midas Gen-转换梁分析设计

例题6 转换梁分析和设计 1

例题 转换梁分析和设计

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例题. 转换梁分析和设计

概要

此例题将介绍利用midas Gen进行框架结构转换梁分析和设计的整个过程。工程中为了简便，有时将转换深梁直接用梁单元模拟。本例题中为了对比，对转换梁分别采用三种单元（梁单元、板单元和实体单元）进行模拟，以揭示转换深梁与一般浅梁的区别。

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. 用建模助手建立模型 4. 生成框架柱

5. 楼层复制及生成层数据 6. 定义边界条件 7. 输入楼面荷载 8. 施加横向荷载 9. 定义结构类型 10. 定义质量数据 11. 运行分析 12. 查看结果

例题 转换梁分析和设计

1.简介

本例题介绍使用midas Gen进行转换深梁的分析设计方法。例题模型为三层钢筋混凝土框架结构。(该例题数据仅供参考) 基本数据如下：

1. 轴网尺寸：见平面图 2. 柱: 500mmx500mm 3. 主梁： 200mmx600mm 4. 混凝土： C30

5. 层高： 一层 ：4.0m 二～三层：3.5m 6. 设防烈度：7o（0.10g） 7. 场地： Ⅱ类

图1 分析模型 3

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注：也可以通过程序

右

下

角

随时更改单位。

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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

2. 主菜单选择 文件>保存: 输入文件名并保存 3. 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

4. 主菜单选择 特性>材料>材料特性：

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 5. 主菜单选择 特性>截面>截面特性值：

添加：定义梁、柱截面尺寸

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图3 定义材料

图4 定义梁、柱截面 6. 主菜单选择 特性>截面>厚度：

添加：定义板厚度，面内和面外：0.2

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图5 定义板厚度

3.用建模助手建立模型

主菜单选择 结构>建模助手>基本结构>框架：

输入：添加x坐标，距离3，重复2；

添加z坐标，距离3，重复2；

编辑： Beta角，90度；材料，C30；截面，200x600；生成框架； 插入：插入点，0，0，0；Alpha，-90。

注：

此处柱子高度-4，负号代表沿Z轴负向。

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图6 建立框架 4.建立框架柱

生成框架柱的步骤如下： 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：500×500 输入柱子高度：dz=-4 在模型窗口中选择生成柱的节点

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图7 生成框架柱

5.楼层复制及生成层数据

1：主菜单选择 结构>建筑>控制数据>复制层数据: 复制次数：2 距离：3.5 添加 在模型窗口中选择所有单元 适用

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图8 复制楼层

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：点击

，若勾选使用地面高度，则程序认定此标高以下为地下室

图9 生成层数据

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3：修改转换梁截面:

打开捕捉节点，消隐，打开单元号显示开关。

单选单元7，在树型菜单中将截面1600X200拖放到模型空间，修改深梁截面尺寸。

图10 生成层数据

4：复制框架结构，以对比转换深梁分别用板单元和实体单元模拟时的分析和设计方法：

选择所有单元，节点/单元>单元>复制移动 等间距：（12,0,0），复制次数：2。

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图11 复制框架结构

5：建立转换深梁板单元模型

选择单元70，节点/单元>单元>扩展

图12 建立板单元模型

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选择单元70和133，拖放材料虚梁和截面虚梁修改单元属性。 点击生成的板单元，节点/单元>单元>分割

单元类型：其它平面单元，x方向分割数量：15，y方向分割数量：8 适用。

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分割板单元使其与周围的虚梁和柱节点耦合 节点/单元>单元>分割

单元类型：线单元；被节点分割；

要分割的单元：206；分割单元的节点：110；适用。 要分割的单元：205；分割单元的节点：109；适用。 选择单元206，205

单元类型：线单元；等间距；

X方向分割数量：7；合并重复节点。

图13 分割板单元模型

6：建立转换深梁实体单元模型

工作树>单元，双击板单元选择深梁。 节点/单元>单元>复制和移动 等间距：（12，0，0） 交叉分割：节点和单元

复制节点属性；复制单元属性。

选择单元133，节点/单元>单元>分割 单元类型：线单元；等间距；

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X方向分割数量：15；适用。 节点/单元>单元>分割

单元类型：线单元；被节点分割；

要分割的单元：142；分割单元的节点：392；适用。 要分割的单元：139；分割单元的节点：378；适用。 选择单元142，139

单元类型：线单元；等间距；

X方向分割数量：8；合并重复节点。

用多边形选择方法选择第三个框架上的板单元 节点/单元>单元>扩展

扩展类型：平面单元->实体单元 目标：“删除”选项不勾选 等间距，（0.1，0，0）

前次选择，目标：选择“删除”选项 等间距，（-0.1，0，0）

图14建立实体单元模型

7：转换深梁实体单元刚性连接 边界>连接>刚性连接

主节点：76，添加：节点423、567；刚性连接的自由度：DX、DY、RZ；适用。 同理对如下表中其它节点施加刚性连接，通过表格输入也可以完成。

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图15

节点刚性连接和表格

：释放刚性板连接 边界>其他>解除刚膜连接

选择节点：73、76、393、423、537、567；适用。 图16 解除刚膜连接

9、建立转换梁上的剪力墙

选择模型1的转换梁单元7，模型2和模型3的虚梁 节点/单元>单元>扩展

扩展类型：线单元->平面单元 目标：“删除”选项不勾选

材料：C30 厚度：0.2000 板单元 等间距，（0，0，3.5） 复制次数：2

例题 转换梁分析和设计

适用

图17建立剪力墙

10、分割与剪力墙相交的梁 选择单元号91、112、154、175 节点/单元>单元>分割 单元类型：线单元

等间距；x方向分割数量：15 合并重复节点：勾选

11、生成墙号 结构>建筑>数据控制>自动生成墙号 选择“所有”，确定

图18 生成墙号

6.定义边界条件

主菜单选择 边界>边界>一般支承: 在模型窗口中用

选择功能选择柱底嵌固点。

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图19 输入边界条件

7.输入楼面荷载

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

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图20 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21 定义自重

