2-midas Gen减隔震分析设计
基于MIDASGen的隔震钢框架结构抗震性能分析
广东土木与建筑GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING2021年5月第28卷第5期MAY 2021Vol.28No.5DOI:10.19731/j.gdtmyjz.2021.05.005作者简介：俆飞鸿（1962-），男，硕士研究生，教授，主要从事混凝土结构设计原理与结构试验技术的工作和研究。
E-mail ：****************0引言建筑隔震技术是最近四十年来抗震防灾工程领域最重大的创新技术之一，现阶段具有无可比拟的优越性，能降低地震力的50%~80%［1］。
隔震技术能使结构安全性成倍提高，并能保护内部设备仪器，在地震后不丧失使用功能，实现结构、生命、室内财产三保护［2］。
于是，科研人员开始逐渐将研究从建筑抗震转向建筑隔震上。
与此同时，钢材作为一种自重轻、强度高、抗震性能好、施工周期短、回收利用率高的建筑材料，且广泛适用于建造多高层建筑物、大跨度工业厂房、以及桥梁工程中［3］。
而我国又是一个地震多发的国家，如何减少地震中的损失，如何采用一种安全、有效、合理又经济的建筑隔震结构体系，将进一步推动钢结构在我国的发展，实现从建筑抗震到建筑隔震的平稳过渡［4-5］。
1工程概况本文选用1栋商用建筑进行数值模拟，建筑总高度为49.5m ，采用带八字斜撑的钢框架结构形式。
本建筑1~3层为裙房，每层层高设为4.5m ，4~10层用作办公区，层高均为3.0m ，自10层开始由于功能需要向中间缩进，每层层高为3.3m 。
框架柱网横向为10跨，纵向为6跨，且横向和纵向的柱间距均为6.0m 。
结构构件截面尺寸如下：柱为HW400×400×20×35，梁为HW350×350×10×16，斜撑为HW250×250×9×14。
结构荷载取值如表1所示。
结构的最底层平面布置如图1所示。
2MIDAS/Gen 建模采用MIDAS/Gen 软件建立模型如图2所示，MI⁃DAS/Gen 采用软件内置的“一般连接”边界条件来模拟隔震支座［6-7］。
在MIDASGen中如何实现中震设计
在MIDAS/Gen中如何实现中震设计？中震弹性设计就是在中震时结构的抗震承载力满足弹性设计要求，中震不屈服的设计就是地震作用下的内力按中震进行计算。
中震弹性设计与中震不屈服的设计在MIDAS中的实现一、中震弹性设计1、在MIDAS/Gen中定义中震反应谱主菜单》荷载》反应谱分析数据》反应谱函数：定义中震反应谱，即在定义相应的小震反应谱基础上输入放大系数β即可。
2、定义设计参数时，将抗震等级定为四级，即不考虑地震组合内力调整系数（即强柱弱梁、强剪弱弯调整系数。
3、其它设计参数的定义均同小震设计。
二、中震不屈服设计1、在MIDAS/Gen中定义中震反应谱。
内容同中震弹性设计。
2、定义设计参数时，将抗震等级定为四级，即不考虑地震组合内力调整系数（即强柱弱梁、强剪弱弯调整系数）。
内容同中震弹性设计。
3、定义荷载组合时将地震作用分项系数取为1.0。
4、将材料分项系数定义为1.0，即构件承载力验算时取用材料强度的标准植。
5、其它操作均同小震设计。
《抗规》中对中震设计的内容涉及很少，仅在总则中提到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标，但没有给出中震设计的判断标准和设计要求，我国目前的抗震设计是以小震为设计基础的，中震和大震则是通过地震力的调整系数和各种抗震构造措施来保证的，但随着复杂结构、超高超限结构越来越多，对中震的设计要求也越来越多，目前工程界对于结构的中震设计有两种方法，第一种按照中震弹性设计，第二种是按照中震不屈服设计，而这两种设计方法在MIDAS/Gen中都可以实现，具体说明如下：一、中震弹性设计结构的抗震承载力满足弹性设计要求，最大地震影响系数α按表1取值，在中震作用下，设计时可不考虑地震组合内力调整系数（即强柱弱梁、强剪弱弯调整系数），但应采用作用分项系数、材料分项系数和抗震承载力调整系数，构件的承载力计算时材料强度采用设计值。
