MIDAS组合结构分析.doc

例题 组合结构分析例题5组合结构分析MIDAS/Gen例题5. 组合结构分析概要此例题介绍使用MIDAS/Gen 的反应谱分析功能来进行组合结构分析的方法。此例题的步骤如下: 1. 简要2. 建立混凝土框架模型3. 建立网壳模型4. 合并数据文件5. 设定边界条件6. 定义组阻尼比7. 定义荷载8. 输入反应谱数据9. 定义结构类型10. 定义质量11. 运行分析12. 荷载组合13. 查看结果14. 设计验算271.简要本例题介绍使用MIDAS/Gen进行组合结构反应谱分析，采用了合并数据文件的建模方法，并使用组阻尼比计算真实的振型阻尼比。例题模型是一个混凝土框架网壳组合结构。(该例题数据仅供参考) 基本数据如下：混凝土框架： 柱： 400x400 主梁： 200x400 次梁： 150x300 混凝土： C30 层高： 4.0m 层数：1 网壳： 上弦： P 165.2x4.5 下弦： P 139.8x4.5 腹杆： P 76.3x3.2 设防烈度：7（0.10g） 场地： 类 图1. 分析模型尺寸示意如下：图2. 混凝土框架平面示意 图3. 网壳立面示意 图4. 整体平面示意2.建立混凝土框架模型参考Gen用户培训例题1钢筋混凝土结构的建模部分，建立混凝土框架模型，文件保存为“混凝土.mgb”。 图5. 混凝土框架模型3.建立网壳参考Gen语音资料网壳建模，建立网壳模型，文件保存为“网壳.mgb”。 图6. 网壳模型4.合并数据文件 1. 主菜单选择 模型节点建立 坐标中输入“0，0，0”，适用。注： 该步骤是为了在混凝土模型中合并网壳模型时， 能方便寻找到插入原点。 图7. 网壳模型原点处建立节点2. 主菜单选择 模型单元复制和移动 点击 全部选中，在“移动/复制单元”对话框中，鼠标点击“dx，dy，dz”，在模型中利用鼠标将网架左下角点指向原点（0，0，0），适用。（0，0）注：“移动/复制单元”对话框中，删除自由节点应勾选，移动后自由节点将自动被删除。 图8. 网壳移动示意3. 主菜单选择 文件打开项目打开“混凝土.mgb”，另存为“组合.mgb”。 4. 主菜单选择 文件合并数据文件 搜索文件 “网壳.mgb”，勾选“建立组”，“原点”则在模型中选中网壳待插入点。注：1 当勾选“建立组”时，自动将被合并的几何模型建立一个结构组。2 “原点”用来确定待合并模型中的原点在在当前模型中的几何位置。3 当勾选“用交叉点分割单元”，合并后在交叉点处自动分割线单元。 图9. 合并数据文件5. 设定边界条件 主菜单选择 模型边界条件一般支撑利用选择底部节点，固结约束。 图10. 输入边界条件注：1 对于需要定义组阻尼比的边界（如一般连接），需要同时定义对应边界组。2 一般连接的定义请参考用户培训手册11边界非线性分析。 图11. 定义边界时选择边界组6. 定义组阻尼比主菜单选择 模型材料与截面数据组阻尼比未指定单元和边界的默认值中 阻尼比： 0.05， 即输入了混凝土的阻尼比。已指定单元和边界的默认值中组类型：结构 组名称：钢结构 阻尼比：0.02，添加。注：1 当使用组阻尼比时，阻尼比计算方法使用应变能因子法或单元质量和刚度因子法（目前只给出刚度系数）。2 “仅在使用时计算”勾选时，表示当进行反应谱或时程分析时，程序才进行组阻尼比计算，否则不予计算。 图12.定义组阻尼比7.定义荷载1. 主菜单选择 荷载静力荷载工况dl：恒荷载 ll：活荷载 wy：风荷载 图13.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 图14.定义自重3 菜单选择 荷载定义楼面荷载类型定义楼面荷载：normal名称：normal 荷载工况：dl（ll） 楼面荷载：-5（-2），添加。 图15.定义楼面荷载4. 主菜单选择 荷载分配楼面荷载按立面视图，选中混凝土框架楼面，激活，再按平面视图查看。楼面荷载类型：normal 分配模式：双向 荷载方向：整体坐标系Z 在模型窗口指定加载区域节点。 图16.分配楼面荷载5. 