midas Gen转换梁分析设计.doc

例题 转换梁分析和设计例题6 转换梁分析和设计例题. 转换梁分析和设计概要此例题将介绍利用midas Gen进行框架结构转换梁分析和设计的整个过程。工程中为了简便，有时将转换深梁直接用梁单元模拟。本例题中为了对比，对转换梁分别采用三种单元（梁单元、板单元和实体单元）进行模拟，以揭示转换深梁与一般浅梁的区别。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4. 生成框架柱5. 楼层复制及生成层数据6. 定义边界条件7. 输入楼面荷载8. 施加横向荷载9. 定义结构类型10. 定义质量数据11. 运行分析12. 查看结果1.简介 本例题介绍使用midas Gen进行转换深梁的分析设计方法。例题模型为三层钢筋混凝土框架结构。(该例题数据仅供参考) 基本数据如下：1. 轴网尺寸：见平面图2. 柱: 500mmx500mm3. 主梁： 200mmx600mm4. 混凝土： C305. 层高： 一层 ：4.0m 二三层：3.5m6. 设防烈度：7（0.10g）7. 场地： 类 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： 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 图3 定义材料 图4 定义梁、柱截面6. 主菜单选择 特性截面厚度：添加：定义板厚度，面内和面外：0.2 图5 定义板厚度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，200x600；生成框架；插入：插入点，0，0，0；Alpha，-90。 图6 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-4，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：500500 输入柱子高度：dz=-4在模型窗口中选择生成柱的节点 图7 生成框架柱5.楼层复制及生成层数据1：主菜单选择 结构建筑控制数据复制层数据: 复制次数：2 距离：3.5 添加在模型窗口中选择所有单元 适用图8 复制楼层2：主菜单选择 结构建筑控制数据定义层数据:点击生成层数据：考虑5%偶然偏心考虑刚性楼板：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 图9 生成层数据3：修改转换梁截面:打开捕捉节点，消隐，打开单元号显示开关。单选单元7，在树型菜单中将截面1600X200拖放到模型空间，修改深梁截面尺寸。图10 生成层数据4：复制框架结构，以对比转换深梁分别用板单元和实体单元模拟时的分析和设计方法：选择所有单元，节点/单元单元复制移动等间距：（12,0,0），复制次数：2。图11 复制框架结构5：建立转换深梁板单元模型 选择单元70，节点/单元单元扩展 图12 建立板单元模型 选择单元70和133，拖放材料虚梁和截面虚梁修改单元属性。 点击生成的板单元，节点/单元单元分割 单元类型：其它平面单元，x方向分割数量：15，y方向分割数量：8 适用。 分割板单元使其与周围的虚梁和柱节点耦合 节点/单元单元分割 单元类型：线单元；被节点分割； 要分割的单元：206；分割单元的节点：110；适用。 要分割的单元：205；分割单元的节点：109；适用。 选择单元206，205单元类型：线单元；等间距； X方向分割数量：7；合并重复节点。 图13 分割板单元模型 6：建立转换深梁实体单元模型 工作树单元，双击板单元选择深梁。 节点/单元单元复制和移动 等间距：（12，0，0） 交叉分割：节点和单元 复制节点属性；复制单元属性。 选择单元133，节点/单元单元分割 单元类型：线单元；等间距； X方向分割数量：15；适用。 节点/单元单元分割 单元类型：线单元；被节点分割； 要分割的单元：142；分割单元的节点：392；适用。 要分割的单元：139；分割单元的节点：378；适用。 选择单元142，139单元类型：线单元；等间距； X方向分割数量：8；合并重复节点。 用多边形选择方法选择第三个框架上的板单元 节点/单元单元扩展 扩展类型：平面单元-实体单元 目标：“删除”选项不勾选 等间距，（0.1，0，0） 前次选择，目标：选择“删除”选项 等间距，（-0.1，0，0） 图14建立实体单元模型 7：转换深梁实体单元刚性连接 边界连接刚性连接 主节点：76，添加：节点423、567；刚性连接的自由度：DX、DY、RZ；适用。 同理对如下表中其它节点施加刚性连接，通过表格输入也可以完成。 图15 节点刚性连接和表格 8：释放刚性板连接 边界其他解除刚膜连接 选择节点：73、76、393、423、537、567；适用。 