midas Gen减隔震
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］。
抗震作业
基于midas gen 的多层框架结构减震研究摘要：使用midas gen软件建立模型，对混凝土框架结构进行了减震分析，主要运用了时程分析法分别对不加减震装置的结构和添加减震装置的结构进行了剪力计算和层间位移计算。
关键词：框架结构，时程分析法，减震0引言地震是一种破坏性极大的自然灾害，地震发生时，地动山摇，建筑因之塌毁。
自从建筑上抗震问题突出以来，工程界不断地对结构抗震性能问题进行着深入的思考和研究。
我国2002版新的抗震规范将隔震和减震设计写进规范，midas gen提供了目前结构设计中经常使用的几种隔振器和阻尼器单元。
提供的非线性连接特性的类型有粘弹性消能器、间隙、钩、滞后系统、铅芯橡胶支承隔震装置、摩擦摆隔震装置等六种类型的非线性连接单元。
以下我们将以一个多层框架结构为例，为其添加铅芯橡胶支承隔震装置，通过软件分析看减震的效果如何。
1工程概况：基本数据如下：轴网尺寸：见平面图1图1主梁：250*450,250*500次梁：250*400混凝土：C30层高：一层4.5m 二~六层：3.0m设防烈度：7°（0.10g）场地：二类地震波采用Elcent_h,最大值设为0.1g。
阻尼器采用midas的铅芯橡胶支座隔震装置，线性特征值三个方向的有效刚度分别为100000000KN/m、1000KN/m、1000KN/m。
非线性特性值中Y、Z两个方向特征值均为：弹性刚度1000KN/m，屈服强度100KN,屈服后刚度与弹性刚度比为0.02，滞后循环参数a、b均为0.5.将自重转化为荷载。
2软件分析（1）建立模型设定操作环境，定义材料以及设置截面利用建模助手中的框架来更快速方便的生成框架，并扩展生柱，复制层以生成完成的框架体系定义边界条件，施加固定约束（2）输入荷载施加恒荷，活荷，X、Y方向的风荷载添加自重荷载转化为质量（3）运行分析（4）添加时程荷载函数，从程序自带地震波中选择最常用的Elcent-h，并添加地面加速度。
midas-减隔震支座的刚度模拟知识分享
m i d a s-减隔震支座的刚度模拟精品文档01、减隔震支座的刚度模拟➢具体问题：根据《公路桥梁抗震细则》（JTGB02-01-2008）中第10.2条中关于减隔震装置的说明，常用的减隔震支座装置分为整体型和分离型两类。
目前常用的整体型减隔震装置有：铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座、摩擦摆式减隔震支座；目前常用的分离型减隔震装置有：橡胶支座+金属阻尼器、橡胶支座+摩擦阻尼器、橡胶支座+黏性材料阻尼器。
目前设计人员普遍存在两个误区，其一：抗震分析时一味的考虑用桥墩的塑性能力耗散地震效应，忽略增设减隔震支座的设计思路；其二：由于设计人员对减隔震支座的模拟方式不清楚，造成潜意识里回避减隔震支座的采用。
本文考虑上述两点对《公路桥梁抗震细则》（JTGB02-01-2008）第10.2条中涉及的减隔震支座模拟进行说明。
限于篇幅，本文仅对整体型减隔震装置进行叙述。
➢解决斱法：1、铅芯橡胶支座①②涉及规范及支座示意图(《公路桥梁铅芯隔震橡胶支座》（JT/T 822-2011）)图1.1铅芯橡胶支座示意图铅芯橡胶支座的实际滞回曲线和等价线性化模型精品文档（第1页，共1 0页）精品文档01、减隔震支座的刚度模拟图1.2实际滞回曲线图从实际滞回曲线可以得到3点重要的结论：图1.3等价线性化模型1)2)3) ③铅芯橡胶支座的位移剪力曲线所围面积明显大于较普通的橡胶支座，而且滞回曲线所谓面积反映了支座耗能能力，故间隔震支座（对于本图为铅芯橡胶支座）的本质是通过自身的材料或构造特性提供更有效的耗能机制，耗散地震产生的能量，从而起到减轻地震对结构的破坏程度。
实际滞回曲线一般为梭形，图形成反对称形态。
目前通用的方法是将其等效为图1.2所示的线性化模型。
通过K1、K2、 KE、Qy四个参数来模拟铅芯橡胶支座的滞回曲线。
等价线性化模型中涉及的四个参数含义如下：K1——弹性刚度：表示初始加载时，结构处于弹性状态是的刚度（力与变形之间的关系）。
midas-减隔震支座的刚度模拟
.01、减隔震支座的刚度模拟具体问题：根据《公路桥梁抗震细则》（JTGB02-01-2008）中第10.2条中关于减隔震装置的说明，常用的减隔震支座装置分为整体型和分离型两类。
目前常用的整体型减隔震装置有：铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座、摩擦摆式减隔震支座；目前常用的分离型减隔震装置有：橡胶支座+金属阻尼器、橡胶支座+摩擦阻尼器、橡胶支座+黏性材料阻尼器。
目前设计人员普遍存在两个误区，其一：抗震分析时一味的考虑用桥墩的塑性能力耗散地震效应，忽略增设减隔震支座的设计思路；其二：由于设计人员对减隔震支座的模拟方式不清楚，造成潜意识里回避减隔震支座的采用。
本文考虑上述两点对《公路桥梁抗震细则》（JTGB02-01-2008）第10.2条中涉及的减隔震支座模拟进行说明。
限于篇幅，本文仅对整体型减隔震装置进行叙述。
解决斱法：1、铅芯橡胶支座①②涉及规范及支座示意图(《公路桥梁铅芯隔震橡胶支座》（JT/T 822-2011）)图1.1铅芯橡胶支座示意图铅芯橡胶支座的实际滞回曲线和等价线性化模型. （第1页，共1页）.01、减隔震支座的刚度模拟图1.2实际滞回曲线图从实际滞回曲线可以得到3点重要的结论：图1.3等价线性化模型1)2)3) ③铅芯橡胶支座的位移剪力曲线所围面积明显大于较普通的橡胶支座，而且滞回曲线所谓面积反映了支座耗能能力，故间隔震支座（对于本图为铅芯橡胶支座）的本质是通过自身的材料或构造特性提供更有效的耗能机制，耗散地震产生的能量，从而起到减轻地震对结构的破坏程度。