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注：

此处负号代表荷载方向沿Z轴负向。

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3：主菜单选择荷载>静力荷载>初始荷载/其他 >分配楼面荷载>定义楼面荷载类型 定义楼层楼面荷载: 名称：office 荷载工况：DL（LL） 楼面荷载：-2，-3

图22 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

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图23 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>分配楼面荷载 楼面荷载类型：office 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2@3.5 在模型窗口指定加载区域节点

按属性激活：选择按层激活：激活屋顶 楼面荷载类型：roof 分配模式：双向 荷载方向：整体坐标系Z 在模型窗口指定加载区域节点

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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。

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图24 分配楼面荷载 8. 施加横向荷载

1：施加横向风荷载

主菜单选择 荷载>静力荷载 >结构荷载/质量>节点荷载: 选择节点：5、41、77；荷载工况名称：WX， FX:19.3，适用；

图25 施加X向风荷载

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选择节点：23、59、95

荷载工况名称：WX， FX：21.4，适用； 选择节点：32、68、104

荷载工况名称：WX， FX：11.6，适用；

选择节点：5、41、77；

荷载工况名称：WY， FY:24.0，适用； 选择节点：23、59、95

荷载工况名称：WY， FY:26.7，适用； 选择节点：32、68、104

荷载工况名称：WY， FY:14.4，适用。

2、定义反应谱工况

主菜单选择 荷载>地震作用>反应谱数据>反应谱函数，添加； 设计地震分组：2，地震设防烈度：7（0.1），场地类别：III，阻尼比：0.05；

图26 定义反应谱函数

主菜单选择荷载>地震作用>反应谱数据>反应谱荷载工况， 荷载工况名称：rx，地震作用角度：0； 适用阻尼计算方法：阻尼：振型，所有振型的阻尼比：0.05；

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特征值分析控制：分析类型：Lanczos方法，振型数量：9； 模态组合控制：振型组合类型：CQC； 操作：添加；

荷载工况名称：ry，地震作用角度：90； 操作：添加。

9. 定义结构类型 主菜单选择 结构>类型>结构类型 结构类型：3－D (三维分析)

将结构的自重转换为质量：转换到X、Y (地震作用方向)

图27 定义结构类型

10. 定义质量数据

1：主菜单选择 荷载>静力荷载>结构荷载/质量>节点质量>荷载转化为质量 质量方向：X，Y 荷载工况：DL LL

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组合系数：1.0 0.5

图28 定义荷载质量

11. 运行分析

主菜单选择 分析>运行>运行分析

12. 查看结果

1：主菜单选择 结果>组合>荷载组合 点击 自动生成；

勾选添加包络；选择规范：混凝土；设计规范：GB50010-10； 点击 确认；

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2：主菜单选择 结果>结果>反力>反力 荷载工况/荷载组合： CB：gLCB1； 反力：FZ；

显示类型：勾选 数值； 数值：小数点以下位数：1；

点击 适用； 俯视图；

图29 查看反力 3：主菜单选择 结果>结果>变形>位移等值线 荷载工况/荷载组合： CB：gLCB1； 位移：DXYZ；

显示类型：勾选 等值线； 勾选 变形；勾选 图例； 点击 适用； 标准视图；

图30 查看位移等值线

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4：主菜单选择 结果>模态>振型>周期和振型 荷载工况（模态号）：Mode 1； 模态成分：Md-XYZ；

显示类型：勾选 图例； 勾选 等值线； 点击 适用；

图31 查看周期和振型 5：主菜单选择 结果>表格>结果表格>层>层间位移角…

结果>表格>结果表格>层>层剪重比（反应谱分析）

图32层数据表格 25

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6、查看转换梁（板单元模型）内力 激活模型2，结果>结果>内力>板单元内力 荷载工况/荷载组合：CB：glcB1 内力选项：单元坐标系； 单元

内力：Myy；显示类型：勾选 等值线， 勾选 图例； 点击 适用；

图33 转换梁内力云图（板模型） 7、查看板剖断面内力图

主菜单选择 结果>结果>内力>板单元内力：剖断面 荷载工况/荷载组合：CBmax：STL：ENV_STR； 剖断面定义：

名称：a； P1：单击节点188，P2：单击节点173； 名称：b； P1：单击节点244，P2：单击节点118； 点击 添加； 内力 Mxx；勾选 数值；勾选 最小/最大值； 点击 适用。

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图34 板剖断面内力图 8、查看板单元局部方向内力合力

主菜单选择 结果>详细>局部方向内力的合力

形式：用交叉线选择板边缘；荷载工况：CB：glcB1；容许误差：0.0001； 输入坐标：在位置后空白处点击变成草绿色，然后单选节点109、节点37、 节点111，出现虚线；点击计算；

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图35 转换梁内力合力（板模型） 9、查看实体单元局部方向内力合力

激活实体单元；标准视图；

主菜单选择 结果>详细>局部方向内力的合力

形式：多边形选择，单元类型：实体；荷载工况：CB：glcB1；容许误差：0.0001；输入坐标：在位置后空白处点击变成草绿色，然后单选节点666、节点522、 节点393和节点537，出现虚线； 点击 计算；

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图36 转换梁内力合力（实体模型）

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/piq5.html