MIDAS GEN静力弹塑性分析
基于Midas的复杂空间结构静力弹塑性分析
基于Midas的复杂空间结构静力弹塑性分析I. 前言-理论基础介绍-II. 分析方法-定义复杂空间结构静力弹塑性分析-Midas的基本原理和算法-III. 计算和分析-分析和计算的主要步骤-确保比较结果的准确性和稳定性-IV. 结果和讨论-分析和计算的结果-结果的解读和分析-讨论结果与预期的相似点和不同点-V.结论和未来工作-总结分析和计算的工作和结果-未来研究和应用的建议-结束语第一章:前言随着人们对建筑物安全性和可靠性的更高要求,复杂的空间结构的设计和分析变得越来越重要。
在这个背景下,静力弹塑性分析作为一种广泛应用的分析方法,在工程实践中被广泛采用。
本论文的目的是基于Midas软件平台对复杂空间结构进行静力弹塑性分析。
本文将介绍分析方法、Midas算法、计算和分析过程,结果和讨论。
最后,我们将提出一些对于未来工作的建议。
第二章:分析方法复杂空间结构静力弹塑性分析是一种能够模拟结构变形和各种应力作用的分析方法。
该方法通过确定结构的应力分布和形变,确定结构在预定载荷作用下的变形模式和承载能力。
在处理复杂的空间结构设计和分析时,静力弹塑性分析是一种理论和实践有效的工具。
Midas软件是一种用于计算结构应力分布和形变的数值方法。
它可以模拟各种静态和动态载荷下的结构变形和应力分布,同时还可以确定最大承载能力。
Midas算法采用了高级的非线性有限元分析模型,以优化可靠性和精确度。
它还采用了可视化分析工具,帮助用户进行更有效的分析和设计。
第三章:计算和分析在进行复杂空间结构静力弹塑性分析时,需要进行以下几个步骤:1. 建模和定义材料特性2. 定义结构荷载和支持条件3. 进行静力计算并确定初始应力和应变4. 进行弹性分析5. 进行塑性分析6. 进行后处理和结果分析在Midas软件中,用户可以方便地进行这些步骤,从而得到完整的静力弹塑性分析结果。
首先,用户需要通过建模和定义材料特性来创建一个准确的模型。
该模型需要包括材料物理性质、外部荷载和支持条件信息。
静力弹塑性性分析基本原理
静力弹塑性分析(Pushover分析)
适用工程
高层结构
空间结构
体育场
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静力弹塑性分析(Pushover分析)
Pushover分析是考虑构件的材料非线性特点,分析构件进入弹塑性状态直至到达极限 状态时结构响应的方法。
Pushover分析是最近在地震研究及耐震设计中经常采用的基于性能的耐震设计(Perfor mance-Based Seismic Design, PBSD)方法中最具代表性的分析方法。
所谓基于性能的耐震设计就是由用户及设计人员设定结构的目标性能(target perform ance),并使结构设计能满足该目标性能的方法。
步骤同“钢筋混凝土结构抗震分析及设计”
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更新配筋
方法1:利用程序配筋设计的结果
作用:将配筋结果赋予构件,做PUSHOVER分析时需要用到截面实配钢筋结果。
对于梁柱,“排序” 选为“特性值”, “更新配筋”项激 活
Pushover荷载工况
基于目标位移的位移控制法
MIDAS/Gen的位移控制法是由用户定义目标位移,然后逐渐增加荷载直到达到目 标位移的方法。目标位移分为整体控制和主节点控制两种,整体控制是所有节 点的位移都要满足用户输入最大位移,位移也是整体位移,不设置某一方向的 位移控制。主节点控制是用户指定特定节点的特定方向上的最大位移的方法。 基于性能的耐震设计大部分是先确定可能发生最大位移的节点和位移方向后给 该节点设定目标位移的方法。 初始的目标位移一般可假定为结构总高度的1%、2%、4%。这些数值一般相当于 最大层间位移值,与结构的破坏情况相关。
2-midas的弹塑性分析
应用程序
midas Gen
midas Building sap、etabs Pkpm midas Gen
midas Building
Perform 3D sap、etabs
pkpm abaqus
主要区别
1 能直接做剪力墙结构(按刚臂+ 柱弹簧模型) 2 适用工程类型广泛 1 能直接做剪力墙结构(按纤维 模型) 2 可按更准确层剪力模式加载 3 针对多高层结构 墙需要用组合框架代替,操作相 对复杂。 没有振型的加载方法。
荷载
等差级数对应的 增分荷载
将最终(n+1)步骤的增分量作为后 面的增分荷载
预测的坍塌荷载 Qud*X
分析获得的 最终荷载(坍塌荷载) Qu
弹性极限 位移
基于荷载增分法的Pushover分析
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大 震 分 析 软件概况
方法
优缺点
优点: 1 简单方便、概念清晰 2 计算效率高 3 整理结果较为容易
静力弹塑性分 缺点: 1 只适合多层结构
析
2 不能准确计算出铰顺序 3 不能反映结构的动力特性
高层结构 空间结构 体育场
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建模及进行静力分析
