MIDAS软件应用之转换梁和设计

转换梁分析和设计MIDAS/Gen例题6.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:简要设定操作环境及定义材料和截面用建模助手建立模型生成框架柱楼层复制及生成层数据定义边界条件输入楼面荷载施加横向荷载定义结构类型定义质量数据运行分析查看结果1.简要本例题介绍使用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：二～三层：3.5m7º（0.10g）Ⅱ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主菜单选择文件>新项目主菜单选择文件>保存:输入文件名并保存主菜单选择工具>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。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、柱截面尺寸图3定义材料图4定义梁、柱截面主菜单选择模型>材料和截面特性>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文件>新项目主菜单选择模型>结构建模助手>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：主菜单选择模型>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注：此处柱子高度-4，负号代表沿Z轴负向。截面：500×500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：主菜单选择建筑物数据>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图8复制楼层2：主菜单选择建筑物数据>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，模型>单元>复制和移动等间距：（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，模型>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，模型>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。选择单元70，模型>单元>分割单元类型：线单元；等间距；X方向分割数量：15；适用。模型>单元>分割单元类型：线单元；被节点分割；要分割的单元：79；分割单元的节点：110；适用。要分割的单元：76；分割单元的节点：109；适用。选择单元79，76单元类型：线单元；等间距；X方向分割数量：8；合并重复节点。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。模型>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，模型>单元>分割单元类型：线单元；等间距；X方向分割数量：15；适用。模型>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模型>单元>扩展扩展类型：平面单元->实体单元目标：删除去除勾选项等间距，（0.1，0，0）前次选择，目标：选择删除等间距，（-0.1，0，0）图13建立实体单元模型7：转换深梁实体单元刚性连接模型>边界条件>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。图14节点刚性连接和表格8：释放刚性板连接模型>边界条件>解除刚膜连接选择节点：73、76、393、423、537、567；适用。图15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的虚梁模型>单元>扩展扩展类型：线单元->平面单元目标：删除去除勾选项材料：C30厚度：0.2000板等间距，（0，0，3.5）复制次数：2适用图16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模型>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、生成墙号模型>建筑物数据>自动生成墙号层名称：2F适用；3F适用；屋顶适用图17生成墙号6.定义边界条件件主菜单选择模型型>边界条件>一般支承:在模型窗口口中用选择功能选择择柱底嵌固点点。图18输入边界条件7.输入楼面荷载载1：主菜单选择荷载载>静力荷载工工况:DL：恒荷载LL：活荷载WX：风荷载WYY：风荷载图19定义荷载工况2：主菜单选择荷载载>自重:荷载工况况：DL自重系数：Z=－1图20定义自重3：菜单选择荷载>>定义楼面荷荷载类型：注：此处负号代表荷载方向沿Z轴负向。定义楼层楼面荷载载:名称：offfice荷载工况：DL（LL）楼面荷载：注：此处负号代表荷载方向沿Z轴负向。名称：roof荷载工况：DL（LL）楼面荷载：-3，-0.5图21定义楼面荷载载4：主菜单选择视图图>激活>按属性激活活：选择按层层激活:激活2F层图21按层激活5：主菜单选择荷载载>分配楼面荷荷载:楼面荷载类型：oofficee分配模式：：双向荷载方向：整体坐坐标系Z复制楼面荷荷载：方向Z，距离3.5在模型窗口指定加加载区域节点点按属性激活：选择择按层激活：：激活屋顶楼面荷载类型：rroof分配模式：：双向荷载方向：整体坐坐标系Z在模型窗口指定加加载区域节点点注：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。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22分配楼面荷载8.施加横向荷载载1：施加横向风荷载载荷载>节点荷载；选择节点：5、441、77；荷载工况名称：WWX，FX:119.3，适适用；图23施加X向向风荷载选择节点：23、59、95荷载工况名称：WWX，FX：21.4，适适用；选择节点：32、68、104荷载工况名称：WWX，FX：11.6，适适用；选择节点：5、441、77；荷载工况名称：WWY，FY:224.0，适用；选择节点：23、59、95荷载工况名称：WWY，FY:226.7，适用；选择节点：32、68、104荷载工况名称：WWY，FY:114.4，适用。2、定义反应谱工况况荷载>反应谱分析数据>>反应谱函数数，添加；设计地震分组：22，地震设防防烈度：7，场地类别别：III，阻尼比：0.05；图24定义反应谱谱函数荷载>反应谱分析数据>>反应谱荷载载工况荷载工况名称：rrx，地震作用用角度：0；适用阻尼计算方法法：阻尼：振振型，所有振振型的阻尼比比：0.05；特征值分析控制：：分析类型：：Lanczzos方法，振型型数量：9；模态组合控制：振振型组合类型型：CQC；操作：添加；荷载工况名称：rry，地震作用用角度：90；操作：添加。9.定义结构类型主菜单选择模型型>结构类型结构类型：3－DD(三维分析)将结构的自重转换换为质量：转转换到X、Y(地震作用方方向)图25定义结构类型型10.定义质量数数据1：主菜单选择模模型>质量>将荷载转换换成质量：质量方向：X，YY荷载工况：：DLLLL组合系数：1.000..5图26定义荷载载质量11.运行分析主菜单选择分分析>运行分析12.查看结果1：主菜单选择结结果>荷载组合点击自动生成；勾选添加包络；选选择规范：混混凝土；设计计规范：GB500010-022；点击确认；2：主菜单选择结结果>反力荷载工况/荷载组组合：CB：gLCB11；反力：FZ；显示类型：勾选数值；数值：小数数点以下位数数：1；点击适用；俯视图图；图27查看反力力3：主菜单选择结结果>位移>位移等值线线荷载工况/荷载组组合：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；图28查看位移移等值线4：主菜单选择结结果>周期和振型型荷载工况（模态号号）：Mode1；模态成分：Md--XYZ；显示类型：勾选图例；勾选等值线；点击适用；图29查看周期期和振型5：主菜单选择结结果>分析结果表表格>层>层间位移角角验算…结果>分析结果表表格>层>层剪重比（反反应谱分析）图30层数据表格格6、查看转换梁（板单单元模型）内内力激活模型2，结果果>内力>板单元内力力荷载工况/荷载组组合：CB：glcB11内力选项：单元坐坐标系；单元内力：Myy；显显示类型：勾勾选等值线，勾选图例；点击适用；图31转换梁内力力云图（板模模型）7、查看板剖断面内内力图主菜单选择结结果>内力>板剖断面内内力图荷载工况/荷载组组合：CBmax：RC：ENV_SSTR；剖断面定义：名称：a；P00：单击节点188，P1：单击节点173，P2：单击节点125；名称：b；P00：单击节点244，P1：单击节点118，P2：单击节点40；点击添加；内力Mxx；显示系数：3；勾选数值；勾选最小/最大值；点击适用。图32板剖断面内内力图8、查看板单元局部部方向内力合合力主菜单选择结结果>局部方向内内力的合力形式：用线选择板板边缘；荷载载工况：CB：glcB1；容许误差差：0.00001；输入坐标：在位置置后空白处点点击变成