1、MIDAS/Gen培訓(xùn)課程（四）鋼結(jié)構(gòu)抗震分析及設(shè)計(jì)北京市海淀區(qū)中關(guān)村南大街乙56號(hào)方圓大廈1402室Phone : 010-8802-6170 Fax : 010-8802-6171E-mail : BeijingmidasUhttp:/www.MidasUModeling, Integrated Design & Analysis Software目 錄簡(jiǎn)要2設(shè)定操作環(huán)境及定義材料和截面3建立軸網(wǎng)4建立框架柱及鋼支撐8樓層復(fù)制及生成層數(shù)據(jù)文件10定義邊界條件11輸入樓面及梁?jiǎn)卧奢d11輸入風(fēng)荷載15輸入反映譜分析數(shù)據(jù)15定義結(jié)構(gòu)類(lèi)型17定義質(zhì)量17運(yùn)行分析18荷載組合18查看反力及

2、內(nèi)力18梁?jiǎn)卧?xì)部分析19振型形狀及各振型所對(duì)應(yīng)的周期20穩(wěn)定驗(yàn)算20周期21層位移22層剪重比22層剛度比23一般設(shè)計(jì)參數(shù)23鋼構(gòu)件設(shè)計(jì)參數(shù)26鋼構(gòu)件截面驗(yàn)算27鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)29靜力彈塑性（PUSHOVER）分析32簡(jiǎn)要本例題介紹使用Midas/Gen 的反映譜分析功能來(lái)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的方法。例題模型為六層鋼框架結(jié)構(gòu)。 基本數(shù)據(jù)如下：軸網(wǎng)尺寸：見(jiàn)平面圖柱: HW400x400x13/21主梁： HN400x150x8/13次梁： HN300x150x6.5/9支撐： TN175x175x7/11鋼材： Grdae3層高： 一層：4.5m 二六層 ：3.0m設(shè)防烈度：7º（0.10g

3、）場(chǎng)地： 類(lèi)設(shè)定操作環(huán)境及定義材料和截面1：主菜單選擇 文件>新項(xiàng)目文件>保存:輸入文件名并保存2：主菜單選擇 工具>單位體系: 長(zhǎng)度 m, 力 kN定義單位體系3 : 主菜單選擇 模型>材料和截面特性>材料：添加材料號(hào)：1 名稱(chēng)：Grade3 規(guī)范：GB(S) 數(shù)據(jù)庫(kù)：Grade3 材料類(lèi)型：各向同性定義材料4 : 主菜單選擇 模型>材料和截面特性>截面：添加：定義梁、柱、支撐截面尺寸定義梁、柱截面建立軸網(wǎng)1 : 主菜單選擇 模型>柵格>定義軸線(xiàn)：添加 ：定義X、Y軸網(wǎng)間距定義軸網(wǎng)12 : 主菜單選擇 模型>單元>建立: 建立

4、梁?jiǎn)卧瑫r(shí)關(guān)閉柵格、軸網(wǎng)軸網(wǎng)13 : 主菜單選擇 模型>用戶(hù)坐標(biāo)系>X-Y平面: 激活UCS平面保存當(dāng)前UCS，定義當(dāng)前用戶(hù)坐標(biāo)系名稱(chēng)為“1”定義用戶(hù)坐標(biāo)系14 : 主菜單選擇 模型>用戶(hù)坐標(biāo)系>X-Y平面: 定義插入點(diǎn)(即原點(diǎn))旋轉(zhuǎn)角度30º，準(zhǔn)備插入另一個(gè)軸網(wǎng)。定義另外軸網(wǎng)的插入點(diǎn)5 : 主菜單選擇 模型>柵格>定義軸線(xiàn)：添加:柵格名稱(chēng)為2，定義X、Y軸網(wǎng)間距定義軸網(wǎng)26 : 主菜單選擇 模型>單元>建立: 建立梁?jiǎn)卧瑫r(shí)關(guān)閉柵格、軸網(wǎng)在軸網(wǎng)2上建立梁?jiǎn)卧迦胼S網(wǎng)27 : 主菜單選擇 模型>用戶(hù)坐標(biāo)系>X-Y平面:

5、激活UCS平面保存當(dāng)前UCS: 定義當(dāng)前用戶(hù)坐標(biāo)系名稱(chēng)為“2”定義用戶(hù)坐標(biāo)系28：主菜單選擇 模型>單元>建立曲線(xiàn)并分割成線(xiàn)單元: 建立曲梁建立曲梁9：主菜單選擇 模型>單元>復(fù)制和移動(dòng): 輸入復(fù)制間距 ，在截面號(hào)增幅 1(選擇次梁截面)，在交叉分割項(xiàng)，將節(jié)點(diǎn)和單元都選上。 同時(shí)刪除部分梁?jiǎn)卧＝⑤S網(wǎng)建立框架柱及鋼支撐1：主菜單選擇 模型>單元>擴(kuò)展：擴(kuò)展類(lèi)型：節(jié)點(diǎn)線(xiàn)單元 單元類(lèi)型 ：梁?jiǎn)卧?材料：Grade3截面：GZ 輸入復(fù)制間距：dz=-4.5 在模型窗口中選擇生成柱的節(jié)點(diǎn)生成框架柱2：主菜單選擇 模型>單元>修改單元參數(shù)>參數(shù)類(lèi)型

6、:選擇Beta角，Beta=60º，在模型窗口選擇軸網(wǎng)2部分需要旋轉(zhuǎn)的框架柱。3：主菜單選擇 模型>單元>修改單元參數(shù)>參數(shù)類(lèi)型:參數(shù)類(lèi)型：截面號(hào)形式：分配，定義號(hào)：3 名稱(chēng)：GL2在模型窗口選擇次梁所在位置的單元 （另外也可利用樹(shù)形菜單工作項(xiàng)的拖放功能修改）修改次梁截面4：主菜單選擇 模型>單元>建立單元：建立鋼支撐單元類(lèi)型：桁架單元 材料號(hào)：1 名稱(chēng)：Grade3截面號(hào)：2 名稱(chēng)：Brace1 利用模型窗口下的捕捉幾分點(diǎn)的功能建立桁架單元建立鋼支撐樓層復(fù)制及生成層數(shù)據(jù)文件1. 主菜單選擇 建筑物數(shù)據(jù)>生成層數(shù)據(jù): 復(fù)制次數(shù)：5 距離：3 添加在

7、模型窗口中選擇要復(fù)制的單元 樓層復(fù)制2：主菜單選擇 建筑物數(shù)據(jù)>生成層數(shù)據(jù): 點(diǎn)擊生成層數(shù)據(jù)：考慮5%偶然偏心考慮剛性樓板：若為彈性樓板選擇不考慮 地面標(biāo)高：點(diǎn)擊，若勾選使用地面標(biāo)高，則程序認(rèn)定此標(biāo)高以下為地下室 勾選各構(gòu)件承擔(dān)的層間剪力生成層數(shù)據(jù)定義邊界條件主菜單選擇 模型>邊界條件>一般支承: 在模型窗口中選擇柱底嵌固點(diǎn) 輸入邊界條件輸入樓面及梁?jiǎn)卧奢d1: 主菜單選擇 荷載>靜力荷載工況: DL：恒荷載 LL：活荷載 WX：風(fēng)荷載 WY：風(fēng)荷載定義荷載工況 2: 主菜單選擇 荷載>自重: 荷載工況：DL 自重系數(shù)：Z=-1定義自重3：菜單選擇 荷載>定

8、義樓面荷載類(lèi)型：定義各房間荷載: 辦公室、衛(wèi)生間、屋面名稱(chēng)：OFFICE 荷載工況：DL（LL） 樓面荷載：-4.3（-2.0） 按 名稱(chēng)：ROOF 荷載工況：DL（LL） 樓面荷載：-7（-0.5） 按定義樓面荷載4: 主菜單選擇 視圖>激活>按屬性激活：選擇按層激活:激活2F層按層激活5: 主菜單選擇 荷載>分配樓面荷載:樓面荷載類(lèi)型：OFFICE 分配模式：雙向（或長(zhǎng)度）荷載方向：整體坐標(biāo)系Z 復(fù)制樓面荷載：方向Z，距離43在模型窗口指定加載區(qū)域節(jié)點(diǎn)分配樓面荷載6 : 主菜單選擇 荷載>連續(xù)梁?jiǎn)卧奢d：荷載工況： DL 選擇： 添加 荷載類(lèi)型：均布荷載 荷載作用單

