框架结构例题
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。
框架结构竖向荷载例题
EH
9.53
0.9 4.21 0.9 4.2112.77
4.84
0.123
(0.9×4.21)
D
(9.53) E
EF
9.53
12.77 0.9 4.2112.77
4.84
0.413
(7.11)
(4.84)
EB
9.53
4.84 0.9 4.2112.77
4.84
0.156 A
B
I (0.9×1.79)
kN m
J
l
M
F JK
ql 2 12
K
M
F KJ
ql 2 12
2.8 kN/m
G
M
F HI
2.8 5.62 12
kN
m
7.32
kN m
H
I
M
F IH
2.8 5.62 12
kN m
7.32
kN m
D
E 7500
F 5600
2020/4/23
9
计算杆件固端弯矩：底层
M
F DE
3.8 7.52 12
10
计算各节点弯矩：顶层
下柱 右梁 0.332 0.668
G -13.13 4.36 8.77
-1.25 0.41 0.84 4.77 -4.77
1.59 D
左梁 下柱 右梁 0.353 0.175 0.472 13.13 H -7.32
4.38
-3.16
-2.49 -1.23 -3.32
0.42
kN m
G
17.81 kN m
M
F ED
3.8 7.52 12
框架结构抗震设计例题
抗震计算设计（框架内力计算）
6.2 按分层法或弯矩二次分配法计算内力 活荷载、恒载分别计算
6.3 叠合成整体框架弯矩图，不平衡弯矩再 分配一次
6.4 计算梁端剪力，及剪力图 6.5 柱子轴力，及轴力图
抗震计算设计（框架内力计算）
• 竖向荷载作用下的梁端弯矩调幅
调幅系数：0.8-0.85
M0:按简支梁 计算的跨中
柱网布置要简单规整贯通
（2）结构水平承重体系（楼屋面结构布置） 现浇钢筋混凝土楼屋面：肋梁楼盖 （单向板、双向板） 井式楼盖 （双向板）
梁板布置要传力明确、简洁，美观经济
概念设计（结构布置方案）
3.构件截面尺寸估算（以肋梁楼盖为例）
3.1 板的厚度 （1）按施工条件控制的最小厚度
类别 屋盖 楼盖 民用建筑 工业建筑 阳台、雨篷的根部
两种方法都要考虑填充墙的影响。uT顶点位移法：Gi
T1 = 1.7ψ T uT = 1.7(0.6 ~ 0.7) uT
uT：结构顶点假想位移
抗震计算设计（框架内力计算）
7.6 确定地震参数 （P40)
（1）确定特征周期Tg 根据建筑场地类别和地震分组，查表3-2得特征周期Tg。
（2）取结构阻尼系数ζ=0.05
（1）框架柱截面可按轴心受压估算。
①近似地取静荷载（10-15）kN/m2，填充墙较少时取小值。
②轴力N =负荷面积×层数×单位面积上的荷载。 即： N = 1.2恒+1.4活
③柱子的截面Ac由下式计算（Ac=b×h ）：
(1.2 ~ 1.4) N = ϕ ( fc Ac + f y′As′ ) = 1.0( fc Ac + 0.01 f y′Ac )
① |M|max及相应的N，V ② Nmax及相应的M，V ③ Nmin 及相应的M，V
预应力混凝土框架梁张拉计算例题
图 4-2 张拉与锚固阶段曲线预应力筋沿长度方向建立的应力
注：实线为两端张拉：虚线为一端张拉
6) 预应力筋的张拉伸长值应按式 4-2 分段计算。
从 C 到 D 点段的预应力筋伸长值：
Δ L CD
= Pm ⋅ L CD ＝ σ m ⋅ L CD
Ap ⋅ Es
ES
= (1252 + 1177 ) × 6347 2 × 1 . 95 × 10 5
= 39 . 5 ( mm )
其他各段的预应力筋伸长值见表 7.6。 采用两端同时张拉时，预应力筋的总伸长值为 224mm，每台千斤顶张拉速度宜同步，使 两端张拉伸长值基本一致。若先在一端张拉锚固后再在另端补拉，补拉时的张拉伸长值应是 两者之差，本例补拉时伸长值为 21mm。 7) 预应力筋张拉伸长值的控制 量测张拉伸长值是在预应力筋建立初应力之后，曲线束初应力宜取 20％σcon，则实际 采用的张拉程序为：0→0.2σcon（量测初读数）→σcon (量测终读数)。张拉时实际伸长 值应与计算伸长值进行校核，其相对偏差应控制在±6％范围内，合格率应达到 95％，且最 大偏差不应超过±10％。 预应力筋从 0.2σcon 张拉至σcon 时实际量测的伸长值： 最大值（＋6％）：224×（1－0.2）×(1＋6％)＋C=190＋C 最小值（－6％）：224×（1－0.2）×(1－6％)＋C=168＋C 若量测的伸长值超出此允许值应暂停张拉，分析原因并采取措施予以调整后，方可继续 张拉。 设：预应力筋从 0.2σcon 张拉至σcon 时实际量测伸长值ΔL1＝198mm，C＝8mm（设工 具锚夹片内缩和千斤顶内钢绞线伸长各为 2mm）。 则实际伸长值可按下式计算：
0
9.4
26.8
1．0σcon 1276 42.2
框架结构例题讲解
