midas Gen组合结构分析.docx

例题 组合结构分析分析例题5 组合结构分析例题五.组合结构分析概要此例题介绍使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. 简介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. 定义结果类型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1.简介本例题介绍使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。本例题是一个混凝土框架-网壳组合结构。（本例题数据仅供参考）基本数据如下：混凝土框架柱 400mm400 mm主梁：200 mm400 mm次梁：150 mm300 mm混凝土：C30层高：1F 4.0m网壳上弦：P165.24.5下弦：P139.84.5腹杆：P76.33.2设防烈度：7（0.10g）场地：类图1 分析模型尺寸示意图如下：图2 混凝土框架平面示意图图3 钢网壳立面示意图图4 整体模型平面示意图2. 建立混凝土框架模型参参考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. 建立网壳主参考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 节点/单元节点建立节点坐标输入（0,0,0），点击适用。注：此处亦可以按照鼠标输入。图7 混凝土模型原点处建立节点2.主菜单选择节点/单元单元移动复制点击，选中除原点以外的全部单元，在“复制/移动单元”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），点击适用。图8 混凝土模型移动示意3.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，自动将被合并的集合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当前模型中的几何位置。图9 合并数据文件5. 设定边界条件1. 主菜单选择 边界边界一般支承利用平面选择,选择底部节点，固接约束。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-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1. 主菜单选择 特性塑性材料组阻尼组阻尼：应变能因子未指定单元和边界的默认值中，组阻尼比：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 组名称：网壳 阻尼比：0.02，点击添加。 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。图12 定义组阻尼比7. 定义荷载1.主菜单 荷载荷载类型：静力荷载建立静力荷载工况：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 荷载荷载类型：静力荷载结构荷载/质量：自重荷载工况：DL 自重系数：Z=-13.主菜单选择 荷载荷载类型：静力荷载初始荷载/其他：分配楼面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），点击添加。4.主菜单选择 荷载荷载类型：静力荷载初始荷载/其他分配楼面荷载分配楼面荷载选择网壳部分（桁架单元），钝化，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14 定义自重系数图15 定义楼面荷载类型图16 分配楼面荷载5.主菜单选择 荷载荷载类型：静力荷载结构荷载/质量：节点荷载按立面视图，使用多边形选择，选择网架上弦杆，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 网壳部分施加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 网壳立面施加风荷载 8. 输入反应谱数据1.主菜单选择 荷载地震作用反应谱分析数据反应谱函数 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）用组阻尼比方法进行时程分析时，时程荷载工况中阻尼计算方法也应选用应变能方法。图19 生成设计反应谱2.主菜单选择 荷载地震作用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 反应谱荷载工况名称：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” 图20 定义反应谱荷载工况9. 定义结构类型主主菜单选择 结构类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。图21 定义结构类型及自重转换10. 定义质量主菜单选择 荷载静力荷载结构荷载/质量节点质量将荷载转换为质量质量方向：X、Y、Z荷载工况：DL（LL） 组合系数：1.0（0.5）注：此处转换的荷载不包括自重。图22 定义质量转换 11.运行时程分析主菜单选择 分析运行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 结果组合荷载组合一般组合：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：GB50010-10及GB50017-03注：（1）“考虑双向地震作用”勾选，可以考虑正交结果的荷载组合。（2）用户亦可以自定义所需的荷载组合，先在左侧名称一栏定义名称，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1. 主菜单选择 结果模态振型阻尼比注：（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，常用抗震分析。图24 查看振型阻尼比2. 主菜单选择 结果模态振型周期与振型图25 查看周期与振型结果3.主菜单选择 结果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。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。图26 查看桁架单元内力结果14. 设计验算主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。具体可以根据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择混凝土部分，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 设计设计结果钢构件设计钢结构设计结果简图激活网架上弦杆，按平面视图查看验算比：轴向显示类型：等值线、图例和数值选项 图28 上弦杆轴向应力比结果3.主菜单选择