9、元：兩點(diǎn)間直線(xiàn) 方向：整體坐標(biāo)系Z 數(shù)值：W=-10 復(fù)制荷載：方向Z, 距離43 輸入梁?jiǎn)卧奢d7：重復(fù)步驟5和6輸入屋面荷載及梁?jiǎn)卧奢d8: 主菜單選擇 視圖>激活>全部激活 視圖>顯示: 荷載查看輸入的荷載顯示荷載輸入風(fēng)荷載1: 主菜單選擇 荷載>橫向荷載>風(fēng)荷載：添加荷載工況：WX 風(fēng)荷載設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)： GB50009-2001。風(fēng)荷載方向系數(shù)：X軸方向系數(shù) 1 Y軸方向系數(shù) 0風(fēng)荷載輸入2 : 重復(fù)步驟1，輸入Y向風(fēng)荷載WY, 注意此時(shí)風(fēng)荷載方向系數(shù) ： X軸方向系數(shù)0，Y軸方向系數(shù)1輸入反映譜分析數(shù)據(jù)1：主菜單選擇 荷載>反映譜分析數(shù)據(jù)>反映譜

10、函數(shù)>添加: 設(shè)計(jì)反映譜：GB50011-2001 設(shè)計(jì)地震分組：1 地震設(shè)防烈度：7º（0.10g） 場(chǎng)地類(lèi)別： 地震影響：多遇地震阻尼比：0.03生成設(shè)計(jì)反映譜2：主菜單選擇 荷載>反映譜分析數(shù)據(jù)>反映譜荷載工況:特征值分析控制>頻率數(shù)量（振型數(shù)）：6 反映譜分析控制：振型組合方法：CQC 反映譜荷載工況名稱(chēng)：Rx Ry 地震角度：0º 90º周期折減系數(shù)：0.8 反映譜荷載工況定義結(jié)構(gòu)類(lèi)型主菜單選擇 模型>結(jié)構(gòu)類(lèi)型：結(jié)構(gòu)類(lèi)型：3-D(三維分析) 將結(jié)構(gòu)的自重轉(zhuǎn)換為質(zhì)量：轉(zhuǎn)換到X、Y(地震作用方向)定義結(jié)構(gòu)類(lèi)型定義質(zhì)量主菜單選擇

11、模型>質(zhì)量>將荷載轉(zhuǎn)換成質(zhì)量：質(zhì)量方向：X，Y荷載工況：DL LL組合系數(shù)：1.0 0.5定義質(zhì)量運(yùn)行分析主菜單選擇 分析>運(yùn)行分析以上為整個(gè)前處理階段，包括建模、荷載輸入、分析選項(xiàng)。下面介紹后處理階段荷載組合主菜單選擇 結(jié)果>荷載組合: 一般組合：用于查看內(nèi)力變形等，一般組合中有包絡(luò)組合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分組合 點(diǎn)擊自動(dòng)生成設(shè)計(jì)規(guī)范：GBJ17-88荷載組合查看反力及內(nèi)力1：主菜單選擇 結(jié)果>反力>反力和彎矩：柱腳內(nèi)力（軸力和彎矩） 反力2：主菜單選擇 結(jié)果>反力>查看反力和彎矩: 可以查看基底任意節(jié)點(diǎn)內(nèi)力 3：主菜單選擇 結(jié)果>

