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Midas gen在钢结构施工过程中的应用发表时间：2020-12-17T07:52:11.732Z 来源：《建筑学研究前沿》2020年20期作者：刘虹孙晗陆文杰李斯麟[导读] 伴随钢结构在我国建筑层面应用不断深入，其不断创新及发展，使建筑结构日渐复杂，譬如朝高等结构、张拉式结构等，给予建筑实际施工造成严重影响，主要因在实际施工进程中，其构件实际施工与设计施工受力存在偏差，需将施工进程中各构件受力状况予以分析，为设计受力与实际受力保持吻合做以支撑。
中国建筑第四工程局有限公司广东省广州市 510665摘要：伴随经济迅速发展，我国建筑数量及规模不断增加，但大规模建筑建设进程中，产生大量建筑垃圾，对环境造成严重污染，与我国可持续发展理念相悖。
为解决上述矛盾，钢结构建筑与对环境影响较小，为绿色建筑的标志，在我国建筑掀起应用潮流。
Midas系列于2002年入驻我国，凭借自身优势，在国内钢结构建筑中普遍应用，特别为 Midas gen成为工业、民用等建筑首选程序。
本文主要阐述 Midas gen内涵及特征基础上，分析其在钢结构施工中实际应用，力争为钢结构施工做以指引。
关键词：Midas gen；钢结构施工；应用伴随钢结构在我国建筑层面应用不断深入，其不断创新及发展，使建筑结构日渐复杂，譬如朝高等结构、张拉式结构等，给予建筑实际施工造成严重影响，主要因在实际施工进程中，其构件实际施工与设计施工受力存在偏差，需将施工进程中各构件受力状况予以分析，为设计受力与实际受力保持吻合做以支撑。
Midas gen于2002年引入我国之后，拥有人性化建模方式，全方位分析及完善的售后服务功能，被广泛应用于建筑结构设计中，在钢结构实际施工进程中，应用 Midas gen可将施工中钢结构受力状况凸显，进而为钢结构施工提供可靠指导。
一、Midas gen有限元程序软件特征当前已有的大型商业化结构有限元分析软件，其不仅需耗费较高成本，而且具有复杂的英文界面，实际使用进程中流程较为繁琐，给予相关技术人员带来挑战，降低其软件良好应用成效。
例题钢筋混凝土结构 抗震分析及设计1例题钢筋混凝土结构抗震分析及设计例题. 钢筋混凝土结构抗震分析及设计 概要本例题介绍使用MIDAS/Gen 的反应谱分析功能来进行抗震设计的方法。
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.利用建模助手建立梁框架4.建立框架柱及剪力墙5.楼层复制及生成层数据文件6.定义边界条件7.输入楼面及梁单元荷载8.输入反应谱分析数据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.配筋设计2例题钢筋混凝土结构抗震分析及设计1.简要本例题介绍使用MIDAS/Gen 的反应谱分析功能来进行抗震设计的方法。
(该例题数据仅供参考)例题模型为六层钢筋混凝土框－剪结构。
基本数据如下：¾轴网尺寸：见平面图¾主梁： 250x450，250x500¾次梁： 250x400¾连梁： 250x1000¾混凝土： C30¾剪力墙： 250¾层高：一层：4.5m 二~六层：3.0m¾设防烈度：7º（0.10g）¾场地：Ⅱ类3例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计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>新项目文件>保存: 输入文件名并保存 2：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。
定义单位体系3：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：各向同性定义材料4例题钢筋混凝土结构抗震分析及设计4：主菜单选择模型>材料和截面特性>截面：添加：定义梁、柱截面尺寸定义梁、柱截面5：主菜单选择模型>材料和截面特性>厚度：添加：定义剪力墙厚度定义剪力墙厚度5例题 钢筋混凝土结构抗震分析及设计3.用建模助手建立模型1：主菜单选择 模型>结构建模助手>框架:输入：添加x 坐标，距离5，重复2；距离3.9，重复2；距离4.3，重复2； 添加z 坐标，距离5，重复3；编辑： Beta 角，90度；材料，C30；截面，250x450；生成框架； 插入：插入点，0，0，0；Alpha ，－90。
