midas-gen动力弹塑性分析

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1、 例题 例题 动力弹塑性分析 动力弹塑性分析 M M MI I ID D DA A AS S S/ / /G G Ge e en n n 1 例题例题 动动力力弹弹塑性分塑性分析析 例题2. 动力弹塑性分析 例题2. 动力弹塑性分析 概要 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: 1.1. 简要 2.2. 设定操作环境及定义材料和截面 3.3. 用建模助手建立模型平面 4.4. 生成框架柱 5.5. 楼层复制及生成层数据文件 6.6. 定义边界条件 7.7. 输入楼面荷载 8.8. 定义结构类型 9.9. 定义质量 10

2、.10. 定义配筋 11.11. 定义及分配铰特性值 12.12. 输入时程分析数据 13.13. 运行分析 14.14. 查看结果 2 1.简要简要 本例题介绍使用MIDAS/Gen 的动力弹塑性分析功能来进行抗震设计的方法。例题模型为二 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： ? 轴网尺寸：见平面图 ? 柱: 300x300 ? 主梁： 200x300 ? 混凝土： C30 ? 层高： 一二层 ：3.0m ? 地震波： El Centro ? 分析时间： 12 秒 图1. 分析模型 图1. 分析模型 3 例题例题 动动力力弹弹塑性分塑性分析析 2.设定操作环境及定义材

3、料和截面 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 工具单位体系: 长度 m, 力 kN 图2. 定义单位体系 图2. 定义单位体系 4. 主菜单选择 模型材料和截面特性材料： 添加：定义C30混凝土 材料号：1 名称：C30 规范：GB(RC) 混凝土：C30 材料类型：各向同性 5. 主菜单选择 模型材料和截面特性截面： 添加：定义梁、柱截面尺寸 注：也可以通 过程序右下角 注：也可以通 过程序右下角 随时更改单位 。 随时更改单位 。 4 图3 定义材料 图3

4、 定义材料 图4 定义梁、柱截面 图4 定义梁、柱截面 5 例题例题 动动力力弹弹塑性分塑性分析析 3.用建模助手建立模型 3.用建模助手建立模型 主菜单选择 文件新项目主菜单选择 模型结构建模助手框架： 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，200x300；生成框架； 插入：插入点，0，0，0；Alpha，90。 图5 建立框架 图5 建立框架 6 4.建立框架柱 4.建立框架柱 生成框架柱的步骤如下： 主菜单选择 模型单元扩展： 扩展类型：节点线单元 单元类型：梁单元 材料：C30 截面：300300 输入柱子高度

5、：dz=3 在模型窗口中选择生成柱的节点 注：注： 此处柱子高 度 此处柱子高 度-3，负号 代表沿 ，负号 代表沿Z轴 负向。 轴 负向。 图6 生成框架柱 图6 生成框架柱 7 例题例题 动动力力弹弹塑性分塑性分析析 5.楼层复制及生成层数据文件 5.楼层复制及生成层数据文件 1：主菜单选择 建筑物数据复制层数据: 复制次数：1 距离：3 添加 在模型窗口中选择要复制的单元 2：主菜单选择 建筑物数据定义层数据: 考虑刚性楼板 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 注：需要输 出时称分析 层结果的时 候，勾选时 称分析结果 的层反应 注：需要输 出时称分析 层结

6、果的时 候，勾选时 称分析结果 的层反应 图7 生成层数据 图7 生成层数据 8 6.定义边界条件 6.定义边界条件 主菜单选择 模型边界条件一般支承: 在模型窗口中选择柱底嵌固点 图8 输入边界条件 图8 输入边界条件 9 例题例题 动动力力弹弹塑性分塑性分析析 7.输入楼面荷载 7.输入楼面荷载 1：主菜单选择 荷载静力荷载工况: DL：恒荷载 LL：活荷载 DL+0.5LL：用户定义的荷载 图9 定义荷载工况 图9 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 图10 定义自重图10 定义自重 10 3：菜单选择 荷载定义楼面荷载类型： 定义各房间荷载:名称

7、：floor 荷载工况：DL（LL） 楼面荷载：5，4 注：注： 此处负号代表 荷载方向沿 此处负号代表 荷载方向沿Z 轴负向。轴负向。 图11定义楼面荷载图11定义楼面荷载 4：主菜单选择 视图激活按属性激活： 选择按层激活: 激活2F层 图12 按层激活 图12 按层激活 11 例题例题 动动力力弹弹塑性分塑性分析析 5：主菜单选择 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：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。 楼面荷

8、 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13 分配楼面荷载 图13 分配楼面荷载 6：主菜单选择 结果荷载组合： 自定义荷载组合“组合”，荷载工况系数：DL(ST)，1.0；LL(ST)，0.5 图14 自定义荷载组合图14 自定义荷载组合 12 7：主菜单选择 荷载由荷载组合建立荷载工况: 图15 使用荷载工况建立荷载组合 图15 使用荷载工况建立荷载组合 8：主菜单选择 视图激活全部激活 视图显示: 荷载 查看输入的荷载 图16 显示荷载 图16 显示荷载 13 例题例题 动动力力弹弹塑性分塑性分析析 8.定义结构类型8.定义结构类型 主菜单选

