midas-Gen-钢结构优化分析及设计
Midas gen在钢结构施工过程中的应用
Midas gen在钢结构施工过程中的应用发表时间：2020-12-17T07:52:11.732Z 来源：《建筑学研究前沿》2020年20期作者：刘虹孙晗陆文杰李斯麟[导读] 伴随钢结构在我国建筑层面应用不断深入，其不断创新及发展，使建筑结构日渐复杂，譬如朝高等结构、张拉式结构等，给予建筑实际施工造成严重影响，主要因在实际施工进程中，其构件实际施工与设计施工受力存在偏差，需将施工进程中各构件受力状况予以分析，为设计受力与实际受力保持吻合做以支撑。
中国建筑第四工程局有限公司广东省广州市 510665摘要：伴随经济迅速发展，我国建筑数量及规模不断增加，但大规模建筑建设进程中，产生大量建筑垃圾，对环境造成严重污染，与我国可持续发展理念相悖。
为解决上述矛盾，钢结构建筑与对环境影响较小，为绿色建筑的标志，在我国建筑掀起应用潮流。
Midas系列于2002年入驻我国，凭借自身优势，在国内钢结构建筑中普遍应用，特别为 Midas gen成为工业、民用等建筑首选程序。
本文主要阐述 Midas gen内涵及特征基础上，分析其在钢结构施工中实际应用，力争为钢结构施工做以指引。
关键词：Midas gen；钢结构施工；应用伴随钢结构在我国建筑层面应用不断深入，其不断创新及发展，使建筑结构日渐复杂，譬如朝高等结构、张拉式结构等，给予建筑实际施工造成严重影响，主要因在实际施工进程中，其构件实际施工与设计施工受力存在偏差，需将施工进程中各构件受力状况予以分析，为设计受力与实际受力保持吻合做以支撑。
Midas gen于2002年引入我国之后，拥有人性化建模方式，全方位分析及完善的售后服务功能，被广泛应用于建筑结构设计中，在钢结构实际施工进程中，应用 Midas gen可将施工中钢结构受力状况凸显，进而为钢结构施工提供可靠指导。
一、Midas gen有限元程序软件特征当前已有的大型商业化结构有限元分析软件，其不仅需耗费较高成本，而且具有复杂的英文界面，实际使用进程中流程较为繁琐，给予相关技术人员带来挑战，降低其软件良好应用成效。
Midas Gen系列培训资料
图 1 例题—框剪结构推覆分析
要点关注
图 2 某超高层推覆分析
位移控制
图 3 某体育场馆推覆分析
结果列举
性能控制点
设定荷载增幅次数 和迭代次数
静力弹塑性分析控制
静力弹塑性分析荷载工况
提供多折线类型和 FEMA 类型，亦可由 用户自定义
用户也可自定义铰 特性值的有关参数
类型
可对剪力墙直接分 配墙单元塑性铰 FEMA 类型，亦可自
图 3 某穹顶组合结构
结果列举
将荷载类 型分为可 变与不变
屈曲分析控制数据
最低阶模态屈曲向量
使用位移控制法
失稳临 界点
临界荷载系数
图 4 屈曲模态
图 5 临界荷载系数
稳定系数
非线性分析控制数据
荷载－位移全过程曲线
钢结构节点细部分析
背景 为精确分析开口部位的应力状态，使用板单元进行细部建模和分析，利用刚性连 接功能将采用板单元建立的开口部位模型和采用梁单元建立的其他部分的模型 连为一体，查看板单元开口部位细部分析的结果。
目录
一 钢筋混凝土框剪结构抗震分析及设计 二 钢结构分析及优化设计 三 单层网壳屈曲分析 四 钢结构节点细部分析 五 组合结构分析 六 钢筋混凝土结构施工阶段分析 七 转换结构细部分析 八 钢筋混凝土静力弹塑性推覆分析 九 筒仓的建模分析 十 索单元的应用 十一 边界非线性分析 十二 动力弹塑性分析 十三 大体积混凝土水化热分析 十四 弹性地基梁分析 十五 超长板温度应力分析 十六 错层框剪结构分析及设计
梁单元
板单元
实体单元
图 1 例题—转换深粱结构（梁、板、实体）图 2 某转换粱结构来自图 3 某多塔转换结构
要点关注
MIDAS GEN 钢筋混凝土框架结构抗震分析及设计
例题钢筋混凝土结构 抗震分析及设计1例题钢筋混凝土结构抗震分析及设计例题. 钢筋混凝土结构抗震分析及设计 概要本例题介绍使用MIDAS/Gen 的反应谱分析功能来进行抗震设计的方法。
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.利用建模助手建立梁框架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.输入反应谱分析数据9.定义结构类型10.定义质量11.运行分析12.荷载组合13.查看结果14.配筋设计2例题钢筋混凝土结构抗震分析及设计1.简要本例题介绍使用MIDAS/Gen 的反应谱分析功能来进行抗震设计的方法。
(该例题数据仅供参考)例题模型为六层钢筋混凝土框－剪结构。
基本数据如下：¾轴网尺寸：见平面图¾主梁： 250x450，250x500¾次梁： 250x400¾连梁： 250x1000¾混凝土： C30¾剪力墙： 250¾层高：一层：4.5m 二~六层：3.0m¾设防烈度：7º（0.10g）¾场地：Ⅱ类3例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计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注：也可以通过程序右下角随时更改单位。