12、變形>變形形狀:可以查看基底任意節(jié)點(diǎn)位移 >位移等值線(xiàn):可以查看任意節(jié)點(diǎn)各方向位移注意位移非撓度，撓度應(yīng)為相對(duì)位移>查看位移: 查看每個(gè)節(jié)點(diǎn)位移情況 4：主菜單選擇 結(jié)果>內(nèi)力>梁?jiǎn)卧獌?nèi)力圖:查看在各種工況組合下梁?jiǎn)卧獌?nèi)力 桁架單元內(nèi)力:查看在各種工況組合下桁架單元內(nèi)力梁?jiǎn)卧獌?nèi)力圖 桁架單元內(nèi)力圖5：主菜單選擇 結(jié)果>應(yīng)力>梁?jiǎn)卧獞?yīng)力圖: 查看各種工況組合下梁?jiǎn)卧獞?yīng)力 梁?jiǎn)卧?xì)部分析主菜單選擇 結(jié)果>梁?jiǎn)卧?xì)部分析:查看各個(gè)梁?jiǎn)卧诟鞣N工況作用下應(yīng)力及內(nèi)力圖 梁?jiǎn)卧?xì)部分析振型形狀及各振型所對(duì)應(yīng)的周期主菜單選擇 結(jié)果>振型形狀: 查看各種振

13、型作用下的結(jié)構(gòu)各向位移及自振周期振型形狀及周期穩(wěn)定驗(yàn)算主菜單選擇 結(jié)果>穩(wěn)定驗(yàn)算: 結(jié)構(gòu)類(lèi)型： 框架結(jié)構(gòu) 荷載工況：全選穩(wěn)定驗(yàn)算周期 主菜單選擇 結(jié)果>分析結(jié)果表格>振型形狀： 輸出各振型周期及有效質(zhì)量參與系數(shù)周期 層間位移主菜單選擇 結(jié)果>分析結(jié)果表格>層>層間位移： 輸出水平力作用下樓層層間位移 及最大層間位移與平均層間位移之比層間位移層位移主菜單選擇 結(jié)果>分析結(jié)果表格>層>層位移:輸出水平作用下各層最大位移及平均位移層位移層剪重比主菜單選擇 結(jié)果>分析結(jié)果表格>層>層剪重比: 輸出各層地震作用下剪力及剪重比層剪力及

14、剪重比層剛度比主菜單選擇 結(jié)果>分析結(jié)果表格>層>層剛度比:輸出各層的層剛度比 層剛度比一般設(shè)計(jì)參數(shù) 1：主菜單選擇 設(shè)計(jì)>一般設(shè)計(jì)參數(shù)>定義框架：設(shè)計(jì)類(lèi)型 ：三維由程序自動(dòng)計(jì)算“計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)” ：若勾選則按GBJ17-88附錄四的公式自動(dòng)計(jì)算，否則須由設(shè)計(jì)者直接輸入計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)。定義框架2：主菜單選擇 設(shè)計(jì)>一般設(shè)計(jì)參數(shù)>指定構(gòu)件：自動(dòng)指定構(gòu)件自由長(zhǎng)度當(dāng)梁?jiǎn)卧虚g被其它節(jié)點(diǎn)分割成幾部分時(shí)，需由程序自動(dòng)指定構(gòu)件，定義梁?jiǎn)卧趶?qiáng)軸作用平面內(nèi)的自由長(zhǎng)度。注：當(dāng)有非直線(xiàn)梁?jiǎn)卧獣r(shí),需在模型中選擇此梁?jiǎn)卧墒謩?dòng)完成。 指定構(gòu)件3：主菜單選擇 設(shè)計(jì)>一般設(shè)計(jì)

