(整理)midas Gen-钢筋混凝土框架结构抗震分析及设计

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］。

钢筋混凝土框架结构的抗震设计与优化钢筋混凝土框架结构是一种常用的建筑结构类型，具备一定的抗震性能。

在地震发生时，抗震设计和优化能够保证框架结构的安全性和稳定性，减少地震对结构的破坏，保护人民的生命财产安全。

本文将探讨钢筋混凝土框架结构的抗震设计与优化方法。

抗震设计阶段的主要任务是确定结构的抗震性能目标，并有效地控制结构的地震响应。

钢筋混凝土框架结构在抗震设计中需要考虑以下几个关键因素：1. 地震荷载：地震荷载是地震引起的力和位移，对结构产生作用，是进行抗震设计的重要依据。

根据地震区划，结构地震烈度和周期等参数，可以计算出设计地震力谱和地震响应谱，作为设计的基础。

2. 结构基础：钢筋混凝土框架结构的抗震性能不仅与框架本身有关，还与其支座和地基的性能相关。

在设计过程中，需要合理选择基础形式和材料，确保其刚度和强度满足要求，能够有效地传递地震力。

3. 结构形式和布置：框架结构的形式和布置对其抗震性能有重要影响。

一般来说，刚性框架能够提供良好的刚度，但在地震时易发生破坏；而延性框架能够在地震中吸收一定的能量，减小结构的震害。

因此，在设计中需要综合考虑结构的刚性和延性特点，选择合适的形式和布置。

4. 材料选择：钢筋混凝土框架结构主要由钢筋和混凝土组成，材料的性能直接影响结构的抗震性能。

在设计中，需要根据结构的要求和使用环境选择合适的钢筋和混凝土等材料，确保其满足相应的强度和延性要求。

5. 预应力设计：预应力设计是提高框架结构抗震性能的一种有效手段。

通过施加预应力，可以改变结构的内力分布，提高结构的刚度和延性，减小地震响应。

在设计中，需要合理确定预应力布置方案，控制预应力水平，确保结构的安全性能。

抗震设计对于钢筋混凝土框架结构的优化至关重要。

优化设计不仅考虑结构在地震作用下的安全性能，还关注结构的经济性和可行性。

以下是一些常见的优化手段：1. 材料使用优化：通过采用高强度材料、轻质材料和新型材料，可以减少结构自重，提高结构刚度和延性。

1例题钢框架结构分析及优化设计20 例题.钢框架结构分析及优化设计概要本例题通过某六层带斜撑的钢框架结构来介绍midas Gen的优化设计功能。

midas Gen提供了强度优化和位移优化两种优化方法。

强度优化是指在满足相应规范的强度要求条件下，求出最小构件截面，即以结构重量为目标函数的优化功能。

位移优化是针对钢框架结构，在强度优化设计前提下，增加了以侧向位移为约束条件的自动设计功能。

本文主要讲述强度优化设计功能。

此例题的步骤如下:1.简介2.建立模型并运行分析3.设置设计条件4.钢构件截面验算及设计5.钢结构优化设计例题钢框架结构分析及优化设计1.简介本例题介绍midas Gen的优化设计功能。

例题模型为带斜撑的六层钢框架结构。

(该例题数据仅供参考)基本数据如下：➢轴网尺寸：见图2➢柱: HW 200x204x12/12➢主梁：HM 244x175x7/11➢次梁：HN 200x100x5.5/8➢支撑：HN 125x60x6/8➢钢材： Q235➢层高：一层 4.5m二～六层 3.0m➢设防烈度：8º（0.20g）➢场地： II类➢设计地震分组：1组➢地面粗糙度；A➢基本风压：0.35KN/m2；➢荷载条件：1-5层楼面，恒荷载 4.0KN/m2，活荷载2.0KN/m2；6层屋面，恒荷载 5.0KN/m2，活荷载1.0KN/m2；1-5层最外圈主梁上线荷载4.0KN/m；6层最外圈主梁上线荷载1.0KN/m；➢分析计算考虑双向风荷载，用反应谱分析法来计算双向地震作用9例题钢框架结构分析及优化设计20 图1 分析模型图2 结构平面图例题钢框架结构分析及优化设计9图3 ①，③轴线立面图图4 ①，④轴线立面图图5 ○B，○C轴线立面图图6 ○A，○D轴线立面图例题钢框架结构分析及优化设计20 2.建立模型并运行分析建立模型并进行分析运算。

1.主菜单选择特性>材料>材料特性值：添加材料号：1；名称：Q235；规范：GB03(S) ；数据库：Q235；材料类型：各向同性。

—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。

钢筋混凝土框架结构抗震可靠度分析与设计研究共3篇钢筋混凝土框架结构抗震可靠度分析与设计研究1钢筋混凝土框架结构是一种常见的建筑结构形式，具有承受垂直荷载和地震作用的能力。

针对这类结构，进行抗震可靠度分析与设计是非常重要的。

一、框架结构抗震设计在进行框架结构抗震设计时，需要考虑以下方面：1.设计载荷：在设计载荷方面，需要考虑地震作用的峰值水平加速度、设计震级和结构质量等因素。

2.地基设计：地基的设计应该满足结构的需求，同时应该考虑到地震作用对地基的影响。

所以，地基应该有足够的强度和稳定性。

3.结构性能：建筑结构需要满足可靠性、安全性和经济性的要求。

结构的抗震性能需要满足规定的要求，例如抗震等级、最大变形量等。

4.节点设计：节点部位是结构中最容易受到地震作用影响的地方，因此需要特别设计。

二、框架结构抗震可靠度分析框架结构抗震可靠度分析应该全面考虑所有的不确定性因素，包括地震荷载、环境荷载、结构性能和材料性能等。

主要包括以下几个方面：1. 建立抗震可靠度计算模型：对结构模型进行建模，通过模拟地震荷载和其他因素对结构进行受力分析。

2. 确定基本可靠度指标：采用可靠度理论和统计分析等方法，通过模拟地震荷载对结构的影响，从而得到结构的可靠性指标。

3. 分析敏感参数：通过对参数进行灵敏度分析，确定对可靠度影响较大的参数，从而确定优化设计目标。

4. 进行可靠度分析：将建立的抗震可靠度计算模型和分析得到的敏感参数带入可靠度分析公式进行计算，得到结构的可靠度指标。

三、框架结构抗震设计的关键技术1. 地震规律的确定：地震规律是指地震波在空间传播过程中的能量传递规律。

对于不同等级的地震，应该确定其地震规律。

2. 结构的标准化设计：结构的标准化设计可以减少由于人为因素导致的结构问题。

3. 结构视察和监测：对结构进行视察和监测可以及时发现结构的问题，从而保障其稳定性和安全性。

4. 保证材料质量：保证建筑材料的质量可以减少结构在地震过程中受到的损伤。