表1 地震影响系数（β为相对于小震的放大系数）1、在MIDAS/Gen中定义中震反应谱主菜单》荷载》反应谱分析数据》反应谱函数：定义中震反应谱，即在定义相应的小震反应谱基础上输入放大系数β即可，β值按表1取用。
MIDASGen培训课程—钢筋混凝土结构抗震分析及设计
—钢筋混凝土结构抗震分析及设计目录简要 (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3030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304 : 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1303 :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。
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。
利用midasGen做减震分析设计的流程∑∑
8. 利用midas Gen 做减震分析设计的流程郭文达中国作为地震多发国家，在过去的几十年里发生了如唐山大地震、5.12汶川地震等，造成了大量的人身伤亡和财产损失。
我国在防灾减灾方面也越来越重视，如2009年5月1日开始执行的《中华人民共和国防灾减灾法》等一系列法律、规范、规程等体现出我国对减震、隔震的重视。
对于高烈度地区，采用减震和隔震技术被认为是在安全和经济平衡点的有效处理措施。
本文简要介绍下利用midas Gen 做减震结构分析、设计流程，对于隔震结构分析设计流程将在以后文档介绍。
1. 主要的减震装置（消能器）参考《建筑消能减震技术规程》（JGJ297-2013）定义，对消能器主要分为：速度型耗能阻尼器（黏滞消能器、黏弹性消能器）、位移型耗能阻尼器（金属消能器、摩擦消能型、屈曲约束支撑）、复合型耗能阻尼器（铅黏弹性效能器）及附加振动器（调谐质量阻尼器（TMD ）、调谐液体阻尼器（TLD ））。
2. 减震结构分析方法《建筑消能减震技术规程》（JGJ297-2013）第4.1.2条规定：消能减震结构的地震作用效应计算，应采用下列方法：1）当消能减震结构主体处于弹性工作状态，且消能器处于线性工作状态时，可采用振型分解反应谱法、弹性时程分析法。
2）当消能减震结构主体处于弹性工作状态，且消能器处于非线性工作状态时，采用附加有效阻尼比和有效刚度的振型分解反应谱法、弹性时程分析法；也可采用弹塑性时程分析法。
3）当消能减震结构主体处于弹塑性工作状态时， 应采用静力弹塑性分析方法或采用弹塑性时程分析方法。
3. 减震装置（消能器）恢复力模型选取《建筑消能减震技术规程》（JGJ297-2013）第4.1.8条规定：消能器的恢复力模型宜按下列规定选取：1）软钢消能器和屈曲约束支撑可采用双折线模型、三线性模型或Wen 模型。
2）摩擦消能器、铅消能器可采用理想弹塑性模型。
3）黏滞消能器可采用麦克斯韦模型。
4）黏弹性消能器可采用开尔文模型。
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的地下综合管廊监控中心联通口抗震分析
基于MIDAS_GEN的地下综合管廊监控中心联通口抗震分析摘要：目前对于地下综合管廊标准段的受力分析较多，针对地下综合管廊复杂节点的受力分析较少，根据以上情况，结合地下综合管廊建设项目工程设计实例，基于MIDAS_GEN软件，运用反应位移法，对综合管廊节点中较为复杂的监控中心联通口进行抗震分析，经与非抗震分析的模型进行对比，及是否考虑裂缝对配筋的影响，得出运用反应位移法对节点进行抗震分析设计，受力更大，裂缝反算配筋更合理。
关键词：地下综合管廊；监控中心联通口；反应位移法；抗震分析；裂缝配筋1 引言随着我国国民经济的快速发展，城市化进程的加快，城市基础设施建设在城市化发展中的矛盾逐渐显现，城市地下综合管廊开发建设对于地下管线安全运行，避免反复开挖，提升城市人民环境有着至关重要的意义。
