2钢筋混凝土框架动力弹塑性分析

1、例题2 钢筋混凝土框架动力弹塑性分析例题. 钢筋混凝土框架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. 简要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. 楼层复制及生成层数据文件6. 定义边界条件7. 输入楼面荷载8. 定义结构类型9. 定义质量10. 定义配筋11. 定义及分配铰特性值12. 输入时程分析数据13. 运行分析14. 查看结果1.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

2、考) 基本数据如下：Ø 轴网尺寸：见平面图Ø 柱: 300x300Ø 主梁： 200x300Ø 混凝土： C30Ø 层高： 一二层 ：3.0mØ 地震波： El Centro Ø 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. 主菜单选择 模型>材料

3、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 图3 定义材料图4 定义梁、柱截面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4.建立框架柱生成框架柱的步骤如下：主菜单选择 模型

4、>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.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 图7 生成层数据6.定义边界条件主菜单选择 模型>边界条

5、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 3：菜单选择 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：DL（LL） 楼面荷载：5，4 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5：主菜单选择 荷载>分配楼

6、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8.定义结构类型主菜单选择 模型&

7、gt;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

8、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21 编辑验算用柱截面数据11.定义及分配铰特性值1：主菜单选择 模型>材料和截面特性>非弹性铰特性值注：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：M，截面名称：1：200×300，特性值：

9、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22 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Fx,My，铰数量：5滞回模型：Clough，特性值：自动计算 FX MY 图23 定义柱铰特性值 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

10、24 分配非弹性铰 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：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。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波放大系数：1（也可以>1） 图25 添加时程函数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，例如结束时

11、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：SC1X方向时程分析函数：函数名称：Elcenth系数：1（地震波

12、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：NONEZ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 3：主菜单选择 结果>时程分析结果>时程分析图形