基于MIDAS_GEN的地下综合管廊监控中心联通口抗震分析摘要：目前对于地下综合管廊标准段的受力分析较多，针对地下综合管廊复杂节点的受力分析较少，根据以上情况，结合地下综合管廊建设项目工程设计实例，基于MIDAS_GEN软件，运用反应位移法，对综合管廊节点中较为复杂的监控中心联通口进行抗震分析，经与非抗震分析的模型进行对比，及是否考虑裂缝对配筋的影响，得出运用反应位移法对节点进行抗震分析设计，受力更大，裂缝反算配筋更合理。
关键词：地下综合管廊；监控中心联通口；反应位移法；抗震分析；裂缝配筋1 引言随着我国国民经济的快速发展，城市化进程的加快，城市基础设施建设在城市化发展中的矛盾逐渐显现，城市地下综合管廊开发建设对于地下管线安全运行，避免反复开挖，提升城市人民环境有着至关重要的意义。
目前针对地下综合管廊标准段的抗震分析较多，对于综合管廊节点中较为复杂的监控中心联通口的抗震分析不够深入，在实际的震害中，受震害严重的往往是这些复杂节点。
本文主要针对地下综合管廊监控中心联通口应用MIDAS_GEN软件采用《城市轨道交通结构抗震设计规范》介绍的反应位移法进行抗震分析，并对内力与配筋进行对比分析。
2 工程概况本工程位于山西省阳城县，该节点分上下两层，下层通往监控中心，顶部覆土厚度3m，通道部分覆土厚度6m，上层分为污水舱、热力舱和综合舱三个舱，其中污水舱宽4350mm，热力舱宽3400mm，综合舱宽4800mm，上层管廊净高3400mm，下层联络通道净高2300mm，节点形式较为复杂，现场地质情况较好，基础落在卵石层上，地基承载力可以达到400kPa，无地下水，如下图1所示；图1 监控中心联通口剖面图3 模型建立(1)、采用MIDAS_GEN有限元分析软件对监控中心联通口进行三维模型的建立，并对模型进行抗震与非抗震分析，抗震分析采用反应位移法，MIDAS_GEN模型如下图2所示：图2 监控中心联通口整体模型(2)、荷载布置①、自重荷载：混凝土容重按照26kN/m3，按照恒荷载考虑；混凝土强度等级C35；②、土压力：静止土压力系数取0.5，土体容重按照20kN/m3；③、覆土荷载：综合管廊上按照60 kN/㎡；联通口上按照120 kN/㎡；④、管廊顶活荷载：20 kN/㎡；(3)、反应位移法施加地震作用①、底板的边界条件施加：节点弹性支承，根据地勘报告填写机床系数；侧壁由于应用反应位移法施加地震位移，采用弹性连接，弹簧长度定义为1m。
MIDAS/Gen 培训课程（一）—钢筋混凝土结构抗震分析及设计北京市海淀区中关村南大街乙56 号方圆大厦1307 室Phone : 0Fax : 0E-mail目录简要错误 !未定义书签。
设定操作环境及定义材料和截面错误 !未定义书签。
利用建模助手建立梁框架错误 ! 未定义书签。
建立框架柱及剪力墙错误 !未定义书签。
楼层复制及生成层数据文件错误 ! 未定义书签。
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输入楼面及梁单元荷载错误 !未定义书签。
输入风荷载错误 ! 未定义书签。
输入反映谱分析数据错误 !未定义书签。
定义结构类型错误 ! 未定义书签。
定义质量错误 !未定义书签。
运行分析错误 !未定义书签。
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查看反力及内力错误 !未定义书签。
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构件内力与应力图错误 !未定义书签。
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振型形状及各振型所对应的周期错误 !未定义书签。
稳定验算错误 !未定义书签。
周期错误 !未定义书签。
层间位移错误 !未定义书签。
层位移错误 !未定义书签。
层剪重比错误 !未定义书签。
层构件剪力比错误 ! 未定义书签。
倾覆弯矩错误 !未定义书签。
侧向刚度不规则验算错误 !未定义书签。
扭转不规则验算错误 !未定义书签。
薄弱层验算错误 ! 未定义书签。
一般设计参数错误 ! 未定义书签。
钢筋混凝土构件设计参数错误 ! 未定义书签。
钢筋混凝土构件设计错误 !未定义书签。
平面输出设计结果错误 !未定义书签。
简要本例题介绍使用Midas/Gen 的反映谱分析功能来进行抗震设计的方法。
例题模型为六层钢筋混凝土框-剪结构。
基本数据如下：轴网尺寸：见平面图柱:500x500主梁：250x450 ， 250x500次梁：250x400连梁：250x1000混凝土：C30剪力墙：250层高：一层： 4.5m二 ~六层： 3.0m设防烈度： 7o（ 0.10g）场地：Ⅱ类设定操作环境及定义材料和截面1：主菜单选择文件 >新项目文件 >保存 :输入文件名并保存2：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。