目前针对地下综合管廊标准段的抗震分析较多，对于综合管廊节点中较为复杂的监控中心联通口的抗震分析不够深入，在实际的震害中，受震害严重的往往是这些复杂节点。
本文主要针对地下综合管廊监控中心联通口应用MIDAS_GEN软件采用《城市轨道交通结构抗震设计规范》介绍的反应位移法进行抗震分析，并对内力与配筋进行对比分析。
2 工程概况本工程位于山西省阳城县，该节点分上下两层，下层通往监控中心，顶部覆土厚度3m，通道部分覆土厚度6m，上层分为污水舱、热力舱和综合舱三个舱，其中污水舱宽4350mm，热力舱宽3400mm，综合舱宽4800mm，上层管廊净高3400mm，下层联络通道净高2300mm，节点形式较为复杂，现场地质情况较好，基础落在卵石层上，地基承载力可以达到400kPa，无地下水，如下图1所示；图1 监控中心联通口剖面图3 模型建立(1)、采用MIDAS_GEN有限元分析软件对监控中心联通口进行三维模型的建立，并对模型进行抗震与非抗震分析，抗震分析采用反应位移法，MIDAS_GEN模型如下图2所示：图2 监控中心联通口整体模型(2)、荷载布置①、自重荷载：混凝土容重按照26kN/m3，按照恒荷载考虑；混凝土强度等级C35；②、土压力：静止土压力系数取0.5，土体容重按照20kN/m3；③、覆土荷载：综合管廊上按照60 kN/㎡；联通口上按照120 kN/㎡；④、管廊顶活荷载：20 kN/㎡；(3)、反应位移法施加地震作用①、底板的边界条件施加：节点弹性支承，根据地勘报告填写机床系数；侧壁由于应用反应位移法施加地震位移，采用弹性连接，弹簧长度定义为1m。
midas Gen减隔震
s值决定弹性与弹塑性之间区段形状 s一般小于30
3.阻尼器参数设置
调谐质量阻尼器（TMD） 组成：固体质量+弹簧减震器+粘滞阻尼器 原理：通过改变质量或刚度使子结构的基本频率与主结构接近。 结构振动时，由于惯性而施加反方向作用力 使原结构的振动反应明显减弱。 形式：支承式，悬吊式，碰击式 TMD，MTMD，ETMD 应用：抗风及小震，楼板舒适度控制 台北101大厦，上海金融中心，迪拜帆船酒店
1.时程分析
地面加速度 菜单：荷载>地震作用>时程分析数据>地面 选择各方向时程分析函数； 可单向加载或多向同时加载；三向同时加 载时，系数可取为1：0.85：0.65 到达时间： 加速度开始作用于结构上的时间 注意： 在“到达时间”之前的时间，地面加速度的数据为零， 对结构不发生作用，定义到达时间的目的是反映几个时 程荷载作用在同一个结构上，且各荷载发生作用的时间 不同时的结构反应。
本地区设防烈度 9(0.40g) 8(0.30g) 8(0.20g) 7(0.15g) 7(0.10g)
减隔震的设计方法
竖向地震 《抗规》12.2.1条 隔震层以上结构，其竖向地震作用标准值，8度（0.20g）、 8度（0.30g）、 9度 （0.40g）时分别不小于隔震层以上结构总重力荷载代表值的20%，30%，40%。 《抗规》5.3.2条 长悬臂构件和大跨结构，其竖向地震作用标准值，8度（0.20g）、 8度（0.30g）、 9 度（0.40g）时可分别取结构总重力荷载代表值的10%，15%，20%。 • 隔震层不隔离竖向地震作用，反而有所放大 • 需将竖向反应谱放大。
消能减震结构设计方法 隔震结构和消能减震结构的反应谱分析方法 － 利用有效刚度、有效阻尼 － 利用组阻尼功能，根据应变能原理计算各振型阻尼 抗规12.3.3条 － 总刚度：结构刚度+有效刚度 － 总阻尼比：结构阻尼比+有效阻尼比 － 规范方法：强行解耦的方式与midas的方式相同
20170629- midas Gen减震和隔振的分析设计原理
常用：软钢阻尼器、铅阻尼器、合金阻尼器
模拟方法：滞后系统
减震设计
减震设计边界条件
金属屈服型阻尼器-滞后系统
1. + =1.0
2.滞回环面积越大，耗能能力越强
减震设计
减震设计边界条件
金属屈服型阻尼器-滞后系统
S值决定弹性与弹塑性之间区段形状，S一般小于30
减震设计
但由此引起的误差，不再考虑），进而,可利用消能减震技术规程3.3.5条条文说明
(p76)所提供的公式:
Wc＝4(FdyΔudmax－FdmaxΔudy)(Δudmax≥Δudy)
