midas Gen-钢筋混凝土框架结构抗震分析及设计

例题1 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

2

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

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

图1 结构平面图

3

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

注：也可以通过程序右下角

随时更改单位。

4

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 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

1.

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

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

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

6

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

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

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 7

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

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；

注：图标菜单可

显示节点号。

8

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。

图9 建立梁单元

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

5.复制单元

主菜单选择 节点/单元>单元>移动复制: 形式：复制；利用

选取刚建立的单元

移动复制：任意间距：方向y，间距3@5；在交叉分割项，将节点和单元都选上。

图10 复制梁单元

6.定义用户坐标系

主菜单选择 结构>坐标系/平面>UCS>X-Y平面:

坐标原点：26.4,15,0（直接输入数字或鼠标在模型窗口点选)；旋转角度:-60； 保存当前UCS：输入名称“用户坐标1”（可自定义）

图11 定义用户坐标系

9

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

10

7.主菜单选择 节点/单元>单元>建立单元: 截面名称：250x450；选择节点：14； 节点连接：采用相对坐标dx,dy,dz：15，0，0

图12 建立梁单元 8.复制单元

主菜单选择 节点/单元>单元>移动复制: 形式：复制；利用

选取刚建立的单元

移动复制：任意间距：方向y，间距3@5；在交叉分割项，将节点和单元都选上。

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

图13 复制梁单元 9.主菜单选择节点/单元 >单元>建立单元: 截面名称：250x450；节点连接：29，35；在交叉分割项，将节点和单元都选上。

图14 建立梁单元 10.复制单元

主菜单选择节点/单元>单元>移动复制: 利用

选取刚建立的单元；形式：复制；

移动和复制：任意间距，方向x，间距3@-5；在交叉分割项，将节点单元都选上。

11

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

注： 回到整体坐标系 主菜单选择：视图>

UCS/GCS

12

图15 复制梁单元 11.建立曲梁

主菜单选择 节点/单元>单元>建立曲线并分割成线单元: 建立曲梁。

图16 建立曲梁

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

12：建立次梁

主菜单选择 节点/单元>单元>移动复制: 选择复制对象；输入复制间距1.75；

截面号增幅选2 (即选择次梁截面)；在交叉分割项，将节点和单元都选上。同时 删除部分梁单元，选择多余梁单元，按DEL键。

注：次梁截面修改也可以应用拖放的功能修改截面

图17 建立次梁

4. 建立框架柱及剪力墙

1.主菜单选择 节点/单元>单元>扩展： 扩展类型：节点—>线单元； 单元类型 ：梁单元； 材料：C30 截面：500x500； 输入复制间距：dz=-4.5

注：对于不生成柱子的位置，可以用 解除选择不生成柱子位置的节点。

在模型窗口中选择生成柱的节点。

13

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

图18 生成框架柱

2.主菜单选择节点/单元>单元>修改参数>单元坐标轴方向:

选择Beta角，Beta=60o，在模型窗口选择框架2部分需要旋转的框架柱。 3.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 ：墙单元（板单元） 生成形式： 复制和移动 输入复制间距：dz=-4.5 在模型窗口选择生成墙的梁单元。

注：扩展时可以勾选目标> 删除选项，确认是否保留梁单元。

图19 生成剪力墙

14

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

4.主菜单选择节点/单元>单元>剪力墙洞口：

方向：i->j 距离： dx:1.9m dy:0m 洞口尺寸：w:1.2m h:3.5m 勾选：分割框架单元 合并重复节点

在模型窗口选择要分割的墙单元，并按F2键或主菜单选择 视图>激活>激活。

注：根据洞口尺寸会自动生成连梁截面

图20 剪力墙开洞

5.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：5 距离：3 添加 在模型窗口中选择要复制的单元

15

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

图21 楼层复制

2.主菜单选择 结构>建筑>控制数据>定义层数据: 点击生成层数据：考虑5%偶然偏心 考虑刚性楼板：若为弹性楼板选择不考虑

地面高度：若勾选使用地面标高，则程序认定此标高以下为地下室，勾选层剪力比

注：程序自动计算风荷载时，程序将自动判别地面标高以下的楼层不考虑风荷载作用。

图22 生成层数据

16

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

3.主菜单选择 结构>建筑>控制数据>自动生成墙号: 避免设计时（同一层）不同位置的墙单元编号相同，特别是在利用扩展单元功能时，一次生成多个墙单元时，这些墙单元的墙号相同，若这些墙单元不在（同一）直线上，X向、Y向都有时，程序则认为没有直线墙不给配筋设计。

6.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及墙底嵌固点

注：可以利用面选

的功能对下部节点进行选择。

图23 输入边界条件

7. 输入楼面及梁单元荷载

1.主菜单选择 荷载>静力荷载>建立荷载工况>静力荷载工况:

DL:恒荷载 LL：活荷载 WX:风荷载 WY:风荷载

17

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

18

图24 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25 定义自重

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

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：办公室、卫生间、屋面 名称：OFFICE 荷载工况：DL（LL） 楼面荷载：-4.3（-2.0） 按

名称：BATHROOM 荷载工况：DL（LL） 楼面荷载：-6（-2.0） 按

名称：ROOF 荷载工况：DL（LL） 楼面荷载：-7（-0.5） 按

图26 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

19

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

20

图27 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:

楼面荷载类型：OFFICE 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4@3在模型窗口指定加载区域节点 同样方法输入BATHROOM 楼面荷载