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4例题钢筋混凝土结构抗震分析及设计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5例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计3.用建模助手建立模型1：主菜单选择 模型>结构建模助手>框架:输入：添加x 坐标，距离5，重复2；距离3.9，重复2；距离4.3，重复2； 添加z 坐标，距离5，重复3；编辑： Beta 角，90度；材料，C30；截面，250x450；生成框架； 插入：插入点，0，0，0；Alpha ，－90。
MidasGen钢筋混凝土结构设计分析
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1307室Phone : 010-5165-9908 Fax : 010-5165-9909E-mail : Beijing@M odeling, I ntegrated D esign & A nalysis S oftware目录简要 (1)设定操作环境及定义材料和截面 (2)利用建模助手建立梁框架 (3)建立框架柱及剪力墙 (7)楼层复制及生成层数据文件 (9)定义边界条件 (10)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 (16)定义结构类型 (18)定义质量 (19)运行分析 (19)荷载组合 (20)查看反力及内力 (21)位移 (21)构件内力与应力图 (22)梁单元细部分析 (24)振型形状及各振型所对应的周期 (24)稳定验算 (25)周期 (26)层间位移 (26)层位移 (27)层剪重比 (27)层构件剪力比 (28)倾覆弯矩 (28)侧向刚度不规则验算 (28)扭转不规则验算 (29)薄弱层验算 (29)一般设计参数 (30)钢筋混凝土构件设计参数 (31)钢筋混凝土构件设计 (33)平面输出设计结果 (35)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：250x450，250x500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：各向同性定义材料注：也可以通过程序右下角随时更改单位。
基于Midas-Gen对角钢塔设计的模拟分析
基于 Midas-Gen对角钢塔设计的模拟分析2.中冶京诚置业长春有限公司长春 130118摘要：随着通信4G、5G逐步普及，各个运营商天线逐渐增加，对原有角钢塔承载能力影响增大。
角钢塔主要承受来自于风荷载产生的水平力，其对风荷载效应的响应随着天线面积的增加而增大。
本文利用Midas-Gen有限元软件模拟风荷载对角钢塔的影响，提出有效的改造方案，为通信工程新基建的建设提供一定参考，防止出现通信角钢塔倒塌事件。
关键词：角钢塔；Midas Gen；风荷载1 概述传统通信塔以角钢塔为主，是一种典型的高耸结构，作用通信工程的基础建设，其成本在基站建设中占比比较大，占基站建设成本的50%以上，角钢塔挂载天线多，若发生结构破坏，将导致区域性通信瘫痪，甚至发生人身安全事故，造成严重的经济损失。
近些年，由于4G、5G技术的迅猛发展，原有的通信系统需要重新改造，添加设备满足升级要求，导致原有角钢塔承载能力不能满足新的使用需求，本文通过Midas-Gen软件模拟在天线荷载增加情况下，对角钢塔的影响，进而确定角钢塔能否继续使用。
Midas-Gen结构分析软件，能够迅速完成角钢塔结构的设计与分析，可对塔桅结构模型的建立过程按阶段进行查看，并可将输出结果直接转换成文本形式。
Midas-Gen软件的优势在于其可充分干预结果的外部条件[1，对于结构分析过程的“可视化”较强，在通信行业结构分析中被广泛应用。
2Midas-Gen有限元模型方式Midas Gen的分析过程分为3个阶段[2]：前处理（模型建立）、分析计算、后处理。
前处理，即建立模型，在此阶段，通过运用节点、单元建立几何模型，定义材料属性及截面尺寸，给予边界约束条件，施加荷载（恒载和活载），对已建立的模型进行有限元单元划分，分析计算（采用运行分析中多波前稀疏高斯求解器），后处理即为计算结果的分析处理（包括应力、变形、反力等），分为云图和表格两种表达形式。
2.1模型建立Midas Gen软件拥有丰富的单元库，可以模拟各种各样的实体模型，角钢塔主要承受的荷载为结构自重引起的压力和风荷载引起的剪力、弯矩，根据角钢塔体的受力特征，可采用塔结构进行角钢塔模拟。
midasGen钢结构施工阶段分析
④ 混合结构
11.3.3 竖向荷载作用计算时，宜考虑钢柱、型钢混凝土(钢管混凝土)柱与钢筋混凝土核心筒竖 向变形差异引起的结构附加内力，计算竖向变形差异时宜考虑混凝土收缩、徐变、沉降及施工调 整等因素的影响。