Fdy——消能器屈服(起滑)荷载(kN)
Δudy——沿消能方向消能器屈服(起滑)位移(m)
Fdmax——消能器最大荷载(kN)
减震设计边界条件
粘滞阻尼器：
粘弹性消能器-Maxwell模型
只提供阻尼，不提供刚度；
连接弹簧刚度：如无，输入较小值
阻尼指数s：s=1：线性，s < 1：非线性
减震设计
减震设计边界条件
消能减震装置的非线性参数
粘弹性阻尼器非线性特性值
厂家提供的参数：
消能器刚度Kd
消能器阻尼Cd
阻尼指数：s（0.2~1/0），越小越好，s=1
有效阻尼比
12．3．4 消能部件附加给结构的有效阻尼比和有效刚度，可按下列方法确定：
1 位移相关型消能部件和非线性速度相关型消能部件附加给结构的有效刚度
应采用等效线性化方法确定。
2 消能部件附加给结构的有效阻尼比可按下式估算：
减震设计
有效阻尼比
1.根据经验，预估阻尼器的性能参数，并按实际情况建立模型，进行小震时称分
抗震分析设计在midas中如何实现
弹性时称分析
频谱特性 由特征周期反映，依据所处的场地类型和特征周期分区确定。 有效峰值
《建筑抗震设计规范》时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值 (cm/s^2)
地震影响
6度
7度
8度
9度
多遇地震
18
35(55)
70(110)
140
罕遇地震
-
220(310) 400(510)
620
持续时间 一类指地震地面加速度值大于某值的时间总和。 一类以相对值定义相对持时，即最先与最后一个之间的时段长度。
水平地面加速 度的角度：
水平地面加速度 作用方向与整体 坐标系X轴的夹角。
弹性时称分析
层间位移角
层剪力
抗震分析方法
中震分析设计
中震分析设计
《抗规》中对中震设计的内容涉及很少，仅在总则中提到“小震不坏、 中震可修、大震不倒”的抗震设防目标，但没有给出中震设计的判断 标准和设计要求，我国目前的抗震设计是以小震为设计基础的，中震 和大震则是通过地震力的调整系数和各种抗震构造措施来保证的，但 随着复杂结构、超高超限结构越来越多，对中震的设计要求也越来越 多，目前工程界对于结构的中震设计有两种方法： 第一种按照中震弹性设计； 第二种是按照中震不屈服设计； 而这两种设计方法在MIDAS/Gen中都可以实现
抗震分析方法
小震分析
弹性时称分析
抗规5.1条要求： 我国抗规建议，对特别不规则的建筑，甲类建筑，7、8度区，一、二类场 地上高度大于80m的建筑，8度区三、四类场地和9度区高度大于60m的建 筑采用弹性时程分析法对其在多遇地震下的抗震承载力与变形进行补充计 算。
弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振 型分解反应谱法计算结果的65% ，多条时程曲线计算所得结构底部 剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%。
midas抗震设计-反应谱分析
北京迈达斯技术有限公司目录简要 (1)设定操作环境及定义材料和截面 (2)定义材料 (2)定义截面 (3)建立结构模型 (4)主梁及横向联系梁模型 (4)输入横向联系梁 (5)输入桥墩 (5)刚性连接 (7)建立桥墩和系梁 (9)输入边界条件 (10)输入支座的边界条件 (10)刚性连接 (11)输入横向联系梁的梁端刚域 (12)输入桥台的边界条件 (13)输入二期恒载 (14)输入质量 (15)输入反应谱数据 (17)输入反应谱函数 (17)输入反应谱荷载工况 (18)运行结构分析 (19)查看结果 (20)荷载组合 (20)查看振型形状和频率 (21)查看桥墩的支座反力 (24)简要本例题介绍使用MIDAS/CIVIL的反应谱分析功能来进行抗震设计的方法。
例题模型使用的是简化了的钢箱型桥梁模型，由主梁、横向联系梁和桥墩构成。
桥台部分由于刚度很大，不另外建立模型只输入边界条件；基础部分假设完全固定，也只按边界条件来定义。
下面是桥梁的一些基本数据。