15、參數(shù)>反轉(zhuǎn)構(gòu)件方向：若有對(duì)稱(chēng)單元且對(duì)稱(chēng)部分單元編號(hào)相同時(shí)，選擇此項(xiàng)菜單，否則不用選擇此項(xiàng)菜單。4：主菜單選擇 設(shè)計(jì)>一般設(shè)計(jì)參數(shù)>自由長(zhǎng)度：當(dāng)由程序自動(dòng)指定構(gòu)件后，程序默認(rèn)自由長(zhǎng)度為構(gòu)件兩節(jié)點(diǎn)間距離，一般不用選擇此項(xiàng)菜單。當(dāng)有一些特殊構(gòu)件的自由長(zhǎng)度需由有設(shè)計(jì)者指定時(shí)，選擇此項(xiàng)菜單編輯構(gòu)件自由長(zhǎng)度。5：主菜單選擇 設(shè)計(jì)>一般設(shè)計(jì)參數(shù)>計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)：當(dāng)由程序自動(dòng)計(jì)算時(shí)，一般不用選擇此項(xiàng)菜單。當(dāng)有一些特殊構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)需由設(shè)計(jì)者指定時(shí)，選擇此項(xiàng)菜單編輯構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)。6：主菜單選擇 設(shè)計(jì)>一般設(shè)計(jì)參數(shù)>極限長(zhǎng)細(xì)比：一般由程序根據(jù)規(guī)范內(nèi)定，不用選擇此項(xiàng)菜

16、單。當(dāng)有一些特殊構(gòu)件的極限長(zhǎng)細(xì)比需由設(shè)計(jì)者指定時(shí)，選擇此項(xiàng)菜單編輯構(gòu)件極限長(zhǎng)細(xì)比。7：主菜單選擇 設(shè)計(jì)>一般設(shè)計(jì)參數(shù)>等效均布荷載系數(shù)：此系數(shù)為壓彎構(gòu)件在強(qiáng)軸（或弱軸）作用平面內(nèi)穩(wěn)定計(jì)算時(shí)的等效彎矩系數(shù)，可選擇由程序自動(dòng)計(jì)算。 勾選由程序自動(dòng)計(jì)算 在模型窗口選擇豎向壓彎構(gòu)件當(dāng)有一些特殊構(gòu)件的穩(wěn)定計(jì)算需由設(shè)計(jì)者指定時(shí)，在此項(xiàng)菜單內(nèi)直接輸入等效彎矩系數(shù)即可。等效彎矩系數(shù)8：主菜單選擇 設(shè)計(jì)>一般設(shè)計(jì)參數(shù)>編輯活荷載折減系數(shù)：一般在做基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)考慮活荷載折減，其它情況可不考慮。考慮時(shí)由設(shè)計(jì)者直接輸入折減系數(shù)。9：主菜單選擇 設(shè)計(jì)>一般設(shè)計(jì)參數(shù)>地震作用放大系數(shù)：考

17、慮時(shí)由設(shè)計(jì)者直接輸入放大系數(shù)。10：主菜單選擇 設(shè)計(jì)>一般設(shè)計(jì)參數(shù)>編輯構(gòu)件類(lèi)型：定義框架梁、框架柱、支撐。 選項(xiàng)：添加/替換 構(gòu)件類(lèi)型：梁 梁：框架梁 在模型窗口利用過(guò)濾器 功能選擇框架梁，按 即可。同樣方法定義柱和支撐構(gòu)件。編輯構(gòu)件類(lèi)型鋼構(gòu)件設(shè)計(jì)參數(shù) 1：主菜單選擇 設(shè)計(jì)>鋼構(gòu)件設(shè)計(jì)參數(shù)>設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：GBJ17-88勾選考慮抗震選擇抗震設(shè)防烈度：7度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)2：主菜單選擇 設(shè)計(jì)>鋼構(gòu)件設(shè)計(jì)參數(shù)>編輯鋼材: 編輯鋼材規(guī)格等編輯鋼材特性 3：主菜單選擇 設(shè)計(jì)>鋼構(gòu)件設(shè)計(jì)參數(shù)>梁的等效彎矩系數(shù):該系數(shù)用于計(jì)算梁的整體穩(wěn)定系數(shù)，可由程序計(jì)算。