• 条文说明：外柱与内筒的竖向变形差异宜根据实际的施工工况进行计算。在施工阶段，宜 考虑施工过程中已对这些差异的逐层进行调整的有利因素，也可考虑采取外伸臂桁架延迟封 闭、楼面梁与外周柱及内筒体采用铰接等措施减小差异变形的影响。在伸臂桁架永久封闭以 后，后期的差异变形会对伸臂桁架或楼面梁产生附加内力，伸臂桁架及楼面梁的设计时应考 虑这些不利影响。
不均匀变形引起的附加应力
需要对结构进行加固处理
W
wL2
wL2
12
12
L
+
6EI
L2
6EI
L2
L
16 /13
有限元软件施工模拟的实现
1.2为什么要考虑施工阶段模拟？
施工模拟 实现方法
3D3S
有专门的施工 模拟模块
SAP2000
有专门的施工 模拟模块
优缺点
主要针对钢结构 后处理不够强大
后处理与中国 规范结合不好
4、施工阶段分析控制
最终施工阶段： 选择用哪个施工阶段的结果与其他荷载工况(如地震、风荷载等)进 行组合。 从施工阶段分析结果的恒荷载中分离出的荷载工况 施工阶段的分析结果，除收缩徐变和预应力松弛外，都保存在CS ：恒荷载下；在此将特定工况结果从CS：恒荷载中分离出来，保 存在CS：活荷载下； 荷载组合时，施工阶段活载采用与使用阶段活载相同的组合系数；
外伸桁架的上下弦构件和柱的连接
20
拼装工程
① 拼装工程 通过拼装过程的模拟分析，分析构件应力和支座反力的变化。
2019年-MIDAS钢结构设计-PPT精选文档
自动优化设计
截面分组
---程序提供的优化设计功能是针对特征值— 截面进行的，如需得到更为优化的设计结 果，需在进行钢结构优化设计（或位移优 化设计）之前对要优化的构件进行更为详 细的截面分组。 ---截面分组情况需由工程师根据建筑要求、 杆件受力情况，结构特点等多方面进行考 虑。显然，杆件截面分组越多，优化设计
自动优化设计
更新分析模型
可以通过文本格式及图形格 式来查看杆件应力、杆件重 量、结构整体重量等数据在
优化设计过程中的变化情况
及最后结果。 点击“更新分析模型”即可 将优化设计所求得的杆件截
面赋给模型。再次进行分析
和验算，对个别不符合要求 的截面或者应力比过小的截 面单独进行调整。
自动优化设计
优化设计之后
优化设计是以满足设计强度为标准进行的，所以在优化 设计之后应该对优化后的结果进行使用性能验算。包括 绕度、风荷载和地震作用下的水平位移、层间位移验算 等。
பைடு நூலகம்
---在选择项勾选某个单元，再勾选连接模型空间，在模 型空间可以看到被选择的单元 ---“图形结果”以图形方式输出验算结果
---“详细结果”以文本文件输出详细结果
---“特征值”显示的杆件为本组特征值中应力比最大的 ---“构件”显示所有杆件的结果
手动优化设计
主菜单选择 设计>钢构件截面验算>修改
MIDAS/Gen 培训资料
钢框架结构分析及优化设计
分析目的
---钢框架结构整体分析 ---钢构件验算 ---钢结构优化设计
操作步骤
---建立及分析模型 ---设置设计条件 ---钢构件截面验算及设计 ---钢结构优化设计
MIDAS/Gen优化功能简介
midas Gen-钢结构优化分析及设计
例题3 钢框架结构分析及优化设计1例题钢框架结构分析及优化设计2 例题.钢框架结构分析及优化设计概要本例题通过某六层带斜撑的钢框架结构来介绍midas Gen的优化设计功能。
midas Gen提供了强度优化和位移优化两种优化方法。
强度优化是指在满足相应规范的强度要求条件下，求出最小构件截面，即以结构重量为目标函数的优化功能。
位移优化是针对钢框架结构，在强度优化设计前提下，增加了以侧向位移为约束条件的自动设计功能。
本文主要讲述强度优化设计功能。
此例题的步骤如下:1.简介2.建立模型并运行分析3.设置设计条件4.钢构件截面验算及设计5.钢结构优化设计例题钢框架结构分析及优化设计1.简介本例题介绍midas Gen的优化设计功能。
例题模型为带斜撑的六层钢框架结构。
(该例题数据仅供参考)基本数据如下：➢轴网尺寸：见图2➢柱: HW 200x204x12/12➢主梁：HM 244x175x7/11➢次梁：HN 200x100x5.5/8➢支撑：HN 125x60x6/8➢钢材： Q235➢层高：一层 4.5m二～六层 3.0m➢设防烈度：8º（0.20g）➢场地： II类➢设计地震分组：1组➢地面粗糙度；A➢基本风压：0.35KN/m2；➢荷载条件：1-5层楼面，恒荷载 4.0KN/m2，活荷载2.0KN/m2；6层屋面，恒荷载 5.0KN/m2，活荷载1.0KN/m2；1-5层最外圈主梁上线荷载4.0KN/m；6层最外圈主梁上线荷载1.0KN/m；➢分析计算考虑双向风荷载，用反应谱分析法来计算双向地震作用3例题钢框架结构分析及优化设计4 图1 分析模型图2 结构平面图例题钢框架结构分析及优化设计图3 ①，③轴线立面图图4 ①，④轴线立面图图5 ○B，○C轴线立面图图6 ○A，○D轴线立面图5例题钢框架结构分析及优化设计6 2.建立模型并运行分析建立模型并进行分析运算。
