Gen用户培训例题二 钢混时程分析1.docx
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Gen用户培训例题二钢混时程分析1
MIDAS/Gen培训例题
（二）
—钢筋混凝土结构时程分析
目录
简要1
设定操作环境及定义材料和截面2
用建模助手建立模型1
建立框架柱及剪力墙6
楼层复制及生成层数据文件9
定义边界条件10
输入楼面及梁单元荷载11
输入风荷载15
输入时程分析数据17
定义结构类型21
定义质量22
运行时程分析22
荷载组合23
时程分析结果24
框架－剪力墙建模动画
一、建模
1、新建项目，将树形菜单换到“工作”目录，方便查看，保存文件；
2、迈达斯中的操作没有严格的先后顺序，大家可以根据自己的习惯来操作。
使用者还可以根据自己的习惯来设定程序中的很多参数，如点格的大小可以在“模型/定义轴网/定义点格”里面设置；单位体系可以在“工具/单位体系”里面定义，同时屏幕下方也可以随时修改单位。
3、输入材料及截面。
选择材料的种类，这里选择混凝土，输入混凝土的等级；输入梁的截面，次梁的截面，剪力墙洞口上连梁的截面，柱的截面；输入剪力墙的厚度。
4、然后开始建模。
迈达斯中的建模方式有很多种，大家可以采用平时熟悉的方法：
先建立轴网，然后再在轴网上布置梁柱墙等构件，这种方式建模较慢，这里只做简单介绍，不推荐大家在MIDAS中这样建模，MIDAS中提供更快捷的方式。
5、屏幕右下方的视点如果妨碍工作，可以关闭。
在“显示”按钮下的“显示控制”，去掉“视点”前面方框里的勾。
6、这里我们使用一种比较快捷的方式。
利用“模型/结构建模助手/框架”来建模。
可以一次把轴网生成，同时布置上构件。
注意“β”角控制截面放置的角度（如梁截面是正放还是平放成扁梁），这里选择角度为“90”；生成框架，注意在建模助手里面框架是放在整体坐标系的X－Z面（即建筑物的立面），插入的时候需要将旋转角度“Alpha”设置为“－90”，这样才将框架生成到整体坐标系的X－Y平面。
7、模型建好后可以用“消隐”按钮来查看截面的真实情况；
8、实际工程中常常有轴线与整体坐标系的X轴有一定的夹角，再建立和X轴有一定角度的轴网。
使用建模助手，注意在插入的时候旋转角度“Gamma”还需要输入一个数值“－30”；
9、建立弧形的梁，使用“在曲线上建立直线单元”命令，选择“弧中心＋两点”，输入分割的数量、材料、截面；
10、布置次梁；利用复制单元来生成，注意生成的次梁需要将主梁分割，要勾选交叉分割“节点”和“单元”；否则会形成虚节点（即看上去节点是存在，但是没有和其他的单元相连，导致单元的力无法传递到其他的单元中），导致后面分配楼面荷载的时候会出现无法分配的情况；
11、对于与整体坐标系有夹角的部分，先定义用户坐标系，使用“X－Y”平面“按钮”，旋转角度设为“－30”，然后输入的距离即是在用户坐标系的距离；
12、对生成的次梁截面进行修改，选择需要修改的单元，利用“拖放”功能修改；
13、如果需要将梁的顶部平齐，使用“模型/结构类型”，勾选“在图形显示中，将梁顶标高和楼面标高对齐”；
14、利用“单元/扩展”生成柱，先使用“全选”将所有单元选中，然后利用取消选择将不需要生成柱的节点选择取消，输入距离dz为“－4”（注意此时是在整体坐标系下），“－”号表示沿Z向，向下；
15、对于与X轴有夹角的柱，放置的角度不对，利用“修改单元参数”，选择修改“单元坐标轴方向”，Beta角输入“30”；
16、利用“扩展”功能生成剪力墙，如果需要用梁单元来模拟剪力墙洞口的连梁，将“删除”前的勾去掉，可以在利用梁单元扩展生成剪力墙的同时保留梁，扩展时候选择单元类型为“墙单元”，选择“板”（可以考虑面外的刚度）；
17、可以修改剪力墙的显示以颜色：
“显示”按钮，对话框中的“显示控制选项”或者直接使用“显示选项”按钮，“绘图”下将“选择颜色”选用“单元颜色”；
18、对剪力墙进行编号：
“显示”按钮，“单元”中勾选“墙号”，可以看到剪力墙的编号；“模型/建筑物数据/定义层数据”中自动生成层数据；“模型/建筑物数据/自动生成墙号”里让程序自动生成墙号；
