应用例题1 迈达斯 MIDAS

Z 3
2
楼바닥板하중荷载
1
1 tonf/m 1 tonf/m 1 tonf/m 3m
100k1N0 tonf
B
Y A
10 tonf 100kN
10kN/m
X
6m 全局전坐체标좌系표的계原원点점
10kN/m 2.5m
10kN/m
2.5m
2.5m
2.5m
柱截기面둥단：면H:WH22000xx220000xx88//1122
输入楼面荷载 / 20
输入节点荷载 / 21
输入均布荷载 / 22进行结构分析26 Nhomakorabea查看分析结果
27
模式 / 27
荷载组合 / 28
查看反力 / 30
查看变形与位移 / 33
查看构件内力 / 37
剪力图及弯矩图 / 38
查看构件应力及动画的处理 / 42
梁单元细部分析 / 46
例题1. 单层两跨三维框架
主菜单
在工作树中支持 拖 放 ( Drag&Drop ) 方 式 的 菜单系统。
工具条
树形菜单
模型窗口
状态条
Y
X
图 2. MIDAS/Civil的初始画面
信息窗口
3
例题
由于所使用的单位系可以自动变换而显示于画面下端(Status bar的单位变换窗
口-图2的X)和数据的输入拦中，故可以简单地操作而不致混淆。这里我们将‘m’和
2 : HN 400 × 200 × 8/13 – 梁
截面数据还可以通过 主菜单的模型>材料和 截面特性>截面来输入。
1. 在树形菜单的菜单表单选择几何形状>特性>材料
2. 点击图6的
键
3. 在一般的材料号输入栏中确认‘1’(参考图7)
4. 在类型栏中确认‘钢材 5. 在钢材规范中确认‘GB(S)’ 6. 在数据库选择栏中选择‘Grade3’
在 MIDAS/C i v i l 中 若 未 对 UCS 作 另 行 设 置 ， 则 UCS和GCS是一致的。栅 格会自动排列于UCS的x-y 平面上。
UCS是指用户考虑建筑物的特殊形状和排列，为了更方便地建模而在GCS上另外 设定的坐标系。
输入的节点、栅格及鼠标位置的坐标分别以UCS和GCS在状态条 (图2的Y)中显示
为了输入位于建筑物○A 列(参考图1)的3个柱和2个梁，先利用 X-Z (或树形菜单 的菜单表单>几何形状>用户坐标系>X-Z平面)功能将○A 平面(GCS X-Z平面)设定
为UCS的x-y平面。
1. 在图标菜单点击 X-Z
2. 在原点输入栏输入‘0, 0, 0’
3. 在角度输入栏输入‘0’
4. 点击
Toggle on
菜单系统
MIDAS/Civil为构成最佳的操作环境，提供以下4种菜单系统以便可以简捷迅速地 导入各种功能。
主菜单 树形菜单 图标菜单 关联菜单
主菜单是windows体系中普遍采用的菜单，可以通过画面上端的主菜单选择各从属 菜单。
树形菜单处于模型窗口的左侧，是将实际进行结构分析和设计过程中的一套功能按 顺序整理而成的树形结构。因此，即使是初学者也可以按照树形菜单的顺序较为容 易地完成分析工作。
梁截보面 단：면H:NH40400x02x20000xx88/1/133
图1. 单层两跨三维框架
单层两跨三维框架
打开文件和设定基本操作环境
首先将显示桌面上或相应目录中的MIDAS/Civil的 图标连击两次以打开程序。 通过选择画面上端的文件>新项目(或者 )打开新文件，之后选择文件>保存菜单 (或者 )输入文件名并保存。
‘kN’作为使用单位。
Icon的Toggle on状况 随初始值的设定而不同。 在跟随例题进行操作时， 最好按所提示的Toggle on 状态相同设置以免出现 错误。
1. 在主菜单选择工具条>单位体系。
2. 在长度（Length）选择栏选择‘m’。
3. 在力（质量) 选择栏选择‘kN’。
4. 点击
键。
7. 点击
键
8. 选择特性对话窗口上方(图6的X)的截面单元
9. 点击
键
10. 确认截面对话窗口上方(图8的Y)的数据库/用户表单
11. 在截面□ 选择栏中确认‘1’
12. 在截面形状输入栏中确认‘工字型截面’ 13. 在数据库选择栏中确认‘GB-YB’
点击
键可完
成输入的指令并关闭对话窗