9、择 模型结构类型 结构类型：3D (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17 定义结构类型图17 定义结构类型 14 9.定义质量 9.定义质量 1：主菜单选择 模型质量将荷载转换成质量： 质量方向：X，Y 荷载工况：DL LL 组合系数：1.0 0.5 图18 定义荷载质量 图18 定义荷载质量 15 例题例题 动动力力弹弹塑性分塑性分析析 2：主菜单选择 模型质量节点质量： （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做用） 选取二层屋顶的所有节点，mX：100KN/g，mY：100KN/g 图19 定义节点质量 图19 定义节点质量

10、16 10.定义配筋 10.定义配筋 主菜单选择 模型设计钢筋混凝土设计参数： 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 图20 编辑验算用梁截面数据 图20 编辑验算用梁截面数据 图21 编辑验算用柱截面数据 图21 编辑验算用柱截面数据 17 例题例题 动动力力弹弹塑性分塑性分析析 11.定义及分配铰特性值 11.定义及分配铰特性值 1：主菜单选择 模型材料和截

11、面特性非弹性铰特性值 定义梁铰 定义梁铰 注：注： 单元位置，为 计算铰特性值 所选用的截面 配筋位置。滞 单元位置，为 计算铰特性值 所选用的截面 配筋位置。滞 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：M，截面名称：1：200300，特性值：勾选My 铰数量：5，滞回模型：Clough，特性值：自动计算 注：注： 滞回模型说明 请参照帮助文 件 滞回模型说明 请参照帮助文 件 图22 定义梁铰特性值 图22 定义梁铰特性值 计算卸载刚度的幂 阶，用来调整混凝土 开裂后刚度卸载 18 定义柱铰定义柱铰 名称：colu，屈服强度（面）计算方

12、法：自动计算，材料类型：钢筋混凝土 构件类型：柱，截面名称：2：300300，特性值：勾选Fx,My，铰数量：5 滞回模型：Clough，特性值：自动计算 图23 定义柱铰特性值 图23 定义柱铰特性值 19 例题例题 动动力力弹弹塑性分塑性分析析 2：主菜单选择 模型材料和截面特性分配非弹性铰 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） 图24 分配非弹性铰图24 分配非弹性铰 20 12.输入时程分析数据 12.输入时程分析数据 1：主菜单选择 荷载时程分析数据时程荷载函数： 添加时程函数: 注：注： 地

13、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。 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。 时间函数数据类型：无量纲加速度 地震波：选Elcenth波 放大系数：1（也可以1） 图25 添加时程函数图25 添加时程函数 21 例题例题 动动力力弹弹塑性分塑性分析析 2：主菜单选择 荷载时程分析数据时程荷载工况： 添加荷载工况名称：SC1 结束时间：12秒（指地震波的分析时间，若地震波的作用时间为50秒，我们只分 析到20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 的地震波的时间间隔），输出时间步长：1（整理结果时输出时间步长，例如

14、结 束时间为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，则表示输出以每2个为单位中的较大值，即输出第一和第 二时间段中的较大值，第三和第四时间段的较大值，以此类推）。 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 1.61 、1.59 阻尼比 0.05 图26 时程荷载工况图26 时程荷载工况 22 3：主菜单选择 荷载时程分析数据： 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 X方向时程分

15、析函数： 函数名称：Elcenth 系数：1（地震波增减系数） 到达时间：0秒（表示地震波开始作用时间） Y方向时程分析函数： 函数名称：NONE Z方向时程分析函数：若不考虑竖向地震作用此项可不填 水平地面加速度的角度：X、Y两个方向都作用有地震波时，如果输入0度， 表示X方向地震波作用于X方向，Y向地震波作用于Y方向。 如果输入90度，表示X方向地震波作用于Y方向，Y向地震波作用于X方向。 如果输入30度，表示X方向地震波作用于与X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27 地面加速度图27 地面加速度 23 例题例题 动动力力弹弹塑性分塑性分析析 13.

16、运行时程分析 13.运行时程分析 主菜单选择 分析运行分析 14.时程分析结果 14.时程分析结果 1：主菜单选择 结果时程分析结果位移/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（可以任选某一时刻） 时间函数：Elcenth 位移：任选一方向位移 若选择动画，可以以动画形式显示各时刻各节点的位移情况 图28 任意时刻位移图 图28 任意时刻位移图 24 2：主菜单选择 结果时程分析结果时程分析图形 可以查看各节点位移及各单元的内力及应力情况 定义/编辑函数：位移 添加新函数 名称：D1 节点号：在模型窗口选择某一节点 结果类型：位移 参考点：地面 输出分量：DX 时程分析荷载工况：SC1 图29 定义节点时程函数 图30 节点位移时程图表图29 定义节点时程函数 图30 节点位移时程图表