步骤同“钢筋混凝土结构抗震分析及设计”
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浅谈静力弹塑性分析(Pushover)的理解与应用
浅谈静力弹塑性分析(Pushover )的理解与应用摘要:本文首先介绍采用静力弹塑性分析(Pushover )的主要理论基础和分析方法,以Midas/Gen 程序为例,采用计算实例进行具体说明弹塑性分析的步骤和过程,表明Pushover 是罕遇地震作用下结构分析的有效方法。
关键词:静力弹塑性 Pushover Midas/Gen 能力谱 需求谱 性能点一、基本理论静力弹塑性分析方法,也称Pushover 分析法,是基于性能评估现有结构和设计新结构的一种静力分析方法,在一定精度范围内对结构在罕遇地震作用下进行弹塑性变形分析。
简要地说,在结构计算模型上施加按某种规则分布的水平侧向力或侧向位移,单调加荷载(或位移)并逐级加大;一旦有构件开裂(或屈服)即修改其刚度(或使其退出工作),进而修改结构总刚度矩阵,进行下一步计算,依次循环直到控制点达到目标位移或建筑物倾覆为止,得到结构能力曲线,之后对照确定条件下的需求谱,并判断是否出现性能点,从而评价结构是否能满足目标性能要求。
Pushover 分析的基本要素是能力谱曲线和需求谱曲线,将两条曲线放在同一张图上,得出交会点的位移值,同位移容许值比较,检验是否满足特定地震作用下的弹塑性变形要求。
能力谱曲线由能力曲线(基底剪力-顶点位移曲线)转化而来(图1)。
与地震作用相应的结构基底剪力与结构加速度为正相关关系,顶点位移与谱位移为正相关关系,两种曲线形状一致。
其对应关系为:1/αG V S a =roofroof d X S ,11γ∆=,图1 基底剪力-顶点位移曲线转换为能力谱曲线其中1α、1γ、roof X ,1分别为第一阵型的质量系数,参与系数、顶点位移。
该曲线与主要建筑材料的本构关系曲线具有相似性,其实其物理意义亦有对应,在初始阶段作用力与变形为线性关系,随着作用力的增大,逐渐进入弹塑性阶段,变形显著增长,不论对于构件,还是结构整体,都是这个规律。
需求谱曲线由标准的加速度响应谱曲线转化而来。
成都市第七人民医院项目屈曲约束支撑方案MIDAS静力弹塑性分析报告
成都市第七人民医院项目屈曲约束支撑方案MIDAS静力弹塑性分析报告1屈曲约束支撑应用概况 (2)2结构MIDAS静力弹塑性分析模型 (2)3 屈曲约束支撑模型静力弹塑性分析 (5)4 结构抗震性能的综合评价 (11)11屈曲约束支撑应用概况成都市第七人民医院项目在1-3层Y向采用了88根TJ型屈曲约束支撑,屈曲约束支撑(BRB)具体支撑参数见下表。
屈曲约束支撑表格编号材料屈服承载力(10KN)根数BRB1 Q23534 32BRB2 Q23534 16BRB3 Q23545 20BRB4 Q235 45 12BRB5 Q235 48 4BRB6 Q23550 42结构MIDAS静力弹塑性分析模型2.1. 计算软件采用MIDAS-gen进行静力弹塑性分析。
2.2.结构整体模型及地震反应基本参数2图2.2.1 整体结构模型图2.2.2 屈曲约束支撑平面布置图(蓝线位置为屈曲约束支撑)为准确反映结构的弹塑性性能和屈服机制,结构整体模型采用空间模型。
本工程的抗震设防烈度为7度(0.1g)(第三组)。
2.3.各构件塑性铰的设置表1 塑性铰的设置构件设置方法铰属性数据3框架混凝土梁梁端设置MIDAS提供的缺省的自动混凝土梁弯曲My铰本构模型混凝土柱柱顶和柱底设置MIDAS提供的缺省的混凝土柱自动PMM铰本构模型屈曲约束支撑根据屈曲约束支撑特性自定义支撑P铰本构模型0.143屈曲约束支撑模型静力弹塑性分析3.1确定罕遇地震作用下性能点通过对模型X、Y方向推覆分析来寻求7度罕遇地震作用下结构的性能点。
将Pushover计算得到的力-位移关系和罕遇地震下的反应谱分别转换为能力谱和需求谱,并统一绘在坐标系中。
如下图所示:X方向结构模型罕遇地震下基底剪力136500kN,顶点位移121mm; Y方向结构模型罕遇地震下基底剪力139000kN,顶点位移128mm。
图3.1.1 X方向结构模型罕遇地震作用下静力弹塑性分析性能点5图3.1.2 Y方向结构模型罕遇地震作用下静力弹塑性分析性能点3.2 X方向结构模型地震作用下静力弹塑性分析塑性铰情况6图3.2.1 整体模型屈曲约束支撑塑性铰示意图图3.2.2 整体模型梁柱塑性铰示意图3.3 Y方向结构模型罕遇地震作用下静力弹塑性分析塑性铰情况7图3.3.1 整体模型屈曲约束支撑塑性铰示意图图3.3.2 整体模型梁柱塑性铰示意图在X方向、Y方向结构模型上的静力弹塑性分析过程中,结构的塑性铰首先出现在屈曲约束支撑及框架梁上,其次出现在框架柱上。
迈达斯之——静力弹塑性分析基本原理及方法
m i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i l图2.8.38 基于位移设计法的结构抗震性能评价m i d a s C i v i l示。
