midasGen钢筋混凝土框架剪力墙动力弹塑性分析

例题2
钢筋混凝土框架剪力墙动力弹塑性分析
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
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 规范：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
图3 定义材料
图4 定义梁、柱截面及墙厚度
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，200x30
0；生成框架；
插入：插入点，0，0，0；Alpha ，－90。

图5 建立框架
4.建立框架柱
生成框架柱的步骤如下：
主菜单选择 节点/单元>单元>扩展：
注：也可以通过程
序右下角随时更改
单位。

扩展类型：节点—>线单元 单元类型：梁单元 材料：C30
截面：300×300 输入柱子高度：dz=-3 在模型窗口中选择生成柱的节点 图6 生成框架柱 5.建立剪力墙 生成剪力墙的步骤如下： 主菜单选择 节点/单元>单元>扩展： 扩展类型：线单元——平面单元 单元类型：板单元 材料：C30
厚度：0.25 输入柱子高度：dz=－3 在模型窗口中选择生成墙的线单元
图7 建立剪力墙 6.楼层复制及生成层数据文件 1：主菜单选择 结构>建筑>控制数据>复制层数据: 复制次数：1 距离：3 添加 在模型窗口中选择要复制的单元，点击 2：主菜单选择 结构>建筑>控制数据>定义层数据: 考虑刚性楼板
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 图8 生成层数据 7.生成墙号 1：主菜单选择 结构>控制数据>自动生成墙号: 图9 生成墙号 8.定义边界条件 主菜单选择 边界>边界>一般支承: 在模型窗口中选择柱底嵌固点 图10 输入边界条件 9.输入楼面荷载 1：主菜单选择 静力荷载>建立荷载工况>静力荷载工况: dl ：恒荷载 ll ：活荷载 图11 定义荷载工况 2：主菜单选择 荷载>静力荷载>结构荷载/质量>自重: 荷载工况：dl 自重系数：Z=-1 图12 定义自重 3：菜单选择 荷载>静力荷载>初始荷载/其他>分配楼面荷载>定义楼面荷载类型： 定义各房间荷载:名称：floor 荷载工况：dl （ll ） 楼面荷
注：
此处柱子高度-
3，负号代表沿
Z 轴负向。

注：需要输出
时程分析层结
果的时候，勾
选时称分析结
果的层反应
注：
此处负号代表荷载
方向沿Z 轴负向。

注：
此处墙高度-3，负号代表沿
Z 轴负向。

载：-5，-4 图13 定义楼面荷载 4：主菜单选择 视图>激活>全部>按属性激活： 选择按层激活: 激活2F 层 图14 按层激活 5：主菜单选择 荷载>静力荷载>初始荷载/其他>分配楼面荷载>分配楼面荷载: 楼面荷载类型：floor 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3 在模型窗口指定加载区域节点
图15 分配楼面荷载 6：主菜单选择 结果>组合>荷载组合： 自定义荷载组合“组合”，荷载工况系数：dl(ST)，1.0；ll(S T)，0.5 图17 自定义荷载组合 7：主菜单选择 荷载>静力荷载>建立荷载工况>使用荷载组合: 图18 使用荷载工况建立荷载组合 8：主菜单选择 视图>激活>全部>全部激活 视图>显示: 荷载 查看输入的荷载 图19 显示荷载 10.定义结构类型 主菜单选择 结构>类型>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
) 注： 楼面荷载分
配不上，可检查分
配区域内是否有空
节点、重复节点、
重复单元。

图20 定义结构类型 11.定义质量 1：主菜单选择 荷载>静力荷载>结构荷载/质量>节点质量>荷载转化为质量：
质量方向：X ，Y 荷载工况：DL LL 组合系数：1.0 0.5 图21 定义荷载质量 2：主菜单选择 荷载>静力荷载>结构荷载/质量>节点质量>节点质量：
（本例题为了更好的看到铰的开展情况，给各节点添加节点质量增大地震作用）
选取二层~屋顶的所有节点，mX ：100KN/g ，mY ：100KN/g 图22 定义节点质量 12.定义配筋 主菜单选择设计>混凝土设计>混凝土构件验算：梁，柱构件 编辑验算用梁截面数据：i-节点，中央，j-节点：配筋上下各2根d10的钢筋
箍筋d10，保护层厚度0.035m 。