PMCAD模块的使用一、框架结构设计例题本建筑为5层框架结构，抗震设防烈度为7度，二类场地，框架抗震等级为3级，周期折减系数取0.7，按一组计算。
基本风压0.4kN/m2，地面粗糙度类别为C类，梁、板、柱的混凝土等级均为C30，梁、柱主筋选HRB400，箍筋选HPB235，板筋选HPB235。
框架梁端弯矩调幅系数为0.85，结构重要性系数为1。
1～五层的结构层高分别为5.5m（从基础顶面算起）、3.0m、3.0m、3.0m、3.0m。
各层采用现浇混凝土板，板厚取100mm。
对于框架结构，非受力墙起分割空间作用，在PMCAD建模时不要布置非受力墙，而应将墙重转化为梁间荷载在荷载输入中布置。
大厅、电梯间处的次梁和交叉梁的某些次梁应作主梁输入，卫生间有门洞的墙下不布置二级次梁，做现浇带处理。
具体楼面恒载、活载，梁间恒载按《建筑荷载规范》中的规定取值，或经过计算得出的结果。
结构标准层：结构标准层1、结构标准层2、结构标准层3、结构标准层4。
荷载标准层：荷载标准层1、荷载标准层2、荷载标准层3、荷载标准层4。
楼层组合：1个标准层1+荷载标准层1（层高5.5m）；2个标准层2+荷载标准层2（层高3.0m）；1个标准层3+荷载标准层3（层高3.0m）；1个标准层4+荷载标准层4（层高3.0m）。
主菜单1—建筑模型与荷载输入*定义第1结构标准层**建立网格*轴线输入，正交轴网，轴网输入开间：6000，跨度：10，添加进深：5400，跨度1，添加进深：2100，跨度1，添加进深：5400，跨度1，添加基点：左下，转角：0，确定用光标在屏幕选择一点*轴线命名*轴线命名[Tab]，用光标点取起始轴，用光标点取终止轴。
若不需要标轴线，用光标点取不标的轴线，[Esc]用光标点取两个方向的轴线，分别命名。
*构件定义**柱定义*构件定义，柱定义按照设计要求，分别定义柱子的截面类型，材料类别，点取确定。
例如：400mm×400mm*梁定义*（没有特殊情况全部按主梁布置，次梁也按主梁布置）定义梁的截面尺寸（梁宽、梁高），材料类别，点取确定。
高层结构设计精选例题及答案解析
1、有一幢钢筋混凝土框架-剪力墙结构，共9层，首层层高4.2m，其它各层层高3.6m，首层楼面比室外地面高出0.6m，屋顶有局部突出的电梯机房层高3m，试问在计算房屋高度时，下列哪项正确（ A ）？（A）33.6m （B）33.0m （C）36.6m （D）36.0m2、在抗震设防烈度为7度的地区，现浇框架结构其高度不宜超过（B）（A） 30m （B）55m （C）80m （D）120m3、框架结构适用的房屋最大高度为（B ）Ⅰ、抗震烈度为7度时，最大高度为55mⅡ、抗震烈度为7度时，最大高度为60mⅢ、抗震烈度为8度时，最大高度为50mⅣ、抗震烈度为8度时，最大高度为45m（A）Ⅰ、Ⅲ（B）Ⅰ、Ⅳ（C）Ⅱ、Ⅲ（D）Ⅱ、Ⅳ4、某高层建筑，主体高度为63.0m,室内外高差为0.45m，女儿墙高度为1.20m,屋面水箱突出屋面高度为2.70m。
则房屋的高度为（B）（A）63.0m （B）63.45m （C）64.65m （D）67.35m5、下列哪一种结构体系所建房屋的高度最小（ B ）（A）现浇框架结构（B）装配整体框架结构（C）现浇框架-剪力墙结构（D）装配整体框架-剪力墙结构6、在地震区建造房屋，下列结构体系中何者适合建造的房屋最高（B ）？（A）框架（B）筒中筒（C）框架筒体（D）剪力墙7、有一幢高层建筑筒中筒结构，矩形平面的宽度26m，长度30m，抗震设防烈度为7度，要求在高宽比不超过《高规》限值的前提下，尽量做高，指出下列哪个高度符合要求（C ）？（A）156m （B）140m （C） 143m （D）130m8、在下列地点建造高层建筑，何者承受的风力最大（A ）？（A）建在海岸（B）建在大城市郊区（C）建在小城镇（D）建在有密集建筑群的大城市市区9、在设计高层建筑风载载值时，下列何种情况风载应乘以大于1的风振系数β（B ）？（A）高度大于50m ，且高宽比大于1.5；（B）高度大于30m ，且高宽比大于1.5；（C）高度大于50m ，且高宽比大于4 ;（D）高度大于40m ，且高宽比大于3;10、在设计特别重要和有特殊要求的高层建筑时，标准风压值应取重现期多少年（B）？（A）30 （B）50 （C）80 （D）10011、多遇地震作用下层间弹性变形验算的重要目的是（A）防止结构倒塌（B）防止结构发生破坏（C）防止非结构部分发生过重的破坏（D）防止人们惊慌12、二级抗震梁，已计算得到下列数据：（A ）按实际配筋计算V b =318KN-M （B ）按梁端弯矩设计值计算V b =300KN-M（C ）按内力组合V b =250KN-M 。
框架布置例题讲解
框架布置例题讲解一、框架布置的概念框架布置是指将框架结构 (框架结构是一种建筑结构，常用于高层建筑) 中的框架部件布置在不同的楼层上，以满足不同的功能需求。
框架布置需要进行合理的规划，以确保框架结构的稳定性和安全性。
