侧墙、地下连续墙、用于模拟地下连续墙与侧墙之间作用的杆单元以及用于模拟周围土体作用的地基弹簧。

在一种实施方式中，建立地下连续墙，包括：

建立地下连续墙处关键点；

将地下连续墙处关键点进行连接，选择连接后的所有的线并赋予地下连续墙的属性。

在一种实施方式中，建立主体结构包括：

根据四个关键参数建立主体结构的关键点；

连接主体结构的关键点，得到表示顶板、中板、底板及侧墙的线，并划分得到顶板、中板、底板、中柱单元；

通过复制地下连续墙的节点得到侧墙节点，对侧墙节点进行整理，连接整理后的侧墙节点生成侧墙单元。

在一种实施方式中，建立侧墙与地下连续墙之间的链杆单元，包括：

通过坐标选取连续墙与侧墙在顶板到底板范围内的节点，赋予属性并对应连接成单元，作为侧墙与地下连续墙之间的链杆单元。

基于同样的发明构思，本发明第二方面提供了一种基于第一方面所构建的地铁车站主体结构参数化模型的参数化加载方法，包括：

对于顶板、中板和底板位置的荷载，通过预先定义的荷载值进行施加；

对于地下连续墙处的侧向荷载，通过软件计算得到荷载值后进行施加。

在一种实施方式中，地下连续墙处的侧向荷载的计算方法包括：

利用ANSYS软件计算出需要进行加载范围内节点处的竖向土压力和水压力并分别储存在数组中；

采用数组对需要进行加载的地下连续墙进行整理，使单元编号按顺序排列；

循环判断每个单元所处的地层以确定需要选用地层的土层的粘聚力和内摩擦角值，根据选用地层的土层的粘聚力和内摩擦角值确定地下连续墙处施加侧向土压力的侧压力系数，进而得到地下连续墙处的侧向荷载。

在一种实施方式中，所述方法还包括：

根据待提取的信息，设置命令流输出对应的结果。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

本发明第一方面提供了一种地铁车站参数化建模方法，通过对地铁车站主体结构参数化模型进行参数定义和相关位置设置，然后分别建立地下连续墙、主体结构、侧墙与地下连续墙之间的链杆单元、地基弹簧，以构建地铁车站主体结构参数化模型；并设置了地铁车站主体结构参数化模型的约束。可以通过修改几个参数从而快速的完成不同情况典型的地铁车站主体结构(单柱双跨、双柱三跨)的建模，大大提高了建模效率。本发明的方法可以用于地铁车站结构设计当中，其建模方法和思路也可以拓展到其他结构的参数化建模中。

进一步地，本发明第二方面基于所构建的地铁车站主体结构参数化模型，提供了一种参数化加载方法，可以方便快捷地进行相关参数的加载，并进一步得到相应的计算结果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中地铁车站主体结构模型示意图；图2为本发明实施例中地铁车站尺寸参数说明示意图；图3为本发明实施例中原地层信息示意图；图4为本发明实施例中转换后的地层信息示意图；图5为本发明实施例中建模、加载并进行结果输出的整体流程图；图6为本发明一种实施例中地层分布示意图；图7为本发明一种实施例中输出的变形图；图8为本发明一种实施例中输出的轴力图；图9为本发明一种实施例中输出的剪力图；图10为本发明一种实施例中输出的弯矩图；图11为本发明另一种实施例中地层分布示意图；图12为本发明另一种实施例中输出的变形图；图13为本发明另一种实施例中输出的轴力图；图14为本发明另一种实施例中输出的剪力图；图15为本发明另一种实施例中输出的弯矩图。

具体实施方式

本申请发明人通过大量的研究与实践发现，现有技术中针对地铁车站的建模方法存在如下技术问题：1、对于某一地铁车站，其建模过程不能用于其他地铁车站，即命令流只能一对一，因此在对不同地铁车站进行设计时，只能分别编写命令流；2、侧向荷载需要提前算好，而且在进行侧向荷载(水、土压力)的施加时，很难实现通过循环命令快速完成荷载的施加(一般是逐个单元进行荷载施加或者相邻几个单元运用循环命令完成荷载施加)，过程十分繁琐且容易出错；3、由于ANSYS软件在划分网格时，默认节点编写顺序先编头尾，再编其他，所以节点一般是不按顺序，因此在连接单元时，不能通过循环命令一步完成；