实际滞回曲线一般为梭形，图形成反对称形态。
目前通用的方法是将其等效为图1.2所示的线性化模型。
通过K1 、K2、KE 、Qy四个参数来模拟铅芯橡胶支座的滞回曲线。
等价线性化模型中涉及的四个参数含义如下：K1——弹性刚度：表示初始加载时，结构处于弹性状态是的刚度（力与变形之间的关系）。
K2——屈服刚度：表示屈服之后的刚度。
KE——等效刚度：等效的含义是指如果不考虑加载由弹性到塑性的变化过程，仅考虑屈服后累计位移与力的关系折算出的刚度。
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。
midas Gen混合结构及楼板详细分析
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
10.2.8 屋盖钢结构和下部支承结构协同分析时，阻尼比应符合下列规定：
当下部支承结构为钢结构或屋盖直接支承在地面时，阻尼比可取0.02。
2015/1/22 当下部支承结构为混凝土结构时，阻尼比可取0.025～0.035。
真实的模拟地震效应（反应谱荷载工程和时程荷载工况）
21
混合结构分析
二. 阻尼比确定
midas Gen应变能因子 两个假定： ① 单元的阻尼与单元的刚度成比例。
② 结构的变形与振型形状成比例。
2015/1/22
北京迈达斯技术有限公司 技术中心
22
混合结构分析
二. 阻尼比确定
midas Gen应变能因子 结构的第i阶振型的阻尼比可以使用所有单元的第i阶振型的能量的和来计算。
2015/1/22
1
2014年迈达斯建筑大事件
2014.4.23 midas Building 2014 64位版发布（上一次2010年） 2014.7.12 提供更专业的技术服务（11个分公司、7个事业部）
2014.9.28 midas Gen 2014 64位版发布（近5年来最大版本升级）
2015/1/22
弹性连接与刚性连接区别？ 主要区别如下：1. 弹性连接可以各方向设置刚度，而刚性连接无各方向刚度设定；2. 弹性连
接刚度方向沿着单元坐标系，刚性连接方向沿着整体坐标系；3. 刚性连接可以设置多个从属节点 （主从关系），弹性连接只可设置两个节点；4. 弹性连接可以任意激活钝化，刚性连接只能激活 不能钝化。
2015/1/22
19
混合结构分析
二. 阻尼比确定
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
基于MIDAS_Gen的地下结构抗震设计分析
图 1 珠江新城地下空间某典型横断面
结合珠江新城地下空间实际结构，所选取标准断 面地下共 3 层， 地下层 1~3 层高分别为 6.2， 4.8， 7.2m； 梁跨度主要为 8.4m，首层中间四跨为 16.8m，具体如 图 2 所示。
图 4 不考虑土对结构作用 的有限元模型
图 5 考虑土对结构作用 的有限元模型
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。
第 40 卷 增刊
建 筑 结
构
2010 年 6 月
基于 MIDAS/Gen 的地下结构抗震设计分析*
丁晓敏，张季超，朱 超，许 勇，王可怡
（广州大学，广州 510006）
[摘要] 常规的建筑结构抗震设计认为地下结构受地震力作用较小，一般仅采取抗震构造措施，或者把地下结构等 同于地面结构进行抗震验算。基于 MIDAS/Gen 软件对广州市珠江新城城市地下空间工程建立二维有限元模型， 探索在土与结构之间采用弹性边界元， 对结构进行抗震分析； 并与不采用弹性边界元的同一结构进行了对比分析， 得出对地下结构进行抗震计算是非常必要的。 [关键词] 地下结构；抗震设计分析；有限元；弹性边界；对比 MIDAS/Gen-based seismic design analysis for underground structures Ding Xiaomin, Zhang Jichao, Zhu Chao, Xu Yong,Wang Keyi (Guangzhou University, Guangzhou 510006, China) Abstract: Conventional seismic design of building structures considers that underground structures subjected to earthquake force is small, generally only to take details of seismic design, or the checking of earthquake resistance for the underground structure is equivalent to the surface structures. Based on MIDAS/Gen for urban underground space engineering of Guangzhou Zhujiang New Town, two-dimensional finite element model is established, explore to take the elastic boundary between the soil and underground structure, seismic analysis for the structure; and compared to the same structure with non-elastic boundary, the seismic calculation for the underground is necessary. Keywords:underground structure; seismic design analysis; finite element; elastic boundary
