2-midas Gen减隔震分析设计

广东土木与建筑GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING2021年5月第28卷第5期MAY 2021Vol.28No.5DOI:10.19731/j.gdtmyjz.2021.05.005作者简介：俆飞鸿（1962-），男，硕士研究生，教授，主要从事混凝土结构设计原理与结构试验技术的工作和研究。

E-mail ：****************0引言建筑隔震技术是最近四十年来抗震防灾工程领域最重大的创新技术之一，现阶段具有无可比拟的优越性，能降低地震力的50%~80%［1］。

隔震技术能使结构安全性成倍提高，并能保护内部设备仪器，在地震后不丧失使用功能，实现结构、生命、室内财产三保护［2］。

于是，科研人员开始逐渐将研究从建筑抗震转向建筑隔震上。

与此同时，钢材作为一种自重轻、强度高、抗震性能好、施工周期短、回收利用率高的建筑材料，且广泛适用于建造多高层建筑物、大跨度工业厂房、以及桥梁工程中［3］。

而我国又是一个地震多发的国家，如何减少地震中的损失，如何采用一种安全、有效、合理又经济的建筑隔震结构体系，将进一步推动钢结构在我国的发展，实现从建筑抗震到建筑隔震的平稳过渡［4-5］。

1工程概况本文选用1栋商用建筑进行数值模拟，建筑总高度为49.5m ，采用带八字斜撑的钢框架结构形式。

本建筑1~3层为裙房，每层层高设为4.5m ，4~10层用作办公区，层高均为3.0m ，自10层开始由于功能需要向中间缩进，每层层高为3.3m 。

框架柱网横向为10跨，纵向为6跨，且横向和纵向的柱间距均为6.0m 。

结构构件截面尺寸如下：柱为HW400×400×20×35，梁为HW350×350×10×16，斜撑为HW250×250×9×14。

结构荷载取值如表1所示。

结构的最底层平面布置如图1所示。

2MIDAS/Gen 建模采用MIDAS/Gen 软件建立模型如图2所示，MI⁃DAS/Gen 采用软件内置的“一般连接”边界条件来模拟隔震支座［6-7］。

在MIDAS/Gen中如何实现中震设计？中震弹性设计就是在中震时结构的抗震承载力满足弹性设计要求，中震不屈服的设计就是地震作用下的内力按中震进行计算。

中震弹性设计与中震不屈服的设计在MIDAS中的实现一、中震弹性设计1、在MIDAS/Gen中定义中震反应谱主菜单》荷载》反应谱分析数据》反应谱函数：定义中震反应谱，即在定义相应的小震反应谱基础上输入放大系数β即可。

2、定义设计参数时，将抗震等级定为四级，即不考虑地震组合内力调整系数（即强柱弱梁、强剪弱弯调整系数。

3、其它设计参数的定义均同小震设计。

二、中震不屈服设计1、在MIDAS/Gen中定义中震反应谱。

内容同中震弹性设计。

2、定义设计参数时，将抗震等级定为四级，即不考虑地震组合内力调整系数（即强柱弱梁、强剪弱弯调整系数）。

内容同中震弹性设计。

3、定义荷载组合时将地震作用分项系数取为1.0。

4、将材料分项系数定义为1.0，即构件承载力验算时取用材料强度的标准植。

5、其它操作均同小震设计。

《抗规》中对中震设计的内容涉及很少，仅在总则中提到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标，但没有给出中震设计的判断标准和设计要求，我国目前的抗震设计是以小震为设计基础的，中震和大震则是通过地震力的调整系数和各种抗震构造措施来保证的，但随着复杂结构、超高超限结构越来越多，对中震的设计要求也越来越多，目前工程界对于结构的中震设计有两种方法，第一种按照中震弹性设计，第二种是按照中震不屈服设计，而这两种设计方法在MIDAS/Gen中都可以实现，具体说明如下：一、中震弹性设计结构的抗震承载力满足弹性设计要求，最大地震影响系数α按表1取值，在中震作用下，设计时可不考虑地震组合内力调整系数（即强柱弱梁、强剪弱弯调整系数），但应采用作用分项系数、材料分项系数和抗震承载力调整系数，构件的承载力计算时材料强度采用设计值。