18、當(dāng)有些特殊構(gòu)件需由設(shè)計(jì)者指定時(shí)，直接輸入梁的等效彎矩系數(shù)即可。 選項(xiàng)：添加/替換 勾選由程序計(jì)算 在模型窗口利用過(guò)濾器功能選擇所有梁構(gòu)件，按 即可梁的等效彎矩系數(shù)鋼構(gòu)件截面驗(yàn)算 1：主菜單選擇 設(shè)計(jì)>鋼構(gòu)件截面驗(yàn)算：進(jìn)行鋼構(gòu)件截面驗(yàn)算在選擇項(xiàng)勾選某個(gè)單元，再勾選連接模型空間，在模型空間可以看到你選擇的單元，點(diǎn)選圖形結(jié)果以圖形方式輸出，點(diǎn)選詳細(xì)結(jié)果以文本文件輸出。鋼構(gòu)件驗(yàn)算結(jié)果2：主菜單選擇 設(shè)計(jì)>鋼構(gòu)件設(shè)計(jì)結(jié)果：鋼構(gòu)件設(shè)計(jì)結(jié)果平面輸出荷載工況/荷載組合：ALL COMBINATION驗(yàn)算比：組合 勾選驗(yàn)算 顯示：梁、柱、支撐 柱截面尺寸：1（指顯示的柱截面尺寸放大系數(shù)） 在模型窗口

19、選擇某一層激活，按 即可。鋼構(gòu)件驗(yàn)算結(jié)果平面輸出鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)1：主菜單選擇 設(shè)計(jì)>鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)：進(jìn)行鋼構(gòu)件截面優(yōu)化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)：如果是型鋼選擇GB-YB，若非型鋼也可選擇用戶(hù)定義的數(shù)據(jù)庫(kù)。 形狀：同建模時(shí)輸入的構(gòu)件形狀，也可修改截面形狀。D1：設(shè)定優(yōu)化截面的上限值，以此上限值在數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇最優(yōu)截面。D2、D3.同D1。勾選要優(yōu)化的截面，也可按選擇所有截面進(jìn)行優(yōu)化。 分析選項(xiàng)：輸入反復(fù)計(jì)算次數(shù)。 柱截面設(shè)計(jì)：考慮柱軸向變形的影響，可以只對(duì)軸力進(jìn)行優(yōu)化。因?yàn)槿暨x擇按彎矩優(yōu)化，由于高層建筑各柱的彈性壓縮量不同，與柱相連的梁構(gòu)件會(huì)因柱彈性壓縮引起附加彎矩，隨之柱端也會(huì)產(chǎn)生附加彎矩，將會(huì)

20、出現(xiàn)越是上部柱構(gòu)件其截面越大的現(xiàn)象。為了能正確反映各柱的彈性壓縮量的差異，選擇按軸力優(yōu)化的方法，使各柱的彈性壓縮量趨于相等。 施加的軸力和彎矩：選擇軸力 組合柱連接方法：選擇外緣尺寸板厚數(shù)據(jù)：對(duì)于各板件的厚度可以由用戶(hù)自行定義和添加用戶(hù)定義截面列表：對(duì)于用戶(hù)定義的截面選擇此項(xiàng)按進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)2：鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果輸出： 文本格式：以文本格式輸出 圖形格式：輸出各種優(yōu)化前后用鋼量的對(duì)比分析圖表靜力彈塑性（PUSHOVER）分析1主菜單選擇 設(shè)計(jì)>靜力彈塑性分析>靜力彈塑性分析控制： 按程序默認(rèn)值即可靜力彈塑性分析控制2主菜單選擇 設(shè)計(jì)>靜力彈塑性分析>PUSHOVER荷載工況：添加靜力彈塑性分析的荷載工況：PUSH1 控制選項(xiàng)：全體控制 最大平移：0.39m（根據(jù)抗規(guī)按彈塑性位移角取值，即建筑物總高的1/50） 分析選項(xiàng)：p-delta（可同時(shí)進(jìn)行分析） 勾選使用初始荷載 荷載分布形式：模態(tài) 振型：1 放大系數(shù)：1 按即可靜力彈塑性分析的荷載工況3主菜單選擇 設(shè)計(jì)>靜力彈塑性分析>PUSHOVER荷載工況：定義/顯示初始荷載 荷載工況：DL 放大系數(shù)：1 按 荷載工況：LL 放大系數(shù)：0.5 按按即可定義初始荷載4主菜單選擇 設(shè)計(jì)>靜力彈塑性分析&