1.主菜单选择特性>材料>材料特性值：添加材料号：1；名称：Q235；规范：GB03(S) ；数据库：Q235；材料类型：各向同性。
总结了一下MIDAS软件
总结了一下MIDAS软件2021-11-2800:05:50|分类：软件|举报|字号订阅Midas系列软件是基于有限元理论的分析和设计软件。
早在1989年，浦项制铁集团就成立了CAD/CAE研发机构，并开始开发Midas系列软件。
信息技术有限公司于2000年9月正式成立。
目前，MIDAS系列软件包括建筑（Gen）、桥梁（民用）、岩土隧道（GTS）、机械（MEC）、地基（SDS）、有限元网格生成（FX+）等多种软件。
midas系列软件发展及功能简介一、midas/gen简介1．发展历程Midas/Gen——建筑结构通用有限元分析与设计软件1989年韩国浦项制铁集团(posco)研发机构开始开发，1996年发布windows版本2000年，我们进入国际市场（中国、美国、加拿大、日本、印度、台湾、中国等）2002年midas/gen完全中文化，并加入2002年新结构规范2021年1月通过建设部评估鉴定2022年11月，它与荷兰和TNODIANA建立了战略联盟，以加强技术领域的合作。
2022年底，在中国，中国建筑工程研究院建筑技术公司、北京研究所、广东研究所、广东研究所等数百家设计、施工、科研院所参与了中国的各种土木工程领域。
上海建工、东北电力学院、东南电网、浙江精工、清华大学、同济大学、东南大学等高校科研机构成为Midas的用户。
对国内外近万个实际大中型工程项目进行了优秀的分析和设计。
2．成功案例：1）上海齐中国际网球中心：中国第一个开放式和封闭式屋顶，上海建筑设计研究院有限公司2)奥运会主体育场（鸟巢）：钢结构优化设计，中国建筑设计研究院3)国家游泳中心（水立方项目）：中建国际设计顾问公司4)北京国际机场扩建：北京建筑设计院5)广东佛山体育馆：广东省建筑设计院6）大连国际贸易中心：大连建筑设计院（超高：348m）7）北京电视台：（北京院-巨型钢框架柱桁架支撑结构体系）8）江苏利港煤仓：东北电力设计院（特殊结构：高50m，直径40m）9）成功应用于2002年韩日世界杯8座体育场馆和5000多个大中型实用项目3。
midas gen钢结构优化分析及设计
12： 主菜单选择 荷载>定义楼面荷载类型：定义楼面荷载 名称：楼面荷载：DL 4.0，LL 2.0，添加； 屋面荷载：DL 5.0，LL 1.0，添加。
13： 主菜单选择 荷载>分配楼面荷载： 楼面荷载类型：楼面荷载； 分配模式：双向； 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。
6
在模型窗口中选择要复制的单元。
8： 主菜单选择 建筑物数据>生成层数据: 点击生成层数据。 9： 主菜单选择 模型>边界条件>一般支承: 定义边界条件
在模型窗口中选择柱底嵌固点。
10： 主菜单选择 荷载>静力荷载工况: 建立荷载工况 DL：恒荷载；LL：活荷载； WX：风荷载；WY：风荷载。
17
例题 钢框൸结构ᐠᔡ࿔优ặ设计
件其截面越大的现象。为了能正确反映各柱的弹性压缩量的差异，选择按 轴力优化的方法，使各柱的弹性压缩量趋于相等。 施加的轴力和弯矩：选择轴力组合柱连接方法：选择外缘尺寸。
图16. 柱优化设计的两条限定条件
用户定义截面列表：当截面数据库选择“用户”时，在此定义用户数据 库，具体格式详见帮助文件。
14
图12. 杆件截面分组
2： 主菜单选择 设计>钢结构优化设计：进行钢构件截面优化设计
15
例题 钢框൸结构ᐠᔡ࿔优ặ设计
注： 1 . “ B U I LT ” 为使用程序自 动生成的截面 数据库，详见 帮组文件中 “钢结构优 化”部分。 2.D1、D2…的 具体含义见帮 组文件。
MidasGen钢筋混凝土结构设计分析.docx
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1307 室Phone : 0Fax : 0E-mail目录简要错误 !未定义书签。
设定操作环境及定义材料和截面错误 !未定义书签。
利用建模助手建立梁框架错误 ! 未定义书签。
建立框架柱及剪力墙错误 !未定义书签。
楼层复制及生成层数据文件错误 ! 未定义书签。
定义边界条件错误 ! 未定义书签。
输入楼面及梁单元荷载错误 !未定义书签。
输入风荷载错误 ! 未定义书签。
输入反映谱分析数据错误 !未定义书签。
定义结构类型错误 ! 未定义书签。
定义质量错误 !未定义书签。
运行分析错误 !未定义书签。
荷载组合错误 !未定义书签。
查看反力及内力错误 !未定义书签。
位移错误 !未定义书签。
构件内力与应力图错误 !未定义书签。
梁单元细部分析错误 !未定义书签。
振型形状及各振型所对应的周期错误 !未定义书签。
稳定验算错误 !未定义书签。
周期错误 !未定义书签。
层间位移错误 !未定义书签。
层位移错误 !未定义书签。
层剪重比错误 !未定义书签。
层构件剪力比错误 ! 未定义书签。
倾覆弯矩错误 !未定义书签。