m i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i l1n λ- : 前一步骤(n-1)的荷载因子1λ : 第1荷载步的荷载因子nstep : 总步骤数i : 等差增量步骤号当前步骤的外力向量如下。
0n n λ=⋅P P(10)(3) 第3阶段: 最终步骤的荷载增量(n nstep =) 最终荷载步骤(nstep )的外力向量如下、0nstep nstep λ=⋅P P ; 1.0nstep λ= (11)图2.8.43 自动调整荷载步长的例题(荷载因子结果)m i d a s C i v i l2. 点击步长控制选项 > 增量控制函数定义步长控制函数m i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lATC-40中对不同结构响应类型规定了谱折减系数的下限值(参见表2.8.7)。
MIDASGen软件常见问题与解答2
问:转换梁上支撑两道剪力墙怎么建模?答:可以在转换梁两侧设两个结点,在结点上再建立两道剪力墙,同时将此两节点与对应的转换梁节点采用刚性连接(刚臂)。
问:一个柱子上设置两道平行的框架梁怎么建模?答:可以将一根梁设置在柱节点上,然后再设置一新节点,利用刚性连接功能,将此节点与柱节点做刚性连接,再在此节点上建立另外一个框架梁。
问:跨层转换梁的建模问题,即一根转换梁连接上下层楼板?答:可将转换梁用板单元来建模即可。
问:对于有斜柱的结构个别层的层间位移没有输出的原因?答:原因可能由于本层的节点与下一层没有对应的节点,一般是指同一杆件的上、下节点。
问:转换层结构分析建模时,需要注意那些问题?答:需要注意:1、需将转换层的楼板刚性假定解除,否则转换梁分析完不会出现轴力,无法按偏心受拉构件进行配进设计。
2、转换梁上部的墙单元或板单元需要细分,且转换梁也需要细分,满足位移协调条件。
问:MIDAS/Gen能否计算箱基?答:使用MIDAS/Gen计算箱基的步骤如下:1、用板单元建立侧墙和底板、顶板,用梁单元模拟梁、柱。
2、将土压力、核爆等荷载按压力荷载或流体压力荷载输入。
3、如果考虑为弹性地基板,可在底板处加单向受压弹簧。
4、分析后,使用“结果/局部方向内力的合力”功能或查看板单元内力时候使用“剖断面”功能,求出板单元的内力。
问:PKPM中刚性板及弹性楼板在MIDAS/Gen中如何实现?答:一、PKPM中的“刚性楼板”即楼板面内无限刚,面外刚度为零。
MIDAS/Gen中只需在定义层数据时选择考虑刚性板即可。
二、PKPM中的“弹性板6”即采用壳元真实计算楼板平面内和平面外的刚度。
MIDAS/Gen中用板单元建立楼板,在定义板厚时真实输入板的面内和面外厚度。
注意在定义层数据时应该选择不考虑刚性板。
三、PKPM中的“弹性板3”即假定楼板平面内无限刚,楼板平面外刚度是真实的。
MIDAS/Gen中用板单元建立楼板,在定义板厚时,输入平面内厚度为0,平面外厚度为楼板真实厚度。
Gen做弹塑性分析
三折线
北京迈达斯技术有限公司
技术讲座
建筑结构通用分析及设计软件
静力弹塑性-分配塑性铰特性
选择要赋予塑性铰特性的单元;
选择单元类型;
选择铰特性值类型; 点击“适用”进行分配;
•
选择单元时可结合“按方向选择过滤”
与单元类型进行;
•
出于建模考虑而建的虚梁可不分配;
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M≤Mcr: 三种铰刚度值相同; Mcr<M ≤ Mu: 三折线铰的刚度最低,FEMA 铰与双折线相同; M>Mu: K双折线>K三折线>KFEMA ;
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建筑结构通用分析及设计软件
静力弹塑性-查看结果
性能点处: 基底剪力, 最大位移; 谱加速度,谱位移; 有效周期,等效阻尼;
线性:弹性时程分析; 非线性:动力弹塑性分析;
分析方法;
时间控制选项; 初始荷载;
可选ST;CS;TH
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动力弹塑性
分析方法-Newmark法(1959)
动力学方程式: 数值计算方法:
t t
M U C U KU P
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静力弹塑性-Pushover主控数据
定义初始荷载
定义结构的初始内力状态;
复杂结构应进行施工模拟分析,应 以施工全过程完成后的内力为初始 状态;(高规3.11.4)
一般:DL+0.5LL; FEMA: DL+0.25LL; 对于柱铰(P-M-M相关) 初始荷载引起的轴力会影响 构件的塑性铰特性值;
高层建筑结构静力弹塑性分析的理论与应用研究
基本内容
摘要:
随着社会的快速发展和城市化进程的加速,高层建筑结构的设计与安全性显 得尤为重要。静力弹塑性分析方法作为一种评估结构在静力荷载作用下的弹塑性 响应的重要工具,在高层建筑结构设计中具有重要意义。本次演示阐述了静力弹 塑性分析的基本原理和流程,并通过实际工程案例,探讨了静力弹塑性分析在高 层建筑结构中的应用及其优越性。