主菜单选择 荷载节点荷载按立面视图，使用多边形选择，选中网架上弦杆，激活，再按平面视图查看荷载工况：dl 荷载方向：整体坐标系Z 荷载大小：FZ=-2KN荷载工况：ll 荷载方向：整体坐标系Z 荷载大小：FZ=-4KN 图17.网壳上弦节点荷载激活网架部分，按平面视图查看，选中上下弦一侧的边缘节点作为风荷载wy的加载节点。荷载工况：wy 荷载方向：整体坐标系Y 荷载大小：FY=6KN 图18.风荷载8.输入反应谱数据1. 主菜单选择 荷载反应谱分析数据反应谱荷载工况设计反映谱：GB50011-2001 设计地震分组：2 地震设防烈度：7（0.10g） 场地类别： 地震影响：多遇地震 阻尼比：0.04注：阻尼比暂时输入综合阻尼比0.04，定义反应谱荷载工况中将修改阻尼比并替换。 图19.生成设计反应谱2. 主菜单选择 荷载反应谱分析数据反应谱荷载工况:特征值分析控制频率数量（振型数）：10 反应谱分析控制： 振型组合方法：CQC 反映谱荷载工况名称：Rx，Ry，Rz 地震角度：Rx和Ry分别为0，90； Rz地震作用角度Z向周期折减系数：0.8 阻尼比计算方法：应变能因子，并勾选“修改阻尼比” 注：1 “适用阻尼计算方法”选择应变能因子方法，按已定义的组阻尼比基于应变能因子法计算各振型阻尼比。2“修改阻尼比”勾选，则之前反应谱函数中输入的综合阻尼比将被替代。3 用组阻尼比法进行时程分析时，时程荷载工况中阻尼计算方法也应选用应变能方法。 图20.反映谱荷载工况9定义结构类型 主菜单选择 模型结构类型结构类型：3-D 将结构的自重转换为质量：转换到X、Y、Z注：由于考虑了竖向地震作用，自重要转换到X、Y、Z三个方向上。 图21. 定义结构类型10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，Z 荷载工况：dl ( ll) 组合系数：1.0 ( 0.5)注：1 由于考虑了竖向地震作用，自重要转换到X、Y、Z三个方向上。2 此处转换的荷载不包括自重。图22. 定义质量11.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、边界、运行分析几个部分，下面进入后处理阶段。12.荷载组合主菜单选择 结果荷载组合: 一般组合：选择规范按混凝土（程序按混凝土规范生成的荷载组合较全）生成，用于查看内力变形等结果，一般组合中有包络组合混凝土设计：用于混凝土结构设计部分组合，点击自动生成 钢结构设计：用于钢结构设计部分组合，点击自动生成 设计规范：GB50010-02及GB50017-03注：1 “考虑双向地震作用”勾选，可以考虑双向地震作用的荷载组合。2 用户亦可自定义所需的荷载组合，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。 图23. 荷载组合13.查看结果注：1表格中给出每个振型的频率、周期、振型参与质量、阻尼比，其中阻尼比就是反应谱荷载工况中所取用的。2 质量和刚度系数计算，是针对Rayleigh公式:C=Alpha*M+Beta*K中的Rayleigh系数Alpha和Beta，可以通过两个模态的频率和阻尼比进行求解，常用于动力弹塑性分析。1. 主菜单选择 结果组阻尼计算的各振型阻尼比 图24. 查看振型阻尼比2. 主菜单选择 结果周期与振型图25. 查看振型3. 主菜单选择 结果内力桁架单元内力选择内力中指定受拉或受压，则只显示受拉单元或受压单元的内力。 图26. 桁架单元内力图查看反力、位移、内力、周期等其他结果，请参考Gen用户培训例题1钢筋混凝土结构的后处理部分。14.设计验算由于本结构是混凝土和钢结构组合结构，因此一般设计参数、钢筋混凝土设计参数和钢结构设计参数均需要设定。具体可以参考Gen用户培训例题1钢筋混凝土结构的设计部分和Gen用户培训例题4钢结构的设计部分，下面只给出部分步骤。1. 主菜单选择 设计一般设计参数指定构件选中混凝土结构，分配类型： 自动 选择类型： 根据选择。 图27. 指定构件 2. 主菜单选择 设计钢结构设计结果简图激活网架上弦，按平面视图查看验算比：轴向 显示类型：等值线、