midas Genn 2016功能介绍及工程应用-
2. 高层、超高层混凝土结构
奥克斯杭州未来科技城余政储 出（2013）60号地块5#楼
设计人：吴小平（一级注册结构工程师）
设计单位：浙江省建筑设计研究院
工程概况：工程位于杭州市余杭区未来科技
城，59层超高层建筑及6层商业裙房组成；地 下室为三层，为车库及设备用房用。项目采用 矩形钢管混凝土柱-钢梁-钢筋混凝土楼板-钢 骨混凝土核心筒结构体系，结构高度超限 （220m）20.3%，且存在楼板不连续等多项 不规则。
剪力墙定义墙铰
动力弹塑性分析、边界非线性分析
老版动弹铰只能定义杆系
2014版动弹支持定义墙铰
支持含剪力墙结构的动弹及减隔震设计
动力弹塑性分析功能的改善
菜单：特性->弹塑性铰->定义非弹性铰特性值(2013版）
只能按照单元一个位置的配筋计算铰特性值 仅能选择国外规范
仅能按照截面计算铰特性值，同一种截面有多种配筋方案时较难处理。
多塔定义
前处理即可定义多塔，无需对模型进行其它处理； 分塔考虑刚性楼板假定； 对多塔结构自动分塔计算风荷载和地震荷载；
多塔定义
多塔连体-强连接
多塔连体-弱连接
荷载类型
节点温度、单元温度 温度梯度
“蒙皮效应”
无需定义虚面，选择梁单元构成封闭区域即可； 需输入基本风压和体型系数，程序自动计算风压高度变化系数和风振系 数 适用于封闭型空间结构风荷载的快速施加；
自动考虑网壳初始缺陷
网壳结构技术规程（ JGJ 61-2003 ）
程序可以根据屈曲分析模态结果，按照用户要求考虑初始 缺陷并自动更新模型，减少大跨结构非线性稳定分析的模 型准备工作
规定水平力 & 非线性工况
不考虑刚性楼板假定时仍可考虑偶然偏心
MIDASGen抗震设计交流
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动力平衡方程的解法
&& & && mu + cu + ku = − mug
1、经典解法
u(t ) = uC (t ) + uP (t )
二阶线性微分方程
u(t ) = A cos wnt + B sin wn t + p0 / k
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动力平衡方程 动力平衡方程
&& & && mu (t ) + cu (t ) + ku (t ) = − mu g (t )
弹性力
阻尼力
惯性力
fS = ku
& fD = cu
&& fI = mu
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振型分析
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结构的阻尼
振型阻尼
直接输入各振型阻尼的方法
Rayleigh 阻尼
马秋玲
目录
基底剪力法分析 反应谱分析 时程分析 静力弹塑性分析 动力弹塑性分析 实际工程抗震分析
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抗震分析思想
(整理)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.简介2.设定操作环境及定义材料和截面3.建立框架梁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.输入反应谱分析数据10.定义结构类型11.定义质量12.运行分析13.荷载组合14.查看结果15.配筋设计16.计算书1 简介该例题通过建立一个六层的钢筋混凝土框架-剪力墙结构模型，详细介绍了使用midas Gen建立结构模型、施加荷载和边界条件、查看分析结果及进行抗震设计的步骤和方法。
初学者按照本章提示的步骤进行操作，可以在短时间内熟悉和掌握midas Gen的环境及使用方法。
例题模型的基本数据如下：轴网尺寸：见平面图主梁：250mmx450mm，250mmx500mm次梁：250mmx400mm连梁：250mmx1000mm柱：500mmx500mm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>设置>单位系: 长度 m, 力 kN图2 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 名称：C30 规范：GB10(RC) 混凝土：C30 材料类型：各向同性注：也可以通过程序右下角随时更改单位。
图3 定义材料4.主菜单选择特性>截面>截面特性值：添加：定义梁、柱截面尺寸图4 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5 定义剪力墙厚度3. 建立框架梁1.主菜单选择节点/单元>节点>建立节点:坐标：0, 0, 0；复制次数：1次距离（dx,dy,dz）：0，15，0图6 建立节点2.主菜单选择节点/单元>单元>建立单元:截面名称：250x450；节点连接： 1，2；图7 建立梁单元3.复制单元主菜单选择 节点/单元>单元>移动复制:选择复制对象；形式：复制；任意间距：方向x ；间距：2@5,2@3.9,2@4.3；图8 复制梁单元4.主菜单选择 节点/单元>单元>建立单元:截面名称：250x450；节点连接：1，13；在“交叉分割”项，将节点和单元都选 上。