基于以上背景，本发明提出一种更为高效、方便的参数化建模方法，该方法可以通过修改几个参数从而快速的完成不同情况典型的地铁车站主体结构(单柱双跨、双柱三跨)的建模及加载，并完成结构内力的计算和出图。本发明可以用于地铁车站结构设计当中，其建模方法和思路也可以拓展到其他结构的参数化建模中。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例提供了一种地铁车站参数化建模方法，包括：

具体实施过程中，本申请采用ANSYS软件进行建模。在ANSYS工作平面上，确定车站位置的设置。地下连续墙位置可以设置为侧墙位置向外一个单位。因此，左侧地连墙的x坐标为：-L-1，右侧地连墙的x坐标为：L+1。

材料参数的定义应按照如下命令流：

mp,property,i,value

其中mp表示材料参数，property处填写材料的某一个参数，比如弹性模量用ex表示，容重用dens表示，泊松比用prxy表示，i表示编号，value为参数的值。如：

mp,ex,2,34.5e9 mp,prxy,2,0.2 mp,dens,2,2500

表示2号材料的弹性模量为34.5e9，泊松比0.2，容重2500。

实常数的定义应按照如下命令流：

r,i,value1，value2…

其中r表示实常数，i表示编号，value1，value2处应填写相应的值，不同的截面实常数所需要填写的值的个数可能不一样。

根据上述格式完成单元类型，材料参数以及实常数的定义。

根据实际情况，为了方便后续参数化建模及参数化加载，还需要设置表示永久荷载组合系数、可变荷载组合系数、地面超载、水的重度的变量。对于顶板、中板以及底板荷载，由于是均布荷载且比较容易计算，所以对于这三个荷载也需要定义三个变量来表示。

确定地铁车站的位置；

具体来说，车站的位置设置为：地面位于y＝0，车站中心线位于x＝0的位置，如图1所示。为了完成主体结构模型的参数化建立，定义了四个关键参数：车站宽度的一半：L，地面到顶板的距离：h1，地面到中板的距离：h2，地面到底板的距离：h3，如图2所示。

具体实施过程中，单元类型的定义应按照如下命令流：

et,i,element type

其中et表示单元类型，i表示编号，element type处填写相应的单元类型(beam3,link10,combin14),如：et,1,beam3表示1号单元类型为beam3单元即梁单元。

需要说明的是，由于侧向土压力采用朗肯主动土压力理论计算，不同土层的粘聚力c和内摩擦角

值不同，所以在土层分界上下的土压力不同，因此后续在地下连续墙上进行参数化加载时，要保证土层分界处及地下水位处有一个节点，而且由于侧墙和地下连续墙之间要用杆单元连接，所以侧墙处的节点应与地下连续墙在侧墙位置范围内的节点一一对应，这样就要求地下连续墙在顶板、中板、底板所在位置也应节点。

因此，在一种实施方式中，为了完成后续车站参数化建模，需要将地层信息进行转换，转换的方式为除了建立地层分界处的关键点，还需要建立顶板、中板、底板处以及地下水位处的关键点，即可以看作这些多出来的点将原有的地层分割成多个地层，而这些地层的参数(γ、c、

)相同。

以图3为例，连续墙顶部点位于土层2中，此时在这个水平位置建立一个关键点，将原有的土层2转换成图4中的两层土即2-1和2-2(这两层土的参数相同，这样做是为了后续进行参数化加载)，其余点对地层的划分与此相同，且需要注意的是，从底板到连续墙底部点，不论有多少地层，都可以看成一层地层，本发明对于侧向水、土压力的参数化加载只在顶板到底板范围施加，因为本发明主要是考察车站结构的内力，连续墙在地铁车站结构设计之前已经设计好，所以这样施加荷载是合理的。可以看成为图3到图4的转换。

