midas Gen减震分析设计（上）

midasGen减震分析设计金冬梅jindm@第一章减震简介第二章减震常用装置第三章软件优势第四章减震设计技术难点目录减震简介地震是危害我国最严重的自然灾害！减震简介地震特点防御难度大破坏性大次发生灾害社会影响深远周期性抗震设计减震简介抗震方法“抗”直接抵抗地震“减”减震构件“隔”隔振支座减震简介住房城乡建设部关于房屋建筑工程推广应用减隔震技术的若干意见（暂行）2014年2月21日1.位于抗震设防烈度8度（含8度）以上地震高烈度区、地震重点监视防御区或地震灾后重建阶段的新建3层（含3层）以上学校、幼儿园、医院等人员密集公共建筑，应优先采用减隔震技术进行设计。2.鼓励重点设防类、特殊设防类建筑和位于抗震设防烈度8度（含8度）以上地震高烈度区的建筑采用减隔震技术。对抗震安全性或使用功能有较高需求的标准设防类建筑提倡采用减隔震技术。减震常用装置耗能减震消能减震附加振动器屈曲约束支撑防屈曲钢板墙耗能连梁偏心耗能梁拉压型消能器剪切型消能器粘滞型消能器调谐质量阻尼器调谐液体阻尼器屈曲约束支撑内核单元+外围套筒，中间灌注混凝土或砂浆荷载全部由芯板承担，外套筒和填充材料仅约束芯板受压屈曲，使芯板在受拉和受压下均进入屈服，滞回性能良好。耗能型屈曲约束支撑、承载性屈曲约束支撑、屈曲约束支撑阻尼器普通支撑拉压状态下往复变化，当支撑的压屈状态逐渐变至受拉状态时，制成的内力以及防毒接近0，滞回性能差。BRB工作原理减震常用装置类型应用模式作用耗能型屈曲约束支撑作为耗能构件使用，弹性阶段利用屈曲约束的原理来提高支撑的设计承载力，在弹塑性阶段利用芯材的拉压屈服滞回来耗能的消能减震结构构件阻尼器+支撑屈曲约束支撑型阻尼器作为拉压屈服型软钢阻尼器使用，一般控制在多遇地震屈服阻尼器承载性屈曲约束支撑承载构件使用，指通过引入屈曲约束机制来提高支撑构件的设计承载力，保证支撑在屈服前不会发生失稳破坏，从而充分发挥钢材强度支撑BRB分类减震常用装置地震作用下产生较大支撑内力的部位地震作用下层间位移较大的楼层宜沿结构两个主轴方向分别布置可采用单斜撑、人字型或V型支撑布置，也可采用偏心支撑的布置形式；支撑角度尽量控制在30~60范围内，保证支撑作用的发挥。加强层/薄弱层/转换层注：不能交叉分割（X型）屈曲约束支撑的布置形式BRB布置原则减震常用装置中震不坏BRB在中震下率先屈服耗能，可起到“保险丝”的作用大震易修弹塑性阶段工作时，变形能力强、滞回性能好、方便置换余震不倒BRB保护主体结构不产生过大塑性变形，从而保证竖向承重构件不会在余震中倒塌小震经济不考虑稳定问题，承载力提高BRB设计要求减震常用装置小震经济没有受压稳定问题承载力提高截面可大大减小结构抗侧刚度变小周期加大周期加大地震反映减小减小幅度所有构件截面减小造价降低减震常用装置midasGen中实现方法等效杆件滞后系统减震常用装置

弹性设计等效杆件减震常用装置支撑在模型中等效刚度=串联刚度（屈曲约束支撑刚度+节点板刚度+梁柱节点域刚度）

屈曲约束支撑长度0.85L=6m0.90L=9m0.950.99

等效杆件减震常用装置屈曲约束支撑可采用轴力铰模拟，滞回模型可采用双折线模型。与普通支撑不同之处在于，受拉和受压两种状态下都会屈服，受拉与受压相同，取屈服承载力。静力弹塑性分析等效杆件减震常用装置屈服承载力——用于结构的弹塑性分析，为支撑首

次进入屈服的轴向力。

材料牌号Q2351.15Q3451.10Q390、Q4201.05等效杆件减震常用装置动力弹塑性分析等效杆件可采用纤维单元模拟屈曲约束支撑。截面上的纤维数量可取为1，其材料模型可选择双线性滞回模型。减震常用装置midasGen中实现方法等效杆件滞后系统减震常用装置弹性及弹塑性分析线性：

用于特征值分析、静力分析、反应谱分析、弹性时程分析等非线性特性值：用于非线性时程分析；滞后系统减震常用装置-2-1.5-1-0.500.511.52-1-0.75-0.5-0.2500.250.50.751dDeformation(d)Internalforce