二、框架布置的例题讲解例题 1:某高层建筑，地上共 20 层，其中第 5 层和第 19 层为商场，第 6 层至第 10 层为办公室，第 11 层至第 18 层为公寓，请问框架布置应该如何进行？解析：该高层建筑需要进行框架布置，需要考虑框架结构的稳定性和安全性。
根据题意，商场需要较大的空间，因此将第 5 层和第 19 层设置为商场，能够满足商场的需求。
同时，考虑到公寓和办公室的需求，将第 6 层至第 10 层设置为办公室，第 11 层至第 18 层设置为公寓。
框架布置需要进行合理的规划，以满足不同的功能需求。
例题 2:某高层建筑，地上共 20 层，其中第 1 层至第 4 层为商场，第 5 层至第 8 层为办公室，第 9 层至第 12 层为公寓，请问框架布置应该如何进行？解析：该高层建筑需要进行框架布置，需要考虑框架结构的稳定性和安全性。
根据题意，商场需要较大的空间，因此将第 1 层至第 4 层设置为商场，能够满足商场的需求。
同时，考虑到公寓和办公室的需求，将第 5 层至第 8 层设置为办公室，第 9 层至第 12 层设置为公寓。
框架布置需要进行合理的规划，以满足不同的功能需求。
以上是两个框架布置的例题，通过例题的讲解，可以帮助读者更好地理解框架布置的相关知识。
在实际的建筑设计中，框架布置需要进行仔细的规划和设计，以确保框架结构的稳定性和安全性。
第四章框架结构计算分析与设计
第四章框架结构计算分析与设计一、结构布置框架结构布置主要是确定柱在平面上的排列方式（柱网布置）和选择结构承重方案，这些均必须满足建筑平面及使用要求，同时也须使结构受力合理，施工简单。
1、柱网和层高工业建筑柱网尺寸和层高根据生产工艺要求确定。
常用的柱网有内廊式和等跨式两种。
内廊式的边跨跨度一般为6~8m，中间跨跨度为2~4m。
等跨式的跨度一般为6~12m。
柱距通常为6m，层高为3.6m~5.4m。
民用建筑柱网和层高根据建筑使用功能确定。
目前，住宅、宾馆和办公楼柱网可划分为小柱网和大柱网两类。
小柱网指一个开间为一个柱距，柱距一般为3.3m，3.6m，4.0m等；大柱网指两个开间为一个柱距，柱距通常为 6.0m，6.6m，7.2m，7.5m等。
常用的跨度（房屋进深）有：4.8m，5.4m，6.0m，6.6m，7.2m，7.5m等。
办公楼常采用三跨内廊式、两跨不等跨或多跨等跨框架，如图2.1.1(a),(b),(c)。
采用不等跨时，大跨内宜布置一道纵梁，以承托走道纵墙。
近年来，由于建筑体型的多样化，出现了一些非矩形的平面形状，如图2.1.1(d),(e),(f)所示。
这使柱网布置更复杂一些。
二、框架结构的承重方案1、横向框架承重。
主梁沿房屋横向布置，板和连系梁沿房屋纵向布置。
由于竖向荷载主要由横向框架承受，横梁截面高度较大，因而有利于增加房屋的横向刚度。
这种承重方案在实际结构中应用较多。
2、纵向框架承重。
主梁沿房屋纵向布置，板和连系梁沿房屋横向布置[图5.1.2(b)]。
这种方案对于地基较差的狭长房屋较为有利，且因横向只设置截面高度较小的连系梁，有利于楼层净高的有效利用。
但房屋横向刚度较差，实际结构中应用较少。
3、纵、横向框架承重。
房屋的纵、横向都布置承重框架，楼盖常采用现浇双向板或井字梁楼盖。
当柱网平面为正方形或接近正方形、或当楼盖上有较大活荷载时，多采用这种承重方案。
以上是将框架结构视为竖向承重结构（verticalload-reitingtructure）来讨论其承重方案的。
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。
4框架结构设计计算
（7）绘制总弯矩图
图4－6 例题1 框架总弯矩图
用分层法计算下面框架的M图
3 水平荷载下内力近似计算—反弯点法
框架所受的水平荷载主要是 风和地震作用，这些均布都 可以化成作用在框架楼层结 点上的水平集中力，如图所 示。 这时框架侧移是主要的变形 因素。对于层数不多的框架， 柱子轴力较小，截面也较小， 当梁的线刚度ib比柱的线刚 度ic大的多时，采用反弯点 法计算其内力，误差比较小。
解：（1）将三层框架按图（b）、(c)、(d)的形式分解成单层框架，并将除 底层之外的柱线刚度乘以0.9的修正系数； （2）求梁柱相对线刚度。将各梁柱线刚度除以梁的线刚度，使梁的相对线 刚度为1；柱的相对线刚度分别为： 底层ic’=1.1、其余各层ic’=1.3； （3）求节点弯矩分配系数。 以第三层A柱节点为例，求弯矩分配系数μ3i：
构件 分配系数
一层框架弯矩叠加
构件
分配系数 叠加弯矩 分配不平衡弯矩 弯矩小计
柱A12
0.32 2.688＋0.952＝3.64 －0.952×032＝－ 0.305 3.335
柱A10
0.38 3.192 －0.952×038＝ －0.362 2.83
梁1ab
0.3 －5.88 －0.952×03＝－ 0.285 －6.165
反弯点法
多层多跨框架在水平荷载作用下的弯矩图通常如图 所示。它的特点是，各杆件的弯矩图均为直线，每 杆均有一零弯矩点，称为反弯点.