为了帮助读者更好地理解和应用MIDASGEN进行高层建筑结构的静力弹塑性分 析,建议参考MIDASGEN用户手册和其他相关文献资料。这些资料将提供更详细的 信息和指导,帮助读者掌握MIDASGEN的分析功能和操作方法。
在实际工程实践中,还需要结合实际情况和专业知识进行具体决策。静力弹 塑性分析只是评估高层建筑结构安全性的一种手段,还需要综合考虑其他因素 (如结构设计、施工工艺、维护保养等)来确保建筑结构的长期稳定性和安全性。
在进行静力弹塑性分析时,需要考虑多种荷载工况,例如自重、风载、地震 作用等。通过在MIDASGEN中设置相应的荷载工况,可以模拟高层建筑结构在不同 荷载作用下的响应。同时,还需要根据建筑结构的特点,选择合适的分析方法和 计算参数,例如静力弹塑性分析方法、屈服准则等。
在MIDASGEN中,可以通过输出位移、应力、应变等结果,对高层建筑结构的 静力弹塑性进行分析。通过与其他方法(如有限元方法、实验方法等)的比较, 可以发现MIDASGEN在分析高层建筑结构的静力弹塑性方面具有较高的精度和可靠 性。
研究目的
本次演示的研究目的是对比研究高层建筑结构的静力与动力弹塑性抗震分析 方法,分析各自的优势和不足,并提出改进建议。通过对比两种方法的计算结果, 希望能够为高层建筑结构的抗震设计提供更为准确可靠的分析手段。
静力弹塑性分析方法及位移法的工程应用
第42卷第24期 山 西建筑Vol .42No .242 0 1 6 年 8 月SHANXI ARCHITECTUREAug . 2016• 29 ••结构•抗震•文章编号:1009-6825 (2016) 24-0029-02静力弹塑性分析方法及位移法的工程应用胡玉海(大连市建筑设计研究院有限公司,辽宁大连116021)摘要:介绍了静力弹塑性分析及位移法的实施步骤,并通过某超限工程实例,采用MIDAS /GEN 计算软件,对其进行了罕遇地震下静力弹塑性的计算和结果分析,得到一些结论,供设计人员参考。
关键词:静力弹塑性,MIDAS /GEN ,位移法,塑性铰 中图分类号:TU 313〇引言我国现行抗震设计规范以我国目前现有科技水平和经济能 力为前提,提出了“小震不坏,中震可修,大震不倒”三水准抗震设 防目标。
对于一般规则结构是以小震的弹性分析进行内力计算, 在遭遇大震时通过概念设计和抗震构造措施来满足大震不倒要 求。
近年来基于性能的抗震设计方法已在很多复杂工程中得以 应用,用静力弹塑性分析方法,可以分析构件在罕遇地震工况下 进人弹塑性状态时结构的响应。
1静力弹塑性分析及位移法的实施步骤1)建立结构弹塑性分析模型:分析模型在已满足小震弹性分析现行规范要求和结构构件满足承载力和正常使用要求条件,完 成混凝土构件的配筋。
2)施加竖向荷载:竖向荷载可以是初始的 重力荷载代表值或是施工模拟分析中的初始竖向荷载。
3)施加 水平荷载并求出能力曲线谱:每一步加载时,在水平荷载(罕遇地 震荷载)和结构自重等竖向力共同作用下,计算所有结构构件的 内力以及弹性和弹塑性变形,进而可以求出结构位移一加速度能 力曲线谱。
4)求出性能点:需求谱分为弹性需求谱和弹塑性需求S O -S 9-O -S 9-O -S S O -S 9-O -S S O -S 9-O -S 9-O -S S O -S 9-O -S 9-O -S S O -S 9-O -S S O -S 9-O -S 9-O -S化以这样一种载体融人到藏族民居中(堂屋如图4所示)。
midas-gen钢筋混凝土结构静力弹塑性推覆分析解读
7、3 Pushover图形-层间位移角
最大弹塑性层 间位移角,判 断是否满足 《建筑抗震设 计规范》5.5.5 条或高规4.6.5 条要求
7、4 铰状态表格统计
根据出铰情况判断结构的抗震性能
最大弹塑性层 间位移角,判 断是否满足 《建筑抗震设 计规范》5.5.5 条或高规4.6.5 条要求
7、5 塑性铰状态过程显示
最大迭代/增幅步骤数:
在每次荷载增幅中输入最大迭代次数, 以此为满足结构的平衡条件而进行重复的分 析。
收敛标准:
指定一个容许极限收敛值。如果累加误 差在这个收敛值范围内,则迭代及相应的分 析步骤在达到设定的最大值前将停止迭代且 继续进行随后的分析步骤。
4、定义铰特性值
定义梁铰为弯矩-Y,Z(弯矩铰); 柱铰为P-My-Mz(轴力弯矩铰); 墙铰为P-My-Mz(轴力弯矩铰); 相关有限元理论可参考MIDAS技术手册2关于“静力弹塑性分析”内容
MIDAS/Gen 培训资料
静力弹塑性分析
分析目的
---曲线的性能控制点 ---层间剪力 ---大震作用下的弹塑性层间位移角 ---出铰状态
操作步骤
---静力分析后进行配筋设计,并更新配筋 ---定义铰特性值,并分配铰 ---定义静力弹塑性分析控制 ---定义静力弹塑性分析工况 ---查看静力弹塑性分析结果
分析 模型 柱: 500x500
主梁: 250x600 混凝土: C30 剪力墙: 250 层高: 一层:4.5m
二~九层 :3.6m 设防烈度:7º(0.10g) 场地: Ⅱ类
六层钢筋混凝土框-剪结构
0、建模及进行静力分 析
步骤同“钢筋混凝土结构抗震分析及设计”
1、更新配筋(方法1:利用程序配筋设计的结果)
迈达斯之——静力弹塑性分析基本原理及方法