侧向刚度不规则验算错误 !未定义书签。
扭转不规则验算错误 !未定义书签。
薄弱层验算错误 ! 未定义书签。
一般设计参数错误 ! 未定义书签。
钢筋混凝土构件设计参数错误 ! 未定义书签。
钢筋混凝土构件设计错误 !未定义书签。
平面输出设计结果错误 !未定义书签。
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 ， 250x500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注：也可以通过程序右下角随时更改单位。
钢结构优化分析及设计
例题钢框架结构分析及优化设计2 例题.钢框架结构分析及优化设计概要本例题通过某六层带斜撑的钢框架结构来介绍midas Gen的优化设计功能。
midas Gen提供了强度优化和位移优化两种优化方法。
强度优化是指在满足在相应规范要求的强度下，求出最小构件截面，即以结构重量为目标函数的优化功能。
位移优化是针对钢框架结构，在强度优化设计前提下，增加了以侧向位移为约束条件的自动设计功能。
本文主要讲述强度优化设计功能。
此例题的步骤如下:1.简要2.建立及分析模型3.设置设计条件4.钢构件截面验算及设计5.钢结构优化设计例题钢框架结构分析及优化设计1.简要本例题介绍midas Gen的优化设计功能。
例题模型为带斜撑的六层钢框架结构。
(该例题数据仅供参考)基本数据如下：轴网尺寸：见图1柱: HW 200x204x12/12主梁：HM 244x175x7/11次梁：HN 200x100x5.5/8支撑：HN 125x60x6/8钢材： Q235层高：一层 4.5m二～六层 3.0m设防烈度：8º（0.20g）场地： II类设计地震分组：1组地面粗糙度；A基本风压：0.35KN/m2；荷载条件：1-5层楼面，恒荷载 4.0KN/m2，活荷载2.0KN/m2；6层屋面，恒荷载 5.0KN/m2，活荷载1.0KN/m2；1-5层最外圈主梁上线荷载4.0KN/m；6层最外圈主梁上线荷载1.0KN/m；分析计算考虑双向风荷载，用反应谱分析法来计算双向地震作用3例题钢框架结构分析及优化设计4图1 分析模型图2 结构平面图例题 钢框架结构分析及优化设计5图3 ①，③轴线立面图 图4 ①，④轴线立面图图5 ○B ，○C 轴线立面图 图6 ○A ，○D 轴线立面图2.建立及分析模型建立模型并进行分析运算。
例题钢框架结构分析及优化设计6 1.主菜单选择特性>材料>材料特性值：添加材料号：1；名称：Q235；规范：GB03(S) ；数据库：Q235；材料类型：各向同性。
主要计算参数在midasGen中的设置和重要设计指标的输出
主要计算参数在midasGen中的设置和重要设计指标的输出主要计算参数在midas Gen中的设置和重要设计指标的输出midas Gen是针对结构体系和构件来设置设计参数，不同于SATWE中参数集中输⼊的⽅式。
刚使⽤midas Gen时，有时会不清楚设置参数的位置。
本⽂简要总结了主要计算参数、设计指标在midas Gen中的实现，供参考。
设计中关注的要点如下：1 周期折减系数2 计算振型数3 梁刚度放⼤系数4 连梁刚度折减系数5 梁端弯矩调幅系数6 框剪结构的0.2Q0调整7 周期⽐8 位移⽐9 剪重⽐10 层刚度⽐11 刚重⽐12 楼层受剪承载⼒13 层构件剪⼒⽐-----------------------------------------------------------------------------------------------------1、周期折减系数⾼规强条 3.3.16要求计算各振型地震影响系数所采⽤的结构⾃振周期应考虑⾮承重墙体的刚度影响。
由于建模时不建⽴填充墙，造成结构的刚度偏⼩，因为计算得到的⾃振周期较实际的偏长，按这⼀周期计算得到的地震⼒偏⼩。
故周期折减系数对计算的⾃振周期进⾏折减，从⽽对地震⼒进⾏放⼤考虑。
midas Gen实现：在定义反应谱荷载⼯况的对话框中，可进⾏输⼊。
如图1。
图1 周期折减系数2、计算振型数⾼规5.1.13条“……且计算振型数应使振型参与质量不⼩于总质量的90%”。
midas Gen中实现：在分析->特征值分析控制中设置，选择分析类型，输⼊振型数量。
如图2。
图2 计算振型数量计算完毕后，在结果->分析结果表格->周期与振型中查看振型参与质量，看是否X和y向平动，z向扭转参与质量合计超过90%。
如超过，则说明振型数量⾜够，否则需加⼤振型数量。
有时，会遇到⼦空间迭代法算很多阶振型，振型参与质量仍不满⾜⼤于90%的要求，这时可改为Lanczos法或多重Ritz向量法，会容易达到要求。
MIDASGEN钢框架结构优化分析及的设计ppt
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手动优化设计
主菜单选择 设计>钢构件截面验算>修改
--- 选择截面数据库（标准截面）及 截面形状设置规格限定条件
（0为搜索所有规格） --- 限定“极限验算比”范围，搜索
