2鋼筋混凝土框架動(dòng)力彈塑性分析

1、例題2 鋼筋混凝土框架動(dòng)力彈塑性分析例題. 鋼筋混凝土框架動(dòng)力彈塑性分析概要此例題將介紹利用MIDAS/Gen做動(dòng)力彈塑性分析的整個(gè)過程，以及查看分析結(jié)果的方法。此例題的步驟如下:1. 簡(jiǎn)要2. 設(shè)定操作環(huán)境及定義材料和截面3. 用建模助手建立模型平面4. 生成框架柱5. 樓層復(fù)制及生成層數(shù)據(jù)文件6. 定義邊界條件7. 輸入樓面荷載8. 定義結(jié)構(gòu)類型9. 定義質(zhì)量10. 定義配筋11. 定義及分配鉸特性值12. 輸入時(shí)程分析數(shù)據(jù)13. 運(yùn)行分析14. 查看結(jié)果1.簡(jiǎn)要本例題介紹使用MIDAS/Gen 的動(dòng)力彈塑性分析功能來進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的方法。例題模型為二層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。(該例題數(shù)據(jù)僅供參

2、考) 基本數(shù)據(jù)如下：Ø 軸網(wǎng)尺寸：見平面圖Ø 柱: 300x300Ø 主梁： 200x300Ø 混凝土： C30Ø 層高： 一二層 ：3.0mØ 地震波： El Centro Ø 分析時(shí)間： 12 秒 圖1 分析模型2.設(shè)定操作環(huán)境及定義材料和截面在建立模型之前先設(shè)定環(huán)境及定義材料和截面1. 主菜單選擇 文件>新項(xiàng)目2. 主菜單選擇 文件>保存: 輸入文件名并保存3. 主菜單選擇 工具>單位體系: 長(zhǎng)度 m, 力 kN注：也可以通過程序右下角隨時(shí)更改單位。圖2 定義單位體系4. 主菜單選擇 模型>材料

3、和截面特性>材料： 添加：定義C30混凝土材料號(hào)：1 名稱：C30 規(guī)范：GB(RC) 混凝土：C30 材料類型：各向同性5. 主菜單選擇 模型>材料和截面特性>截面：添加：定義梁、柱截面尺寸 圖3 定義材料圖4 定義梁、柱截面3.用建模助手建立模型主菜單選擇 文件>新項(xiàng)目主菜單選擇 模型>結(jié)構(gòu)建模助手>框架： 輸入：添加x坐標(biāo)，距離3，重復(fù)2； 添加z坐標(biāo)，距離3，重復(fù)2；編輯： Beta角，90度；材料，C30；截面，200x300；生成框架；插入：插入點(diǎn)，0，0，0；Alpha，90。 圖5 建立框架4.建立框架柱生成框架柱的步驟如下：主菜單選擇 模型

4、>單元>擴(kuò)展：注：此處柱子高度-3，負(fù)號(hào)代表沿Z軸負(fù)向。擴(kuò)展類型：節(jié)點(diǎn)線單元 單元類型：梁?jiǎn)卧?材料：C30 截面：300×300 輸入柱子高度：dz=3在模型窗口中選擇生成柱的節(jié)點(diǎn) 圖6 生成框架柱5.樓層復(fù)制及生成層數(shù)據(jù)文件1：主菜單選擇 建筑物數(shù)據(jù)>復(fù)制層數(shù)據(jù): 復(fù)制次數(shù)：1 距離：3 添加在模型窗口中選擇要復(fù)制的單元2：主菜單選擇 建筑物數(shù)據(jù)>定義層數(shù)據(jù):考慮剛性樓板 地面高度：點(diǎn)擊，若勾選使用地面高度，則程序認(rèn)定此標(biāo)高以下為地下室注：需要輸出時(shí)稱分析層結(jié)果的時(shí)候，勾選時(shí)稱分析結(jié)果的層反應(yīng) 圖7 生成層數(shù)據(jù)6.定義邊界條件主菜單選擇 模型>邊界條

5、件>一般支承: 在模型窗口中選擇柱底嵌固點(diǎn) 圖8 輸入邊界條件7.輸入樓面荷載1：主菜單選擇 荷載>靜力荷載工況: DL：恒荷載 LL：活荷載 DL+0.5LL：用戶定義的荷載圖9 定義荷載工況2：主菜單選擇 荷載>自重: 荷載工況：DL 自重系數(shù)：Z=1圖10 定義自重 3：菜單選擇 荷載>定義樓面荷載類型： 注：此處負(fù)號(hào)代表荷載方向沿Z軸負(fù)向。定義各房間荷載:名稱：floor 荷載工況：DL（LL） 樓面荷載：5，4 圖11 定義樓面荷載4：主菜單選擇 視圖>激活>按屬性激活： 選擇按層激活: 激活2F層圖12 按層激活5：主菜單選擇 荷載>分配樓