m i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i l图2.8.38 基于位移设计法的结构抗震性能评价m i d a s C i v i l示。
m i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i l1n λ- : 前一步骤(n-1)的荷载因子1λ : 第1荷载步的荷载因子nstep : 总步骤数i : 等差增量步骤号当前步骤的外力向量如下。
0n n λ=⋅P P(10)(3) 第3阶段: 最终步骤的荷载增量(n nstep =) 最终荷载步骤(nstep )的外力向量如下、0nstep nstep λ=⋅P P ; 1.0nstep λ= (11)图2.8.43 自动调整荷载步长的例题(荷载因子结果)m i d a s C i v i l2. 点击步长控制选项 > 增量控制函数定义步长控制函数m i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lATC-40中对不同结构响应类型规定了谱折减系数的下限值(参见表2.8.7)。
Midas静力弹塑性分析
■ 简介Pushover 分析是考虑构件的材料非线性特点,分析构件进入弹塑性状态直至到达极限状态时结构响应的方法。
Pushover 分析是最近在地震研究及耐震设计中经常采用的基于性能的耐震设计(Performance-Based Seismic Design, PBSD)方法中最具代表性的分析方法。
所谓基于性能的耐震设计就是由用户及设计人员设定结构的目标性能(target performance),并使结构设计能满足该目标性能的方法。
Pushover 分析前要经过一般设计方法先进行耐震设计使结构满足小震不坏、中震可修的规范要求,然后再通过pushover 分析评价结构在大震作用下是否能满足预先设定的目标性能。
计算等效地震静力荷载一般采用如图所示的方法。
该方法是通过反应修正系数(R)将设计荷载降低并使结构能承受该荷载的方法。
在这里使用反应修正系数的原因是为了考虑结构进入弹塑性阶段时吸收地震能量的能力,即考虑结构具有的延性使结构超过弹性极限后还可以承受较大的塑性变形,所以设计时的地震作用就可以比对应的弹性结构折减很多,设计将会更经济。
目前我国的抗震规范中的反应谱分析方法中的小震影响系数曲线就是反应了这种设计思想。
这样的设计方法可以说是基于荷载的设计(force-based design)方法。
一般来说结构刚度越大采用的修正系数R 越大,一般在1~10之间。
但是这种基于荷载与抗力的比较进行的设计无法预测结构实际的地震响应,也无法从各构件的抗力推测出整体结构的耐震能力,设计人员在设计完成后对结构的耐震性能的把握也是模糊的。
基于性能的耐震设计中可由开发商或设计人员预先设定目标性能,即在预想的地震作用下事先设定结构的破坏程度或者耗能能力,并使结构设计满足该性能目标。
结构的耗能能力与结构的变形能力相关,所以要预测到结构的变形发展情况。
所以基于性能的耐震设计经常通过评价结构的变形来实现,所以也可称为基于位移的设计(displacement-based design)。
1-钢筋混凝土静力弹塑性推覆分析
例题 钢筋混凝土静力弹塑性推覆分析
13.荷载组合
主菜单选择 结果>组合>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:GB50010-10
注: 1. 考虑双向地震, 勾选双向地震“考 虑正交结果”,程序 会在荷载组合中自 动添加。 2.用户亦可自定义 所需的荷载组合, 先在左侧名称一栏 定名称,在右侧选 择荷载工况和组合 系数。
例题 钢筋混凝土静力弹塑性推覆分析
10.定义结构类型
主菜单选择 结构>类型>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)
注: 当只考虑水平向 地震作用的时候,转 换到 X、Y 方向;需要 考虑竖向地震分析的 话,要转换到 X、Y、Z 三个方向上。
2
例题 钢筋混凝土静力弹塑性推覆分析
1.简介
本例题介绍使用 midas Gen 的静力弹塑性分析功能来进行抗震设计的方法。例题模
型为九层钢筋混凝土框-剪结构。(该例题数据仅供参考)
基本数据如下:
轴网尺寸:见平面图
柱:
500mmx500mm
主梁: 250mmx600 mm
混凝土: C30
图 23 定义结构类型
20
例题 钢筋混凝土静力弹塑性推覆分析
11.定义质量
主菜单选择 荷载>静力荷载>结构/质量>节点质量>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
注:此处转换的荷 载不包括自重。
图 24 荷载转换成质量
12.运行分析
Midas静力弹塑性和动力弹塑性几个热点问题
第三代结构设计解决方案
静力弹塑性 和动力弹塑性分析 几个热点问题
新 技 术 • 新 流 程 • 新 概 念
北; midas Building
技术讲座
第三代结构设计解决方案
目录
1. 为什么要做静力或动力弹塑性分析? 2. 是做静力弹塑性还是做动力弹塑性?