一般地，地层的层数是不确定的，基于上述转换地层信息的方法，确定存在m层地层，那么我们需要首先定义一个变量m来储存地层的层数，比如图3的地层信息转换为图4的地层信息之后存在9层地层，那么以命令流的方式解释为：

*set,m,9

然后设置一个长度为m的数组，将每层土的厚度输入进去，以命令流的方式解释为：

*dim,houdu,array,m

houdu(1)＝value1,value2…valuem

其中value1至valuem应填写各土层的厚度。

再设置一个变量n表示地下连续墙顶部点是第几个关键点，设置一个变量p表示顶板位置是第几个关键点，设置一个变量ww表示地下水位是第几个关键点，设置变量n是为了方便建立连续墙，设置变量p是为了确定参数化加载的起始点，设置变量ww是为了方便计算水压力。

除此之外还要设置三个长度为m数组，将各个土层的重度γ、粘聚力c以及内摩擦角

输入进去，方便后续提取计算。

在一种实施方式中，建立地下连续墙，包括：

建立地下连续墙处关键点；

具体实施过程中，首先，建立地下连续墙处关键点，可以通过下述方式来实现：

设置一个长度为m数组，通过循环命令将每个关键点的距离地面的距离储存到这个数组中，以命令流的方式解释为：

*dim,kpd,array,m

kpd(1,1)＝houdu(1,1)

*do,i,1,m-1

kpd(i+1,1)＝kpd(i,1)+houdu(i+1,1)

*enddo

即设置一个名为“kpd”的数组，长度为m，“houdu”数组表示的是前面设置的储存每层土厚度的数组，然后运用循环命令就可以完成厚度的累加并储存在“kpd”数组中，这样就可以提取“kpd”数组中的值，表示每个关键点到地表的距离。

在运用循环命令建立地下连续墙的关键点，循环命令的起始值为前面设置的表示地下连续墙顶部点是第几个关键点的变量n，以命令流的方式解释为(以左侧连续墙为例)：

*set,n,value

*do,i,n,m

k,,-L-1,-kpd(i,1)

*enddo

其中“value”根据实际情况输入值，比如从图4的例子看，此处n应该填写2。

然后进行连线并划分连续墙，实现方式如下：

左侧地下连续墙的关键点建立好之后，将这些点依次连接，通过对称命令得到右侧地下连续墙，然后进行单元的划分，以命令流的方式解释为：

*do,i,1,m-n

l,i,i+1

*enddo 通过循环命令完成关键点的连接

lsel,all

lsymm,x,all 选择所有的线(左侧连续墙)并镜像得到右侧连续墙

lsel,all

lesize,all,1,,,,1,,,1,

type,1

mat,6

real,9

lmesh,all 选择所有的线并赋予连续墙的属性并进行划分

在一种实施方式中，建立主体结构包括：

根据四个关键参数建立主体结构的关键点；

具体实施过程中，首先，建立主体结构的9个关键点：

通过前面设置的L、h1、h2、h3等参数即可建立主体结构的9个关键点，9个关键点分别为“田”字形状主体结构线与线的交点，共九个。关键点的编号为了防止重复，可以取大一点，比如从101编到109，即上左点编号101，上中点编号102，上右点编号103，中左点编号104，中中点编号105，中右点编号106，下左点编号107，下中点编号108，下右点编号109。