合适的截面，在满足要求的截面 中选择合适的截面 ---“打开MGB文件”，使用其他模型 中的截面数据(用此方法可以定义 用户数据库) 提示：有时放宽“极限验算比”的下
自动优化设计
主菜单选择 设计>钢结构优化设计
D1、D2…：对截面尺寸进行限定。此处输入0，则搜索所有 截面。
容许：杆件的容许应力比 数据库：选择型钢数据库。其
中“BUILT”使用程序 内置的焊接截面数据 库；“用户”使 用 用户在“用户定义截 面列表”中定义的截 面数据库。 形状：同建模时输入的构件形 状，也可修改截面形状
自动优化设计
更新分析模型
可以通过文本格式及图形格 式来查看杆件应力、杆件重 量、结构整体重量等数据在 优化设计过程中的变化情况 及最后结果。
点击“更新分析模型”即可 将优化设计所求得的杆件截 面赋给模型。再次进行分析 和验算，对个别不符合要求 的截面或者应力比过小的截 面单独进行调整。
Thanks End
自动优项：输入反复计算次数。 板厚数据：在使用“BUILT”数据库
时（程序自动生成的数 库），焊接截面所使用的 钢板厚度数据库在此定义。 柱截面设计：对轴力和弯矩或仅对轴
力进行优化。 用户定义截面列表：
当截面数据库选择“用户” 时，在此定义用户数据 库，具体格式详见帮助文 件。
限，可能会搜索到令工程师更 为满意的截面。
自动优化设计
截面分组
某钢结构塔架的稳定性分析及设计优化
某钢结构塔架的稳定性分析及设计优化摘要：以云南某宗教建筑为例，采用Midas Gen分析软件，建立了简化模型，对该建筑钢塔结构进行了弹性与稳定性分析，并根据分析结果，提出了该结构的优化建议，从而确保塔架的安全性。
关键词：宗教建筑，钢塔架，弹性分析，稳定性1 工程概况本项目为云南某地一宗教建筑，屋顶钢结构的造型为设计的一大亮点，充分的体现了该宗教建筑的特点。
该工程建筑总面积为5 531 m2，22.500 m标高以下为钢筋混凝土框架结构，22.500 m标高以上为钢塔架结构，钢塔架高24.6 m(塔顶距±0.000标高47.1 m)，具体情况见图1。
该项目建设地点抗震设防烈度为7度，故下部混凝土框架结构抗震等级为三级，钢塔架结构抗震等级为四级。
钢塔架为Q235的无缝钢管焊接而成，外装采用铝单板和玻璃幕墙实现建筑效果。
其中钢塔架结构主要由竖向构件、环向横隔、腹杆三部分组成。
竖向构件分别由6根φ219×14钢管从22.500 m标高直至塔顶通过焊接球合并为塔尖，由5根φ219×14钢管根据正立面造型搭建而成，由于背立面存在折面又增加了2根φ219×14钢管，作为折面的脊线。
环向横隔有闭合和开口两种，其中22.500 m和27.300 m标高处为开口环向横隔，规格均为φ194×12；32.100 m和40.670 m处为闭合横隔，规格分别为φ180×12和φ159×10。
腹杆主要尺寸为φ108×6，个别应力比较大的位置选用φ159×10。
钢塔架竖向构件和环向横隔用钢量为18.8 t，腹杆用钢量为6.3 t。
钢塔结构布置如图2所示，图中粗实线表示竖向构件，粗虚线表示环向横隔，细线表示腹杆。
约束支座共10个，图2中均有标注。
由于塔架平面关于Y轴对称，左右侧立面结构布置相同，故图2中仅表达了正、背、侧三个立面。
由塔架俯视图可清晰分辨出，塔架的结构布置关于Y轴对称，根据造型的需要，X轴两边的结构布置有较大的差异，具体情况见图3。
midasGen-钢筋混凝土框架剪力墙动力弹塑性分析
例题动力弹塑性分析2 例题. 钢筋混凝土框架剪力墙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.简介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.建立剪力墙6.楼层复制及生成层数据文件7.生成墙号8.定义边界条件9.输入楼面荷载10.定义结构类型11.定义质量12.定义配筋13.定义及分配铰特性值14.输入时程分析数据15.运行分析16.查看结果.1.简介本例题介绍使用 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剪力墙结构。
(该例题数据仅供参考)基本数据如下：➢轴网尺寸：3m x3m➢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>设置>单位系:长度 m, 力 kN图2 定义单位体系4.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 名称：C30 规：GB10(RC)混凝土：C30 材料类型：各向同性5.主菜单选择特性>截面>截面特性值：添加：定义梁、柱截面尺寸；墙厚度注：也可以通过程序右下角随时更改单位。
.图3 定义材料图4 定义梁、柱截面及墙厚度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结构>建模助手>基本结构>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。