5. 复杂结构应进行施工模拟分析,应以施工全过程完成后的内力为初始 状态 6. 弹塑性时程分析宜采用双向或三向地震输入 7. 构件的几何尺寸、混凝土构件所配的钢筋和型钢、混合结构的钢构件 应按实际情况参与计算。 8. 钢筋和混凝土材料的本构关系可按现行国家标准《混凝土结构设计规 范》GB50010 的有关规定采用。 9. 应考虑几何非线性影响
“宜”进行弹塑性变形验算的结构如下: 1)表5.1.2-1所列高度范围且属于表3.4.2-2所列竖向不规则类型的高层建筑结构; 2)7度III、IV类场地和8度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构; 3)板柱-抗震墙结构和底部框架砖房; 4)高度不大于150m的其它高层钢结构。 5)不规则的地下建筑结构和地下空间综合体。
北京迈达斯技术有限公司
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技术讲座
第三代结构设计解决方案
2. 是做静力弹塑性还是做动力弹塑性分析?
新抗规5.5.2条规定:
“应”进行弹塑性变形验算的结构如下: 1) 8度III、IV类场地和9度时,高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架; 2) 7~9度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土框架结构; 3)高度大于150m的结构; 4)甲类建筑和9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构; 5)采用隔震和消能减震设计的结构;
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泊松比对墙单元非线性分析的影响?
墙单元在非线性分析时的剪切模量取值? 分析时间问题
midas Gen-钢筋混凝土静力弹塑性推覆分析
例题钢筋混凝土静力弹塑性推覆分析2 例题. 钢筋混凝土静力弹塑性推覆分析概要此例题介绍使用midas Gen 的反应谱分析功能来进行钢筋混凝土结构分析的方法。
此例题的步骤如下:1.简介2.设定操作环境及设定材料截面3.用建模助手建立模型4.建立框架柱及剪力墙5.楼层复制及生成层数据文件6.定义边界条件7.输入楼面及梁单元荷载8.输入风荷载9.定义质量10.运行分析11.荷载组合12.一般设计参数13.钢筋混凝土构件设计参数14.钢筋混凝土构件设计15.静力弹塑性分析例题 钢筋混凝土静力弹塑性推覆分析31.简介本例题介绍使用midas Gen 的静力弹塑性分析功能来进行抗震设计的方法。
例题模型为九层钢筋混凝土框-剪结构。
(该例题数据仅供参考) 基本数据如下: 轴网尺寸:见平面图柱: 500mmx500mm 主梁: 250mmx600 mm 混凝土: C30 剪力墙: 250mm图2 分析模型例题钢筋混凝土静力弹塑性推覆分析4 2.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>设置>单位系:长度 m, 力 kN图3 定义单位体系3.主菜单选择特性>材料>材料特性值:添加:定义C30混凝土材料号:1 数据库:C30 规范:GB10(RC)例题 钢筋混凝土静力弹塑性推覆分析5图4 定义材料4.主菜单选择 特性>截面>截面特性值:添加:定义梁、柱截面尺寸例题钢筋混凝土静力弹塑性推覆分析6图5 定义梁、柱截面5.主菜单选择特性>截面>厚度:添加:定义剪力墙厚度图6 定义剪力墙厚度例题 钢筋混凝土静力弹塑性推覆分析73.使用建模助手建立模型主菜单选择 结构>建模助手>基本结构>框架:输入:添加X 坐标,距离6,重复5;添加Z 坐标,距离6,重复3;编辑: Beta 角,90度;生成框架 材料:C30; 截面:250*600插入:插入点,0,0,0;Alpha ,-90。
MIDAS钢筋混凝土框架动力弹塑性分析
例题动力弹塑性分析2 例题. 钢筋混凝土框架动力弹塑性分析概要此例题将介绍利用MIDAS/Gen做动力弹塑性分析的整个过程,以及查看分析结果的方法。
此例题的步骤如下:1.简要2.设定操作环境及定义材料和截面3.用建模助手建立模型平面4.生成框架柱5.楼层复制及生成层数据文件6.定义边界条件7.输入楼面荷载8.定义结构类型9.定义质量10.定义配筋11.定义及分配铰特性值12.输入时程分析数据13.运行分析14.查看结果例题 动力弹塑性分析31.简要本例题介绍使用MIDAS/Gen 的动力弹塑性分析功能来进行抗震设计的方法。
例题模型为二层钢筋混凝土框架结构。
(该例题数据仅供参考) 基本数据如下:轴网尺寸:见平面图 柱: 300x300 主梁: 200x300 混凝土: C30 层高: 一~二层 :3.0m 地震波: El Centro分析时间: 12 秒图1 分析模型例题动力弹塑性分析4 2.设定操作环境及定义材料和截面在建立模型之前先设定环境及定义材料和截面1.主菜单选择文件>新项目2.主菜单选择文件>保存:输入文件名并保存3.主菜单选择工具>单位体系:长度 m, 力 kN图2 定义单位体系4.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5.主菜单选择模型>材料和截面特性>截面:添加:定义梁、柱截面尺寸注:也可以通过程序右下角随时更改单位。
例题 动力弹塑性分析5图3 定义材料图4 定义梁、柱截面例题动力弹塑性分析6 3.用建模助手建立模型主菜单选择文件>新项目主菜单选择模型>结构建模助手>框架:输入:添加x坐标,距离3,重复2;添加z坐标,距离3,重复2;编辑: Beta角,90度;材料,C30;截面,200x300;生成框架;插入:插入点,0,0,0;Alpha,-90。
基于MIDAS/GEN某高层酒店静力弹塑性分析
考虑合并建造 , 避 免 因 建筑 分 散 、 零 乱、 占地 多 而 不 经
济。 【 参 考文 献】
人学硕士学位论文 , 2 0 0 9 .
