迈达斯用户培训手册四 钢结构.doc

MIDAS/Gen培训课程（四）钢结构抗震分析及设计 北京市海淀区中关村南大街乙56号方圆大厦1307室Phone : 010-5165-9908 Fax : 010-5165-9909E-mail : BeijingmidasUhttp:/www.MidasUModeling, Integrated Design & Analysis Software目 录简要1设定操作环境及定义材料和截面2利用建模助手建立梁框架4建立框架柱及钢支撑7楼层复制及生成层数据文件8定义边界条件9输入楼面及梁单元荷载10输入风荷载13输入反映谱分析数据14定义结构类型15定义质量16运行分析16荷载组合17查看反力及内力17位移18构件内力与应力图19梁单元细部分析20振型形状及各振型所对应的周期21稳定验算21周期22层间位移22层位移23层剪重比23层构件剪力比24倾覆弯矩24侧向刚度不规则验算24扭转不规则验算25薄弱层验算25一般设计参数26钢构件设计参数29钢构件截面验算30钢结构优化设计31简要 本例题介绍使用Midas/Gen 的反映谱分析功能来进行抗震设计的方法。例题模型为六层钢框架结构。 基本数据如下：轴网尺寸：见平面图柱: HW400x400x13/21主梁： HN400x150x8/13次梁： HN300x150x6.5/9支撑： TN175x175x7/11钢材： Q235层高： 一层：4.5m 二六层 ：3.0m设防烈度：7（0.10g）场地： 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： 添加材料号：1 名称：Q235 规范：GB03(S) 数据库：Q235 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、柱截面利用建模助手建立梁框架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，材料号1，截面号1，生成框架；插入：插入点，0，0，0；Alpha，-90。 建立框架12: 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，材料号1，截面号1，生成框架； 插入：插入点，0，0，0；Alpha，-90；Beta：0；Gamma，-60。建立框架23：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 建立轴网建立框架柱及钢支撑 1：主菜单选择 模型单元扩展：建立框架柱扩展类型：节点线单元 单元类型 ：梁单元 材料： Q235截面：GZ 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 模型单元建立：建立钢支撑单元类型：桁架单元 材料号：1 名称：Q235截面号：3 名称：BRACE利用模型窗口下的捕捉几分点的功能建立桁架单元建立钢支撑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 地面标高：点击，若勾选使用地面标高，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 生成层数据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嵌固点 注：可以利用面选的功能对下部节点进行选择。 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43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 向：整体坐标系Z 数值：W=-10 复制荷载：方向Z，距离43 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 1 Y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输入反映谱分析数据1、主菜单选择 荷载反映谱分析数据反映谱函数添加:设计反映谱：GB50011-2001 设计地震分组：1 地震设防烈度：7（0.10g） 场地类别： 地震影响：多遇地震 阻尼比：0.02 生成设计反映谱2：主菜单选择 荷载反映谱分析数据反映谱荷载工况:特征值分析控制频率数量（振型数）：6 反映谱分析控制： 振型组合方法：CQC 反映谱荷载工况名称：Rx (Ry) 地震角度：0( 90) 周期折减系数：0.8 反映谱荷载工况定义结构类型 主菜单选择 模型结构类型：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。三维分析，地震荷载作用方向结构类型：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) 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：DL ( LL) 组合系数：1.0 ( 0.5)注：此处转换得荷载不包括自重。定义质量运行分析主菜单选择 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: 注：1. 考虑双向地震勾选双向地震程序会在荷载组合中自动添加。2.用户亦可自定义所需的荷载用户，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。