midasGen-钢筋混凝土框架剪力墙动力弹塑性分析.doc

-钢筋混凝土框架剪力墙动力弹塑性分析例题. 钢筋混凝土框架剪力墙动力弹塑性分析概要此例题将介绍利用 midas Gen做动力弹塑性分析的整个过程，以及查看分析结果的方法。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. 用建模助手建立模型平面4. 生成框架柱5. 建立剪力墙6. 楼层复制及生成层数据文件7. 生成墙号8. 定义边界条件9. 输入楼面荷载10. 定义构造类型11. 定义质量12. 定义配筋13. 定义及分配铰特性值14. 输入时程分析数据15. 运行分析16. 查看结果1.简介本例题介绍使用 midas Gen 的动力弹塑性分析功能来进展抗震设计的方法。例题模型为二层钢筋混凝土框架剪力墙构造。(该例题数据仅供参考) 根本数据如下：Ø 轴网尺寸：3m *3mØ 柱: 300*300Ø 主梁： 200*300Ø 混凝土： C30Ø 层高： 一二层 ：3.0mØ 地震波： El CentroØ 分析时间： 12 秒图1 分析模型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. 主菜单项选择择 文件>新工程2. 主菜单项选择择 文件>保存:输入文件名并保存3. 主菜单项选择择 工具>设置>单位系:长度 m, 力 kN注：也可以通过程序右下角随时更改单位。 图2 定义单位体系4. 主菜单项选择择 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：GB10(RC) 混凝土：C30 材料类型：各向同性5. 主菜单项选择择 特性>截面>截面特性值：添加：定义梁、柱截面尺寸；墙厚度图3 定义材料图4 定义梁、柱截面及墙厚度3.用建模助手建立模型主菜单项选择择 构造>建模助手>根本构造>框架：输入：添加*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，200*300；生成框架；插入：插入点，0，0，0；Alpha，90。 图5 建立框架4.建立框架柱生成框架柱的步骤如下：主菜单项选择择 节点/单元>单元>扩展：注：此处柱子高度-3，负号代表沿Z轴负向。扩展类型：节点>线单元 单元类型：梁单元 材料：C30 截面：300×300 输入柱子高度：dz=-3在模型窗口中选择生成柱的节点 图6 生成框架柱5.建立剪力墙生成剪力墙的步骤如下：主菜单项选择择 节点/单元>单元>扩展：注：此处墙高度-3，负号代表沿Z轴负向。扩展类型：线单元平面单元 单元类型：板单元 材料：C30 厚度：0.25 输入柱子高度：dz=3在模型窗口中选择生成墙的线单元 图7建立剪力墙6.楼层复制及生成层数据文件1：主菜单项选择择 构造>建筑>控制数据>复制层数据:复制次数：1 距离：3 添加在模型窗口中选择要复制的单元，点击2：主菜单项选择择 构造>建筑>控制数据>定义层数据:考虑刚性楼板 地面高度：点击，假设勾选使用地面高度，则程序认定此标高以下为地下室注：需要输出时程分析层结果的时候，勾选时称分析结果的层反响 图8 生成层数据7.生成墙号1：主菜单项选择择 构造>控制数据>自动生成墙号: 图9 生成墙号8.定义边界条件主菜单项选择择 边界>边界>一般支承:在模型窗口中选择柱底嵌固点 图10 输入边界条件9.输入楼面荷载1：主菜单项选择择 静力荷载>建立荷载工况>静力荷载工况:dl：恒荷载 ll：活荷载 图11 定义荷载工况2：主菜单项选择择 荷载>静力荷载>构造荷载/质量>自重: 荷载工况：dl 自重系数：Z=-1图12 定义自重3：菜单项选择择 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：注：此处负号代表荷载方向沿Z轴负向。定义各房间荷载:名称：floor 荷载工况：dlll 楼面荷载：-5，-4图13 定义楼面荷载4：主菜单项选择择 视图>激活>全部>按属性激活：选择按层激活:激活2F层图14 按层激活5：主菜单项选择择 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：floor 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3在模型窗口指定加载区域节点注： 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。图15 分配楼面荷载6：主菜单项选择择 结果>组合>荷载组合：自定义荷载组合“组合，荷载工况系数：dl(ST)，1.0；ll(ST)，0.5图17 自定义荷载组合7：主菜单项选择择 荷载>静力荷载>建立荷载工况>使用荷载组合:图18 使用荷载工况建立荷载组合8：主菜单项选择择 视图>激活>全部>全部激活视图>显示: 荷载 查看输入的荷载 图19 显示荷载10.定义构造类型主菜单项选择择 构造>类型>构造类型构造类型：3D(三维分析) 将构造的自重转换为质量：转换到*、Y(地震作用方向)图20 定义构造类型11.