1 ]余 建锋. 南方轻工业 厂区设 计若 T 问题探 索 [ D ] .华 南理工 工业 建筑 群体 组合 ,除 了在满 足 生产 工 艺要 求 下 , [
步将 结 构推 至一 个 给 定 的 目标 位 移 来研 究 分 析 结构 的 线性性能, 从 而判 断结 构 及 构件源自的变 形 、 受 力是 否满 足
设 计要 求 。其计 算 过程 如下 叫:
同的抗震 设 防标准 , 使 设计 的 建筑 在未 来 地震 中具备 预 期 的功 能 。本 文采 用 M I D A S / G E N对 一 栋 l 6层 框 架剪 力 墙 结构酒 店进 行静 力 弹塑性 分 析 和抗 震性 能 评价 , 从 层
问位 移 角 、 塑性铰 分 布及变 形 等方 面对 结构进 行 了综 合 的 量化 评 价 ,揭 示 出结 构 在 罕遇 地 震 作 用 下 的薄 弱 环 节, 实现 了基 于性 能 的抗震 设 计 。
( 1 ) 准备 结构 数据 。包 括 建立 结构 模 型 , 构 件 的物 理 常 数和 恢 复力模 型 等 ;
( 2 ) 计 算结 构在 竖 向荷载 作用 下 的 内力 ( 将 其 与水 平
力作用 下 的 内力叠 加 , 作 为某 一 级水 平 力作用 下 构件 的 内力 , 以判 断构 件是 否 开裂或 屈服 ) ; ( 3 ) 在 结构每 一 层 的质 心 处 , 施 加 沿 高度分 布 的某 种
Midas静力弹塑性分析
■ 简介Pushover 分析是考虑构件的材料非线性特点,分析构件进入弹塑性状态直至到达极限状态时结构响应的方法。
Pushover 分析是最近在地震研究及耐震设计中经常采用的基于性能的耐震设计(Performance-Based Seismic Design, PBSD)方法中最具代表性的分析方法。
所谓基于性能的耐震设计就是由用户及设计人员设定结构的目标性能(target performance),并使结构设计能满足该目标性能的方法。
Pushover 分析前要经过一般设计方法先进行耐震设计使结构满足小震不坏、中震可修的规范要求,然后再通过pushover 分析评价结构在大震作用下是否能满足预先设定的目标性能。
计算等效地震静力荷载一般采用如图所示的方法。
该方法是通过反应修正系数(R)将设计荷载降低并使结构能承受该荷载的方法。
在这里使用反应修正系数的原因是为了考虑结构进入弹塑性阶段时吸收地震能量的能力,即考虑结构具有的延性使结构超过弹性极限后还可以承受较大的塑性变形,所以设计时的地震作用就可以比对应的弹性结构折减很多,设计将会更经济。
目前我国的抗震规范中的反应谱分析方法中的小震影响系数曲线就是反应了这种设计思想。
这样的设计方法可以说是基于荷载的设计(force-based design)方法。
一般来说结构刚度越大采用的修正系数R 越大,一般在1~10之间。
但是这种基于荷载与抗力的比较进行的设计无法预测结构实际的地震响应,也无法从各构件的抗力推测出整体结构的耐震能力,设计人员在设计完成后对结构的耐震性能的把握也是模糊的。
基于性能的耐震设计中可由开发商或设计人员预先设定目标性能,即在预想的地震作用下事先设定结构的破坏程度或者耗能能力,并使结构设计满足该性能目标。
结构的耗能能力与结构的变形能力相关,所以要预测到结构的变形发展情况。
所以基于性能的耐震设计经常通过评价结构的变形来实现,所以也可称为基于位移的设计(displacement-based design)。
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✓ 不考虑混凝土的抗拉能力
目录
Contents
Why What How Result
如何做弹塑性分析? 3. 塑性铰/纤维
墙纤维- 钢筋本构模型 fy: 钢筋强度设计值; E1: 钢筋屈服前刚度;
弹性模量值-混规表4.2.5
Q&A
E2: 钢筋屈服后刚度;
α= E2/E1: --0.01,接近于理想弹塑性;
如何做弹塑性分析?
1、荷载工况
初始荷载 加载模式
2、分析
步长控制 终止条件
3、 塑性铰/纤维 4、 结果查看 5、 常见问题
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Contents
Why What How Result Q&A
如何做弹塑性分析?