然后，连接关键点并进行划分除侧墙之外的其他结构(例如顶板、中板、底板、中柱)，侧墙单元需要通过复制地下连续墙处的节点，然后连接节点形成单元的形式生成。

除侧墙之外连接得到代表顶板、中板、底板及侧墙的线，然后通过坐标选取线进行划分。该步骤完成顶板、中板、底板、中柱单元的划分。比如划分顶板时：

lsel,s,loc,y,-h1 通过y坐标选取代表顶板的线

lesize,all,1,,,,1,,,1, 设置划分网格尺寸

type,1

mat,1

real,1

lmesh,all 赋予顶板属性，进行划分

复制得到侧墙节点

以左侧墙为例：

nsel,s,loc,x,-L-1 选择左侧连续墙位置节点

nsel,r,loc,y,-h1,h3 在上面选择的这些节点中再选择顶板到底板范围内的节点

ngen,2,1000,all,,,1,,,1, 向右复制得到左侧墙处的节点

生成侧墙单元

由于ANSYS软件的默认设置，复制得到的侧墙处的节点不是按照顺序排列，所以不能直接运用循环命令进行单元的连接，此时，以左侧墙为例，选中左侧墙的所有节点，得到节点数量并储存在一个变量中，然后建立一个长度等于这个节点数量的数组，将侧墙最上面的节点的编号赋值到这个数组的第一个值。然后通过命令找到选中的侧墙节点中最接近最上面节点的节点，即从上往下数第二个，将其编号存入数组的第二个值，这样就可以通过循环命令将这些节点从上往下将其编号存储到数组中，在运用循环命令寻找离某个节点最近节点的时候，要在循环的结束位置将这个节点排除掉，通过这一系列的操作，侧墙位置的节点就可以运用循环命令，通过数组连接起来，这样就解决了节点乱序的问题。实现步骤如下：1.通过复制地下连续墙的节点得到侧墙节点；2.通过数组对地下连续墙的节点进行整理；3.运用循环命令连接节点生成侧墙单元。以命令流的方式解释为：

nsel,s,loc,x,-L 选择x坐标为-L的点

nsel,r,loc,y,-h1 在前面选择的点中再选择y坐标为-h1的点 (上面两步即是选择了主体结构左上角的点)

*get,nnum_l,node,0,num,max 得到左上角节点编号并储存到“nnum_l”中

nsel,s,loc,x,-L 重新选择x坐标为-L的点

*get,nc_l,node,0,count 得到左侧墙位置的节点数量并储存在“nc_l”中

*dim,N_l,array,nc_l 定义一个长度为“nc_l”的“N_l”数组

N_l(1,1)＝nnum_l 将“nnum_l”即左上角节点的编号输入到“N_l”数组的第一个值

type,1

mat,4

real,4

*do,i,1,nc_l-1

N_l(i+1,1)＝nnear(N_l(i,1))

e,N_l(i,1),N_l(i+1,1)

nsel,u,,,N_l(i,1)

*enddo 运用循环命令将左侧墙节点的编号储存到“N_l”数组中并同时连接成侧墙单元

具体实施过程中，通过坐标选取连续墙与侧墙在顶板到底板范围内的节点，赋予属性并对应连接成单元，以左侧为例：

nsel,s,loc,x,-L,-L-1 选择左侧连续墙与左侧墙位置的所有节点

nsel,r,loc,y,-h1,-h3 从中选择顶板到底板范围内的节点

type,3

mat,7

real,8

eintf,0.0001,,high,0,1 赋予属性，对应连接成链杆单元

此外，建立地基弹簧过程与链杆单元相同，此处不做赘述。

设置约束包括：

两侧地基弹簧施加水平约束，底板地基弹簧设置竖向约束，连续墙底部点施加水平与竖向约束。

nsel,s,loc,x,-L-1

nsel,r,loc,y,-kpd(m)

d,all,,,,,,ux,uy,,,,

nsel,s,loc,x,L+1

nsel,r,loc,y,-kpd(m)

d,all,,,,,,ux,uy,,,, 对连续墙底部点设置x、y方向的约束

nsel,s,loc,x,-L-2

nsel,a,loc,x,L+2

d,all,,,,,,ux,,,,, 对两侧地基弹簧施加x方向约束

nsel,s,loc,y,-h3-1

nsel,r,loc,x,-L,L

d,all,,,,,,uy,,,,, 对底板地基弹簧设置y方向约束

实施例二

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种基于实施例一所构建的地铁车站主体结构参数化模型的参数化加载方法，包括：

具体地，设置约束之后开始进行荷载的施加。对于顶板、中板和底板位置，其荷载为均布荷载，可以通过预先定义变量存储荷载值，在施加的时候直接提取变量的值就可以完成荷载的施加。对于地下连续墙处的侧向荷载，则可以进行参数化加载，即荷载的计算直接通过软件计算出来并施加在地下连续墙上。