在地下结构分析中的应用北京迈达斯技术有限公司某地铁车站整体分析设计广州地铁某车站钢结构抗震分析某地铁车站盾构井分析设计某地铁车站结构分析设计某地铁车站出入口实体细部分析某地铁4号线明挖施工分析某地铁车站端部分析设计丰富的单元类型及塑性本构midas Gen提供了除常规的梁单元、板单元外还提供用于模拟土体的平面应变单元、实体单元方便用于模拟土体材料。
当考虑塑性模拟时，midas Gen提供了摩尔-库伦、德鲁克-普拉格等本构。
方便的土体约束施加方法可采用软件内置的“连接”边界条件，用与土体等刚度的弹性边界元（俗称土弹簧）来模拟结构周边的土体，并与结构共同作用，可进行地下结构的反应谱分析和动力时程分析。
Excel与模型联动在施加土体强制位移及按照有限元法确定土体弹簧时，利用Excel与软件表格功能实现快速处理模型。
Excel粘贴土弹簧自动考虑单元尺寸修正midas Gen在定义土体弹性边界时，仅需定义土体的基床系数及弹簧方向，软件自动考虑单元尺寸确定土体弹簧刚度，且能考虑土体的仅受压性质。
荷载施加方便除了与excel联动方便施加土体强制位移，对梁及板还可以方便的施加如土压力、水压力等均布或者三角形、梯形荷载。
丰富的结果输出midas Gen提供了丰富后处理结果。
包含位移、内力、应力及局部方向内力合力等结果。
方便进行配筋设计及生成报告。
输出钢筋混凝土平法配筋简图、配筋率简图、面积简图输出满足国内外规范要求的中英文构件计算书平法配筋输出和中英文构件程序内包含有钢结构、钢筋砼、钢骨混凝土设计功能可对钢管混凝土构件、型钢混凝土构件进行设计和验算单体构件设计和验算结果专业的技术支持分公司技术支持、总公司技术部、开发部共同参与官方技术支持论坛：/bbs 常见问题月刊：“结构帮”及时倾听和解决客户问题，用户满意度高完善的技术服务1.超长混凝土地下结构组合应力弹塑性时程分析-中国建筑科学研究院建筑结构研究所目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计地下结构后浇带布置超长混凝土地下结构整体模型1.超长混凝土地下结构组合应力弹塑性时程分析-中国建筑科学研究院建筑结构研究所目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计1.超长混凝土地下结构组合应力弹塑性时程分析-中国建筑科学研究院建筑结构研究所目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计1.超长混凝土地下结构组合应力弹塑性时程分析-中国建筑科学研究院建筑结构研究所目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计结论：组合应力弹塑性时程分析时，假定在各计算时段内，混凝土收缩变形、混凝土变形模量、重力荷载效应、各浇筑段边界约束条件为常量，在总计算时长内这些参数均为时间的函数。
因此与现有相应弹性分析( 设整体结构同时成型，各参数与时间进程无关) 相比，本文方法的不确定成分较少，计算仿真度更高，分析结果更接近实际情况。
关于超长混凝土结构，目前设计与施工控制裂缝的常用措施主要基于概念、定性判断及部分工程经验，无法根据整体结构的组合拉应力分布规律定量预测各项措施的综合效果，其可靠性不能完全满足工程需求。
当超长混凝土结构的构造与受力较复杂时，这些现有常用抗裂措施的不确定性与盲目性更加明显。
为解决此问题，本文方法可作为一种有效的补充手段，用于定量控制超长混凝土结构各阶段裂缝。
1.超长混凝土地下结构组合应力弹塑性时程分析-中国建筑科学研究院建筑结构研究所目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计2.地下变电站温度裂缝发展分析与控制-上海电力设计院有限公司目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析220 kV 济南变电站平面图⑩地铁车站梁柱节点设计220 kV 济南变电站立面图目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计2.地下变电站温度裂缝发展分析与控制-上海电力设计院有限公司济南变电站主体结构与地基基础计算模型2.地下变电站温度裂缝发展分析与控制-上海电力设计院有限公司目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计836 h 时地下3 层结构裂缝指数空间分布目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计2.