跨径：45 m + 50 m + 45 m = 140 m桥宽：11.4 m主梁形式：钢箱梁钢材：GB(S) Grade3（主梁）混凝土：GB_Civil(RC) 30（桥墩）[单位：mm]图1. 桥梁剖面图设定操作环境及定义材料和截面开新文件（新项目），以‘Response.mcb’为名保存(保存)。
文件/ 新项目t文件/ 保存( Response )将单位体系设定为kN(力), m(长度)。
工具/ 单位体系长度>m; 力>kN ↵定义材料分别输入主梁和桥墩的材料数据。
模型/ 材料和截面特性/ 材料材料号(1); 类型>S钢材规范>GB(S); 数据库>Grade3 ↵材料号(2); 类型>混凝土规范>GB-Civil(RC); 数据库>30 ↵图2. 定义材料定义截面使用用户定义来输入主梁、横向联系梁以及桥墩的截面数据。
基于MIDAS-GEN的地下综合管廊抗震分析
其 中 ，》(Z)为 地 下 结 构 距 离 地 表 面 z 处 地 震 时 的 土 体 变 形 ，
第 一 段 :采 用 钢 筋 混 凝 土 结 构 形 式 ，结 构 尺 寸 如 图 2 所 示 。
为地表与基准面的 相 对 位 移 最 大 值 ，可 以 由 公 式 ^ 第二段:采用钢筋混凝土结构形式，结 构 尺 寸 如 图 3 所 示 。
2.2 工程地质条件
根 据 GB 50909—2014城市轨道交通结构抗震设计规范6. 3 .1 4 条 第 条 规 定 ，设计地震作用基准面应取地下结构底层以下剪切 波速不小于500 m /s 岩土层位置，且对于覆盖土层厚度小于70 m
(7)
第 四 步 ,通过各个节点的位移按照式（1 )计算各节点的弹簧 刚度：
r B = h - Sv - Ts - s=0. 5(r u + tb )
(9)
2) 土体相对位移。
2 工程概况
将地震作用下地下综合管廊周围土层的绝对位移沿着深度
本 项 目 为 我 国 西 南 地 区 某 地 下 综 合 管 廊 项 目 ，该 地 下 综 合 管
埋深;&为用反应位移法时设计水平烈度的基本值。
2) 惯性力。
F = mgK0
(5)
其中， 为结构惯性力为地下综合管廊结构质量。
1.5 土压力
地震作用时的土压力计算公式如式(6 )所示:
P (Z ) = k0 [ Ua(Z ) - Ua(Z B )]
(6)
地震作用时土的摩擦力：
tu = GhD - Sav - TTs - sm. n 2.H忍
(南华大学土木工程学院，湖 南 衡 阳 412000)
摘 要 :以 国 内 某 地 下 综 合 管 廊 为 背 景 ，基于反应位移法的基础上，利 用 MIDAS-GEN有限元软件研究地下管廊结构在多遇地震和
Midas-Gen在减震结构动力弹塑性分析的应用
Midas-Gen在减震结构动力弹塑性分析的应用【摘要】随着我国抗震设计的发展，消能减震在结构中的应用也已经非常普遍。
其中，屈曲约束支撑的应用是最为普遍的，因规范规定，消能减震结构均应做弹塑性分析计算，但由于消能减震应用往往伴随减震设备的销售，并且在方案阶段就要提供弹塑性分析报告，如果都用ABAQUS分析，时效性太慢，MIDAS-GEN有屈曲约束支撑单元，有超高的时效性，因此在减震结构动力弹塑性分析中应用广泛。
【关键词】迈达斯；动力弹塑性；屈曲约束支撑【中图分类号】TU74 【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）24-0056-021.引言近几年，随着我过超高层、减隔震的大力发展，动力弹塑性分析的需求日益增加，但是ABAQUS这种大型有限元分析软件的运算效率已经无法满足当今时代日益增长的弹塑性分析需求，因此MIDAS-GEN、SAUSAGE、YJK-EP这些弹塑性分析软件的不断升级、不断改进已经在中大型项目或者减隔震项目中广泛应用。
本文主要介绍MIDAS-GEN在含屈曲约束支撑的结构中动力弹塑性分析应用步骤。
2.弹塑性分析详细步骤2.1 结构模型的转换和对比将用于小震设计的PKPM模型或者YJK模型通过YJK转换接口导入到MIDAS-GEN中，然后进行模型准确性校核，通过反应谱分析校核六要素：前三阶周期及对应振型、振型质量参与系数、总质量、基底剪力与层间位移角。
