钢筋溷凝土结构时程分析

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MIDAS/Gen培训课程（二）—钢筋混凝土结构时程分析北京市海淀区中关村南大街乙56号方圆大厦1402室Phone:010-8802-6170Fax:010-8802-6171E-mail:Beijing@midasUser.comhttp://www.MidasUser.comModeling,IntegratedDesign&AnalysisSoftware 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10定义边界条件11输入楼面及梁单元荷载11输入风荷载15输入时程分析数据15定义结构类型19定义质量20运行时程分析20荷载组合21时程分析结果21 简要本例题介绍使用Midas/Gen的时程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25 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25 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25 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12:主菜单选择模型>单元>建立:建立梁单元，同时关闭栅格、轴网轴网125 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14: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轴网间距定义轴网225 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27: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”定义用户坐标系225 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25 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25 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=1.9,1.25: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25 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。25 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25 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25 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25 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：Z向，距离4@3.0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25 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1Y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输入时程分析数据1：主菜单选择荷载>时程分析数据>时程荷载函数：添加时程函数:时间函数数据类型：无量纲加速度地震波：选Elcent-h波（或其它波）放大系数：1（也可以>1）25 添加时程函数25 2：主菜单选择荷载>时程分析数据>时程荷载工况：添加荷载工况名称：SC1结束时间：20秒（指地震波的分析时间，若地震波的作用时间为50秒，我们只分析到20秒处）分析时间步长：0.02（表示地震波上的取值步长，一般不要低于的地震波的时间间隔）输出时间步长：2（整理结果时输出时间步长，例如结束时间为20秒，分析时间步长为0.02秒，则计算结果有20/0.02=1000个，如果在输出时间步长中输入2，则表示输出以每2个为单位中的较大值，即输出第一和第二时间段中的较大值，第三和第四时间段的较大值，以此类推。分析类型：线性，当有非线性单元及非线性边界单元时选择非线性。分析方法：振型叠加法，自振周期较大的结构（如索结构）采用直接积分法。时程类型：瞬态（地震波），当波为谐振函数时选择线性周期。加载顺序：初始阻尼：直接输入输入所有振型的阻尼比：0.05时程荷载工况25 3：主菜单选择荷载>时程分析数据>时程荷载工况：特征值分析控制分析类型：默认即可频率数量：6（振型数）其它选项一律默认即可特征值分析控制4：主菜单选择荷载>时程分析数据：地面加速度，定义地震波作用方向时程分析荷载工况名称：SC1X-方向时程分析函数：函数名称：Elcent-h系数：1（地震波增减系数）到达时间：10秒（表示地震波开始作用时间）Y-方向时程分析函数：函数名称：Elcent-h系数：1（地震波增减系数）到达时间：15秒（表示地震波开始作用时间）Z-方向时程分析函数：若不考虑竖向地震作用此项可不填水平地面加速度的角度：X、Y两个方向都作用有地震波时，如果输入0度，表示X方向地震波作用于X方向，Y向地震波作用于Y方向。如果输入90度，表示X方向地震波作用于Y方向，Y向地震波作用于X方向。如果输入0度，表示X方向地震波作用于与X轴成30度方向，Y向地震波作用于与Y轴成30度方向。操作：添加25 地面加速度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)定义结构类型25 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：DLLL组合系数：1.00.5定义质量运行时程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。25 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荷载组合时程分析结果1：主菜单选择结果>振型形状：可以查看各振型作用下的自振周期和振型形状自振周期和振型形状25 2：主菜单选择结果>时程分析结果>位移:可以查看在地震波作用下，各个时刻各节点的位移情况荷载工况：SC1步骤：0.16（可以任选某一时刻）时间函数：Elcent-h位移：任选一方向位移若选择动画，可以以动画形式显示各时刻各节点的位移情况某一时刻节点的位移动画模式25 3：主菜单选择结果>时程分析结果>时程分析图形:可以查看各节点位移及各单元的内力及应力情况定义函数：位移（或梁单元内力）添加新函数名称：D1节点号：在模型窗口选择某一节点结果类型：位移参考点：地面输出分量：DX时程分析荷载工况：SC1包括振型号：全部节点位移4：主菜单选择结果>时程分析结果>层剪力图形:以图形方式查看各层在地震波作用下各时刻所分担的地震剪力方向：X轴方向（Y轴方向）层：选某一层（或全选）时程工况：SC1层剪力图形25 5：主菜单选择结果>分析结果表格>振型形状:各振型作用下的自振周期表格自振周期表格6：主菜单选择结果>分析结果表格>层：层间位移层间位移25 7：主菜单选择结果>分析结果表格>层：层位移层位移8：主菜单选择结果>分析结果表格>层：层剪力层剪力25