表1 地震影响系数（β为相对于小震的放大系数）1、在MIDAS/Gen中定义中震反应谱主菜单》荷载》反应谱分析数据》反应谱函数：定义中震反应谱，即在定义相应的小震反应谱基础上输入放大系数β即可，β值按表1取用。

—钢筋混凝土结构抗震分析及设计目录简要 (1)设定操作环境及定义材料和截面 (2)建立轴网 (4)建立框架柱及剪力墙 (8)楼层复制及生成层数据文件 (10)定义边界条件 (11)输入楼面及梁单元荷载 (11)输入风荷载 (15)输入反映谱分析数据 (15)定义结构类型 (16)定义质量 (17)运行分析 (17)荷载组合 (18)查看反力及内力 (18)梁单元细部分析 (19)振型形状及各振型所对应的周期 (20)稳定验算 (20)周期 (21)层间位移 (21)层位移 (22)层剪重比 (22)层刚度比 (23)一般设计参数 (23)钢筋混凝土构件设计参数 (25)钢筋混凝土构件设计 (27)平面输出设计结果 (30)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：250x450，250x600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3030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304 : 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30建立轴网1 : 主菜单选择 模型>栅格>定义轴线： 添加 ：定义X 、Y轴网间距定义轴网12 : 主菜单选择 模型>单元>建立: 建立梁单元，同时关闭栅格、轴网轴网1303 :主菜单选择 模型>用户坐标系>X-Y 平面: 激活UCS 平面保存当前UCS ，定义当前用户坐标系名称为“1”定义用户坐标系14 : 主菜单选择 模型>用户坐标系>X-Y 平面: 定义插入点 (即原点)旋转角度30º，准备插入另一个轴网。

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。

8. 利用midas Gen 做减震分析设计的流程郭文达中国作为地震多发国家，在过去的几十年里发生了如唐山大地震、5.12汶川地震等，造成了大量的人身伤亡和财产损失。

我国在防灾减灾方面也越来越重视，如2009年5月1日开始执行的《中华人民共和国防灾减灾法》等一系列法律、规范、规程等体现出我国对减震、隔震的重视。

对于高烈度地区，采用减震和隔震技术被认为是在安全和经济平衡点的有效处理措施。

本文简要介绍下利用midas Gen 做减震结构分析、设计流程，对于隔震结构分析设计流程将在以后文档介绍。

1. 主要的减震装置（消能器）参考《建筑消能减震技术规程》（JGJ297-2013）定义，对消能器主要分为：速度型耗能阻尼器（黏滞消能器、黏弹性消能器）、位移型耗能阻尼器（金属消能器、摩擦消能型、屈曲约束支撑）、复合型耗能阻尼器（铅黏弹性效能器）及附加振动器（调谐质量阻尼器（TMD ）、调谐液体阻尼器（TLD ））。

2. 减震结构分析方法《建筑消能减震技术规程》（JGJ297-2013）第4.1.2条规定：消能减震结构的地震作用效应计算，应采用下列方法：1）当消能减震结构主体处于弹性工作状态，且消能器处于线性工作状态时，可采用振型分解反应谱法、弹性时程分析法。

2）当消能减震结构主体处于弹性工作状态，且消能器处于非线性工作状态时，采用附加有效阻尼比和有效刚度的振型分解反应谱法、弹性时程分析法；也可采用弹塑性时程分析法。

3）当消能减震结构主体处于弹塑性工作状态时， 应采用静力弹塑性分析方法或采用弹塑性时程分析方法。

3. 减震装置（消能器）恢复力模型选取《建筑消能减震技术规程》（JGJ297-2013）第4.1.8条规定：消能器的恢复力模型宜按下列规定选取：1）软钢消能器和屈曲约束支撑可采用双折线模型、三线性模型或Wen 模型。