图16 解除刚膜连接 9、建立转换梁上的剪力墙 选择模型1的转换梁单元7，模型2和模型3的虚梁 节点/单元单元扩展 扩展类型：线单元-平面单元 目标：“删除”选项不勾选 材料：C30 厚度：0.2000 板单元 等间距，（0，0，3.5） 复制次数：2 适用 图17建立剪力墙 10、分割与剪力墙相交的梁 选择单元号91、112、154、175 节点/单元单元分割 单元类型：线单元 等间距；x方向分割数量：15 合并重复节点：勾选11、生成墙号 结构建筑数据控制自动生成墙号 选择“所有”，确定 图18 生成墙号6.定义边界条件主菜单选择 边界边界一般支承: 在模型窗口中用选择功能选择柱底嵌固点。 图19 输入边界条件7.输入楼面荷载1：主菜单选择 荷载静力荷载建立荷载工况静力荷载工况: DL：恒荷载 LL：活荷载 WX：风荷载 WY：风荷载 图20 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21 定义自重 3：主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。定义楼层楼面荷载: 名称：office 荷载工况：DL（LL） 楼面荷载：-2，-3 图22 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23 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：office 分配模式：双向荷载方向：整体坐标系Z 复制楼面荷载：方向Z，距离23.5在模型窗口指定加载区域节点按属性激活：选择按层激活：激活屋顶楼面荷载类型：roof 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24 分配楼面荷载8. 施加横向荷载1：施加横向风荷载主菜单选择 荷载静力荷载 结构荷载/质量节点荷载:选择节点：5、41、77；荷载工况名称：WX， FX:19.3，适用；图25 施加X向风荷载选择节点：23、59、95荷载工况名称：WX， FX：21.4，适用；选择节点：32、68、104荷载工况名称：WX， FX：11.6，适用；选择节点：5、41、77；荷载工况名称：WY， FY:24.0，适用；选择节点：23、59、95荷载工况名称：WY， FY:26.7，适用；选择节点：32、68、104荷载工况名称：WY， FY:14.4，适用。2、定义反应谱工况主菜单选择 荷载地震作用反应谱数据反应谱函数，添加；设计地震分组：2，地震设防烈度：7（0.1），场地类别：III，阻尼比：0.05； 图26 定义反应谱函数 主菜单选择荷载地震作用反应谱数据反应谱荷载工况， 荷载工况名称：rx，地震作用角度：0；适用阻尼计算方法：阻尼：振型，所有振型的阻尼比：0.05；特征值分析控制：分析类型：Lanczos方法，振型数量：9；模态组合控制：振型组合类型：CQC；操作：添加；荷载工况名称：ry，地震作用角度：90；操作：添加。 9. 定义结构类型主菜单选择 结构类型结构类型结构类型：3D (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27 定义结构类型10. 定义质量数据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：DL LL 组合系数：1.0 0.5 图28 定义荷载质量11. 运行分析主菜单选择 分析运行运行分析12. 查看结果1：主菜单选择 结果组合荷载组合点击 自动生成；勾选添加包络；选择规范：混凝土；设计规范：GB50010-10；点击 确认；2：主菜单选择 结果结果反力反力荷载工况/荷载组合： CB：gLCB1；反力：FZ；显示类型：勾选 数值； 数值：小数点以下位数：1；点击 适用； 俯视图； 图29 查看反力3：主菜单选择 结果结果变形位移等值线荷载工况/荷载组合： CB：gLCB1；位移：DXYZ；显示类型：勾选 等值线； 勾选 变形；勾选 图例；点击 适用； 标准视图；图30 查看位移等值线4：主菜单选择 结果模态振型周期和振型荷载工况（模态号）：Mode 1；模态成分：Md-XYZ；显示类型：勾选 图例； 勾选 等值线；点击 适用；图31 查看周期和振型5：主菜单选择 结果表格结果表格层层间位移角 结果表格结果表格层层剪重比（反应谱分析）图32层数据表格6、查看转换梁（板单元模型）内力激活模型2，结果结果内力板单元内力荷载工况/荷载组合：CB：glcB1内力选项：单元坐标系； 单元内力：Myy；显示类型：勾选 等值线， 勾选 图例；点击 适用；图33 转换梁内力云图（板模型）7、查看板剖断面内力图主菜单选择 结果结果内力板单元内力：剖断面荷载工况/荷载组合：CBmax：STL：ENV_STR；剖断面定义：名称：a； P1：单击节点188，P2：单击节点173；名称：b； P1：单击节点244，P2：单击节点118；点击 添加； 内力 Mxx；勾选 数值；勾选 最小/最大值；点击 适用。 图34 板剖断面内力图8、查看板单元局部方向内力合力主菜单选择 结果详细局部方向内力的合力形式：用交叉线选择板边缘；荷载工况：CB：glcB1；容许误差：0.0001；输入坐标：在位