地下变电站温度裂缝发展分析与控制-上海电力设计院有限公司600 h 时地下3 层结构的温度场地下3 层结构温度峰值随时间变化地下3 层关键节点处裂缝指数随时间变化目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计2.地下变电站温度裂缝发展分析与控制-上海电力设计院有限公司510 h 时地下3 层楼板温度场地下3 层楼板温度峰值处温度随时间变化1 172 h 地下3 层楼板裂缝主要发展区域示意图3.反应位移法在地铁抗震计算中的应用-中铁第五勘察设计院集团有限公司城市轨道交通设计院目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计3.反应位移法在地铁抗震计算中的应用-中铁第五勘察设计院集团有限公司城市轨道交通设计院目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计3.反应位移法在地铁抗震计算中的应用-中铁第五勘察设计院集团有限公司城市轨道交通设计院目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计3.反应位移法在地铁抗震计算中的应用-中铁第五勘察设计院集团有限公司城市轨道交通设计院目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计结论:1.在八度地震作用下，车站结构各构件的的控制组合多为标准荷载组合与人防荷载组合，地震荷载组合在地铁结构设计中不起控制作用。
2.地下结构抗震设计时，对于模量差异较大的多层土宜考虑土层差异影响，应要求地震安全性评价报告编制单位提供地层分层反应位移，以作为抗震设计依据。
同时，应加强抗震构造措施，以将震害影响降到最低。
4.基于MIDAS_Gen的地下结构抗震设计分析-广州大学目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计珠江新城地下空间某典型横断面工程结构标准断面4.基于MIDAS_Gen的地下结构抗震设计分析-广州大学目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计地震力作用下结构轴向应力云图4.基于MIDAS_Gen的地下结构抗震设计分析-广州大学目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计地震力作用下结构最大组合应力云图4.基于MIDAS_Gen的地下结构抗震设计分析-广州大学目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计结论：考虑土对结构的作用与不考虑土对结构的作用，基于MIDAS/Gen 的反应谱分析法，分析周围土体对结构构件应力的影响，从而突出地下结构抗震设计的重要性。
因此，在做抗震设计时，地下结构（包括附建式地下结构）的抗震应引起工程师的重视，更不能将其等同于地上建筑结构进行设计。
5.基于Midas和ANSYS的已建半地下贮液池抗震性能分析-天津大学目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计5.基于Midas和ANSYS的已建半地下贮液池抗震性能分析-天津大学目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计5.基于Midas和ANSYS的已建半地下贮液池抗震性能分析-天津大学目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计5.基于Midas和ANSYS的已建半地下贮液池抗震性能分析-天津大学目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计5.基于Midas和ANSYS的已建半地下贮液池抗震性能分析-天津大学目录①组合结构弹塑性时程分析②地下结构温度裂缝分析③地铁抗震分析④地下结构抗震分析⑤地下贮液池抗震分析⑥深基坑围护结构优化分析⑦桥头堡桩基设计⑧地铁站主体结构设计⑨车站施工阶段分析⑩地铁车站梁柱节点设计结论：1.通过计算两个典型截面③-③轴和B-B轴的自振周期，并与三维模型对应的自振周期进比较，两者相差很小，说明选取的典型截面比较合适；2.对于半地下结构，埋置深度越深，其地震响应相对越小，由此产生的位移也相对较小，但对于伸出地面部分，由于没有周围土的约束，产生较大的位移；同时各点的位移时程曲线变化规律大致相同，位移幅值和应力幅值出现的时刻与加速度幅值对应时刻相接近；3.通过震度法和动力时程方法的相互比较，验证了震度法的可靠性及安全性，为我国抗震验算提供一种新的思路。