2）摩擦消能器、铅消能器可采用理想弹塑性模型。

3）黏滞消能器可采用麦克斯韦模型。

4）黏弹性消能器可采用开尔文模型。

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 : 010-5165-9908 Fax : 010-5165-9909E-mail : Beijing@M odeling, I ntegrated D esign & A nalysis S oftware目录简要 (1)设定操作环境及定义材料和截面 (2)利用建模助手建立梁框架 (3)建立框架柱及剪力墙 (7)楼层复制及生成层数据文件 (9)定义边界条件 (10)输入楼面及梁单元荷载 (11)输入风荷载 (15)输入反映谱分析数据 (16)定义结构类型 (18)定义质量 (19)运行分析 (19)荷载组合 (20)查看反力及内力 (21)位移 (21)构件内力与应力图 (22)梁单元细部分析 (24)振型形状及各振型所对应的周期 (24)稳定验算 (25)周期 (26)层间位移 (26)层位移 (27)层剪重比 (27)层构件剪力比 (28)倾覆弯矩 (28)侧向刚度不规则验算 (28)扭转不规则验算 (29)薄弱层验算 (29)一般设计参数 (30)钢筋混凝土构件设计参数 (31)钢筋混凝土构件设计 (33)平面输出设计结果 (35)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：各向同性定义材料注：也可以通过程序右下角随时更改单位。

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。

北京迈达斯技术有限公司目录简要 (1)设定操作环境及定义材料和截面 (2)定义材料 (2)定义截面 (3)建立结构模型 (4)主梁及横向联系梁模型 (4)输入横向联系梁 (5)输入桥墩 (5)刚性连接 (7)建立桥墩和系梁 (9)输入边界条件 (10)输入支座的边界条件 (10)刚性连接 (11)输入横向联系梁的梁端刚域 (12)输入桥台的边界条件 (13)输入二期恒载 (14)输入质量 (15)输入反应谱数据 (17)输入反应谱函数 (17)输入反应谱荷载工况 (18)运行结构分析 (19)查看结果 (20)荷载组合 (20)查看振型形状和频率 (21)查看桥墩的支座反力 (24)简要本例题介绍使用MIDAS/CIVIL的反应谱分析功能来进行抗震设计的方法。

例题模型使用的是简化了的钢箱型桥梁模型，由主梁、横向联系梁和桥墩构成。

桥台部分由于刚度很大，不另外建立模型只输入边界条件；基础部分假设完全固定，也只按边界条件来定义。

下面是桥梁的一些基本数据。

跨径：45 m + 50 m + 45 m = 140 m桥宽：11.4 m主梁形式：钢箱梁钢材：GB(S) Grade3（主梁）混凝土：GB_Civil(RC) 30（桥墩）[单位：mm]图1. 桥梁剖面图设定操作环境及定义材料和截面开新文件（新项目），以‘Response.mcb’为名保存(保存)。

文件/ 新项目t文件/ 保存( Response )将单位体系设定为kN(力), m(长度)。

工具/ 单位体系长度>m; 力>kN ↵定义材料分别输入主梁和桥墩的材料数据。

模型/ 材料和截面特性/ 材料材料号(1); 类型>S钢材规范>GB(S); 数据库>Grade3 ↵材料号(2); 类型>混凝土规范>GB-Civil(RC); 数据库>30 ↵图2. 定义材料定义截面使用用户定义来输入主梁、横向联系梁以及桥墩的截面数据。

