midas Gen 钢筋混凝土框架剪力墙动力弹塑性分析.docx
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midasGen钢筋混凝土框架剪力墙动力弹塑性分析
例题2
钢筋混凝土框架剪力墙动力弹塑性分析
例题.钢筋混凝土框架剪力墙动力弹塑性分析
概要
此例题将介绍利用midasGen做动力弹塑性分析的整个过程，以及查看分析结果的方法。
此例题的步骤如下:
1.简介
2.设定操作环境及定义材料和截面
3.用建模助手建立模型平面
4.生成框架柱
5.建立剪力墙
6.楼层复制及生成层数据文件
7.生成墙号
8.定义边界条件
9.输入楼面荷载
10.定义结构类型
11.定义质量
12.定义配筋
13.定义及分配铰特性值
14.输入时程分析数据
15.运行分析
16.查看结果
1.简介
本例题介绍使用midasGen的动力弹塑性分析功能来进行抗震设计的方法。
例题模型为二层钢筋混凝土框架剪力墙结构。
（该例题数据仅供参考）
基本数据如下：
Ø轴网尺寸：
3mx3m
Ø柱:
300x300
Ø主梁：
200x300
Ø混凝土：
C30
Ø层高：
一～二层：
3.0m
Ø地震波：
ElCentro
Ø分析时间：
12秒
图1分析模型
2.设定操作环境及定义材料和截面
在建立模型之前先设定环境及定义材料和截面
1.主菜单选择文件>新项目
2.主菜单选择文件>保存:
输入文件名并保存
3.主菜单选择工具>设置>单位系:
长度m,力kN
注：
也可以通过程
序右下角随时更改单位。
图2定义单位体系
4.主菜单选择特性>材料>材料特性值：
添加：
定义C30混凝土
材料号：
1名称：
C30规范：
GB10（RC）
混凝土：
C30材料类型：
各向同性
5.主菜单选择特性>截面>截面特性值：
添加：
定义梁、柱截面尺寸；墙厚度
图3定义材料
图4定义梁、柱截面及墙厚度
3.用建模助手建立模型
主菜单选择结构>建模助手>基本结构>框架：
输入：
添加x坐标，距离3，重复2；
添加z坐标，距离3，重复2；
编辑：
Beta角，90度；材料，C30；截面，200x300；生成框架；
插入：
插入点，0，0，0；Alpha，－90。
图5建立框架
4.建立框架柱
生成框架柱的步骤如下：
主菜单选择节点/单元>单元>扩展：
注：
此处柱子高度-3，负号代表沿Z轴负向。
扩展类型：
节点—>线单元单元类型：
梁单元材料：
C30
截面：
300×300输入柱子高度：
dz=-3
在模型窗口中选择生成柱的节点
图6生成框架柱
5.建立剪力墙
生成剪力墙的步骤如下：
主菜单选择节点/单元>单元>扩展：
注：
此处墙高度-3，负号代表沿Z轴负向。
扩展类型：
线单元——平面单元单元类型：
板单元材料：
C30
厚度：
0.25输入柱子高度：
dz=－3
在模型窗口中选择生成墙的线单元
图7建立剪力墙
6.楼层复制及生成层数据文件
1：
主菜单选择结构>建筑>控制数据>复制层数据:
复制次数：
1距离：
3添加
在模型窗口中选择要复制的单元，点击
2：
主菜单选择结构>建筑>控制数据>定义层数据:
考虑刚性楼板
地面高度：
点击
，若勾选使用地面高度，则程序认定此标高以下为地下室
注：
需要输出时程分析层结果的时候，勾选时称分析结果的层反应
图8生成层数据
7.生成墙号
1：
主菜单选择结构>控制数据>自动生成墙号:
图9生成墙号
8.定义边界条件
主菜单选择边界>边界>一般支承:
在模型窗口中选择柱底嵌固点
图10输入边界条件
9.输入楼面荷载
1：
主菜单选择静力荷载>建立荷载工况>静力荷载工况:
dl：
恒荷载ll：
活荷载
图11定义荷载工况
2：
主菜单选择荷载>静力荷载>结构荷载/质量>自重:
荷载工况：
dl自重系数：
Z=-1
图12定义自重
3：
菜单选择荷载>静力荷载>初始荷载/其他>分配楼面荷载>定义楼面荷载类型：
注：
此处负号代表荷载方向沿Z轴负向。
定义各房间荷载:
名称：
floor荷载工况：
dl（ll）楼面荷载：
-5，-4
图13定义楼面荷载
4：
主菜单选择视图>激活>全部>按属性激活：
选择按层激活:
激活2F层
图14按层激活
5：
主菜单选择荷载>静力荷载>初始荷载/其他>分配楼面荷载>分配楼面荷载:
楼面荷载类型：
floor分配模式：
双向（或长度）
荷载方向：
整体坐标系Z复制楼面荷载：
方向Z，距离3
在模型窗口指定加载区域节点
注：
楼面荷载分配不上，可检查分配区域内是否有空节点、重复节点、重复单元。
图15分配楼面荷载
6：
主菜单选择结果>组合>荷载组合：
自定义荷载组合“组合”，荷载工况系数：
dl（ST），1.0；ll（ST），0.5
图17自定义荷载组合
7：
主菜单选择荷载>静力荷载>建立荷载工况>使用荷载组合:
图18使用荷载工况建立荷载组合
8：
主菜单选择视图>激活>全部>全部激活
视图>显示:
荷载查看输入的荷载
图19显示荷载
10.定义结构类型
主菜单选择结构>类型>结构类型
结构类型：
3－D（三维分析）
将结构的自重转换为质量：
转换到X、Y（地震作用方向）
图20定义结构类型
11.定义质量
1：
主菜单选择荷载>静力荷载>结构荷载/质量>节点质量>荷载转化为质量：
质量方向：
X，Y荷载工况：
DLLL
组合系数：
1.00.5
图21定义荷载质量
2：
主菜单选择荷载>静力荷载>结构荷载/质量>节点质量>节点质量：
（本例题为了更好的看到铰的开展情况，给各节点添加节点质量增大地震作用）
选取二层~屋顶的所有节点，mX：
100KN/g，mY：
100KN/g
图22定义节点质量
12.定义配筋
主菜单选择设计>混凝土设计>混凝土构件验算：
梁，柱构件
编辑验算用梁截面数据：
i-节点，中央，j-节点：
配筋上下各2根d10的钢筋
箍筋d10，保护层厚度0.035m。
编辑验算用柱截面数据：
箍筋类型：
环筋d10，主筋8根d10，层数：
3
环箍/螺旋箍肢数：
0.24m，排列：
Y：
4，Z：
4，主筋的重心位置（do）:
0.035m
编辑验算用墙钢筋数据：
竖向d12@300，水平d10@300
图23编辑验算用梁截面数据图24编辑验算用柱截面数据
图25编辑验算用墙钢筋数据
13.定义及分配铰特性值
注：
单元位置，为计算铰特性值所选用的截面配筋位置。
滞回模型说明请参照帮助文件
1：
主菜单选择特性>塑性材料>非弹性铰>定义非弹性铰特性值
定义梁铰
名称：
beam，屈服强度（面）计算方法：
自动计算，材料类型：
钢筋混凝土
构件类型：
梁，单元位置：
中央，截面名称：
1：
200×300，特性值：
勾选My
铰数量：
5，滞回模型：
Clough，特性值：
自动计算
注：
滞回模型说明请参照帮助文件
计算卸载刚度的幂阶，用来调整混凝土开裂后刚度卸载
图26定义梁铰特性值
定义柱铰
名称：
colu，屈服强度（面）计算方法：
自动计算，材料类型：
钢筋混凝土
构件类型：
柱，截面名称：
2：
300×300，特性值：
勾选Fx,My，铰数量：
5
滞回模型：
Clough，特性值：
自动计算
FXMY
图27定义柱铰特性值
定义墙铰
名称：
wall，单元类型：
梁-柱，材料类型：
混凝土，墙类型：
板
定义：
弯矩-旋转角，铰类型：
骨架，相关类型：
强度P-M,
特性值：
勾选Fz,My，滞回模型：
修正武田三折线，特性值：
自动计算
FZMY
图28定义墙铰特性值
2：
主菜单选择特性>塑性材料>非弹性铰>分配非弹性铰