口，而点击
3. 点击
键
图5. 设定点栅格
7
例题
MIDAS/Civil在最初状 态中为用户方便已经将栅 格捕捉功能设为了Toggle on状态，因此可以不必另 行点击。
由于当前画面的视点被设定为标准视图，所以为输入的方便将其转换为 正面视 图(或树形菜单的视图>视点>正面(-Y))以使点格的横竖方向与模型窗口一致。另 外，使用 捕捉点格以使鼠标的击点可以自动移到邻近的轴网上。
X
Y
单层两跨三维框架
选择 键可以对相应截面的刚度数 据进行确认。
图6. 截面特性对话窗口
图8. 输入截面数据
图7. 输入材料数据
9
例题
使用节点和单元进行建模
在输入结构构件之前为了对输入的状况进行确认可以使用显示截面形状的 消隐 (或主菜单的视图>消隐)功能。如果 消隐处于 Toggle off状态，则构件只会被 显示成一条单线(Wire Frame)而非具体的形状。
此例题所介绍的各阶段的分析步骤与一般实际工作中的分析过程基本相同。其具体 内容如下。
1. 打开文件并设定操作的基本环境 2. 输入构件的材料及截面的数据 3. 使用节点和单元进行建模 4. 输入建筑物的支承条件 5. 输入各种荷载 6. 进行结构分析 7. 对结果进行校核和分析
1
例题
分析模型与荷载条件
单层两跨三维框架
关联菜单是为了能够在画面上最少地移动鼠标而设计的。用户只要在模型窗口上简 单地点击鼠标的右键，就可以方便地导入各种经常使用的功能菜单。 本例题主要使用树形菜单和图标菜单。 在MIDAS/Civil中可以按用户的喜好对Icon的排列任意进行变更。除了初始画面上 所排列的工具条(图2)以外，还可以添加节点、单元、结果、特性及查询工具条等画 面。在节点或单元的输入阶段若将节点和单元及特性工具条等添加到所需位置的话 会非常方便。
在所有对话窗口，GCS 用大写(X, Y, Z), UCS和 ECS用小写(x, y, z)表示。
GCS是用户在定义建筑物的总体几何形状时所使用的基本坐标系。
ECS是反映单元的特性并为确认分析结果地方便而对各个单元所赋予的坐标系。
NCS是对与桁架单元、只受拉单元、只受压单元或梁单元相连节的任意节点按特定 方向赋予边界条件(Local Boundary Condition)或强制变形时所使用的坐标系。
1. 在主菜单选择工具>用户制定>工具条 2. 在工具条目录将节点、单元及特性表示为‘3’。 3. 对单元工具条上的蓝色部分用鼠标指定后可以拉放到自己所需的位置 4. 使用相同的方法可以排列节点工具条和特性工具条 5. 点击工具条对话窗口的结束键( )
图3. 工具条的排列
5
例题
坐标系和栅格
MIDAS/Civil除了提供全局坐标系(GCS, Global Coordinate System)和单元坐标系 (ECS, Element Coordinate System)以外，还为了输入的方便提供节点坐标系(NCS, Node local Coordinate System)和用户坐标系(UCS, User Coordinate System)。
例题1 单层两跨三维框架
MIDAS/Civil
例题 1. 单层两跨三维框架
概要
1
分析模型和荷载条件 / 2
打开文件与设定基本操作环境
3
单位系 / 3
菜单系统 / 4
坐标系和栅格 / 6
输入构件材料及截面数据
8
使用节点和单元进行建模
10
输入结构的支承条件
16
输入各种荷载
18
设定荷载条件 / 18
输入荷载 / 19
3. 点击
Toggle on
柱
Reference
x P o i n t s
Beta Angle
在‘节点连接’输入栏 输入坐标或距离时，可使 用‘,’或 ‘ ’ (Blank)区分 节点编号来进行输入。
利用梁单元(Beam Element)输入位于○A 列(参考图1)的柱和梁。
1. 在树形菜单的目录表单选择几何形状>单元>新建 2. 在单元类型选择栏中确认‘一般梁/变截面梁’ 3. 在材料名选择栏中确认‘1 : Grade3’ 4. 在截面名选择栏中确认‘1 : HW 200 × 200 × 8/12’ 5. 在Beta 角选择栏中选择‘90’ ( 参考说明1) 6. 参考画面下端(Status Bar)的UCS坐标顺次点击(0, 0, 0)和(0, 3, 0)两点建立
