midas,组合结构分析 - 图文

例题5

组合结构分析

MIDAS/Gen

例题 组合结构分析

概要

2

例题5. 组合结构分析

此例题介绍使用MIDAS/Gen 的反应谱分析功能来进行组合结构分析的方法。

此例题的步骤如下:

1. 简要

2. 建立混凝土框架模型 3. 建立网壳模型 4. 合并数据文件 5. 设定边界条件 6. 定义组阻尼比 7. 定义荷载 8. 输入反应谱数据 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. 设计验算

例题 组合结构分析

1.简要

本例题介绍使用MIDAS/Gen进行组合结构反应谱分析，采用了合并数据文件的建模方法，并使用组阻尼比计算真实的振型阻尼比。例题模型是一个混凝土框架—网壳组合结构。(该例题数据仅供参考) 基本数据如下：

混凝土框架：

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

柱： 400x400 主梁： 200x400 次梁： 150x300 混凝土： C30

层高： 4.0m 层数：1 上弦： P 165.2x4.5 下弦： P 139.8x4.5 腹杆： P 76.3x3.2 设防烈度：7o（0.10g） 场地： Ⅱ类

网壳：

图1. 分析模型

3

例题 组合结构分析 4

尺寸示意如下：

图2. 混凝土框架平面示意

图3. 网壳立面示意

图4. 整体平面示意

例题 组合结构分析

2.建立混凝土框架模型

参考Gen用户培训例题1——钢筋混凝土结构的建模部分，建立混凝土框架模型，文件保存为“混凝土.mgb”。

图5. 混凝土框架模型

5

例题 组合结构分析 6

3.建立网壳

参考Gen语音资料——网壳建模，建立网壳模型，文件保存为“网壳.mgb”。

图6. 网壳模型

例题 组合结构分析

4.合并数据文件 注： 该步骤是为了在混凝土模型中合并网壳模型时， 能方便寻找到插入原点。

1 主菜单选择 模型>节点>建立

坐标中输入“0，0，0”，适用。

图7. 网壳模型原点处建立节点 2 主菜单选择 模型>单元>复制和移动

点击

全部选中，在“移动/复制单元”对话框中，鼠标点击“dx，dy，dz”，

在模型中利用鼠标将网架左下角点指向原点（0，0，0），适用。

7

例题 组合结构分析 注：“移动/复制单元”对话框中，‘删除自由节点’应勾选，移动后自由节点将自动被删除。

8

（0，0）

图8. 网壳移动示意 3 主菜单选择 文件>打开项目

打开“混凝土.mgb”，另存为“组合.mgb”。

4 主菜单选择 文件>合并数据文件 搜索文件 “网壳.mgb”，勾选“建立组”，“原点”则在模型中选中网壳待插入

点。

注：

1 当勾选“建立组”时，自动将被合并的几何模型建立一个结构组。

2 “原点”用来确定待合并模型中的原点在在当前模型中的几何位置。

例题 组合结构分析

图9. 合并数据文件

9

例题 组合结构分析

注：

1 对于需要定义组阻尼比的边界（如一般连接），需要同时定义对应边界组。

2 一般连接的定义请参考用户培训手册11——边界非线性分析。 10

5.设定边界条件

主菜单选择 模型>边界条件>一般支撑 利用

选择底部节点，固结约束。

图10. 输入边界条件

图11. 定义边界时选择边界组

注：

1 当使用组阻尼比时，阻尼比计算方法使用应变能因子法或单元质量和刚度因子法（目前只给出刚度系数）。

2 “仅在使用时计算”勾选时，表示当进行反应谱或时程分析时，程序才进行组阻尼比计算，否则不予计算。

例题 组合结构分析

6.定义组阻尼比

主菜单选择 模型>材料与截面数据>组阻尼比

未指定单元和边界的默认值中 阻尼比： 0.05， 即输入了混凝土的阻尼比。 已指定单元和边界的默认值中

组类型：结构 组名称：钢结构 阻尼比：0.02，添加。

图12.定义组阻尼比

11

例题 组合结构分析

7.定义荷载

12

1 主菜单选择 荷载>静力荷载工况

dl：恒荷载 ll：活荷载 wy：风荷载

图13.定义荷载工况 2 主菜单选择 荷载>自重

荷载工况：dl 自重系数：Z=-1

例题 组合结构分析

图14.定义自重

3 菜单选择 荷载>定义楼面荷载类型

定义楼面荷载：normal 名称：normal 荷载工况：dl（ll） 楼面荷载：-5（-2），添加。 13

例题 组合结构分析

14

图15.定义楼面荷载

4 主菜单选择 荷载>分配楼面荷载

按立面视图

，选中混凝土框架楼面，激活，再按平面视图

查看。楼面荷载类型：normal 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。

例题 组合结构分析

图16.分配楼面荷载

5 主菜单选择 荷载>节点荷载 按立面视图查看

荷载工况：dl 荷载方向：整体坐标系Z 荷载大小：FZ=-2KN 荷载工况：ll 荷载方向：整体坐标系Z 荷载大小：FZ=-4KN

，使用多边形选择

，选中网架上弦杆，激活，再按平面视图

图17.网壳上弦节点荷载

15

例题 组合结构分析

16

激活网架部分，按平面视图查看，选中上下弦一侧的边缘节点作为风荷载

wy的加载节点。

荷载工况：wy 荷载方向：整体坐标系Y 荷载大小：FY=6KN

图18.风荷载

例题 组合结构分析

8.输入反应谱数据

注：阻尼比暂时输入综合阻尼比0.04，定义反应谱荷载工况中将修改阻尼比并替换。

1 主菜单选择 荷载>反应谱分析数据>反应谱荷载工况

设计反映谱：GB50011-2001 设计地震分组：2 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：0.04