(z)-2-1.5-1-0.500.511.52-5-4-3-2-1012345dzDeformation(d)Internalforce

(z)-2-1.5-1-0.500.511.52-3-2-10123dDeformation(d)Internalforce(z)-2-1.5-1-0.500.511.52-1-0.75-0.5-0.2500.250.50.751dzDeformation(d)Internalforce(z)α=0.1,β=0.9α=0.9,β=-0.1α=0.5,β=-0.5α=0.25,β=-0.75滞后系统1.|α|+|β|=1.02.滞回环面积越大，耗能能力越强减震常用装置s值决定弹性与弹塑性之间区段形状s一般小于3000.20.40.60.81.01.21.41.61.82.000.20.40.60.81.01.2dzs=1.0s=10.0s=2.0s=100.0Deformation(d)Internalvariable(z)滞后系统减震常用装置总阻尼比=结构阻尼比+BRB附加阻尼比；

根据BRB的非线性特性

采用应变能因子的方法计算各振型阻尼比总刚度=结构刚度+BRB刚度

midasGen中阻尼处理方法减震常用装置取第一周期的阻尼比作为初始阻尼比，寻找性能点应变能因子方法得到各振型阻尼比midasGen中阻尼处理方法减震常用装置调谐质量阻尼器

组成：固体质量+弹簧减震器+粘滞阻尼器

原理：通过改变质量或刚度使子结构的基本频率与主结构接近。结构振动时，由于惯性而施加反方向作用力

使原结构的振动反应明显减弱。减震常用装置调谐质量阻尼器调谐质量阻尼器抗风舒适度抗震应用场景：结构抗震、超高层结构抗风和以及大悬挑、大跨度结构的舒适度分析减震常用装置调谐质量阻尼器悬吊式——建立节点弹簧和线性阻尼器无旋转刚度时容易发生奇异，因而此处输入一较小值。减震常用装置已知参数：质量块m=500kg，阻尼比取0.1，主体结构自振频率f=3.719Hz计算参数：弹簧总刚度k，阻尼器的阻尼系数c减震常用装置调谐质量阻尼器黏滞阻尼器减震常用装置粘弹性阻尼器粘弹性耗能装置—由粘弹性材料和约束钢板构成，通过夹在钢板之间的粘弹性材料发生剪切变形而耗散能量。减震常用装置midasGen程序的优势丰富的阻尼器模拟人性化建模方式软件丰富的接口动态计算书丰富多样的后处理结果强大的分析功能接口转换STAADPKPM3D3SETABSMIDAS系列软件GTS、FEAGen2016SAP2000AutoCADRevitMTSmidasGen程序的优势接口——RevitRevitStructure模型导出至midasGen程序中midasGen模型更新的内容导回到RevitStructuremidasGen支持855版本（Gen2016），RevitStructure支持2015、2016版本。可用于建筑信息模型（BIM）工作流程说明：安装RevitStructure插件安装后RevitStructure界面midasGen程序的优势项目案例midasGen程序的优势SAP2000与midasGen实现双向导入说明：SAP2000的S2K数据文件没有版本限制。导入SAP2000文件导出SAP2000文件midasGen程序的优势项目案例midasGen程序的优势人性化建模方式结构建模助手合并数据文件导入其它模型提供建模助手，有层概念，可进行多塔建模合并；可通过导入、菜单、EXCEL、文本命令流来建模建模方法的高效快捷midasGen程序的优势人性化建模方式选择激活功能midasGen选择和激活，尤其是可以按照不同的属性进行激活的功能可以为无论是建模还是查看结果均带来很大的便利。选择：多边形选择、交叉线选择、前次选择、平面选择、解除选择激活：激活、钝化、属性激活、F2操作midasGen程序的优势人性化建模方式树形菜单“拖放”截面材料厚度结构组撤销midasGen程序的优势人性化建模方式使用扩展单元可快速建立弧形屋盖，通过点线可生成柱，线面生成板、墙、平面应力、平面应变、对称单元。操作功能便利性midasGen程序的优势丰富的阻尼器模拟midasGen程序的优势强大的分析功能铝合金分析设计midasGen程序的优势铝合金荷载组合及设计midasGen程序的优势1.支持铝合金构件强度、抗剪强度和稳定性2.可考虑或不考虑抗剪验算，当考虑时可针对稳定性验算和强度验算可设置调整系数3.对于受拉或受压构件验算其长细比4.对于非焊接受压板件，当宽厚比不满足规范的限制要求时，可考虑局部屈曲的有效截面面积和模量5.对于焊接受拉板件或者满足规范宽厚比限制要求的受压板件，可考虑热影响效应的有效截面面积和模型，并可由用户按构件定义热影响区宽度6.对于焊接受压板件，当不满足规范的宽厚比限制要求时，可同时考虑局部屈曲影响和热影响效应的有效截面，面积和截面铝合金分析设计特点midasGen程序的优势强大的分析功能无梁楼盖结构分析与设计模型生成分析荷载组合抗弯设计抗剪设计挠度