一般组合：用于查看内力变形等，一般组合中有包络组合钢结构设计：用于结构设计部分组合 点击自动生成 设计规范：GB50017-03 荷载组合查看反力及内力1：主菜单选择 结果反力反力： 柱脚内力（轴力和弯矩） Z向与X向基底反力2：主菜单选择 结果反力查看反力: 可以查看基底任意节点内力 位移1：主菜单选择 结果位移位移形状: 可以查看任意节点各方向位移 位移等值线: 可以查看任意节点各方向位移注意位移非挠度，挠度应为相对位移查看位移: 查看每个节点位移情况水平力作用下各层侧移简图构件内力与应力图1：主菜单选择 结果内力梁单元内力图: 查看在各种工况组合下梁单元内力 桁架单元内力: 查看在各种工况组合下桁架单元内力 梁单元内力图 桁架单元内力图2：主菜单选择 结果应力梁单元应力图: 查看各种工况组合下梁单元应力 3：主菜单选择 结果内力构件内力图: 查看在各种工况组合下梁单元内力梁单元细部分析主菜单选择 结果梁单元细部分析: 查看各个梁单元在各种工况作用下应力及内力图 梁单元细部分析振型形状及各振型所对应的周期主菜单选择 结果周期与振型: 查看各种振型作用下的结构各向位移及自振周期振型形状及周期稳定验算主菜单选择 结果稳定验算: 刚重比验算 结构类型： 框剪 荷载工况：全选 稳定验算周期主菜单选择 结果分析结果表格振型与周期：输出各振型周期及有效质量参与系数 周期 层间位移主菜单选择 结果分析结果表格层层间位移角验算：输出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。 层间位移层位移1、主菜单选择 结果分析结果表格层层位移:输出水平作用下各层最大位移及平均位移 层位移2、主菜单选择 结果分析结果表格层层位移:层剪重比主菜单选择 结果分析结果表格层层剪重比: 输出各层地震作用下各层的剪力及剪重比 层剪力及剪重比层构件剪力比主菜单选择 结果分析结果表格层层构件剪力比： 查看各种工况下框架柱和剪力墙的地震剪力和比率。层构件剪力比倾覆弯矩 主菜单选择 结果分析结果表格层倾覆弯矩： 查看各种工况下框架和剪力墙的倾覆弯矩。倾覆弯矩侧向刚度不规则验算主菜单选择 结果分析结果表格层侧向刚度不规则验算: 输出各层的层刚度比，并判断侧向刚度是否规则。 层刚度比扭转不规则验算主菜单选择 结果分析结果表格层扭转不规则验算 输出各种工况下各层的高度，标高，层间位移，楼层最大层间位移，并判断扭转是否规则。扭转不规则验算薄弱层验算主菜单选择 结果分析结果表格层楼层承载力突变验算： 输出各层抗剪承载力，本层与上一层的抗剪承载力之比，并判断各层强度是否规则。楼层承载力突变验算一般设计参数1：主菜单选择 设计一般设计参数定义计算长度系数： 设计类型 ：三维由程序自动计算“计算长度系数” ：若勾选则按GBJ17-88附录四的公式自动计算，否则须由设计者直接输入计算长度系数。定义框架 2：主菜单选择 设计一般设计参数指定构件：自动指定构件自由长度；当梁单元中间被其它节点分割成几部分时，需由程序自动指定构件，定义梁单元在强轴作用平面内的自由长度。注：当有非直线梁单元时,需在模型中选择此梁单元由手动完成。 指定构件3：主菜单选择 设计一般设计参数反转构件方向：若有对称单元且对称部分单元编号相同时，选择此项菜单，否则不选此项菜单。4：主菜单选择 设计一般设计参数自由长度：当由程序自动指定构件后，程序默认自由长度为构件两节点间距离，一般不用选择此项菜单。当有一些特殊构件的自由长度需由有设计者指定时，选择此项菜单编辑构件自由长度。5：主菜单选择 设计一般设计参数计算长度系数：当由程序自动计算时，一般不用选择此项菜单。当有一些特殊构件的计算长度系数需由设计者指定时，选择此项菜单编辑构件计算长度系数。6：主菜单选择 设计一般设计参数极限长细比：一般由程序根据规范内定，不用选择此项菜单。当有一些特殊构件的极限长细比需由设计者指定时，选择此项菜单编辑构件极限长细比。7：主菜单选择 设计一般设计参数等效均布荷载系数：此系数为压弯构件在强轴（或弱轴）作用平面内稳定计算时的等效弯矩系数，可选择由程序自动计算。勾选由程序自动计算，在模型窗口选择竖向压弯构件当有一些特殊构件的稳定计算需由设计者指定时，在此项菜单内直接输入等效弯矩系数即可。等效弯矩系数8：主菜单选择 设计一般设计参数编辑活荷载折减系数：一般在做基础设计时考虑活荷载折减，其它情况可不考虑。考虑时由设计者直接输入折减系数。9：主菜单选择 设计一般设计参数地震作用放大系数：考虑时由设计者直接输入放大系数。10：主菜单选择 设计一般设计参数编辑构件类型：定义框架梁、框架柱、支撑。 选项：添加/替换 构件类型：梁 梁：框架梁 在模型窗口利用过滤器 功能选择框架梁，按 即可。同样方法定义柱和支撑构件。 编辑构件类型钢构件设计参数1：主菜单选择 设计钢构件设计参数设计标准：设计标准：GB5001703勾选考虑抗震选择抗震设防烈度：7度设计标准 2：主菜单选择 设计钢构件设计参数编辑钢材: 编辑钢材规格等编辑钢材特性3：主菜单选择 设计钢构件设计参数编辑梁的等效弯矩系数:该系数用于计算梁的整体稳定系数，可由程序计算。当有些特殊构件需由设计者指定时，直接输入梁的等效弯矩系数即可。 选项：添加/替换 勾选由程序计算 在模型窗口利用过滤器功能选择所有梁构件，按 即可梁的等效弯矩系数钢构件截面验算1：主菜单选择 设计钢构件截面验算：进行钢构件截面验算在选择项勾选某个单元，再勾选连接模型空间，在模型空间可以看到你选择的单元，点选图形结果以图形方式输出，点选详细结果以文本文件输出。 钢构件验算结果2：主菜单选择 设计钢构件设计结果简图：钢构件设计结果平面输出 荷载工况/荷载组合：ALL COMBINATION 验算比：组合 勾选验算 显示：梁、柱、支撑 柱截面尺寸：1（指显示的柱截面尺寸放大系数） 在模型窗口选择某一层激活，按 即可。 钢构件验算结果平面输出钢结构优化设计1：主菜单选择 设计钢结构优化设计：进行钢构件截面优化设计设计标准数据库：如果是型钢选择GB-YB，若非型钢也可选择用户定义的数据库。 形状：同建模时输入的构件形状，也可修改截面形状。 D1：设定优化截面的上限值，以此上限值在数据库中选择最优截面。 D2、D3.同D1。 勾选要优化的截面，也可按选择所有截面进行优化。 分析选项：输入