如果在反弯点处将柱子切开，切断点处的内力将只有剪力和轴 力。如果知道反弯点的位置和柱子的抗侧移刚度，即可求得各柱 的剪力，从而求得框架各杆件的内力，反弯点法即由此而来。 由此可见，反弯点法的关键是反弯点的位置确定和柱子侧向刚 度的确定。
3、框架结构
4. 框架分析概述查看下面框架结构的内力和沉降现象。
材料弹性模量 : 1.0 kip/ft2截面截面面积(Area) : 1.0 ft2截面惯性矩(I yy) : 1.0 ft4荷载1 . 给模型的横梁施加1.5 kips/ft 的均布荷载2 .节点2和12施加 (+) X方向的集中荷载 25kips图 4.1 分析模型本例题是全构件刚体连接的模型1和单元的中间设置铰接的模型2两个模型。
查看有无铰接条件两个框架的内力和变形形状的差异。
图 4.2 分析模型设定基本环境打开新文件, 以‘框架.mgb’为名存档。
文件/ 新文件文件/ 保存 ( 框架 )设定单位体系和结构类型。
工具 /单位体系长度> ft ; 力> kips图 4.3 设定单位体系在分析2维平面的结构的时候，就要约束平面以外的所有自由度。
比如X-Z 平面结构,就要约束所有节点的Dy, Rx, Rz 自由度。
这种节点约束条件，我们可以把分析范围局限在2维平面上,自动约束平面以外的约束条件。
为了便于X-Z 平面结构的建模，把X-Z 平面定义为用户坐标系 (UCS) x-y 平面。
模型 / 结构类型结构类型>X-Z 平面 ↵模型 / 定义用户坐标系 / X-Z 平面坐标>原点 ( 0, 0, 0 ) 旋转角度>角度 ( 0 ) ↵捕捉轴线 ( 关 ),正面 (开 )图 4.4 设定用户坐标系参照在线帮助的“用户坐标系和栅格”部分在用户坐标系 (UCS) x-y 平面布置 1ft 间隔的点栅格(point grid)。
模型 / 定义轴网/ 定义点格栅格间距>dx, dy ( 1, 1 )图 4.5 设定点栅格定义材料和截面输入材料和截面。
为了便于分析用‘用户定义类型’和‘数据类型’。
模型 / 特性 / 材料一般>名称 ( 材料 ) ; 类型>用户定义用户定义>规范>无分析数据>弹性模量 ( 1 ) ↵模型 /特性/ 截面数值截面号( 1 ) ; 名称( 截面 ) ; 截面形状>实腹长方形截面截面特性值> 面积 ( 1 ) ; Iyy ( 1 )↵图 4.6 定义材料图 4.7 定义截面建立节点和单元用捕捉点栅格建立节点和梁单元 (beam element)。
框架结构内力计算
好
而且要考虑结构在荷载作用下 受力合理，各构件材料强度能 充分发挥。
3 梁柱截面尺寸的初步确定
• 框架梁：
梁高：
11
hb
( 8
12)lb
梁宽：
bb
(1 2
1 3)hb
lb 框架梁计算跨度
注意：现浇框架梁是T形截面，装配或装配整体式位矩形 或花篮形截面
• 框架柱
—截面尺寸为方形或矩形
宽度：详见《建设计规范》。
• 两栋房屋的沉降缝处理
柱轴线 错位
• 两栋房屋的沉降缝处理
悬臂挑出
荷载计算 传力路线明确
垂直荷载 框 架 荷 载
水平荷载
框架自重；粉灰重； 板、次梁、墙体重。
恒载 活载
人群、家具、设备等 荷载，取值见《建筑 结构荷载规范》，可 折减。
风载 wk z s z w0
上柱
下柱 右梁
0.377 0.303
J
33.81
33.27 26.74
11.01
0.232
114.04 18.63 16.99
0.274 0.274 0.220
I
33.72
22.01 22.01 17.67
16.64 11.01
0.232
114.04 18.63 16.99
上柱 下柱 右梁
0.541 0.459
E
122.05
66.03 56.02
0.351 0.351 0.298
D
114.04
40.03 40.03 33.98
第一次分配： 放松节点，把各节点 不平衡弯矩“同时” 进行分配。
0.351 0.351 0.298
ANSYS案例——20例ANSYS经典实例】
三梁平面框架结构的有限元分析针对【典型例题】3.3.7(1)的模型，即如图3-19所示的框架结构，其顶端受均布力作用，用有限元方法分析该结构的位移。
结构中各个截面的参数都为：113.010Pa E =⨯，746.510m I -=⨯，426.810m A -=⨯，相应的有限元分析模型见图3-20。
在ANSYS 平台上，完成相应的力学分析。
图3-19 框架结构受一均布力作用（a ） 节点位移及单元编号 （b ） 等效在节点上的外力图3-20 单元划分、节点位移及节点上的外载解答 对该问题进行有限元分析的过程如下。