单位系
MIDAS/Civil可以同时使用多种单位(units) ， 因此在操作过程中既可以采用单一单 位系(例如 : m、N、kg、Pa等SI单位系)，也可以采用复合单位系(例如 : m、kN、 lb、kgf/mm2等)。
另外，由于可以根据所输入数据的特点任意改变单位，所以在输入位置时可以使用 ‘m’，而在输入截面时可以通过画面下端的单位变换窗口(或主菜单的工具>单位体 系)将其该为‘mm’，还可将进行分析时所使用的‘kN’、‘m’改为应力单位‘N/mm2’。
出来。
由于一般在实际操作中所接触的建筑物大都具有复杂的立体形状，所以在输入基本 形状数据的初期阶段，将操作环境设置为2维平面会较为便利。
特别是对于含有复杂平面的建筑物，若将相应平面设置为UCS的x-y平面，排列点 各或轴线并利用捕捉功能的话会极为方便。
本例题中的建筑物由于其形状简单，尽管可以不利用栅格进行建模，但为了加深对 用户坐标系和栅格概念的理解还是使用了这些功能。
概要
此例题是针对初次接触MIDAS/Civil的用户对于一个简单的单层两跨三维框架介绍 了从建模到分析以及结果校核等全部过程，以便用户能够容易地跟随操作。
按照本章的提示亲自使用一次程序的话可以在短时间内对MIDAS/Civil的环境及其 使用方法得到理解。
在Install CD中提供有包含此例题所有建模、分析和结果确认过程的动画及解说。 通过动画及解说先对整个分析过程获得一定了解的话，可以进一步提高跟随操作的 效果。
键
Toggle on
单层两跨三维框架
点击
键可
将所指定的用户坐标系保
存起来以便可以在需要的
时候重新导入。在对几个
UCS来回使用时，此功能
特别方便。
图4. 指定用户坐标系 为建模地方便通过以下的操作在UCS x-y平面上排列1m间距的点格。
1. 在图标菜单点击 设置点栅格
2. 在dx, dy输入栏输入‘1, 1’
在树形菜单的“工作”表单中将到现在为止所输入的事项按阶层结构显示出来以便 可以一目了然地对其进行确认。利用其中各项通过拖&放功能可以对模型数据进行 输入或修改，或有效地对选择和激活功能予以利用。
图标菜单是为了提高用户的操作效率将经常使用的功能(各种模型视图功能或者选 择功能等)以图标进行提供的菜单系统。
键
可完成输入指令但对话窗口
处于打开的状态以便可以继
续输入其它截面数据。
14. 在截面名称选择栏选择‘HW 200 × 200 × 8/12’
15. 点击
键
16. 在截面号选择栏确认‘2’ 17. 在截面名称选择栏通过键盘输入‘HN 4’(Blank) 18. 点击 19. 在图6的截面特性对话窗口点击
单层两跨三维框架的结构形态及使用的构件如图1所示。为使问题简单化，荷载条 件考虑了以下3种条件。
荷载条件 1 : 模型的自重及在2层楼面按重力方向施加5kN/m2的 恒荷载
荷载条件 2 : 在2层楼面施加2.5kN/m2的活荷载 荷载条件 3 : 在○1 轴上端按(+)X方向施加100kN的集中荷载 荷载条件 4 : 在○A 轴的所有构件按(+)Y方向施加10kN/m的均布荷载
1. 在图标菜单点击 （正面视图） 2. 在图标菜单点击 捕捉点格(Toggle on) 3. 点击 捕捉轴线、 全部捕捉 (Toggle off)
输入构件的材料和截面数据
例题模型所使用构件的材料和截面假定如下。
材料编号 1 : Grade3 截面编号 1 : HW 200 × 200 × 8/12 – 柱
若要确认所建立的节点和单元的编号，可以选择 节点号和 单元号。
点击图标菜单的 显 示属性可以调整轴l的大小 和字。
梁
Reference
x P o i n t s
1. 在图标菜单点击 消隐 (Toggle on)
2. 在图标菜单点击 显示后分别在节点表单和单元表单的节点号和单元号前
表示‘ ’
(或者在图标菜单点击 节点号、 单元号(Toggle on))