19、剪力墙开洞：
“单元/分割”将剪力墙进行竖向分割成3份，“单元/删除”（或者直接使用键盘的Delete键）删除中间部分的剪力墙；
20、“单元/分割”将剪力墙上的梁单元分割3份，拖放功能修改中间的连梁截面；
21、重新让程序自动生成墙号；
22、“模型/建筑物数据/复制层数据”，将层数进行复制，生成其它各层；
23、关闭墙号的显示；
24、“模型/建筑物数据/定义层数据”生成建筑物的层数据，“刚性楼板”中设定是否考虑刚性楼板假定，如果考虑，则可以不需要建立板单元，如果不考虑，则需要手动建立板单元；
二、加荷载
1、定义荷载工况；
2、定义楼面荷载类型；
3、分配楼面荷载：
选择第二层，激活，选择分配楼面荷载的类型等，可以进行楼面荷载的复制，输入复制的次数及距离，对于使用“双向”分配的房间，可以一次对多个房间进行分配；对于凸多边形的房间，选用“多边形－长度”的分配模式（需要单独对每一个凸多边形的房间分配）；
4、用“按属性激活”激活屋顶层，分配屋面荷载；
5、全部激活，在树形菜单中单击右键，可以显示荷载的分配情况；
6、添加梁单元荷载，激活屋面层，使用“多边形选择”选择梁单元，添加梁单元上的荷载；
7、添加风荷载：
“荷载/横向荷载/风荷载”，点击“添加”设定相应的参数，可以查看风荷载的形状（MIDAS中迎风面取上下各半层）；
8、添加反应谱：
“荷载/反应谱分析数据/反应谱函数”，添加设计反应谱；
9、“荷载/反应谱分析数据/反应谱荷载工况”，定义反应谱工况，“特征值分析控制”设置计算的振型数量，“反应谱分析控制”设置振型组合的方法，“SRSS”方法不考虑扭转耦联，“CQC”方法则考虑扭转耦联；如果不需要单独查看地震作用的结构内力，可以不勾选“考虑振型的正负号”，程序会自动将地震作用下的结构内力全部按正值及负值与其他荷载作用下的内力进行组合；
10、“荷载/自重”让程序自动计算构件的自重，Z方向，系数为－1（沿Z轴的负方向，即向下）；
11、“模型/质量/将荷载转换成质量”，将有关荷载转换成质量，计算重力荷载代表值；
12、“模型/结构类型”里设定结构分析的类型为三维分析，选择“3D”，将结构的自重转换为质量；
13、添加边界条件；
14、运行分析；计算完成后，注意检查有无错误提示信息；
三、查看结果
1、进行荷载组合，进行“一般”组合（查看有限元计算的结果使用，包含包络的组合）和“混凝土结构设计”组合（进行混凝土结构设计的时候使用），
2、查看周期和振型，可以通过不同方式：
“图例”，屏幕右边显示最大值、最小值及相应的节点号码；“等值线”，常常被称作云图的方式，以不同的颜色显示不同的值大小；“动画”，以动画方式显示变形的过程；
3、“结果/分析结果表格/周期与振型”，表格的方式显示各个振型的周期、振型参与质量、振型参与系数及振型方向系数等；
4、查看反力，选择荷载的工况，查看反力的方向，可以图例、数值等方式查看反力，反力显示箭头的大小可以修改；
5、查看位移：
“位移等值线”方式，查看位移的云图，在屏幕下方可以变换显示的单位，可以图例、数值、变形、动画等方式查看；也可以用“变形形状”方式查看（不能显示云图）；
6、查看单元内力：
“梁单元内力图”方式，选择一榀框架，激活，以内力图的方式显示轴力、剪力、弯矩，对于非包络组合的荷载工况，可以显示精确解；
7、“结果/内力/构件内力图”，可以平面方式查看层构件的内力图；
8、查看应力，“结果/应力/梁单元应力图”，可以云图的方式查看单元的应力，单位在屏幕下方调整；
9、“结果/梁单元细部分析”，可以查看选择中的梁单元任意一个跨度的位移、剪力、弯矩及截面的应力，显示最大值、最小值及用户指定位置的值；
10、“结果/稳定验算”，对结构进行稳定性验算；
11、“结果/各层构件剪力”，表格显示剪力；
12、以上查看的是图片形式的结果，在“结果/分析结果表格”中可以查看表格方式的结果，其中，“结果/分析结果表格/层”下面显示各层的相关结果已经提供不规则验算结果，在表格中，点击右键提供排序等功能；
三、设计
1、定义设计参数：