Midas-Gen在减震结构动力弹塑性分析的应用【摘要】随着我国抗震设计的发展，消能减震在结构中的应用也已经非常普遍。

其中，屈曲约束支撑的应用是最为普遍的，因规范规定，消能减震结构均应做弹塑性分析计算，但由于消能减震应用往往伴随减震设备的销售，并且在方案阶段就要提供弹塑性分析报告，如果都用ABAQUS分析，时效性太慢，MIDAS-GEN有屈曲约束支撑单元，有超高的时效性，因此在减震结构动力弹塑性分析中应用广泛。

【关键词】迈达斯；动力弹塑性；屈曲约束支撑【中图分类号】TU74 【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）24-0056-021.引言近几年，随着我过超高层、减隔震的大力发展，动力弹塑性分析的需求日益增加，但是ABAQUS这种大型有限元分析软件的运算效率已经无法满足当今时代日益增长的弹塑性分析需求，因此MIDAS-GEN、SAUSAGE、YJK-EP这些弹塑性分析软件的不断升级、不断改进已经在中大型项目或者减隔震项目中广泛应用。

本文主要介绍MIDAS-GEN在含屈曲约束支撑的结构中动力弹塑性分析应用步骤。

2.弹塑性分析详细步骤2.1 结构模型的转换和对比将用于小震设计的PKPM模型或者YJK模型通过YJK转换接口导入到MIDAS-GEN中，然后进行模型准确性校核，通过反应谱分析校核六要素：前三阶周期及对应振型、振型质量参与系数、总质量、基底剪力与层间位移角。

这里需要特别注意，要特别留意转换过后要注意校核程序的地震输入信息、嵌固端信息、节点束缚信息是否吻合，以免出错。

对于转换过来的MIDAS-GEN模型有几点要特别注意：（1）要自动生成墙号后需要按同一位置修改墙号；（2）要注意质量源不要重复定义；（3）要注意层信息中刚性楼板不能重复定义。

2.2 屈曲约束支撑单元的模拟在进行模型对比之前，需要进行两次对比，第一，是从PKPM采用等效线性单元模拟刚度的模型导入到MIDAS中进行一次对比，准确无误后，建立边界非线性单元在弹性计算时刚度和PKPM等效线性单元（一般用实心方钢截面）等效，再进行一次模型可靠性对比，最后的模型可靠性对比取PKPM等效线性单元与MIDAS中采用非线性滞后系统单元的模型进行对比。

E2地震作用下减隔振桥梁的抗震设计禚一;王菲【摘要】Taking a bridge with vibration isolation device as an example, the 3D finite element model which considered the influence of pile-soil interaction was established. And then according to the material characteristic of concrete and steel bar, the proper dynamic elastic-plastic constitutive models were selected and the elastic - plastic spherical steel bearings with the function of seismic isolation were also simulated. Furthermore, by using three artificial seismic time-history waves, the elastic-plastic time-history analysis on this bridge under the action of E2 earthquake load was carried out to calculate the strength and deformation of this bridge. The results of detailed calculation and analysis prove that the bridge in this paper is designed safely and reliably. Also, the design for this bridge provides a reference for irregular bridge's seismic analysis under the action of E2 earthquake load.%以某减隔振桥梁为例,建立该桥的三维有限元模型,考虑桩-土相互作用的影响,并根据混凝土和钢筋的材料特性,选取适宜的动力弹塑性本构模型,同时模拟了弹塑性减隔振球型钢支座,并采用人工拟合的3条地震动时程曲线对该桥进行了E2地震作用下的弹塑性时程分析,验算该桥在E2地震作用下的强度及变形.经过详细的验算与分析,验证了本桥设计的安全性和可靠性,并为实际工程中的非规则桥梁在E2地震作用下的抗震验算提供参考依据.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】5页(P52-56)【关键词】减隔振桥梁;E2地震作用;抗震设计;纤维梁柱单元;人工地震波【作者】禚一;王菲【作者单位】铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津300142;铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津300142【正文语种】中文【中图分类】U442.5+5随着社会经济的高速发展，现代中心城市一旦遭遇破坏性的地震，造成的经济损失将越来越严重。