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例题3 钢框架结构分析及优化设计例题.钢框架结构分析及优化设计概要本例题通过某六层带斜撑的钢框架结构来介绍midas Gen的优化设计功能。
midasGen提供了强度优化和位移优化两种优化方法。
强度优化是指在满足相应规范的强度要求条件下，求出最小构件截面，即以结构重量为目标函数的优化功能。
位移优化是针对钢框架结构，在强度优化设计前提下，增加了以侧向位移为约束条件的自动设计功能。
本文主要讲述强度优化设计功能。
此例题的步骤如下:1.简介2.建立模型并运行分析3.设置设计条件4.钢构件截面验算及设计5.钢结构优化设计1.简介本例题介绍midas Gen的优化设计功能。
例题模型为带斜撑的六层钢框架结构。
(该例题数据仅供参考)基本数据如下：➢轴网尺寸：见图2➢柱: HW 200x204x12/12➢主梁：HM 244x175x7/11➢次梁：HN 200x100x5.5/8➢支撑：HN 125x60x6/8➢钢材：Q235➢层高：一层 4.5m二～六层 3.0m➢设防烈度：8º（0.20g）➢场地：II类➢设计地震分组：1组➢地面粗糙度；A➢基本风压：0.35KN/m2；➢荷载条件：1-5层楼面，恒荷载4.0KN/m2，活荷载2.0KN/m2；6层屋面，恒荷载5.0KN/m2，活荷载1.0KN/m2；1-5层最外圈主梁上线荷载4.0KN/m；6层最外圈主梁上线荷载1.0KN/m；➢分析计算考虑双向风荷载，用反应谱分析法来计算双向地震作用图1 分析模型图2 结构平面图图3 ①，③轴线立面图图4 ①，④轴线立面图图5 ○B，○C轴线立面图图6 ○A，○D轴线立面图2.建立模型并运行分析建立模型并进行分析运算。
1.主菜单选择特性>材料>材料特性值：添加材料号：1；名称：Q235；规范：GB03(S) ；数据库：Q235；材料类型：各向同性。
2.主菜单选择特性>截面>截面特性值：添加：添加梁、柱截面尺寸。
3.主菜单选择结构>建模助手>基本结构>框架:利用建模助手建立框架梁输入：添加x坐标，距离2.5，重复6；添加z坐标，距离4，重复3；编辑：Beta角90度，材料选择Q235，截面选择主梁截面，生成框架；插入：插入点，0，0，0；Alpha，-90。
4.运用选择及拖放操作，将次梁截面赋予模型。
5.主菜单选择节点/单元>单元>扩展：建立框架柱扩展类型：节点->线单元；单元类型：梁单元；材料：Q235；截面：柱截面；输入复制间距：dz=-4.5；选择生成柱的节点，建立框架柱。
6.主菜单选择节点/单元>单元>建立单元：建立支撑单元类型：桁架单元；材料：Q235；截面：支撑截面。
7.主菜单选择结构>建筑>控制数据>复制层数据:复制次数：5；距离：3，添加；在模型窗口中选择要复制的单元。
8.主菜单选择结构>建筑>控制数据>定义层数据>生成层数据: 点击生成层数据。
9.主菜单选择边界>边界>一般支承: 定义边界条件在模型窗口中选择柱底边界节点，勾选D-ALL、R-ALL10. 主菜单选择荷载>静力荷载>建立荷载工况>静力荷载工况:DL：恒荷载；LL：活荷载；WX：风荷载；WY：风荷载。
11. 主菜单选择荷载>静力荷载>结构荷载/质量>自重：添加自重荷载工况：DL；自重系数：Z=-1。
12. 主菜单选择荷载>静力荷载>初始荷载/其它>分配楼面荷载>定义楼面荷载类型：定义楼面荷载名称：楼面荷载：DL -4.0，LL -2.0，添加；屋面荷载：DL -5.0，LL -1.0，添加。
13. 主菜单选择荷载>静力荷载>初始荷载/其它>分配楼面荷载>分配楼面荷载：楼面荷载类型：楼面荷载；分配模式：双向；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。
14. 主菜单选择荷载>静力荷载>梁荷载>连续：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；向：整体坐标系Z；数值：W=-4；复制荷载：方向Z，距离4@3。
15. 重复步骤13和14输入屋面荷载及梁单元荷载。
16. 主菜单选择荷载>静力荷载>横向荷载>风荷载：添加X方向风荷载荷载工况：WX；风荷载设计标准：GB50009-2012；地面粗糙度：A；基本风压：0.35；地形修正系数：1；阻尼比：0.02；结构振型系数：查表法其它数据使用默认值；基本周期：自动计算（特征值分析后，输入结构真实周期）风荷载方向系数：X轴方向系数1，Y轴方向系数0。
17. 重复步骤16，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。
18. 主菜单选择荷载>地震作用>反应谱数据>反应谱函数添加反应谱函数:设计反应谱：GB50011-2010；设计地震分组：1；地震设防烈度：8º（0.20g）；场地类别：Ⅱ；地震影响：多遇地震；阻尼比：0.02(本例取0.02)。