包括“一般设计参数”和“钢筋混凝土构件设计参数”。
一般需要对以下参数进行设定；
2、定义计算长度系数；
3、指定构件，对于梁单元或桁架单元，当一个构件由几个线单元组成时，可以将这些单元指定为一个构件进行设计；
4、编辑构件类型，定义构件设计时的类型，在选择的时候可以利用双击构件的截面来选择构件；
5、定义抗震等级；
6、编辑钢筋混凝土材料特性，为方便输入混凝土保护层厚度等参数，将单位换为mm；
7、定义设计用钢筋直径；
8、进行钢筋混凝土构件的设计，可以在“设计/钢筋混凝土构件设计”中分别对不同构件类型进行设计，也可以定义“设计/运行批量设计”来进行批量设计，在设计后的对话框中，勾选“连接模型画面”，再勾选相应的截面，在屏幕中会亮显所选中的构件，用“图形结果”以图形形式查看设计结果，“详细结果”用文本方式；
9、“设计/钢筋砼结构设计结果简图”中可以查看设计的结果，如梁、柱、剪力墙的所需配筋面积、设计的配筋结果等；
10、“查询”菜单可以通过表格的方式查看一些数据，如“荷载统计表格等；
11、“根据/材料统计”可以文本的方式显示材料的统计信息。
简要
本例题介绍使用Midas/Gen的时程分析功能来进行抗震设计的方法。
例题模型为六层钢筋混凝土框－剪结构。
基本数据如下：
轴网尺寸：
见平面图
柱:
500x500
主梁：
250x450，250x600
次梁：
250x400
连梁：
250x1000
混凝土：
C30
剪力墙：
250
层高：
一层：
4.5m二~六层：
3.0m
设防烈度：
7º（0.10g）
场地：
Ⅱ类
设定操作环境及定义材料和截面
1：
主菜单选择文件>新项目
文件>保存:
输入文件名并保存
2：
主菜单选择工具>单位体系:
长度m,力kN
注：
也可以通过程序右下角
随时更改单位。
定义单位体系
3:
主菜单选择模型>材料和截面特性>材料：
添加：
定义C30混凝土
材料号：
1名称：
C30规范：
GB（RC）
混凝土：
C30材料类型：
各向同性
定义材料
4:
主菜单选择模型>材料和截面特性>截面：
添加：
定义梁、柱截面尺寸
定义梁、柱截面
5:
主菜单选择模型>材料和截面特性>厚度：
添加：
定义剪力墙厚度
定义剪力墙厚度
用建模助手建立模型
1:
主菜单选择模型>结构建模助手>框架：
输入：
添加x坐标，距离5，重复2；距离3.9，重复2；距离4.3，重复2；
添加y坐标，距离5，重复3；
编辑：
Beta角，90度，生成框架；
插入：
插入点，0，0，0；Alpha，－90。
建立框架1
2:
主菜单选择模型>结构建模助手>框架：
输入：
添加x坐标，距离5，重复3；
添加y坐标，距离5，重复3；
编辑：
Beta角，90度，生成框架；
插入：
插入点，0，0，0；Alpha，－90；Beta：
0；Gamma，－60。
建立框架2
3：
主菜单选择模型>单元>建立曲线并分割成线单元:
建立曲梁
建立曲梁
4：
主菜单选择模型>单元>复制和移动:
输入复制间距，
在截面号增幅1（选择次梁截面），在交叉分割项，将节点和单元都选上。
同时删除部分梁单元。
注：
次梁截面修改也可以应用拖放的功能修改截面
建立次梁
建立框架柱及剪力墙
1：
主菜单选择模型>单元>扩展：
注：
对于不生成柱子的位置，可以用
解除选择不生成柱子位置的节点。
扩展类型：
节点——线单元单元类型：
梁单元材料：
C30
截面：
500x500输入复制间距：
dz=－4.5
在模型窗口中选择生成柱的节点
生成框架柱
2：
主菜单选择模型>单元>修改单元参数>参数类型:
选择Beta角，Beta=60º，在模型窗口选择轴网2部分需要旋转的框架柱。
3：
主菜单选择模型>单元>扩展:
扩展类型：
线单元——平面单元单元类型：
墙单元
生成形式：
复制和移动输入复制间距：
dz=－4.5
注：
扩展时可以勾选目标>删除选项，确认是否保留梁单元。
生成剪力墙
4：
主菜单选择模型>单元>分割：
单元类型：
墙单元任意间距：
X=0,Z=1.9,1.2
5：
主菜单选择模型>单元>删除：
在模型窗口选择被删除的墙单元
注：