楼板+刚域+有效梁宽+板带柱截面刚域

竖向荷载+水平荷载竖向力体系:有限元法横向力体系:有效梁宽法or有限元法

强度设计荷载组合

使用性验算荷载组合

裂缝挠度验算用荷载组合跨中板带:有限元分析结果柱上板带:板带+不平衡弯矩

对不平衡弯矩的强度验算

冲切验算：考虑不平衡弯矩短期/长期挠度裂缝midasGen程序的优势强大的分析功能支持通用板单元设计操作流程步骤：在菜单“单元/网格/定义区域”中，指定板的区域；在菜单“单元/网格/定义子区域”中，指定板的子区域；在菜单“单元/平板结构/柱上板带/定义柱上板带”中，定义柱上板带；在菜单“单元/平板结构/柱上板带/布置柱上板带”中，布置柱上板带；运行分析；在菜单“设计/板单元设计/设计用钢筋参数”中，定义钢筋选用准则；在菜单“设计/板单元设计/正常使用状态荷载组合类型”中，添加准永久，用于裂缝、挠度；在菜单“设计/板单元设计/板荷载组合”中，勾选需要进行设计的荷载组合；在菜单“设计/板单元设计/板抗弯设计”中，进行板的抗弯设计；在菜单“设计/板单元设计/板抗剪设计”中，进行板的抗剪设计；在菜单“设计/板单元设计/柱上板带设计”中，进行柱上板带设计。说明：非板柱类结构，可不执行柱上板带的相关操作；完成设计后，可通过“更新钢筋”按钮，添加实配钢筋信息；更新实配后，可执行相关验算。midasGen程序的优势midasGenV2017（V865）版本在材料非线性的塑性本够中增加了“混凝土-破坏”本够，用于模拟混凝土的破坏。此塑性本够不仅可以用于材料非线性分析，而且还可以用于模拟楼板的动力弹塑性、静力弹塑性分析非线性时程分析考虑楼板弹塑性midasGen程序的优势强大的分析功能反应谱分析midasGen程序的优势Pushover分析可执行选择工况功能应用：提高Pusover分析的效率，使用更灵活midasGen程序的优势强大的分析功能可考虑几何非线性功能应用：1.根据《高规》JGJ3-2010第5.5.1-5条

2.对于空间结构和特种结构的大变形，应考虑几

何非线性的影响。midasGen程序的优势强大的分析功能施工阶段真实模拟楼板舒适度分析空间结构屈曲分析混合结构分析midasGen程序的优势丰富多样的后处理变形云图内力结果表格形式阻尼器内力时程曲线性能点处塑性铰图图文并茂的分析结果阻尼器滞回曲线图midasGen程序的优势动态计算书高效的动态计算书midasGen程序的优势减震技术关键点减震装置设计流程确定附加阻尼比确定阻尼器数量阻尼器布置原则减震项目设计流程一般减震设计基本流程迭代过程初始状态（无阻尼器）布置（预期附加阻尼比、阻尼器数量）验算（实际附加阻尼比）调整布置（专业调整）确定结构有效阻尼比结构位移减震率式中：——无附加阻尼结构位移最大值;

——增加消能设备后结构位移最大值。

确定结构有效阻尼比预期结构位移限值无阻尼原结构反复试算结构位移减震率μd-附加阻尼比ξa曲线获取结构预期附加阻尼比结构位移减震率μd-附加阻尼比ξa曲线单个阻尼器耗能单个阻尼器耗能量附加给结构的有效阻尼比结构总耗能量所需阻尼器数量单个阻尼比耗能滞回圈的面积即为单个阻尼器的耗能量主菜单结果>表格>结果表格>层>层剪力（时程分析）&层间位移（时程分析）结构总应变能：

结构总应变能确定结构有效阻尼比阻尼器数量是不是越多越好？？？过多的设置阻尼器，并不能有效地减小地震力，甚至会使地震力增大不经济阻尼器布置原则阻尼器的布置原则动力特性相近布置分散均匀避免薄弱层位移速度最大处12．3．4消能部件附加给结构的有效阻尼比和有效刚度，可按下列方法确定：

1位移相关型消能部件和非线性速度相关型消能部件附加给结构的有效刚度应采用等效线性化方法确定。

2消能部件附加给结构的有效阻尼比可按下式估算：确定结构有效阻尼比——能量法弹性时程分析中……弹性时程分析中……确定结构有效阻尼比——能量法确定结构有效阻尼比——能量法减震设计有效阻尼比Wc＝4(FdyΔudmax－FdmaxΔudy)(Δudmax≥Δudy)Fdy——消能器