7. 多点激振分析概述及在midas Gen的实现
步写成：
������������������������̈ ������������ + ������������������������̇ ������������ + ���������������������������d��� = −������������������������̈ ������������ − ���������������������������̈ ��� − （������������������������ + ������������������）������̇ ������ （9） 如果采用集中质量，则������������������=0，将式（5）代入式（6），可迚一步写成：
2.分析方法 到目前为止，大跨结构抗震分析经历了静力理论、反应谱理论、动力理论的演变过程，不其相对应的
抗震分析方法为：反应谱方法、时程分析方法、随机振动法。 反应谱法是最基本的方法，它是基于一致输入的反应谱法的振型叠加原理的一种方法，即假定所有的
支座按完全相同的规徇运动，因此丌能考虑行波效应；随机振动法虽然被广泛地认为是一种较为先迚合理 的分析方，但该方法计算的工作量非常大，因此，要真正实现随机振动法在工程中的应用，还有待迚一步 研究。
������������������������̈ ������������ + ������������������������̇ ������������ + ���������������������������d��� = −���������������������������������̈ ��� − （������������������������ + ������������������）������̇ ������ （10） 式（10）即为 RMM 基本方程，可参照多自由度体系的振型分解法或直接积分法求解，然后根据式
2-midas Gen减隔震分析设计
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
5.隔震设计方法
隔震设计方法 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=隔震时层剪力/非隔震层剪力
④ 隔震后水平地震影响系数最大值 max1 max /
5.隔震设计方法 方法一：降低设防烈度
•减震系数大于0.4时，不应降低非抗震时的有关要求 •减震系数不大于0.4时，可适当降低，但与竖向地震有关构造措施不应降低
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
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
边界非线性讲义
分析结果
主菜单选择 ：结果>时程分析结果>时程图表
——定义一般连接变形 / 内 力函数，可得隔震减震消能 器的能力滞回曲线。
人有了知识，就会具备各种分析能力，
明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，
培养逻辑思维能力；
通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操，
--- 对于连接单元的Dx方 向刚度指连接单元的轴向 刚度， Dy、 Dz方向刚度 指连接单元的剪切向刚度 --- 对于连接单元的非线 性特性值可以根据厂家提 供的参数进行相应的设置。
定义一般连接特性值
主菜单选择 ：模型>边界条件>一般连接
--- 选择结构底 部的节点，向下 复制，节点之间 连接使用定义的 一般连接。
cm / s 2
输入时程分析数据
主菜单选择 ：荷载>时程分析数据>时程荷载函数:
cm / s 2
——根据抗震设计 规范中，取用相应 的地震加速度时程 曲线最大值,在 “加速度最大值” 中进行调整。
分析结果对比
主菜单选择 ：结果>分析结果表格>周期与振型:
——加隔震支座前 后结构周期对比
分析结果对比
给我们巨大的精神力量，
鼓舞我们前进。
主菜单选择 ：结果>时程分析结果>时程分析图形>层数据图形>层剪力最大值
——加隔震支座前后结构层剪力最大值对比
分析结果对比
主菜单选择 ：结果>时程分析结果>层数据图形>层剪切/倾覆弯矩(输出对比
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。
midas Gen减隔震
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
1. 减隔震的类型 2. 隔震和消能减震结构的设计方法 3. 隔震和消能减震结构的参数说明
1
2015/7/14
目录
1. 减隔震的类型 2. 隔震和消能减震结构的设计方法 3. 隔震和消能减是地球上经常发生的一种自然现象，地震发生时，地面振动引起结构的地震反应， 造成财产和人身损失，为了减轻或抑制结构的这种反应，需要采取一定的控制措施。 基础隔震 耗能吸能减震 调频质量与液体装置（TMD、AMD） 主动质量阻尼或驱动装置AMD 建筑结构减震分类 主动控制 （有外部能源输入） 主动拉索或支撑系统ATS，ABS 主动变刚度AVS 主动变阻尼AVD智能材料自控 混合控制 （部分能源输入） 混合主动被动控制HMD、APTMD等
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。