具体来说，由于采取的是水土分算的原则，所以需要分别计算竖向出水、土压力，然后通过循环命令施加侧向荷载，具体实施时：首先运用软件计算出需要进行加载范围内节点处的竖向土压力和水压力并分别储存在数组中；；然后采用数组对需要进行加载的单元进行整理，使单元编号按顺序排列；再利用循环判断语句的嵌套使用完成侧向荷载的施加，其中，语句完成的工作为：循环判断每个单元(地下连续墙)所处的地层以确定选用哪个地层的c、

值，这样便可以确定该单元处施加侧向土压力的侧压力系数。这一部分以命令流解释为(以左侧为例)：

在一种实施方式中，所述方法还包括：

根据待提取的信息，设置命令流输出对应的结果。

具体地，进入求解阶段时，由于只想得到主体结构的内力，所以可以提前设置分组，将梁单元分到一个组中，最终可以只提取梁单元的内力。以命令流解释为：

etable,,smisc,6

etable,,smisc,12

etable,,smisc,2

etable,,smisc,8

etable,,smisc,1

etable,,smisc,7

alls

pldisp,2 输出变形图

plls,smis1,smis7,1,0 输出轴力图

plls,smis2,smis8,1,0 输出剪力图

plls,smis6,smis12,-1,0 输出弯矩图

pretab,smis1,smis7,smis2,smis8,smis6,smis12 输出单元的内力表

整个建模和参数加载的过程流程图如图5所示，只需要在建模的第一步参数定义与赋值中修改参数即可完成整个建模过程。

对于双柱三跨地铁车站，建模方法与上述内容相似，不同之处是在建立主体结构关键点的时候需要建立12个，所以除了设置L之外，还应设置左侧柱子到y轴距离(右侧柱子到y轴距离相同)。

为了更清楚地说明本发明的实施方案，下面通过两个示例来进行详细说明。

示例一：单柱双跨

1、基本信息，地层分布图如图6所示。土层参数如表1所示：

表1土层参数

车站构件尺寸如表2所示：

表2车站结构尺寸

其他参数：水平基床系数取5×107Pa/m,底板上垂直基床系数取8×107Pa/m,杆单元弹性模量取3×1017Pa，宽度取1m。

根据上述方法，可以得到共有8层土层，厚度分别是：1.5m，2m，2.2m，3.1m，0.7m，6m，0.75m，4m,重度依次为：18，9.8，9.8，9.5，9.5，9.5，9.7，10(最后一层重度对荷载施加没有影响，可随意设置一个值，c、

同理)，c值依次为：8，20，20，22，18，18，10，10，

值依次为：18，29，29，10，22，22，24，24。

2、命令流：(只展示参数定义与赋值的部分，需要修改参数的部分进行标注)

*AFUN,DEG

*set,dingban_z,-3.5

！顶板位置y坐标值

*set,zhongban_z,-9.5

！中板位置y坐标值

*set,diban_z,-16.25

！底板位置y坐标值

*set,halfwidth,18.9/2

！设置车站宽度一半的值

*set,m,8

！设置地层个数

*dim,houdu,array,m

houdu(1)＝1.5,2,2.2,3.1,0.7,6,0.75,4

！对每个地层的厚度进行赋值

*dim,kpd,array,m

kpd(1,1)＝houdu(1,1)

*do,i,1,m-1

kpd(i+1,1)＝kpd(i,1)+houdu(i+1,1)