1．基于图形界面的交互式操作(step by step)(1) 进入ANSYS(设定工作目录和工作文件)程序 →ANSYS → ANSYS Interactive →Working directory (设置工作目录) →Initial jobname (设置工作文件名): beam3→Run → OK(2) 设置计算类型ANSYS Main Menu: Preferences… → Structural → OK(3) 选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete… →Add… →beam ：2D elastic 3 →OK (返回到Element Types 窗口) →Close(4) 定义材料参数ANSYS Main Menu:Preprocessor →Material Props →Material Models→Structural →Linear →Elastic→Isotropic: EX:3e11 (弹性模量) →OK →鼠标点击该窗口右上角的“ ”来关闭该窗口(5) 定义实常数以确定平面问题的厚度ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constant s… →Add/Edit/Delete →Add →Type 1 Beam3→OK→Real Constant Set No: 1 (第1号实常数), Cross-sectional area:6.8e-4 (梁的横截面积) →OK →Close(6) 生成几何模型生成节点ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Creat→Nodes→In Active CS→Node number 1 →X:0,Y:0.96,Z:0 →Apply→Node number 2 →X:1.44,Y:0.96,Z:0 →Apply→Node number 3 →X:0,Y:0,Z:0→Apply→Node number 4 →X:1.44,Y:0,Z:0→OK生成单元ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Element →Auto Numbered →Thru Nodes →选择节点1，2(生成单元1)→apply →选择节点1，3(生成单元2)→apply →选择节点2，4(生成单元3)→OK(7)模型施加约束和外载左边加X方向的受力ANSYS Main Menu:Solution →Define Loads →Apply →Structural →Force/Moment →On Nodes →选择节点1→apply →Direction of force: FX →V ALUE：3000 →OK→上方施加Y方向的均布载荷ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Pressure →On Beams →选取单元1(节点1和节点2之间)→apply →V ALI：4167→V ALJ：4167→OK左、右下角节点加约束ANSYS Main Menu:Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement →On Nodes →选取节点3和节点4 →Apply →Lab:ALL DOF →OK(8) 分析计算ANSYS Main Menu:Solution →Solve →Current LS →OK →Should the Solve Command be Executed? Y→Close (Solution is done! ) →关闭文字窗口(9) 结果显示ANSYS Main Menu: General Postproc →Plot Results →Deformed Shape … →Def + Undeformed →OK (返回到Plot Results)(10) 退出系统ANSYS Utility Menu: File→Exit …→Save Everything→OK(11) 计算结果的验证与MA TLAB支反力计算结果一致。
midas教程—框架结构分析计算
选择修改视角后点击 键，视点就会
自动调整模型窗口使其 与UCS平面一致。
1. 点击图标菜单 X-Z
2. 在原点输入栏内输入‘0, 0, 0’
3. 在角度输入栏内选择‘0’
4. 选择修改视角(‘ ’)
5. 点击
键
图2. 设定用户坐标系
用户坐标系
○1
全局坐标系
4
厂房结构
输入构件的材料和截面数据