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3.阻尼器参数设置
金属屈服型阻尼器-滞后系统
1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 d Deformation( d)
Internal variable (z) z
s =1.0 s =2.0 s =10.0 s =100.0
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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
减隔震的设计方法
粘弹性阻尼器
金属屈服阻尼器-滞后系统
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减隔震分类
类型
金属阻尼器 摩擦阻尼器 粘弹性阻尼器 液体粘滞阻尼器 调谐质量阻尼器 调液质量阻尼器
应用
台湾金华休闲购物中心；潮汕星河大厦；日本新住友医院 等 云南洱源振戎中学食堂楼和教学楼 世界贸易中心大厦；哥伦比亚中心大厦；宿迁市交通大厦 等 北京火车站候车大厅；南京奥体中心观光塔；武汉天兴洲 大桥等 澳大利亚悉尼电视塔；世界贸易大厦中心大厦；上海环球 金融大厦等 日本长崎机场指挥塔、日本横滨导航塔等
－ 在滞回曲线上获得有效刚度和有效阻尼，输入后再计 算，直至收敛。
减隔震的设计方法
减隔震设计 减震 一个模型 结构和减震器一起建模 吸收和消耗地震能量
隔震 两个模型
一个模型不加隔震支座 一个模型加隔震支座
隔离地震（竖向地震）
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目录
1. 减隔震的类型 2. 隔震和消能减震结构的设计方法 3. 隔震和消能减震结构的参数说明 4. 结果查看
金属屈服型阻尼器-滞后系统 原理：金属屈服强度小于主体结构 小震下保持弹性，具有承载能力； 大震下首先屈服耗能 典型：防屈曲支撑-Buckling Restrained Brace • 内核单元+外围套筒，中间灌注混凝土或砂浆； • 结构构件-提供刚度和承载力； • 金属阻尼器-屈服耗能，消能减震；
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3.阻尼器参数设置
金属屈服型阻尼器-滞后系统
1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 d Deformation( d)
Internal variable (z) z
s =1.0 s =2.0 s =10.0 s =100.0
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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
1. 减隔震的类型 2. 隔震和消能减震结构的设计方法 3. 隔震和消能减震结构的参数说明
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目录
1. 减隔震的类型 2. 隔震和消能减震结构的设计方法 3. 隔震和消能减震结构的参数说明
减隔震分类
地震是地球上经常发生的一种自然现象，地震发生时，地面振动引起结构的地震反应， 造成财产和人身损失，为了减轻或抑制结构的这种反应，需要采取一定的控制措施。 基础隔震 耗能吸能减震 调频质量与液体装置（TMD、AMD） 主动质量阻尼或驱动装置AMD 建筑结构减震分类 主动控制 （有外部能源输入） 主动拉索或支撑系统ATS，ABS 主动变刚度AVS 主动变阻尼AVD智能材料自控 混合控制 （部分能源输入） 混合主动被动控制HMD、APTMD等
被动控制 （无外部能源输入）
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减隔震分类
基础隔震 基础隔震是在上部结构底部与基础之间设置柔性隔震层，在风荷载或小震作用 下，隔震层有足够的刚度，几乎不产生什么位移；当强震系统发生水平位移和变形， 吸收大量的地震能量，而上部结构只吸收有限的能量，从而降低了地震反应。
铅锌橡胶隔震支座
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减隔震的设计方法
隔震设计方法 方法一：修正反应谱
菜单：荷载>反应谱数据>反应谱函数
减隔震的设计方法
隔震设计方法 方法二：降低设防烈度
•减震系数大于0.4时，不应降低非抗震时的有关要求 •减震系数不大于0.4时，可适当降低，但与竖向地震有关构造措施不应降低
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减隔震的设计方法
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2015/7/14
3.阻尼器参数设置
调谐质量阻尼器（TMD）
无TMD
有TMD
时程
工况
支座
减震
隔震 设计 调反应谱
提取 结果 周期 减震系数 位移 加速度
选波
隔震
降低烈度
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dd cd f N1 N2 kb f db
（2）Kelvin model（固体）
dd cd
f kd N1 N2
f
（3）阻尼支撑模型（减震斜撑）
dd cd kb f kd N1 N2 f db
1. 2.