定义质量1：主菜单项选择择 荷载>静力荷载>构造荷载/质量>节点质量>荷载转化为质量： 质量方向：*，Y荷载工况：DL LL组合系数：1.0 0.5图21 定义荷载质量2：主菜单项选择择 荷载>静力荷载>构造荷载/质量>节点质量>节点质量：本例题为了更好的看到铰的开展情况，给各节点添加节点质量增大地震作用选取二层屋顶的所有节点，m*：100KN/g，mY：100KN/g图22 定义节点质量12.定义配筋主菜单项选择择设计>混凝土设计>混凝土构件验算：梁，柱构件编辑验算用梁截面数据：i-节点，中央，j-节点：配筋上下各2根d10的钢筋箍筋d10，保护层厚度0.035m。编辑验算用柱截面数据：箍筋类型：环筋d10，主筋8根d10，层数：3环箍/螺旋箍肢数：0.24m，排列：Y：4，Z：4，主筋的重心位置(do):0.035m编辑验算用墙钢筋数据：竖向d12300，水平d10300 图23 编辑验算用梁截面数据 图24 编辑验算用柱截面数据图25 编辑验算用墙钢筋数据13.定义及分配铰特性值注：单元位置，为计算铰特性值所选用的截面配筋位置。滞回模型说明请参照帮助文件1：主菜单项选择择 特性>塑性材料>非弹性铰>定义非弹性铰特性值定义梁铰名称：beam，屈服强度面计算方法：自动计算，材料类型：钢筋混凝土构件类型：梁，单元位置：中央，截面名称：1：200×300，特性值：勾选My铰数量：5，滞回模型：Clough，特性值：自动计算注：滞回模型说明请参照帮助文件计算卸载刚度的幂阶，用来调整混凝土开裂后刚度卸载 图26 定义梁铰特性值定义柱铰名称：colu，屈服强度面计算方法：自动计算，材料类型：钢筋混凝土构件类型：柱，截面名称：2：300×300，特性值：勾选F*,My，铰数量：5滞回模型：Clough，特性值：自动计算F* MY图27 定义柱铰特性值定义墙铰名称：wall，单元类型：梁-柱，材料类型：混凝土，墙类型：板定义：弯矩-旋转角，铰类型：骨架，相关类型：强度P-M,特性值：勾选Fz,My，滞回模型：修正武田三折线，特性值：自动计算 FZ MY图28 定义墙铰特性值 2：主菜单项选择择 特性>塑性材料>非弹性铰>分配非弹性铰 单元类型：梁非弹性较特性值：选择上一步定义的梁和柱铰特性值beam或colu选择所有匹配单元 程序自动选择相应截面的单元单元类型：墙非弹性较特性值：选择上一步定义的梁和柱铰特性值wall选择所有匹配单元 程序自动选择相应截面的单元图29 分配非弹性铰14.输入时程分析数据1：主菜单项选择择 荷载>地震作用>时程分析数据>时程函数：添加时程函数:时间函数数据类型：无量纲加速度 地震波：选Elcenth波注：地震波的最大加速度调整，可以通过放大系数或最大值来实现。放大系数：1也可以>1 图30 添加时程函数2：主菜单项选择择 荷载>地震作用>时程分析数据>荷载工况：添加荷载工况名称：SC1完毕时间：12秒指地震波的分析时间，假设地震波的作用时间为50秒，我们只分析到12秒处，分析时间步长：0.01表示地震波上的取值步长，一般不要低于地震波的时间间隔，输出时间步长：1整理结果时输出时间步长，例如完毕时间为20秒，分析时间步长为0.02秒，则计算结果有20/0.02=1000个，如果在输出时间步长中输入2，则表示隔一步输出一步的结果。分析类型：非线性，分析方法：直接积分法。时程类型：瞬态地震波，当波为谐振函数时选择线性周期。加载顺序：接续前次 dl+0.5ll阻尼计算方法：质量和刚度因子，周期 1.46 、0.45 阻尼比 0.05图31 时程荷载工况3：主菜单项选择择 荷载>地震作用>时程分析数据>地震作用>地面：地面加速度，定义地震波作用方向时程分析荷载工况名称：SC1*方向时程分析函数：函数名称：Elcenth系数：1地震波增减系数到达时间：0秒表示地震波开场作用时间Y方向时程分析函数：函数名称：NONEZ方向时程分析函数：假设不考虑竖向地震作用此项可不填水平地面加速度的角度：*、Y两个方向都作用有地震波时，如果输入0度，表示*方向地震波作用于*方向，Y向地震波作用于Y方向。如果输入90度，表示*方向地震波作用于Y方向，Y向地震波作用于*方向。如果输入30度，表示*方向地震波作用于与*轴成30 度方向，Y向地震波作用于与Y轴成30度方向。操作：添加图32 地面加速度15.运行时程分析主菜单项选择择 分析>运行>运行分析16.时程分析结果1：主菜单项选择择 结果>时程>时程分析结果>位移/速度/加速度:可以查看在地震波作用下，各个时刻各节点的位移情况荷载工况：SC1步骤：11.16可以任选*一时刻时间函数：Elcenth位移：任选一方向位移假设选择动画，可以以动画形式显示各时刻各节点的位移情况 图33 任意时刻位移图2：主菜单项选择择 结果>时程>时程图表/文本>时程图形可以查看各节点位移及各单元的力及应力情况定义/编辑函数：位移添加新函数名称：D1 节点号：在模型窗口选择*一节点结果类型：位移参考点：地面输出分量：D*时程分析荷载工况：SC1图34 定义节点时程函数 图35 节点位移时程图表 3：主菜单项选择择 结果>时程>时程图表/文本>层图形:层数据图形，以图形方式查看各层在地震波作用下各时刻所分担的地震剪力 方向：*轴方向Y轴方向层：2层 时程工况：SC1图36 定义层剪力时程函数 图37 层剪力时程图表4：主菜单项选择择 结果>时程>时程分析结果>非弹性铰状态时程荷载工况：SC1 步骤：12 亦可以通过鼠标在地震波图形上点取时间函数：Elcent_h 结果类型：铰状态 成分： Ry图38 非弹性铰图形显示. z.