用户可以随时输入构件的材料和截面，不管是否已经建立了单元。但在建立单元之间 建立了截面数据的话，可以边建模边使用 收缩单元功能选择构件的大小或形状， 故更为方便有效。
输入 表单 : 指定桁架的大小和形态 编辑 表单 : 决定是否添加竖直构件并指定桁架各构件的材料和截面 插入 表单 : 将定义的桁架置入模型，指定其位置和布置角度。
利用桁架模型助手自动建立桁架时，上下弦会被定义为梁单元，竖直构件和对角构件 会被定义为桁架单元。
首先点击图4的Y
键，在树形菜单的菜单表单中选择几何模型 > 结构建
○1
图8. 建立中间层主梁
12
厂房结构
建立三维框架
利用所完成的二维框架，在GCS的Y方向以8m间距复制2个框架。
首先将画面转换为3维状态。为操作方便，在选择被复制单元时先将中间层的2个主梁 排除，对其另行复制。
2
厂房结构
打开文件并设定建模环境
选择文件 > 新项目 菜单(或者点击 )开始建模，若要保存文件可选择文件 > 保存 菜单(或者点击 )并输入文件名。
单位体系
此例题使用的单位为‘m’和‘kN’。
1. 在主菜单中选择工具 > 单位体系
2. 在长度 选择栏中选择‘m’
3. 在力(质量)选择栏中选择‘kN’
框架结构设计例题2015--导荷和地震内力计算
框架结构设计例题1 设计资料(1)某多层办公楼，建筑平面、立面、剖面、外檐详图见图1.1~图1.3。
室内设计标高±0.000相当于绝对标高10.00m，室内外高差600mm。
(2)建筑构造做法建筑构造做法选自华北地区建筑标准设计图集05J1。
楼面及屋面构造做法见表1。
墙体构造做法见表2。
墙体材料为陶粒混凝土砌块，外墙厚300mm，内墙厚200mm，容重8.5 kN/m3。
顶棚采用轻钢龙骨纸面石膏板吊顶（05J1顶7），自重0.14 kN/m2。
门窗采用塑钢窗（0.30 kN/m2）、木门（0.2 kN/m2）表1.1 楼面及屋面构造做法- 1 -图1.1 标准层平面图图1.2 ①~⑧轴立面图图1.1 标准层剖面图- 2 -图1.2 正立面图图1.3 I-I剖面图，侧立面图图1.3 剖面图、侧立面图- 3 -表1.2 墙体构造做法(3)使用荷载标准值（查《建筑结构荷载规范》GB5009-2012）屋面：非上人屋面0.5kN/m2；楼面：办公室2.0kN/m2；走廊、门厅、厕所：2.5kN/m2；楼梯：3.5kN/m2。
(4)自然条件基本风压：0.40kN/m2；基本雪压：0.40kN/m2；最大冰冻深度0.6m。
(5)抗震设防抗震设防烈度为7度（0.15g）；设计地震分组为第二组，场地类别为Ⅲ类。
(6)地质勘探资料场地较为平整，天然地坪为绝对高程9.400m。
自上而下，各土层主要特征描述如下，主要物理力学指标见表1.3。
①层：素填土，以粘土为主，局部含建筑垃圾、有机质较多，平均厚度约1.0m；②层：粉质粘土，场区普遍分布，平均厚度约2.5~3.0m，可塑，分布较均匀；③层：粉土，场区普遍分布，平均厚度约4~4.5m，可塑，分布较均匀；④层：粉质粘土，厚度大于5m，可塑，场地内分布均匀。
地下水最高水位为室外地坪下3.00m，地下水对混凝土及混凝土中的钢筋无侵蚀性。
(7)材料：1）混凝土：现浇，强度等级为C30；2）钢筋：板、梁、柱的受力主筋、箍筋一律采用HRB400级钢筋。
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PMCAD模块的使用一、框架结构设计例题本建筑为5层框架结构，抗震设防烈度为7度，二类场地，框架抗震等级为3级，周期折减系数取0.7，按一组计算。
基本风压0.4kN/m2，地面粗糙度类别为C类，梁、板、柱的混凝土等级均为C30，梁、柱主筋选HRB400，箍筋选HPB235，板筋选HPB235。
框架梁端弯矩调幅系数为0.85，结构重要性系数为1。
1～五层的结构层高分别为5.5m（从基础顶面算起）、3.0m、3.0m、3.0m、3.0m。
各层采用现浇混凝土板，板厚取100mm。
对于框架结构，非受力墙起分割空间作用，在PMCAD建模时不要布置非受力墙，而应将墙重转化为梁间荷载在荷载输入中布置。
大厅、电梯间处的次梁和交叉梁的某些次梁应作主梁输入，卫生间有门洞的墙下不布置二级次梁，做现浇带处理。
具体楼面恒载、活载，梁间恒载按《建筑荷载规范》中的规定取值，或经过计算得出的结果。
结构标准层：结构标准层1、结构标准层2、结构标准层3、结构标准层4。
荷载标准层：荷载标准层1、荷载标准层2、荷载标准层3、荷载标准层4。
楼层组合：1个标准层1+荷载标准层1（层高5.5m）；2个标准层2+荷载标准层2（层高3.0m）；1个标准层3+荷载标准层3（层高3.0m）；1个标准层4+荷载标准层4（层高3.0m）。