阻尼系数Cd已经归一化； 阻尼指数s ：一般为0.2-1.0；
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3.阻尼器参数设置
消能减震结构设计方法 线性参数(有效刚度，有效阻尼系数) 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。 有效刚度：需要通过试算获得，初始值可输入弹性刚度 有效阻尼比：在组阻尼中输入
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减隔震的设计方法
消能减震结构设计方法 如何试算有效刚度和有效阻尼 － 按初始弹性刚度做时程分析
R P
k P P f
轴向为只受压支承 另外三个自由度为线弹性 • 剪切特性与轴力直接相关
fy P Ry
f μ N1
P
N2
d y P y zy
fz
P Rz
d z P z zz
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3.阻尼器参数设置
摩擦摆隔震支座
3.阻尼器参数设置
粘弹性阻尼器 （1）Maxwell model（流体）
2.减隔震支座设置
一般连接特性值 线性： 用于特征值分析、静力分析、 反应谱分析、弹性时程分析等 非线性特性值： 用于非线性时程分析；
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2
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2.减隔震支座设置
菜单：边界>一般连接>一般连接
2.减隔震支座设置
铅芯橡胶隔震支座 菜单：边界>一般连接>一般连接特性值
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时程荷载分析 减隔震支座设置 阻尼器参数设置
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1.时程分析
时程荷载工况 菜单：荷载>地震作用>时程分析数据>荷载工况
应变能因子 1 定义组阻尼 菜单：特性>组阻尼>应变能因子 2 选择应变能因子
1.时程分析
时程函数 菜单：荷载>地震作用>时程分析数据>时程函数
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1 0.75 0.5 0.25 0 -0.25 -0.5 -0.75 -1 -2 -1.5 -1 -0.5 0 d 0.5 1 1.5 2
Deformation(d) α=0.5 , β=-0.5
Deformation(d) α=0.9 , β=-0.1
1. |α|+|β|=1.0 2. 滞回环面积越大，耗能能力越强
摩擦摆隔震支座
减隔震分类
耗能吸能减震 把结构的某些非称重构件设计成耗能杆件，在大震或强风发生时，耗能杆件和 阻尼器先进入非弹性变形状态，产生较大阻尼，大量消耗输入结构的地震或风振能 量，是主体结构避免进入明显的非弹性状态并迅速衰减结构的振动反应。 主要有：金属屈服阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器、粘性液体阻尼器、调 谐质量阻尼器、调谐液体阻尼器、液压质量控制系统等。
3.阻尼器参数设置
金属屈服型阻尼器-滞后系统
Internal force (z)
1 0.75 0.5 0.25
Internal zforce (z)
0 -0.25
-0.5 -0.75 -1 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 d Deformation( d) α=0.1 , β=0.9
max 1 max /
水平减震系数与隔震后结构水平地震作用所对应烈度的分档 水平向减震系数β 0.53≥β≥0.40 8(0.30g) 8(0.20g) 7(0.15g) 7(0.10g) 7(0.10g) 0.40>β>0.27 8(0.20g) 7(0.15g) 7(0.10g) 7(0.10g) 6(0.05g) β≤0.27 7(0.15g) 7(0.10g) 7(0.10g) 6(0.05g) 6(0.05g)