编辑验算用柱截面数据：箍筋类型：环筋d10，主筋8根d10，层数：3
环箍/螺旋箍肢数：0.24m ，排列：Y ：4，Z ：4，主筋的重心位置(do):0.035m
编辑验算用墙钢筋数据：竖向d12@300，水平d10@300 图23 编辑验算用梁截面数据 图24 编辑验算用柱截面数据 图25 编辑验算用墙钢筋数据 13.定义及分配铰特性值 1：主菜单选择 特性>塑性材料>非弹性铰>定义非弹性铰特性值 定义梁铰 名称：beam ，屈服强度（面）计算方法：自动计算，材料类型：钢筋混凝土
构件类型：梁，单元位置：中央，截面名称：1：200×300，特性值：勾选My
铰数量：5，滞回模型：Clough ，特性值：自动计算 注：
单元位置，为计算
铰特性值所选用的
截面配筋位置。

滞
回模型说明请参照
帮助文件
图26 定义梁铰特性值 定义柱铰 名称：colu ，屈服强度（面）计算方法：自动计算，材料类型：钢筋混凝土 构件类型：柱，截面名称：2：300×300，特性值：勾选Fx,M y ，铰数量：5 滞回模型：Clough ，特性值：自动计算 FX MY 图27 定义柱铰特性值
定义墙铰 名称：wall ，单元类型：梁-柱，材料类型：混凝土，墙类型：板 定义：弯矩-旋转角，铰类型：骨架，相关类型：强度P-M, 特性值：勾选Fz,My ，滞回模型：修正武田三折线，特性值：自动计算 FZ MY 图28 定义墙铰特性值 2：主菜单选择 特性>塑性材料>非弹性铰>分配非弹性铰 单元类型：梁 非弹性较特性值：选择上一步定义的梁和柱铰特性值beam 或co
lu 选择所有匹配单元 （程序自动选择相应截面的单元）
单元类型：墙
非弹性较特性值：选择上一步定义的梁和柱铰特性值wall
选择所有匹配单元 （程序自动选择相应截面的单元）
图29 分配非弹性铰
注：
滞回模型说明请参
照帮助文件
计算卸载刚度的幂阶，用来调整混凝土开裂后刚度卸载
14.输入时程分析数据 1：主菜单选择 荷载>地震作用>时程分析数据>时程函数： 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 放大系数：1（也可以>1）
图30 添加时程函数
2：主菜单选择 荷载>地震作用>时程分析数据>荷载工况：
添加荷载工况名称：SC1
结束时间：12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12秒处），分析时间步长：0.01（表示地震波上的取值步长，一般不要低于地震波的时间间隔），输出时间步长：1（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，则表示隔一步输出一步的结果）。

分析类型：非线性，分析方法：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。

注：
地震波的最大加速
度调整，可以通过
放大系数或最大值
来实现。

加载顺序：接续前次 dl+0.5ll
阻尼计算方法：质量和刚度因子，周期 1.46 、0.45 阻尼比
0.05
图31 时程荷载工况
3：主菜单选择荷载>地震作用>时程分析数据>地震作用>地面：
地面加速度，定义地震波作用方向
时程分析荷载工况名称：SC1
X－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：0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：NONE
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30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
图32 地面加速度
15.运行时程分析
主菜单选择分析>运行>运行分析
16.时程分析结果
1：主菜单选择结果>时程>时程分析结果>位移/速度/加速度:
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：11.16（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
图33 任意时刻位移图
2：主菜单选择结果>时程>时程图表/文本>时程图形
可以查看各节点位移及各单元的内力及应力情况
定义/编辑函数：位移
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
图34 定义节点时程函数图35 节点位移时程图表
3：主菜单选择结果>时程>时程图表/文本>层图形:
层数据图形，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：2层时程工况：SC1
图36 定义层剪力时程函数图37 层剪力时程图表
4：主菜单选择结果>时程>时程分析结果>非弹性铰状态
时程荷载工况：SC1 步骤：12 （亦可以通过鼠标在地震波图形上点取）
时间函数：Elcent_h
结果类型：铰状态成分： Ry
图38 非弹性铰图形显示。