19. 主菜单选择荷载>地震作用>反应谱数据>反应谱：特征值分析控制>频率数量（振型数）：6；振型组合方法：CQC；反应谱荷载工况名称：Rx (Ry)；地震角度：0º(90º)。
20. 主菜单选择结构>类型>结构类型：定义结构类型结构类型：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)。
21. 主菜单选择荷载>静力荷载>结构荷载/质量>节点质量>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)。
22. 主菜单选择分析>运行>运行分析：进行分析计算。
3.设置设计条件按规范的要求进行设计。
1. 主菜单选择结果>组合>荷载组合：添加荷载组合一般组合：用于查看内力变形等，一般组合中有包络组合；钢结构设计：用于设计组合；设计规范：GB50017-03；点击自动生成。
2. 主菜单选择设计>通用>一般设计参数>定义结构控制参数：设计类型：三维；由程序自动计算“计算长度系数”：若勾选则按GB50017-03附录D的公式自动计算，否则须由设计者手动输入计算长度系数。
图7 定义结构控制参数3. 主菜单选择设计>通用>一般设计参数>指定构件：分配类型：自动；选择类型：全部；当梁单元被其它节点分割成几部分时，需由程序指定构件来定义梁单元在强轴作用平面内的自由长度。
4. 主菜单选择设计>通用>一般设计参数>编辑构件类型：定义框架梁、框架柱、支撑。
选项：添加/替换；构件类型：梁；梁：框架梁；同样方法定义柱和支撑构件。
5. 主菜单选择设计>设计>钢构件设计>设计规范：设计标准：GB50017-03；勾选考虑抗震；选择抗震设防烈度：8度。
图8 设计标准6. 主菜单选择设计>设计>钢构件设计>编辑钢材:编辑钢材规格等图9 编辑钢材特性7. 主菜单选择设计>设计>钢构件设计>等效临界弯矩系数：该系数用于计算梁的整体稳定系数，可由程序计算。
当有些特殊构件需由设计者指定时，直接输入梁的等效弯矩系数即可。
4.钢构件截面验算及设计根据设计结果对杆件截面进行调整1. 主菜单选择设计>钢构件设计>钢构件验算>钢构件验算：钢构件截面验算注：在“特征值”排序下，“图形结果”和“详细结果”中所显示的杆件为本组特征值中应力比最大的。
如果想查看指定杆件的结果，在排序中选择“构件”图10 钢构件验算在选择项勾选某个单元，再勾选连接模型空间，在模型空间可以看到被选择的单元，点选“图形结果”以图形方式输出验算结果，点选“详细结果”以文本文件输出详细结果。
2. 修改未通过验算的杆件在截面验算对话框中，选择未通过验算的截面（柱和支撑），点击“修改”，弹出“修改钢材的材料特性和截面”对话框。
选择截面数据库及截面形状，设置规格限定条件（0为搜索所有规格），限定“极限验算比”范围，搜索合适的截面，在满足要求的截面中选择合适的截面。
注：有时放宽“极限验算比”的下限，可能会搜索到令工程师更为满意的截面。
图11 修改杆件截面通过“收索适合截面”选择面积最小的截面HW 250x250x9/14（柱），H M 194x150x6/9（支撑），点击“修改”确定将要替换的截面，点击“关闭”回到“截面验算对话框”，点击“更新”，弹出更新截面特性对话框。
选择修改后的截面，点击更新模型中的相关截面，并重新进行分析计算。
如仍有未通过验算的截面，则重复步骤1、2直至所有截面均通过验算，满足强度和长细比的要求。
5.钢结构优化设计 1. 主菜单选择 特性>截面>截面特性值 定义新的截面 程序提供的优化设计功能是针对特征值—截面进行的，如需得到更为优化 的设计结果，需在进行钢结构优化设计（或位移优化设计）之前对要优化 的构件进行更为详细的截面分组。
具体操作为添加新截面，并运用拖放等 操作将杆件赋予截面。
本例题综合考虑受力等情况，做如下划分： 主梁截面分为两组： 1~5层的主梁为一组截面； 6层屋顶的主梁为一组截面； 柱截面分为四组： 1层中间四根中柱划为一组截面； 1层的边柱及角柱划为一组截面； 2~6层中间四根中柱划为一组截面； 2~6层的边柱及角柱划为一组截面； 支撑截面分为三组：1层支撑划为一组截面；2~3层支撑划为一组截面；注：1.可在建模时就进行详细的截面划分。
2．截面分组情况需由工程师根据建筑要求、杆件受力情况，结构特点等多方面进行考虑。
显然，杆件截面分组越多，优化设计带来的收益越大。
（但分组太多也会导致优化时间增加，另外截面类型太多也不符合实际情况，因而截面分组应适当）4~6层支撑划为一组截面。
图12 杆件截面分组2. 主菜单选择设计>钢结构设计>钢构件验算>钢结构优化设计：进行钢构件截面优化设计图13 优化设计约束条件： 容许：杆件的容许应力比。
数据库：选择型钢数据库。
其中“BUILT ”使用程序内置的焊接截面数据 库；“用户”使用用户在“用户定义截面列表”中定义的截面数 据库。
（本例题使用“GB-YB ”数据库）。
形状：同建模时输入的构件形状，也可修改截面形状。
D1、D2、D3…：对截面尺寸进行限定。
此处输入0，则搜索所有截面。
勾选要优化的截面，或选择所有截面进行优化。
分析选项：输入反复计算次数。