单元类型：
梁
非弹性较特性值：
选择上一步定义的梁和柱铰特性值beam或colu
选择所有匹配单元（程序自动选择相应截面的单元）
单元类型：
墙
非弹性较特性值：
选择上一步定义的梁和柱铰特性值wall
选择所有匹配单元（程序自动选择相应截面的单元）
图29分配非弹性铰
14.输入时程分析数据
1：
主菜单选择荷载>地震作用>时程分析数据>时程函数：
添加时程函数:
时间函数数据类型：
无量纲加速度
地震波：
选Elcent－h波
注：
地震波的最大加速度调整，可以通过放大系数或最大值来实现。
放大系数：
1（也可以>1）
图30添加时程函数
2：
主菜单选择荷载>地震作用>时程分析数据>荷载工况：
添加荷载工况名称：
SC1
结束时间：
12秒（指地震波的分析时间，若地震波的作用时间为50秒，我们只分析到12秒处），分析时间步长：
0.01（表示地震波上的取值步长，一般不要低于地震波的时间间隔），输出时间步长：
1（整理结果时输出时间步长，例如结束时间为20秒，分析时间步长为0.02秒，则计算结果有20/0.02=1000个，如果在输出时间步长中输入2，则表示隔一步输出一步的结果）。
分析类型：
非线性，分析方法：
直接积分法。
时程类型：
瞬态（地震波），当波为谐振函数时选择线性周期。
加载顺序：
接续前次dl+0.5ll
阻尼计算方法：
质量和刚度因子，周期1.46、0.45阻尼比0.05
图31时程荷载工况
3：
主菜单选择荷载>地震作用>时程分析数据>地震作用>地面：
地面加速度，定义地震波作用方向
时程分析荷载工况名称：
SC1
X－方向时程分析函数：
函数名称：
Elcent－h
系数：
1（地震波增减系数）
到达时间：
0秒（表示地震波开始作用时间）
Y－方向时程分析函数：
函数名称：
NONE
Z－方向时程分析函数：
若不考虑竖向地震作用此项可不填
水平地面加速度的角度：
X、Y两个方向都作用有地震波时，如果输入0度，
表示X方向地震波作用于X方向，Y向地震波作用于Y方向。
如果输入90度，表示X方向地震波作用于Y方向，Y向地震波作用于X方向。
如果输入30度，表示X方向地震波作用于与X轴成30度方向，Y向地震波作用于与Y轴成30度方向。
操作：
添加
图32地面加速度
15.运行时程分析
主菜单选择分析>运行>运行分析
16.时程分析结果
1：
主菜单选择结果>时程>时程分析结果>位移/速度/加速度:
可以查看在地震波作用下，各个时刻各节点的位移情况
荷载工况：
SC1
步骤：
11.16（可以任选某一时刻）
时间函数：
Elcent－h
位移：
任选一方向位移
若选择动画，可以以动画形式显示各时刻各节点的位移情况
图33任意时刻位移图
2：
主菜单选择结果>时程>时程图表/文本>时程图形
可以查看各节点位移及各单元的内力及应力情况
定义/编辑函数：
位移
添加新函数
名称：
D1节点号：
在模型窗口选择某一节点
结果类型：
位移
参考点：
地面
输出分量：
DX
时程分析荷载工况：
SC1
图34定义节点时程函数图35节点位移时程图表
3：
主菜单选择结果>时程>时程图表/文本>层图形:
层数据图形，以图形方式查看各层在地震波作用下各时刻所分担的地震剪力
方向：
X轴方向（Y轴方向）
层：
2层时程工况：
SC1
图36定义层剪力时程函数图37层剪力时程图表
4：
主菜单选择结果>时程>时程分析结果>非弹性铰状态
时程荷载工况：
SC1步骤：
12（亦可以通过鼠标在地震波图形上点取）
时间函数：
Elcent_h
结果类型：
铰状态成分：
Ry
图38非弹性铰图形显示
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