*enddo

！定义一个数组，表示每个关键点到地表的距离

*set,xishu_y,1.1*1.35

*set,xishu_h,1.1*1.4*1.0*0.7

！定义永久荷载以及可变荷载的分项系数

*set,gama_w,9.81e3

*set,q_c,20e3

*dim,gama,array,m

gama(1)＝18e3,9.8e3,9.8e3,9.5e3,9.5e3,9.5e3,9.7e3,10e3

*dim,c,array,m

c(1)＝8e3,20e3,20e3,22e3,18e3,18e3,10e3,10e3

*dim,fai,array,m

fai(1)＝18,29,29,10,22,22,24,24

！设置水的重度、地面超载、地层参数

*set,dingban_press,135e3

*set,zhongban_press,26.6e3

*set,diban_press,-203.9e3

！设置顶板、中板、底板荷载

*set,n,1

！连续墙顶部点是第几个关键点

*set,p,2

！顶板位置是第几个关键点

*set,ww,1

！地下水位是第几个关键点，如果地下水位位于底板以下，则输入0

et,1,beam3

et,2,combin14

et,3,link10

keyopt,3,3,1

！定义单元类型

r,1,0.8,0.8**3/12,0.8

！顶板

r,2,0.4,0.4**3/12,0.4

！中板

r,3,1.1,1.1**3/12,1.1

！底板

r,4,0.8001,0.8001**3/12,0.8001

！侧墙

r,5,0.96/8,(0.96/8)**3/12,0.96/8

！中柱

r,6,50e6

！连续墙基床系数

r,7,80e6

！底板基床系数

r,8,1

！link10

r,9,1,1/12,1

！连续墙

！以上定义截面特性

mp,ex,1,33.5e9

！顶板材料

mp,prxy,1,0.2

mp,dens,1,2500

mp,ex,2,31.5e9

！中板材料

mp,prxy,2,0.2

mp,dens,2,2500

mp,ex,3,33.5e9

！底板材料

mp,prxy,3,0.2

mp,dens,3,2500

mp,ex,4,33.51e9

！侧墙材料

mp,prxy,4,0.2

mp,dens,4,2500

mp,ex,5,34.5e9

！中柱材料

mp,prxy,5,0.2

mp,dens,5,2500

mp,ex,6,30e9

！地下连续墙材料

mp,prxy,6,0.2

mp,dens,6,2500

mp,ex,7,3e17

！链杆弹性模量

！定义材料属性

3、变形图及内力图，如图7～图10所示。

示例二：双柱三跨

1、车站的基本信息：地层分布图如图11所示，土层参数如表3所示：

表3土层参数

车站构件尺寸如表4所示：

表4车站结构尺寸

其他参数：地下连续墙顶部-2m，底部-20.5m，垂直平面方向柱子间距8m，水平基床系数取5×107Pa/m，底板上垂直基床系数取8×107Pa/m，杆单元弹性模量取3×1017Pa，宽度取1m，顶板、中板、底板荷载取值同上例。

根据上述方法，可以得到共有8层土层，厚度分别是：2m，0.15m，2.575m，2.525m，2.525m，4.025m，2.375m，4.325m，重度依次为：18，21，11，11，9.5，9.5，7.5，7.5(最后一层重度对荷载施加没有影响，可随意设置一个值，c、

同理)，c值依次为：10，12，12，12，2，2，36，36，

值依次为：5，25，25，25，38，38，16，16。

2、实现的命令流如下：

*AFUN,DEG

*set,dingban_z,-4.725

！顶板位置y坐标值

*set,zhongban_z,-9.775

！中板位置y坐标值

*set,diban_z,-16.175

！底板位置y坐标值

*set,halfwidth,21.3/2

！设置车站宽度一半的值

*set,gg,3.15

！设置中柱到车站中心线之间的距离

*set,m,8

！设置地层个数

*dim,houdu,array,m

houdu(1)＝2,0.15,2.575,2.525,2.525,4.025,2.375,4.325

！对每个地层的厚度进行赋值

*dim,kpd,array,m

kpd(1,1)＝houdu(1,1)

*do,i,1,m-1

kpd(i+1,1)＝kpd(i,1)+houdu(i+1,1)