主菜单1—建筑模型与荷载输入*定义第1结构标准层**建立网格*轴线输入，正交轴网，轴网输入开间：6000，跨度：10，添加进深：5400，跨度1，添加进深：2100，跨度1，添加进深：5400，跨度1，添加基点：左下，转角：0，确定用光标在屏幕选择一点*轴线命名*轴线命名[Tab]，用光标点取起始轴，用光标点取终止轴。
若不需要标轴线，用光标点取不标的轴线，[Esc]用光标点取两个方向的轴线，分别命名。
*构件定义**柱定义*构件定义，柱定义按照设计要求，分别定义柱子的截面类型，材料类别，点取确定。
例如：400mm×400mm*梁定义*（没有特殊情况全部按主梁布置，次梁也按主梁布置）定义梁的截面尺寸（梁宽、梁高），材料类别，点取确定。
例如：350mm×600mm*楼层定义*楼层定义，分别点取柱的类型，进行柱的布置，有几种类型，布置在相应位置上；点取梁的类型，按不同的类型，布置到相应的位置上。
*洞口定义*每个房间：设有两个窗户，尺寸为2400mm，距离两侧轴线为400mm；设有两道门，距离两侧轴线为600mm；注意：楼梯间的位置不要设门，把洞口留出。
*第一结构标准层的本层信息*本层信息板厚100mm，板、柱、梁、剪力墙混凝土均选C30，钢筋保护层厚度15mm，梁、柱主筋选HRB400，本标准层层高5500，确定。
*定义第2、3、4标准层*定义上层结构标准层以前面已定义过的标准层为基础复制过来，再进行修改，补充。
换标准层添加新标准层，全部复制，确定（建立第2结构标准层）换标准层添加新标准层，全部复制，确定（建立第3结构标准层）换标准层添加新标准层，全部复制，确定（建立第4结构标准层）*建立荷载标准层*建议定义楼面的恒、活载与此楼层大多数房间的一致，减少主菜单3的工作量；不同楼面荷载的楼层建立不同的荷载标准层。
荷载定义，荷载定义计算活载，[Enter]用光标点取右侧表列第一空白处，3.5，2.0，[Enter]（定义第1荷载标准层）用光标点取右侧表列第一空白处，3.5，2.0，[Enter]（定义第2荷载标准层）用光标点取右侧表列第一空白处，3.5，2.0，[Enter]（定义第3荷载标准层）用光标点取右侧表列第一空白处，3.5，0.5，[Enter]（定义第4荷载标准层）其中，填充墙以线荷载的形式加到相应的梁段上，同时有集中荷载的地方需要加节点荷载。
[Esc]，前菜单（荷载标准层定义完毕）注意：一般建议不同楼面荷载的楼层定义不同的荷载标准层。
*楼层组装*楼层组装，楼层组装1，标准层1，荷载标准层1，5500，添加2，标准层2，荷载标准层2，3000，添加1，标准层3，荷载标准层3，3000，添加1，标准层4，荷载标准层4，3000，添加，确定（楼层组装完毕）注意：以上楼层组装的意思为*设计参数*设计参数总信息，结构体系：框架结构；结构主材：钢筋混凝土；结构重要性系数：1.0；地下室层数：0；与基础相连的最大楼层号：1；梁钢筋的混凝土保护层厚度：35；柱钢筋的混凝土保护层厚度：35；框架梁端负弯矩调幅系数：0.85材料信息，混凝土密度：25；钢材密度：78：墙主筋类别：HPB235；墙水平分布筋类别：HPB235；墙水平分布筋兼具：200；墙竖向分布筋类别：HPB235；墙竖向分布筋配筋率：0.3；梁箍筋类别：HPB235；柱箍筋类别：HPB235。
风荷载信息，修正后的基本风压：0.4；地面粗糙类别：C ；沿高度体型分段数：1；最高层号：5；体形系数：1.4确定，前菜单。
主菜单2—结构楼面布置信息对房间进行划分，对楼板进行修改等。
1.楼板开洞2.设悬挑板★进行板的修改，若有预制板在此处修改，★有楼梯间的位置设楼板厚为0；★有阳台时在此模块设置；主菜单3—楼面荷载传导与计算（一）主要是检查荷载设置的正确与否，并修改。
1.选择需要输入荷载的楼层号2.楼面活载和次梁布置（1）楼面恒载（2）楼面活载（3）输完毕，进入下一个结构标准层，如此反复，输完各结构标准层房间恒载、活载调整值。
（4）生成个层荷载传到基础的数据。
点取此菜单，程序自动生成传给基础的荷载数据。
（二）平面荷载显示与校核这一步工作主要是把模型输入的线荷载和楼层调整的楼面荷载显示出来，看看有没有错误或是遗漏。
若有则返回去修改，若没有则将此数据留存作整体计算书用。
主菜单5—画结构平面图选择楼层→楼板计算→进入绘图→楼板钢筋→逐间布筋→画刚进表→插入图框→存盘退出。
想给出轴线的话，点取标注轴线→自动标注按以上步骤就可以绘制出楼板结构图。
结构计算—SATWE菜单的应用1.接PM生成SATWE数据2.结构内力配筋计算3.分析结构图形和文本文件显示绘制梁柱施工图1.梁归并2.画梁施工图3.柱归并4.画柱施工图★梁、柱配筋图在PK菜单中求解，分别给出具体轴号，则梁柱一榀框架结构施工图便生成。