图19.生成设计反应谱

2 主菜单选择 荷载>反应谱分析数据>反应谱荷载工况: 特征值分析控制>频率数量（振型数）：10 反应谱分析控制：

振型组合方法：CQC 反映谱荷载工况名称：Rx，Ry，Rz

地震角度：Rx和Ry分别为0o，90o； Rz地震作用角度Z向

周期折减系数：0.8

阻尼比计算方法：应变能因子，并勾选“修改阻尼比” 17

例题 组合结构分析 注：

1 “适用阻尼计算方法”选择应变能因子方法，按已定义的组阻尼比基于应变能因子法计算各振型阻尼比。

2“修改阻尼比”勾选，则之前反应谱函数中输入的综合阻尼比将被替代。

3 用组阻尼比法进行时程分析时，时程荷载工况中阻尼计算方法也应选用应变能方法。

18

图20.反映谱荷载工况

例题 组合结构分析

9．定义结构类型

注：由于考虑了竖向地震作用，自重要转换到X、Y、Z三个方向上。

主菜单选择 模型>结构类型 结构类型：3-D

将结构的自重转换为质量：转换到X、Y、Z

图21. 定义结构类型 19

例题 组合结构分析

注：

1 由于考虑了竖向地震作用，自重要转换到X、Y、Z三个方向上。

2 此处转换的荷载不包括自重。

20

10．定义质量

主菜单选择 模型>质量>将荷载转换成质量： 质量方向：X，Y，Z

荷载工况：dl ( ll) 组合系数：1.0 ( 0.5)

图22. 定义质量

11.运行分析 主菜单选择 分析>运行分析

以上为整个前处理阶段，包括建模、荷载、边界、运行分析几个部分，下面进入后处理阶段。

注：

1 “考虑双向地震作用”勾选，可以考虑双向地震作用的荷载组合。

2 用户亦可自定义所需的荷载组合，先在左侧名称一栏定名称，在右侧选择荷载工况和组合系数。

例题 组合结构分析

12.荷载组合

主菜单选择 结果>荷载组合:

一般组合：选择规范按混凝土（程序按混凝土规范生成的荷载组合较全）生成，用

于查看内力变形等结果，一般组合中有包络组合

混凝土设计：用于混凝土结构设计部分组合，点击自动生成 钢结构设计：用于钢结构设计部分组合，点击自动生成 设计规范：GB50010-02及GB50017-03

图23. 荷载组合

21

例题 组合结构分析 注：

1表格中给出每个振型的频率、周期、振型参与质量、阻尼比，其中阻尼比就是反应谱荷载工况中所取用的。

2 质量和刚度系数计算，是针对 Rayleigh公式: [C]=Alpha*[M]+

Beta*[K] 中的Rayleigh系数——Alpha和Beta，可以通过两个模态的频率和阻尼比进行求解，常用于动力弹塑性分析。

22

13.查看结果

1 主菜单选择 结果>组阻尼计算的各振型阻尼比

图24. 查看振型阻尼比

2 主菜单选择 结果>周期与振型

例题 组合结构分析

图25. 查看振型

3 主菜单选择 结果>内力>桁架单元内力

选择内力中指定受拉或受压，则只显示受拉单元或受压单元的内力。

图26. 桁架单元内力图

查看反力、位移、内力、周期等其他结果，请参考Gen用户培训例题1——钢筋混凝土结构的后处理部分。

23

例题 组合结构分析

24

14.设计验算

由于本结构是混凝土和钢结构组合结构，因此一般设计参数、钢筋混凝土设计参数和钢结构设计参数均需要设定。具体可以参考Gen用户培训例题1——钢筋混凝土结构的设计部分和Gen用户培训例题4——钢结构的设计部分，下面只给出部分步骤。

1 主菜单选择 设计>一般设计参数>指定构件

选中混凝土结构，分配类型： 自动 选择类型： 根据选择。

图27. 指定构件 2 主菜单选择 设计>钢结构设计结果简图

激活网架上弦，按平面视图

查看

验算比：轴向 显示类型：等值线、图例和数值选项

例题 组合结构分析

图28. 上弦轴向容许应力比

3 主菜单选择 设计>钢筋混凝土结构设计简图 按截面激活混凝土梁，按平面视图

查看，

验算比：组合 显示类型：梁、柱

输出成份：轴压比、主筋、抗剪钢筋 柱截面尺寸系数：2

图29. 混凝土梁配筋简图

25

例题 组合结构分析 4 主菜单选择 视图>显示选项

注: 对单元输出值进行修改，得到输出字体的颜色和大小等。

26

图30. 调整简图中的输出字体

例题 组合结构分析 4 主菜单选择 视图>显示选项

注: 对单元输出值进行修改，得到输出字体的颜色和大小等。

26

图30. 调整简图中的输出字体

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