*enddo

！定义一个数组，表示每个关键点到地表的距离

*set,xishu_y,1.1*1.35

*set,xishu_h,1.1*1.4*1.0*0.7

！定义永久荷载以及可变荷载的分项系数

*set,gama_w,9.81e3

*set,q_c,20e3

*dim,gama,array,m

gama(1)＝18e3,21e3,11e3,11e3,9.5e3,9.5e3,7.5e3,7.5e3

*dim,c,array,m

c(1)＝12e3,12e3,12e3,12e3,2e3,2e3,36e3,36e3

*dim,fai,array,m

fai(1)＝5,25,25,25,38,38,16,16

！设置水的重度、地面超载、地层参数

*set,dingban_press,135e3

*set,zhongban_press,26.6e3

*set,diban_press,-203.9e3

！设置顶板、中板、底板荷载

*set,n,1

！连续墙顶部点是第几个关键点

*set,p,3

！顶板位置是第几个关键点

*set,ww,2

！地下水位是第几个关键点

et,1,beam3

et,2,combin14

et,3,link10

keyopt,3,3,1

！定义单元类型

r,1,0.65,0.65**3/12,0.65

！顶板

r,2,0.35,0.35**3/12,0.35

！中板

r,3,0.65,0.65**3/12,0.65

！底板

r,4,0.6,0.6**3/12,0.6

！侧墙

r,5,0.75*0.75/8,(0.75*0.75/8)**3/12,0.75*0.75/8

！中柱

r,6,50e6

！连续墙基床系数

r,7,80e6

！底板基床系数

r,8,1

！link10

r,9,1,1/12,1

！连续墙

！以上定义截面特性

mp,ex,1,33.5e9

！顶板材料

mp,prxy,1,0.2

mp,dens,1,2500

mp,ex,2,31.5e9

！中板材料

mp,prxy,2,0.2

mp,dens,2,2500

mp,ex,3,33.5e9

！底板材料

mp,prxy,3,0.2

mp,dens,3,2500

mp,ex,4,33.51e9

！侧墙材料

mp,prxy,4,0.2

mp,dens,4,2500

mp,ex,5,34.5e9

！中柱材料

mp,prxy,5,0.2

mp,dens,5,2500

mp,ex,6,30e9

！地下连续墙材料

mp,prxy,6,0.2

mp,dens,6,2500

mp,ex,7,3e17

！链杆弹性模量

！定义材料属性

3、变形图及内力图，如图12～图15所示。

需要说明的是，由于本发明对于材料属性及实常数的定义是将所有的构件都进行定义，可能有些材料或者实常数的定义是一样的，这样在进行运算时，可能会由于某个单元的材料参数或者实常数与其他材料相同导致该单元处的定义被忽略，使得计算报错，如果出现这种情况可以将相同的材料参数或者实常数定义的值稍微改动，如加上或减去0.001，这样既不会影响结果，也不会因为数值相同导致定义被忽略。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种地铁车站参数化建模方法，其特征在于，包括：

S3：设置地铁车站主体结构参数化模型的约束，包括两侧地基弹簧施加的水平约束、底板地基弹簧设置的竖向约束，地下连续墙底部点施加的水平与竖向约束；

其中，建立侧墙与地下连续墙之间的链杆单元，包括：

通过坐标选取连续墙与侧墙在顶板到底板范围内的节点，赋予属性并对应连接成单元，作为侧墙与地下连续墙之间的链杆单元；

地铁车站几何尺寸与位置的设置，包括：

确定地铁车站的位置；

定义四个关键参数，包括车站宽度的一半、地面到顶板的距离、地面到中板的距离以及地面到底板的距离，其中，四个关键参数用以确定地铁车站主体结构的关键点位置；

建立地下连续墙，包括：

运用循环命令建立地下连续墙的关键点；

2.如权利要求1所述的地铁车站参数化建模方法，其特征在于，单元类型包括顶板、中板、底板、中柱、侧墙、地下连续墙、用于模拟地下连续墙与侧墙之间作用的杆单元以及用于模拟周围土体作用的地基弹簧。

3.如权利要求1所述的地铁车站参数化建模方法，其特征在于，建立主体结构包括：

根据四个关键参数建立主体结构的关键点；

4.一种基于权利要求2所构建的地铁车站主体结构参数化模型的参数化加载方法，其特征在于，包括：

5.如权利要求4所述的参数化加载方法，其特征在于，地下连续墙处的侧向荷载的计算方法包括：

6.如权利要求4所述的参数化加载方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据待提取的信息，设置命令流输出对应的结果。