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。

注： 对于异形板，分配楼面荷载可以采用多边形-长度或者多边形-面积的方法。

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

图28 分配楼面荷载 6.主菜单选择 荷载>静力荷载>梁荷载>连续梁单元荷载： 荷载工况： DL 选择： 添加

荷载类型：均布荷载 荷载作用单元：两点间直线

方向：整体坐标系Z 数值：W= -10 复制荷载：方向Z，距离4@3 加载区间（两点）：选择加载梁单元。

图29 输入梁单元荷载 21

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

22

7.重复步骤5和6输入屋面荷载及梁单元荷载 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30 显示荷载

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

8. 输入风荷载

1.主菜单选择 荷载>静力荷载>横向荷载>风荷载> 添加 荷载工况：WX

风荷载设计标准： GB50009-2012。 基本周期：自动计算

风荷载方向系数：X轴方向系数 1 Y轴方向系数 0

图31 风荷载输入

2.重复步骤1，输入Y向风荷载WY，注意此时风荷载方向系数：X轴方向系数0，Y轴

方向系数1。

23

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

24

9. 输入反应谱分析数据 1.主菜单选择 荷载>地震作用>反应谱分析数据>反应谱函数>添加:

设计反应谱：GB50011-2010；

设计地震分组：1；地震设防烈度：7o（0.10g）； 场地类别：Ⅱ； 地震影响：多遇地震； 阻尼比：0.05

图32 生成设计反应谱 2.主菜单选择 荷载>地震作用>反应谱数据>反应谱: 特征值分析控制>频率数量（振型数）：6 反应谱分析控制> 振型组合方法：CQC 反应谱荷载工况名称：Rx (Ry) 地震角度：0o( 90o) 周期折减系数：0.8

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

图33 反应谱荷载工况 25

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

图39 梁单元内力图

图40 墙单元内力图

2.主菜单选择 结果>结果>应力>梁单元应力图: 查看各种工况组合下梁单元应力

3.主菜单选择 结果>结果>内力>构件内力图: 查看在各种工况组合下构件的内力

31

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

32

图41 构件内力图 4. 梁单元细部分析

主菜单选择 结果>详细>梁单元>梁单元细部分析: 查看各个梁单元在各种工况作用下应力及内力图

图42 梁单元细部分析

5. 振型形状及各振型所对应的周期

主菜单选择 结果>模态>振型>周期与振型: 查看各种振型作用下的结构各向位移及自振周期

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

图43 振型形状及周期 6. 稳定验算

主菜单选择 结果>其它>稳定验算: 刚重比验算 结构类型： 框—剪 荷载工况：全选

注：高层建筑结构的整体稳定验算按照《高层建筑混凝土结构技术规程》最新规范中的第5.4.1条，5.4.4条进行验算

33

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

34

图44 稳定验算 7. 周期

主菜单选择 结果>表格>结果表格>振型与周期： 输出各振型周期及有效质量参与系数 图45 周期及质量参与系数表格 8. 层间位移

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

主菜单选择 结果>表格>结果表格>层>层间位移角验算： 输出各种工况下各层的层间位移角，并和层间位移角限值进行验算。

图46 层间位移验算表格 9. 层位移

主菜单选择 结果>表格>结果表格>层>层位移: 输出水平作用下各层最大位移及平均位移

图47 层位移验算表格 10. 层剪重比

主菜单选择 结果>表格>结果表格>层>层剪重比: 输出各层地震作用下各层的剪力及剪重比

35

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

36

图48 层剪力及剪重比表格 11. 层构件剪力比

主菜单选择 结果>表格>结果表格>层>层构件剪力比： 查看各种工况下框架柱和剪力墙的地震剪力和比率。

图49 层构件剪力比表格 12. 倾覆弯矩

主菜单选择 结果>表格>结果表格>层>倾覆弯矩： 查看各种工况下框架和剪力墙的倾覆弯矩。

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

图50 倾覆弯矩表格

13. 侧向刚度不规则验算

主菜单选择 结果>表格>结果表格>层>侧向刚度不规则验算: 输出各层的层刚度比，并判断侧向刚度是否规则。

图51 层刚度比验算表格 14. 薄弱层验算

主菜单选择 结果>表格>结果表格>层>楼层承载力突变验算： 输出各层抗剪承载力，本层与上一层的抗剪承载力之比，并判断各层强度是否规

37

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

38

则。

图52 楼层承载力突变验算

．配筋设计

1. 一般设计参数

主菜单选择 设计>通用>一般设计参数>指定构件： 自动指定构件自由长度。当梁单元中间被其它节点分割成几部分时，需由程序自动指定构件，定义梁单元在强轴作用平面内的自由长度。注：当有非直线梁单元时,需在模型中选择此梁单元由手动完成。

2．钢筋混凝土构件设计参数

1：主菜单选择 设计>设计>RC设计>设计规范： 定义抗震等级，抗扭折减系数及梁端弯矩调幅系数

15

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

图53 设计标准

2：主菜单选择 设计>设计>RC设计>编辑混凝土材料: 定义主筋、箍筋设计强度及混凝土强度等级

图54 钢筋混凝土材料特性 39

例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计

3：主菜单选择 设计>设计>RC设计>定义设计用钢筋直径:

选择梁、柱、墙钢筋直径及混凝土保护层厚度

图55 定义设计用钢筋直径

3．钢筋混凝土构件设计

1：主菜单选择 设计>混凝土设计>混凝土构件设计>梁设计: 梁设计结果查看

选择项勾选某个梁单元，再勾选连接模型空间，在模型空间可以看到选择的梁单 元，点选图形结果以图形方式输出，点选详细结果以文本文件输出。

40

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/c2v7.html