结构施工图整理在“工具”菜单中选择“T-D T图转成DWG图（T）”则选择具体的“*.T”文件，则生成相应的CAD图形。
pkpm练习实例二、砖混结构设计（一）PMCAD建模过程：1.建立网格（开间、进深）2.轴线命名3.构件定义（梁、墙、洞口定义）4.楼层定义5.建立荷载标准层6.楼层组装7.设计参数8.保存文件，生成接后面菜单数据文件（二）主菜单2—结构楼面信息布置（三）主菜单3—楼面荷载传导计算（四）主菜单4—生成PK文件（五）主菜单5—画结构平面图（六）砖混节点大样第四章 PK- 平面结构计算与施工图绘制PK 模块可用于钢筋混凝土框排架及连续梁结构的计算及其施工图的绘制。
本章通过对 PK 部分的概括介绍，使读者了解 PK 模块的基本使用方法。
读者了解 PK 模块的基本使用方法。
第一节 PK 的基本功能PK 软件主要用于平面杆系结构的计算及施工图绘制，其主要的基本功能如下：1、适用于20层、20跨以内的工业与民用建筑中各种规则和复杂类型的框架结构、框排架结构、排架结构、剪力墙简化成的壁式框架结构及连续梁的结构计算与施工图绘制。
可处理梁柱正交或斜交、梁错层、抽梁抽柱、底层柱不等高、铰接屋面梁等各种情况；可在任意位置设置挑梁、牛腿和次梁；可绘制十几种截面形式的梁，如折梁、加腋梁、变截面梁、矩形和工字形梁等。
还可绘制圆形柱或排架柱，柱的箍筋可以采用多种形式。
2、按新规范要求作强柱弱梁、强剪弱弯、节点核心区、柱轴压比、柱体积配箍率的计算与验算，还可进行罕遇地震下薄弱层的弹塑性位移计算、竖向地震力计算和框架梁裂缝宽度计算。
3、可按照梁柱整体画、梁柱分开画、梁柱钢筋平面图表示法和广东地区梁表柱表四种方式绘制施工图。
4、按新规范和构造手册自动完成构造钢筋的配置。
5、具有很强的自动选筋、层跨剖面归并、自动布图等功能，同时又给设计人员提供多种方式干预选钢筋、布图、构造筋等施工图绘制结果。
6、在中文菜单提示下，提供丰富的计算简图及结果图形，提供模板图及钢筋材料表。
7、可与“PMCAD”软件联接，自动导荷并生成结构计算所需的数据文件。
8、可与三维分析软件TAT、SATWE和PMSAP接口，绘制100层以下高层建筑的梁柱图。
第二节 PK 的基本操作选择主菜单中 PK 选项，显示图 4-1 所示 PK 主菜单。
由图 4-1 可知， PK 各项主菜单的操作可概括为3个部分：图4-1 PK主菜单一是计算模型输入，二是结构计算，三是做施工图设计。
下面对三个部分实现的基本功能进行简单介绍：1、计算模型输入执行PK时，首先要输入结构的计算模型。
在 PKPM 软件中，有2种方式形成PK的计算模型文件。
一种是通过 PK 主菜单1数据交互输入和数检来实现结构模型的人机交互输入。
进行模型输入时，可采用直接输入数据文件形式，也可采用人机交互输入方式。
一般采用人机交互方式，由用户直接在屏幕上勾画框架、连梁的外形尺寸，布置相应的截面和荷载，填写相关计算参数后完成。
人机交互建模后也生成描述该结构的文本式数据文件。
另一种是利用 PMCAD 软件，从已建立的整体空间模型直接生成任一轴线框架或任一连续梁结构的结构计算数据文件，从而省略人工准备框架计算数据的大量工作。
PMCAD 生成数据文件后，还要利用 PK 主菜单 1 进一步补充绘图数据文件的内容，主要有柱对轴线的偏心、柱轴线号、框架梁上的次梁布置信息和连续梁的支座状况等信息。
这时的绘图补充数据文件最好也采用人机交互方式生成。
用这种方式可使用户操作大大简化。
PMCAD 还可生成底框上砖房结构中底层框架的计算数据文件，该文件中包含上部各层砖房传来的恒活荷载和整栋结构抗震分析后传递分配到该底框的水平地震力和垂直地震力。
由 PK 再接力完成该底框的结构计算和绘图。
2、结构计算计算模型输入完毕后，运行[计算], 程序自动进行一般框架、排架、连续梁的结构计算。
或者当计算剪力墙简化成的壁式框架结构或杆件节点较多时执行主菜单 A 壁式框架计算。
3、施工图设计根据主菜单1的计算结果，就可以进行施工图绘制了，即施工图设计部分。
在PK 软件中，提供了多种方式来进行施工图设计，主要有：①PK主菜单2实现框架梁柱整体施工图绘制；②PK主菜单3实现排架柱施工图绘制；③PK主菜单4实现连续梁施工图绘制；④PK主菜单5、6适用于框架的梁和柱分开绘图情况；⑤PK主菜单7、8适用于按梁柱表画图方式。
第三节由PMCAD主菜单4形成PK文件对较规则的框架结构，其框架和连续梁的配筋计算及施工图绘制可用PK软件来完成，而PK计算所需的数据文件可直接通过 PMCAD 主菜单4生成。