这里需要特别注意，要特别留意转换过后要注意校核程序的地震输入信息、嵌固端信息、节点束缚信息是否吻合，以免出错。
对于转换过来的MIDAS-GEN模型有几点要特别注意：（1）要自动生成墙号后需要按同一位置修改墙号；（2）要注意质量源不要重复定义；（3）要注意层信息中刚性楼板不能重复定义。
2.2 屈曲约束支撑单元的模拟在进行模型对比之前，需要进行两次对比，第一，是从PKPM采用等效线性单元模拟刚度的模型导入到MIDAS中进行一次对比，准确无误后，建立边界非线性单元在弹性计算时刚度和PKPM等效线性单元（一般用实心方钢截面）等效，再进行一次模型可靠性对比，最后的模型可靠性对比取PKPM等效线性单元与MIDAS中采用非线性滞后系统单元的模型进行对比。
基于MIDAS_Gen的地下结构抗震设计分析
建模时将结构简化为二维梁柱体系，地下层 1 顶 部的左、右侧各 3 跨梁和底部梁 1000mm×600mm， 地 下层 2 底部梁截面尺寸为 1000mm×350mm，地下层 3 底 部 梁 截 面 为 1000mm×900mm ； 柱 简 化 为 750mm×750mm 的钢筋混凝土柱；地下层 1 顶部中间 4 跨为空心钢管混凝土板，简化为钢管混凝土组合截 面见图 3，外包混凝土截面尺寸为 1000mm×900mm， 空心钢管的尺寸为 φ600mm×10mm 。钢材型号为 Q390B，混凝土强度等级为 C35。
是土体对结构的横向抗力；a 为土层的厚度；bp 为桩 柱的宽度；z 为土层深度；xz 为结构在 z 处的位移（即 该 处 的土 的横 向位 移值 ） ； m 为地 基土 比例 系 数 /kN/m4，一般可根据试验测定，无实测数据时，可参 考相关资料选用，或者是向相关有经验的专家咨询[6]。 根据建设工程场地的工程地质条件，取 m=15MN/m4，bp=1 m，a 即各层细分单元的长度，根 据式（1）即可算出各节点处的 ks 。 3 反应谱荷载工况设计 3.1 抗震设计参数 工程抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度 值为 0.10g， 建筑场地类别为Ⅱ类， 设计地震分组为第 一组，抗震设防类别为 7 度设计，工程现浇钢筋混凝 土框架结构抗震等级为二级。 3.2 反应谱荷载工况 文中只考虑 X 方向的反应谱分析荷载工况，反应 谱按《建筑抗震设计规范》(GB50011—2008)，结合场 地条件确定[12]，如图 6 所示为地震反应谱曲线图。
analysis of underground structures [J]. Tunneling and Underground Space Technology, 2001, 16(4): 247-293. [5] ST.JOHN CM, ZAHRAH TF. A seismic design of underground structures[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 1987, 2(2): 165-197. [6] 蔡建,周靖,禹奇才. 建筑抗震设计理论研究进展. [J]. 广州大学学报, 2005, 4(1): 65-74. [7] 孙钧,候学渊.地下结构(上、下册 )[M].北京：科学出版社,1987. [8] 于翔, 陈启亮, 等. 地下结构抗震研究方法及现状[J]. 解放军理工大 学学报, 2000, 1(5): 63-69. [9] 周健 , 苏燕 , 童鹏 . 软土地层地铁及地下构筑物抗震动力分析研究 现状[J]. 地下空间, 2003, 23(2): 173-178. [10] 张建民 , 张嘎 . 土体与结构物动力相互作用研究进展 [J]. 岩石力学与 工程学报,20(S1):84-85. [11] 范立础. 桥梁抗震[M]. 上海: 同济大学出版社,1997. [12] GB50011 — 2008 建筑抗震设计规范 [S]. 北京 : 中国建筑工业出版 社,2008.