x、z分别指单元坐标系的x、z方向。
墙单元被分割
6：
主菜单选择模型>单元>分割：
单元类型：
线单元
被节点分割：
在模型窗口选择要分割的单元及分割单元的节点
7：
主菜单选择模型>单元>修改单元参数：
参数类型：
截面号
形式：
选择250x1000（连梁截面）模型窗口选择修改的梁单元
墙洞口布置
楼层复制及生成层数据文件
1：
主菜单选择建筑物数据>复制层数据:
复制次数：
5距离：
3添加
在模型窗口中选择要复制的单元
楼层复制
2：
主菜单选择建筑物数据>生成层数据:
点击生成层数据：
考虑5%偶然偏心
注：
程序自动计算风荷载时，程序将自动判别地面标高以下的楼层不考虑风荷载作用。
考虑刚性楼板：
若为弹性楼板选择不考虑地面高度：
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勾选各构件承担的层间剪力
注：
需要输出时称分析层结果的时候，勾选时称分析结果的层反应
生成层数据
3：
主菜单选择建筑物数据>自动生成墙号:
避免设计时不同位置的墙单元编号相同，
特别是在利用扩展单元功能时，一次生成多个墙单元时，这些墙单元的墙号相同，若这些墙单元不在直线上，X向、Y向都有时，程序则认为没有直线墙不给配筋设计。
定义边界条件
主菜单选择模型>边界条件>一般支承:
在模型窗口中选择柱底及墙底嵌固点
输入边界条件
输入楼面及梁单元荷载
1:
主菜单选择荷载>静力荷载工况:
DL:
恒荷载LL：
活荷载
WX:
风荷载WY:
风荷载
定义荷载工况
2:
主菜单选择荷载>自重:
荷载工况：
DL自重系数：
Z=－1
定义自重
3：
菜单选择荷载>定义楼面荷载类型：
定义各房间荷载:
办公室、卫生间、屋面
名称：
OFFICE荷载工况：
DL（LL）楼面荷载：
－4.3（－2.0）按
名称：
BATHROOM荷载工况：
DL（LL）楼面荷载：
－6（－2.0）按
名称：
ROOF荷载工况：
DL（LL）楼面荷载：
－7（－0.5）按
定义楼面荷载
4:
主菜单选择视图>激活>按属性激活：
选择按层激活:
激活2F层
按层激活
5:
主菜单选择荷载>分配楼面荷载:
楼面荷载类型：
OFFICE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4@3
在模型窗口指定加载区域节点
同样方法输入BATHROOM楼面荷载
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。
分配楼面荷载
6:
主菜单选择荷载>连续梁单元荷载：
荷载工况：
DL选择：
添加
荷载类型：
均布荷载荷载作用单元：
两点间直线
方向：
整体坐标系Z数值：
W=－10复制荷载：
Z向，距离4@3.0
输入梁单元荷载
7：
重复步骤5和6输入屋面荷载及梁单元荷载
8:
主菜单选择视图>激活>全部激活
视图>显示:
荷载查看输入的荷载
显示荷载
输入风荷载
1:
主菜单选择荷载>横向荷载>风荷载：
添加荷载工况：
WX
风荷载设计标准：
GB50009－2001。
风荷载方向系数：
X轴方向系数1Y轴方向系数0
注：
程序只能自动计算有刚性板假定层的风荷载。
风荷载输入
2:
重复步骤1，输入Y向风荷载WY,
注意此时风荷载方向系数:
X轴方向系数0，Y轴方向系数1。
输入时程分析数据
1：
主菜单选择荷载>时程分析数据>时程荷载函数：
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（或其它波）
放大系数：
1（也可以>1）
添加时程函数
2：
主菜单选择荷载>时程分析数据>时程荷载工况：
添加荷载工况名称：
SC1
结束时间：
20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20秒处）
分析时间步长：
0.02（表示地震波上的取值步长，一般不要低于的地震波的时间间隔）
输出时间步长：