1.荷载条件
1.1初始荷载
➢ 定义结构的初始内力状态;
复杂结构应进行施工模拟分析 ,应以施工全过程完成后的内 力为初始状态;(高规3.11.4) 一般:DL+0.5LL; FEMA: DL+0.25LL; ➢ 对于柱铰(P-M-M相关) 初始荷载引起的轴力会影响构 件的塑性铰特性值;
➢ 初始荷载最好分步施加(5~10 步);
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Co静nt力e弹nt塑s性
Why
如何做弹塑性分析? 1. 荷载条件
加载模式
What
(1)振型: 做特征值分析,提取基本模态;
How Result Q&A
(2)等加速度: 惯性力,取决于各层质量; (3)静力荷载工况: 利用已定义的荷载工况; (4)层剪力:
三折线
钢结构/ 钢管混凝土 极限弯矩My 屈服弯矩My 极限弯矩Mu
目录
Contents
Why
如何做弹塑性分析? 3. 塑性铰/纤维
What
How
Result
Q&A
目录Contents如何做弹塑性分析?Why
3. 塑性铰/纤维
What How Result Q&A
混凝土本构模型(混规 附录C.2.4) fc*: 混凝土单轴抗压强度代表值; εc: 混凝土峰值压应变; εu: 曲线下降段,混凝土峰值压应 变为 0.5 fc*时的混凝土压应变;
2. 分析
2.2 终止条件 ➢ 达到极限层间位移角; ➢ 达到最大位移;
• 方向 • 节点
可变(自动更新) 指定控制节点 ➢ 当前刚度与初始刚度的比值
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Why What How Result Q&A
如何做弹塑性分析? 3. 塑性铰/纤维
单轴铰与多轴铰; 铰成分: 梁:My; (连梁: 剪力铰Fz) 柱:P-M-M相关;
支撑:Fx
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Why What How Result Q&A
如何做弹塑性分析? 3. 塑性铰/纤维
力 屈服强度
屈服点 B
应变强化
C 初始破坏
K0:Ini.Stiff.
残余抵抗
D
E
A 变形
FEMA
本构关系 双折线 三折线
屈服点
P1 P1 P2
双折线
钢筋混凝土/ 型钢混凝土 极限弯矩Mcr 开裂弯矩Mcr 极限弯矩Mu
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Why What How Result Q&A
为什么做弹塑性分析
政法系统及武装部机关办公楼迁建工程项目 总建筑面积:60967.70㎡,地下一层车库,层高为6.4m;地面以上为12 层高层办公大楼,地上部分总高度为49.8m,结构形式为框架‐剪力墙 结构,嵌固端取为基础顶面。 本工程平面不规则,竖向不规则,扭转不规则,属于超限复杂高层。
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Why What How Result Q&A
是做静力弹塑性还是做动力弹塑性分析?
规范要求:
应进行弹塑性分析(《抗规》5.5.2条) 宜进行弹塑性分析(《抗规》5.5.2条)
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Why What How Result Q&A
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Why What How Result Q&A
振型
等加速度
原则:反映实际的地震力分布(优选层剪力)
静力荷载
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如何做弹塑性分析?
2. 分析
2.1 步长控制方法 ➢ 增量控制方法 ➢ 步长控制方法
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如何做弹塑性分析?
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Why What How Result Q&A
如何做弹塑性分析? 3. 塑性铰/纤维
墙纤维- 剪切模型 Building中剪切破坏判断标准: 基于抗剪极限承载力的名义屈服应变方法(程序默认): (1)使用材料强度标准值计算剪力墙构件的极限抗剪承载力 (2)使用V/(bh0)计算名义屈服剪应力 (3)名义屈服剪应变=名义屈服剪应力/剪切模量 使用Building方法计算的屈服剪应变一般在1/10000~3/10000之间。
Contents
为什么做弹塑性分析
阪神大地震,一栋8层公共建筑发生中间楼层薄弱层破 坏,整个6层垮塌,7层直接落到了5层上。
本来这一排有五栋住宅楼,现在只剩下了三栋。钢结构框架的 箱形截面柱和桁架梁之间的梁柱节点发生了脆性破坏。
阪神大地震另一栋发生了类似中间层破坏的高层建筑
1971年美国 San Fernando 地震中 Olive View 医院一楼的角柱,混凝土几乎全部 破坏,纵筋严重变形,整个二层以上的建筑物发生了60厘米的水平位移。右边 是墨西哥城大地震中一栋11层建筑的首层边柱,混凝土破碎,但是箍筋基本完 好
midas Building 静力弹塑性分析
一
二
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三
Contents
四
五
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Why What How Result Q&A
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Contents
Why What How Result Q&A
为什么做弹塑性分析
1. 你知道自己设计的结构到底能抵抗多大的地震吗? 2. 你知道自己设计的结构在大震时什么地方先破坏吗? 3. 结构是否满足“强剪弱弯”、“强柱弱梁”吗? 4. 结构屈服后还能抵抗多大的地震力和变形? 5. 你知道怎么使用弹塑性分析结果指导设计吗?
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Why What How Result Q&A
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Why What How Result Q&A
什么是弹塑性分析
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Why What How Result Q&A
是做静力弹塑性还是做动力弹塑性分析?
静力弹塑性的优点——效率高 动力弹塑性的优点——更真实