6、面荷載: 樓面荷載類型：floor 分配模式：雙向（或長(zhǎng)度）荷載方向：整體坐標(biāo)系Z 復(fù)制樓面荷載：方向Z，距離3在模型窗口指定加載區(qū)域節(jié)點(diǎn)注： 樓面荷載分配不上，可檢查分配區(qū)域內(nèi)是否有空節(jié)點(diǎn)、重復(fù)節(jié)點(diǎn)、重復(fù)單元。圖13 分配樓面荷載6：主菜單選擇 結(jié)果>荷載組合：自定義荷載組合“組合”，荷載工況系數(shù)：DL(ST)，1.0；LL(ST)，0.5 圖14 自定義荷載組合7：主菜單選擇 荷載>由荷載組合建立荷載工況:圖15 使用荷載工況建立荷載組合8：主菜單選擇 視圖>激活>全部激活 視圖>顯示: 荷載 查看輸入的荷載 圖16 顯示荷載8.定義結(jié)構(gòu)類型主菜單選擇 模型&

7、gt;結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型：3D (三維分析) 將結(jié)構(gòu)的自重轉(zhuǎn)換為質(zhì)量：轉(zhuǎn)換到X、Y (地震作用方向) 圖17 定義結(jié)構(gòu)類型9.定義質(zhì)量1：主菜單選擇 模型>質(zhì)量>將荷載轉(zhuǎn)換成質(zhì)量： 質(zhì)量方向：X，Y 荷載工況：DL LL 組合系數(shù)：1.0 0.5圖18 定義荷載質(zhì)量2：主菜單選擇 模型>質(zhì)量>節(jié)點(diǎn)質(zhì)量：（本例題為了更好的看到鉸的開展情況，給各節(jié)點(diǎn)添加節(jié)點(diǎn)質(zhì)量增大地震做用）選取二層屋頂?shù)乃泄?jié)點(diǎn)，mX：100KN/g，mY：100KN/g 圖19 定義節(jié)點(diǎn)質(zhì)量10.定義配筋 主菜單選擇 模型>設(shè)計(jì)>鋼筋混凝土設(shè)計(jì)參數(shù)：編輯驗(yàn)算用梁截面數(shù)據(jù)：i-節(jié)點(diǎn)，中央，j-節(jié)

8、點(diǎn)：配筋上下各2根d10的鋼筋箍筋d10，保護(hù)層厚度0.035m。編輯驗(yàn)算用柱截面數(shù)據(jù)：箍筋類型：環(huán)筋d10，主筋8根d10，層數(shù)：3環(huán)箍/螺旋箍肢數(shù)：0.24m，排列：Y：4，Z：4，主筋的重心位置(do):0.035m 圖20 編輯驗(yàn)算用梁截面數(shù)據(jù) 圖21 編輯驗(yàn)算用柱截面數(shù)據(jù)11.定義及分配鉸特性值1：主菜單選擇 模型>材料和截面特性>非彈性鉸特性值注：?jiǎn)卧恢?，為?jì)算鉸特性值所選用的截面配筋位置。滯回模型說明請(qǐng)參照幫助文件定義梁鉸名稱：beam，屈服強(qiáng)度（面）計(jì)算方法：自動(dòng)計(jì)算，材料類型：鋼筋混凝土構(gòu)件類型：梁，單元位置：M，截面名稱：1：200×300，特性值：

9、勾選My鉸數(shù)量：5，滯回模型：Clough，特性值：自動(dòng)計(jì)算注：滯回模型說明請(qǐng)參照幫助文件 計(jì)算卸載剛度的冪階，用來調(diào)整混凝土開裂后剛度卸載 圖22 定義梁鉸特性值定義柱鉸名稱：colu，屈服強(qiáng)度（面）計(jì)算方法：自動(dòng)計(jì)算，材料類型：鋼筋混凝土構(gòu)件類型：柱，截面名稱：2：300×300，特性值：勾選Fx,My，鉸數(shù)量：5滯回模型：Clough，特性值：自動(dòng)計(jì)算 FX MY 圖23 定義柱鉸特性值 2：主菜單選擇 模型>材料和截面特性>分配非彈性鉸 單元類型：梁非彈性較特性值：選擇上一步定義的梁和柱鉸特性值beam或colu選擇所有匹配單元 （程序自動(dòng)選擇相應(yīng)截面的單元） 圖