2（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，则表示输出以每2个为单位中的较大值，即输出第一和第二时间段中的较大值，第三和第四时间段的较大值，以此类推。
分析类型：
线性，当有非线性单元及非线性边界单元时选择非线性。
分析方法：
振型叠加法，自振周期较大的结构（如索结构）采用直接积分法。
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：
初始
阻尼：
直接输入
输入所有振型的阻尼比：
0.05
时程荷载工况
3：
主菜单选择荷载>时程分析数据>时程荷载工况：
特征值分析控制
分析类型：
默认即可
频率数量：
6（振型数）
其它选项一律默认即可
特征值分析控制
4：
主菜单选择荷载>时程分析数据：
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：
10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：
Elcent－h
系数：
1（地震波增减系数）
到达时间：
15秒（表示地震波开始作用时间）
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
地面加速度
定义结构类型
主菜单选择模型>结构类型：
三维分析，地震荷载作用方向
结构类型：
3－D（三维分析）
注：
当只做水平向地震作用的时候，转换到X、Y方向；需要做竖向地震分析的话，要转换到X、Y、Z三个方向上。
将结构的自重转换为质量：
转换到X、Y（地震作用方向）
定义结构类型
定义质量
主菜单选择模型>质量>将荷载转换成质量：
质量方向：
X，Y荷载工况：
DLLL
组合系数：
1.00.5
定义质量
运行时程分析
主菜单选择分析>运行分析
以上为整个前处理阶段，包括建模、荷载输入、分析选项。
下面介绍后处理阶段
荷载组合
主菜单选择结果>荷载组合:
一般组合：
用于查看内力变形等，一般组合中有包络组合
混凝土设计：
用于结构设计部分组合点击自动生成
设计规范：
GB50017－03
注：
用户亦可自定义所需的荷载，先在左侧名称一栏定名称，在右侧选择荷载工况和组合系数。
荷载组合
时程分析结果
1：
主菜单选择结果>周期与振型：
可以查看各振型作用下的自振周期和振型形状
自振周期和振型形状
2：
主菜单选择结果>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
某一时刻节点的位移
动画模式
3：
主菜单选择结果>时程分析结果>时程分析图形:
可以查看各节点位移及各单元的内力及应力情况
定义函数：
位移（或梁单元内力）
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
包括振型号：
全部
节点位移
4：
主菜单选择结果>时程分析结果>时程分析图形:
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：
选某一层（或全选）时程工况：
SC1
层剪力图形
5：
主菜单选择结果>分析结果表格>周期与振型:
提供以下结果：
各振型的频率和周期，各振型参与质量，振型参与系数，振型方向系数，参与向量。
（注：
当需要判断模型的某一振型是X、Y向平动还是扭转时，需要综合“振型参与质量”和“振型方向系数”来判定。
）
自振周期表格
6：
主菜单选择结果>分析结果表格>层：
层位移
提供各种工况下各层的高度，各层标高，楼层最大层间位移，楼层平均位移。
层位移
7：
主菜单选择结果>分析结果表格>层：
层剪重比
层剪重比
8：
主菜单选择结果>分析结果表格>层：
扭转不规则验算
中提供各种工况下各层的高度，各层标高，层间位移，楼层最大层间位移，并判断扭转是否规则。
扭转不规则验算
9：
主菜单选择结果>分析结果表格>层：
层间位移角验算
中提供各种工况下各层的层间位移角，并和层间位移角限值进行验算。
层间位移角验算
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