MIDAS Gen框架-剪力墙结构

MIDAS/Gen培训课程（一）

—

钢筋混凝土结构抗震分析及设计

北京市海淀区中关村南大街乙56号方圆大厦1402室

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Modeling, Integrated Design & Analysis Software

目 录

简要 ········································································································· 1

设定操作环境及定义材料和截面 ···································································· 2

建立轴网 ··································································································· 4

建立框架柱及剪力墙 ··················································································· 8

楼层复制及生成层数据文件 ········································································· 11

定义边界条件···························································································· 12

输入楼面及梁单元荷载 ··············································································· 12

输入风荷载······························································································· 16

输入反映谱分析数据 ·················································································· 16

定义结构类型···························································································· 17

定义质量 ·································································································· 18

运行分析 ·································································································· 18

荷载组合 ·································································································· 19

查看反力及内力 ························································································ 19

梁单元细部分析 ························································································ 20

振型形状及各振型所对应的周期 ··································································· 21

稳定验算 ·································································································· 21

周期 ········································································································ 22

层间位移 ·································································································· 22

层位移 ····································································································· 23

层剪重比 ·································································································· 23

层刚度比 ·································································································· 24

一般设计参数···························································································· 24

钢筋混凝土构件设计参数 ············································································ 26

钢筋混凝土构件设计 ·················································································· 28

平面输出设计结果 ····················································································· 31

简要

本例题介绍使用Midas/Gen 的反映谱分析功能来进行抗震设计的方法。

例题模型为六层钢筋混凝土框-剪结构。 基本数据如下：

轴网尺寸：见平面图

柱: 500x500

主梁： 250x450，250x600

次梁： 250x400

连梁： 250x1000

混凝土： C30

剪力墙： 250

层高： 一层：4.5m 二~六层 ：3.0m

设防烈度：7º（0.10g）

场地： Ⅱ类

1

设定操作环境及定义材料和截面

1：主菜单选择

文件

>

新项目

文件

>

保存

:

输入文件名并保存

2：主菜单选择

工具

>

单位体系

:

长度 m, 力 kN

定义单位体系

3 : 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

定义材料

2

4 : 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

定义梁、柱截面

5 : 主菜单选择

模型

>

材料和截面特性

>

厚度：

添加：定义剪力墙厚度

定义剪力墙厚度

3

建立轴网

1 : 主菜单选择

模型

>

栅格

>

定义轴线：

添加

：

定义X、Y轴网间距

定义轴网1

2 : 主菜单选择

模型

>

单元

>

建立

:

建立梁单元，同时关闭栅格、轴网

4

轴网1

3 : 主菜单选择

模型

>

用户坐标系

>X-Y

平面

:

激活UCS平面

保存当前UCS，定义当前用户坐标系名称为“1”

定义用户坐标系1

4 : 主菜单选择

模型

>

用户坐标系

>X-Y

平面

:

定义插入点 (即原点)

旋转角度30º，准备插入另一个轴网。

定义另外轴网的插入点

5 : 主菜单选择

模型

>

栅格

>

定义轴线：

添加:

栅格名称为2，

定义X、Y轴网间距

5

定义轴网2

6 : 主菜单选择

模型

>

单元

>

建立

:

建立梁单元，同时关闭栅格、轴网

在轴网2上建立梁单元

插入轴网2

7 : 主菜单选择

模型

>

用户坐标系

>X-Y

平面

:

激活UCS平面

保存当前UCS: 定义当前用户坐标系名称为“2

”

6

定义用户坐标系2

8：主菜单选择

模型

>

单元

>

建立曲线并分割成线单元

:

建立曲梁

建立曲梁

7

9：主菜单选择

模型

>

单元

>

复制和移动

:

输入复制间距

，

在截面号增幅 1 (选择次梁截面)，在交叉分割项，将节点和单元都选上。

同时删除部分梁单元。

建立轴网

建立框架柱及剪力墙

1：

主菜单选择

模型

>

单元

>

扩展：

扩展类型：节点——线单元 单元类型 ：梁单元 材料：C30

截面：500x500 输入复制间距：dz=-4.5

在模型窗口中选择生成柱的节点

8

生成框架柱

2

：

主菜单选择

模型

>

单元

>

修改单元参数

>

参数类型

:

选择Beta角，Beta=60º，在模型窗口选择轴网2部分需要旋转的框架柱。

3

：

主菜单选择

模型

>

单元

>

扩展

:

扩展类型：线单元——平面单元 单元类型 ：墙单元

生成形式： 复制和移动 输入复制间距：dz=-4.5

生成剪力墙

4

：

主菜单选择

模型

>

单元

>

分割：

单元类型：墙单元 任意间距： X=0,Z=1.9,1.2

5

:

主菜单选择

模型

>

单元

>

删除：

在模型窗口选择被删除的墙单元

9

墙单元被分割

6

：

主菜单选择

模型

>

单元

>

分割：

单元类型 ：线单元

被节点分割：在模型窗口选择要分割的单元及分割单元的节点

7：

主菜单选择

模型

>

单元

>

修改单元参数：

参数类型：截面号

形式：选择250x1000（连梁截面） 模型窗口选择修改的梁单元

墙洞口布置

10

楼层复制及生成层数据文件

1. 主菜单选择

建筑物数据

>

生成层数据

:

复制次数：5 距离：3 添加

在模型窗口中选择要复制的单元

楼层复制

2：

主菜单选择

建筑物数据

>

生成层数据

:

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 勾选各构件承担的层间剪力

生成层数据

3：

主菜单选择

建筑物数据

>

自动生成墙号

:

避免设计时不同位置的墙单元编号相同，

特别是在利用扩展单元功能时，一次生成多个墙单元时，这些墙单元的墙号相同，若这些墙单元不在直线

上，X向、Y向都有时，程序则认为没有直线墙不给配筋设计。

11

定义边界条件

主菜单选择

模型

>

边界条件

>

一般支承

:

在模型窗口中选择柱底及墙底嵌固点

输入边界条件

输入楼面及梁单元荷载

1:

主菜单选择

荷载

>

静力荷载工况

:

DL:恒荷载 LL：活荷载

WX:风荷载 WY:风荷载

定义荷载工况

12

2:

主菜单选择

荷载

>

自重

:

荷载工况：DL 自重系数：Z=-1

定义自重

3：

菜单选择

荷载

>

定义楼面荷载类型：

定义各房间荷载: 办公室、卫生间、屋面

名称：OFFICE 荷载工况：DL（LL） 楼面荷载：-4.3（-2.0） 按

名称：BATHROOM 荷载工况：DL（LL） 楼面荷载：-6（-2.0） 按

名称：ROOF 荷载工况：DL（LL） 楼面荷载：-7（-0.5） 按

定义楼面荷载

13

4:

主菜单选择

视图

>

激活

>

按属性激活：

选择按层激活： 激活2F层

按层激活

5:

主菜单选择

荷载

>

分配楼面荷载

:

楼面荷载类型：OFFICE 分配模式：双向（或长度）

荷载方向：整体坐标系Z 复制楼面荷载：方向Z，距离4@3

在模型窗口指定加载区域节点

同样方法输入BATHROOM 楼面荷载

分配楼面荷载

6 :

主菜单选择

荷载

>

连续梁单元荷载：

荷载工况： DL 选择： 添加

荷载类型：均布荷载 荷载作用单元：两点间直线

方向：整体坐标系Z 数值：W=-10 复制荷载：方向Z，距离4@3

14

输入梁单元荷载

7：

重复步骤5和6输入屋面荷载及梁单元荷载

8:

主菜单选择

视图

>

激活

>

全部激活

视图

>

显示

:

荷载

查看输入的荷载

显示荷载

15

输入风荷载

1:

主菜单选择

荷载

>

横向荷载

>

风荷载

>

添加

荷载工况：WX

风荷载设计标准： GB50009-2001。

风荷载方向系数：X轴方向系数 1 Y轴方向系数 0

风荷载输入

2 :

重复步骤1，输入Y向风荷载WY, 注意此时风荷载方向系数 ：

X轴方向系数0，Y轴方向系数1

输入反映谱分析数据

1主菜单选择

荷载

>

反映谱分析数据

>

反映谱函数

>

添加

:

设计反映谱：GB50011-2001 设计地震分组：1

地震设防烈度：7º（0.10g） 场地类别：Ⅱ 地震影响：多遇地震

阻尼比：0.05

生成设计反映谱

16

2：主菜单选择

荷载

>

反映谱分析数据

>

反映谱荷载工况

:

特征值分析控制>频率数量（振型数）：6

反映谱分析控制：

振型组合方法：CQC

反映谱荷载工况名称：Rx (Ry)

地震角度：0º( 90º)

周期折减系数：0.8

反映谱荷载工况

定义结构类型

主菜单选择

模型

>

结构类型：

三维分析，地震荷载作用方向

结构类型：3-D (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)

17

定义结构类型

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

荷载工况：DL ( LL)

组合系数：1.0 ( 0.5)

定义质量

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、荷载输入、分析选项。

18

下面介绍后处理阶段

荷载组合

主菜单选择

结果

>

荷载组合

:

一般组合：用于查看内力变形等，一般组合中有包络组合

混凝土设计：用于结构设计部分组合 点击自动生成

设计规范：GB50010-02

荷载组合

查看反力及内力

1：主菜单选择

结果

>

反力

>

反力和弯矩：

柱脚内力（轴力和弯矩）

反力

2：主菜单选择

结果

>

反力

>

查看反力和弯矩

:

可以查看基底任意节点内力

19

3：主菜单选择

结果

>

变形

>

变形形状

:

可以查看基底任意节点位移

>

位移等值线

:

可以查看任意节点各方向位移

注意位移非挠度，挠度应为相对位移

>

查看位移

:

查看每个节点位移情况

4

：主菜单选择

结果

>

内力

>

梁单元内力图

:

查看在各种工况组合下梁单元内力

墙单元内力图

:

查看在各种工况组合下墙单元内力

梁单元内力图

墙单元内力图

5：主菜单选择

结果

>

应力

>

梁单元应力图

:

查看各种工况组合下梁单元应力

梁单元细部分析

主菜单选择

结果

>

梁单元细部分析

:

查看各个梁单元在各种工况作用下应力及内力图

梁单元细部分析

20

振型形状及各振型所对应的周期

主菜单选择

结果

>

振型形状

:

查看各种振型作用下的结构各向位移及自振周期

振型形状及周期

稳定验算

主菜单选择

结果

>

稳定验算

:

刚重比验算

结构类型： 框—剪

荷载工况：全选

稳定验算

21

周期

主菜单选择

结果

>

分析结果表格

>

振型形状：

输出各振型周期及有效质量参与系数

周期

层间位移

主菜单选择

结果

>

分析结果表格

>

层

>

层间位移：

输出水平力作用下楼层层间位移

及最大层间位移与平均层间位移之比

层间位移

22

层位移

主菜单选择

结果

>

分析结果表格

>

层

>

层位移

:

输出水平作用下各层最大位移及平均位移

层位移

层剪重比

主菜单选择

结果

>

分析结果表格

>

层

>

层剪重比

:

输出各层地震作用下剪力及剪重比

层剪力及剪重比

23

层刚度比

主菜单选择

结果

>

分析结果表格

>

层

>

层刚度比

:

输出各层的层刚度比

层刚度比

一般设计参数

1：主菜单选择

设计

>

一般设计参数

>

定义框架：

设计类型 ：三维

由程序自动计算“计算长度系数” ：若选则按GB50010-2002第7.3.11条中第3项算，

否则按7.3.11条中表7.3.11-2计算，此时须设计者自己输入计算长度系数。

定义框架

24

2：主菜单选择

设计

>

一般设计参数

>

指定构件：

自动指定构件自由长度

当梁单元中间被其它节点分割成几部分时，需由程序自动指定构件，定义梁单元在强轴作用平面内

的自由长度。注：当有非直线梁单元时,需在模型中选择此梁单元由手动完成。

指定构件

2：主菜单选择

设计

>

一般设计参数

>

编辑构件类型：

定义框架柱：角柱、底层柱， 定义框架梁， 定义剪力墙：加强位置和一般位置

编辑构件类型

25

钢筋混凝土构件设计参数

1：主菜单选择

设计

>

钢筋混凝土构件设计参数

>

设计标准：

定义抗震等级及梁端弯矩调幅系数

设计标准

2：主菜单选择

设计

>

钢筋混凝土设计参数

>

编辑混凝土材料特性

:

定义主筋、箍筋设计强度及混凝土强度等级

钢筋混凝土材料特性

26

3：主菜单选择

设计

>

钢筋混凝土设计参数

>

钢筋设计标准

:

选择梁、柱、墙钢筋直径及混凝土保护层厚度

钢筋设计标准

27

钢筋混凝土构件设计

1：主菜单选择

设计

>

钢筋混凝土构件设计

>

梁的设计

:

梁设计结果查看

在选择项勾选某个梁单元，再勾选连接模型空间，在模型空间可以看到你选择

的梁单元，点选图形结果以图形方式输出，点选详细结果以文本文件输出。

梁设计结果

28

2：主菜单选择

设计

>

钢筋混凝土构件设计

>

柱的设计

:

柱设计结果查看

柱设计结果

29

3：主菜单选择

设计

>

钢筋混凝土构件设计

>

墙的设计

:

墙设计结果查看

墙设计结果

30

平面输出设计结果

主菜单选择

设计

>

钢筋混凝土构件设计结果：

荷载工况及组合：all combination

验算比：组合 钢筋：实配钢筋（所需配筋面积） 显示：梁、柱、墙

平面配筋结果输出

平面配筋结果输出

31