10、24 分配非彈性鉸 12.輸入時(shí)程分析數(shù)據(jù)1：主菜單選擇 荷載>時(shí)程分析數(shù)據(jù)>時(shí)程荷載函數(shù)：注：地震波的最大加速度調(diào)整，可以通過放大系數(shù)或最大值來實(shí)現(xiàn)。添加時(shí)程函數(shù):時(shí)間函數(shù)數(shù)據(jù)類型：無量綱加速度 地震波：選Elcenth波放大系數(shù)：1（也可以>1） 圖25 添加時(shí)程函數(shù)2：主菜單選擇 荷載>時(shí)程分析數(shù)據(jù)>時(shí)程荷載工況：添加荷載工況名稱：SC1結(jié)束時(shí)間：12秒（指地震波的分析時(shí)間，若地震波的作用時(shí)間為50秒，我們只分析到20秒處），分析時(shí)間步長(zhǎng)：0.01（表示地震波上的取值步長(zhǎng)，一般不要低于的地震波的時(shí)間間隔），輸出時(shí)間步長(zhǎng)：1（整理結(jié)果時(shí)輸出時(shí)間步長(zhǎng)，例如結(jié)束時(shí)

11、間為20秒，分析時(shí)間步長(zhǎng)為0.02秒，則計(jì)算結(jié)果有20/0.02=1000個(gè)，如果在輸出時(shí)間步長(zhǎng)中輸入2，則表示輸出以每2個(gè)為單位中的較大值，即輸出第一和第二時(shí)間段中的較大值，第三和第四時(shí)間段的較大值，以此類推）。分析類型：非線性，分析方法：直接積分法。時(shí)程類型：瞬態(tài)（地震波），當(dāng)波為諧振函數(shù)時(shí)選擇線性周期。加載順序：接續(xù)前次 DL+0.5LL阻尼計(jì)算方法：質(zhì)量和剛度因子，周期 1.61 、1.59 阻尼比 0.05圖26 時(shí)程荷載工況3：主菜單選擇 荷載>時(shí)程分析數(shù)據(jù)：地面加速度，定義地震波作用方向時(shí)程分析荷載工況名稱：SC1X方向時(shí)程分析函數(shù)：函數(shù)名稱：Elcenth系數(shù)：1（地震波

12、增減系數(shù)）到達(dá)時(shí)間：0秒（表示地震波開始作用時(shí)間）Y方向時(shí)程分析函數(shù)：函數(shù)名稱：NONEZ方向時(shí)程分析函數(shù)：若不考慮豎向地震作用此項(xiàng)可不填水平地面加速度的角度：X、Y兩個(gè)方向都作用有地震波時(shí)，如果輸入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。如果輸入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。如果輸入30度，表示X方向地震波作用于與X軸成30 度方向，Y向地震波作用于與Y軸成30度方向。操作：添加圖27 地面加速度13.運(yùn)行時(shí)程分析主菜單選擇 分析>運(yùn)行分析14.時(shí)程分析結(jié)果1：主菜單選擇 結(jié)果>時(shí)程分析結(jié)果>位移/速度/加速度:可以查看在地震波作用下，各個(gè)時(shí)刻各節(jié)點(diǎn)的位移情況荷載工況：SC1步驟：11.16（可以任選某一時(shí)刻）時(shí)間函數(shù)：Elcenth位移：任選一方向位移若選擇動(dòng)畫，可以以動(dòng)畫形式顯示各時(shí)刻各節(jié)點(diǎn)的位移情況 圖28 任意時(shí)刻位移圖2：主菜單選擇 結(jié)果>時(shí)程分析結(jié)果>時(shí)程分析圖形可以查看各節(jié)點(diǎn)位移及各單元的內(nèi)力及應(yīng)力情況定義/編輯函數(shù)：位移添加新函數(shù)名稱：D1 節(jié)點(diǎn)號(hào)：在模型窗口選擇某一節(jié)點(diǎn)結(jié)果類型：位移參考點(diǎn)：地面輸出分量：DX時(shí)程分析荷載工況：SC1 圖29 定義節(jié)點(diǎn)時(shí)程函數(shù) 圖30 節(jié)點(diǎn)位移時(shí)程圖表 3：主菜單選擇 結(jié)果>時(shí)程分析結(jié)果>時(shí)程分析圖形