E2地震作用下减隔振桥梁的抗震设计
E2地震作用下减隔振桥梁的抗震设计禚一;王菲【摘要】Taking a bridge with vibration isolation device as an example, the 3D finite element model which considered the influence of pile-soil interaction was established. And then according to the material characteristic of concrete and steel bar, the proper dynamic elastic-plastic constitutive models were selected and the elastic - plastic spherical steel bearings with the function of seismic isolation were also simulated. Furthermore, by using three artificial seismic time-history waves, the elastic-plastic time-history analysis on this bridge under the action of E2 earthquake load was carried out to calculate the strength and deformation of this bridge. The results of detailed calculation and analysis prove that the bridge in this paper is designed safely and reliably. Also, the design for this bridge provides a reference for irregular bridge's seismic analysis under the action of E2 earthquake load.%以某减隔振桥梁为例,建立该桥的三维有限元模型,考虑桩-土相互作用的影响,并根据混凝土和钢筋的材料特性,选取适宜的动力弹塑性本构模型,同时模拟了弹塑性减隔振球型钢支座,并采用人工拟合的3条地震动时程曲线对该桥进行了E2地震作用下的弹塑性时程分析,验算该桥在E2地震作用下的强度及变形.经过详细的验算与分析,验证了本桥设计的安全性和可靠性,并为实际工程中的非规则桥梁在E2地震作用下的抗震验算提供参考依据.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】5页(P52-56)【关键词】减隔振桥梁;E2地震作用;抗震设计;纤维梁柱单元;人工地震波【作者】禚一;王菲【作者单位】铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津300142;铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津300142【正文语种】中文【中图分类】U442.5+5随着社会经济的高速发展，现代中心城市一旦遭遇破坏性的地震，造成的经济损失将越来越严重。
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消能减震装置的非线性参数
➢ 粘弹性阻尼器非线性特性值
厂家提供的参数： -消能器刚度Kd -消能器阻尼:Cd - 阻尼指数: S（0.2～1.0)，越小越好
S=1时为线性阻尼器
厂家不提供的参数： -参考速度: 该参数为计算方便输入值
阻尼系数按厂家提供的单位 输入时，参考速度输入1.0
弹簧器刚度kb：与阻尼器串联的弹簧刚度 没有时不用输入
减隔震分析—边界非线性分析
• 边界条件（阻尼器/隔震支座）
• 动力时程荷载（地震波） • 非线性荷载工况
非线性分析 （动力弹塑性分析）
减隔震边界条件设置 时程荷载工况设置 隔震设计方法
边界条件设置
菜单：边界→连接→一般连接
减震：粘弹性消能器、滞后系统； 隔震：铅芯橡胶支座、摩擦摆隔震装置
➢ 一般连接特性值
重力的10%； • 隔震层应提供必要的竖向承载力、侧向刚度和阻尼，穿过隔震层的设备配管、
配线，应采用柔性连接或其他有效措施以适应隔震层的罕遇地震水平位移。
1、隔震结构设计
操作流程： 应用“水平向减震系数”设计上部结构，具体流程如下： 1）对无隔震结构进行线性时程分析得到层剪力； 2）对有隔震结构进行非线性时程分析得到层剪力； 3）计算水平向减震系数β，对多层建筑，为按弹性计算所得的隔震与非隔震各层
Internal force (z)
Internal force(z)
