钢筋溷凝土结构抗震分析及设计

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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输入反映谱分析数据15定义结构类型16定义质量17运行分析17荷载组合18查看反力及内力18梁单元细部分析19振型形状及各振型所对应的周期20稳定验算20周期21层间位移21层位移22层剪重比22层刚度比23一般设计参数23钢筋混凝土构件设计参数25钢筋混凝土构件设计27平面输出设计结果30 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30 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30 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30 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130 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230 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230 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30 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30 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30 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。30 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30 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30 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@330 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30 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30 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)30 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。下面介绍后处理阶段30 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30 >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30 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30 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30 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30 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30 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30 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30 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30 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30 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30 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：allcombination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30