1 0.75 0.5 0.25 0 -0.25 -0.5 -0.75 -1
-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2
Deformd ation(d) α=0.1 , β=0.9
3
2
1
0 -1
-2
-3 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 d
在建筑减震和隔震中的应用
北京迈达斯技术有限公司
目录
• 什么是减隔震设计？ • 减隔震设计的规范要求？ • midas Gen中减隔震分析设计流程？
建筑结构抗震
三种抗震方法 抗震：由建筑结构来直接抵抗地震——硬碰硬
满足承载力及变形要求； 减震：设置消能构件以吸收和消耗地震能量——雪中送炭
粘弹性/摩擦型/金属屈服型阻尼器、调谐质量阻尼器等； 隔震：设置隔震支座，以减小传到上部结构的地震作用——釜底抽薪
1.减震
➢ 粘滞阻尼器 粘弹性消能器-Maxwell模型
dd
f N1
db
cd
kb
f N2
只提供阻尼，不提供刚度 参考速度v0：1.0（将单位设为kN-m） 连接弹簧刚度：如无，输入较小值 阻尼指数s：
s=1: 线性 s<1: 非线性
➢ 粘弹性阻尼器-Kelvin模型
dd
cd
f
kd N1
f N2
1. 阻尼系数Cd已经归一化； 2. 阻尼指数s ：一般为0.2-1.0；
➢ 抗规12.3.3条 － 总刚度：结构刚度+有效刚度 － 总阻尼比：结构阻尼比+有效阻尼比 （多遇和罕遇地震分别计算） － 规范方法：强行解耦的方式与midas的方式相同
三种方法对比
抗震 一个模型
反应谱、时程
减震 两个模型
设阻尼器，时程分析， 弹塑性分析
抵抗地震 吸收和消耗地震能量
隔震 两个模型 设隔震支座，时程分析 隔离地震（竖向地震）
地区 芦山县 宝兴县 雅安市 天全县 邛崃市
设防烈度 7度半 8度 7度 7度半 7度
雅安地震实测烈度 6度~9度 6度~8度 6度~8度 6度~8度 6度~8度
部分地区实测烈度高于本地区抗震设防烈度
1、隔震结构设计
分部隔震设计方法：上部结构、隔震层、下部结构、基础
规范要求:《抗规》12.1.3 • 建筑结构采用隔震设计时应符合下列各项要求： • 结构高宽比宜小于4，变形特征接近剪切变形； • 建筑场地宜为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类，并应选用稳定性较好的基础类型； • 风荷载和其它非地震作用的水平荷载标准值产生的总水平力不宜超过结构总
1.减震
➢ 金属屈服型阻尼器 原理： （1）金属屈服强度小于主体结构
金属屈服以后具有较好的滞回性能
（2）小震下保持弹性，具有承载能力 大震下首先屈服耗能
常用：软钢阻尼器、铅阻尼器、合金阻尼器 模拟方法： 滞后系统（wen塑性模型 ）
1.减震
➢ 金属屈服型阻尼器-滞后系统
Internal zforce (z)
铅芯橡胶隔震支座、摩擦摆隔震支座等；
减震
➢北京汽车产业研发基地-北京院 张胜等
大震弹塑性时程分析 无阻尼器最大位移：206mm 有阻尼器最大位移：53mm
减震
➢武汉保利广场-中南院 李霆等
BRB 小震下不屈服，以保证正常使用阶段的结构刚度 中、大震作用下，BRB 屈服耗能，保护连体构件。
减震
➢北京奥林匹克多功能演播塔-东南大学 黄瑞新等
➢线性特性值： 用于特征值分析、静力分析、 反应谱分析、弹性时程分析等
有效刚度：需要通过试算获得， 初始值可输入弹性刚度； 有效阻尼：不是有效阻尼比， 是与阻尼器并联的阻尼的有效 阻尼系数，可不输入，在组阻 尼中输入；
➢ 一般连接特性值 DX DY DZ RX RY RZ 一般连接实际上可理解为一根梁单元 轴向是X向，剪切是Y、Z向
层间剪力的最大比值，对高层建筑，尚应计算隔震与非隔震各层倾覆力矩的 最大比值，并与层间剪力的最大比值相比较，取二者较大值； 4）修正无隔震结构的αmax ，隔震后水平地震影响系数最大值αmax1=βαmax/ψ
2、消能减震结构设计
➢反应谱分析方法 － 利用有效刚度、有效阻尼 － 利用组阻尼功能，根据应变能原理计算各振型阻尼
位于抗震设防烈度8度及以上地震高烈度区、 地震重点监视防御区域或地震灾后重建阶段的 新建3层（含三层）以上学校、幼儿园、医院 等人员密集公共建筑，应优先采用减隔震技术 进行设计。
鼓励重点设防类、特殊设防类建筑和位于抗震 设防烈度8度（含8度）以上地震高烈度地区的 建筑采用减隔震技术。对抗震安全性和使用功 能有较高需求的标准设防类建筑提倡采用减隔 震技术。
支承式TMD
悬吊式TMD
加速度减震率30.5%
速度减震率46.0%
隔震
北京防震减灾中心-北京市院 孙惠敏等
➢主楼地上共8层，裙房3层，地下2层，采 用框架-剪力墙结构；
➢主楼地上结构采用隔震设计，裙楼采用 常规的抗震设计，因此在主楼与裙房之间 设有防撞缝。
➢ 隔震层位置：首层以下，地下一层以上
建筑结构抗震