MIDAS上海培训交流会.ppt
MIDAS/Gen 2006上海培训交流会,We Analysis andDesign the Future,怎么看待MIDAS/Gen 1、软件的定位 建筑结构通用有限元分析与设计软件 2、软件的适用人群 设计一线的结构师？非常适合，有丰富有 限元知识的硕士、博士？更适合 做小震设计师？还是做中震、大震设计师？,怎么看待MIDAS/Gen 3、MIDAS能解决那些实际结构问题 小震问题：静力地震作用、反映谱分析、弹性时程分析 中震问题：中震弹性分析及设计、中震不屈服分析及设计 大震问题：静力弹塑性（Pushover）分析、动力弹塑性分析 空间大跨结构：几何非线性分析 特种结构：静力分析、材料非线性分析 其他分析：边界非线性动力分析（消能减震、阻尼器、摩擦摆 隔震装置）、预应力分析、施工阶段分析,怎样用好MIDAS/Gen1、一定要有三维空间建模的概念2、三维空间建模今后软件发展的方向3、三维空间的平面概念灵活应用XY平面、XZ平面、YZ平面4、用户坐标系、全局坐标系的概念、单元坐标系的概念5、丰富的有限元知识6、深刻的理解设计规范规范不代表最先进的技术，只代表成熟的技术，如何突破规范做设计。,MIDAS/Gen常见问题解答 1、问：结构自振周期很长是什么原因？答：结构周期很长的原因可能应该注意一下几个方面A、模型中有自由结点或结点没有分割单元 B、模型中的墙单元子类型为“膜”，应该改为“板”C、如果与其它程序分析的周期不一致，注意检查质 量是否一样、个别构件刚度是否人为调整了。,MIDAS/Gen常见问题解答2、问：高层建筑结构地下室部分建模时如何考虑？答：高层建筑地下室部分的建模有几种方法：A、约束地下室几层的水平位移，即地下室水平位移为0，将地下室几层所有结点的Dx、Dy位移约束住。B、将地下室几层的侧墙结点加弹簧支撑或弹性连接，此时弹簧的刚度可取很大或按侧土的横向基床反力系数取用。,3、问：转换梁上支撑两道剪力墙怎么建模？答：可以在转换梁两侧设两个结点，在结点上再建立两道剪力墙，同时将此两节点与对应的转换梁节点采用刚性连接（刚臂）。,MIDAS/Gen常见问题解答,4、问：一个柱子上设置两道平行的框架梁怎么建模？答：可以将一根梁设置在柱节点上，然后再设置一新节点，利用刚性连接功能，将此节点与柱节点做刚性连接，再在此节点上建立另外一个框架梁。,MIDAS/Gen常见问题解答,5、问：跨层转换梁的建模问题，即一根转换梁连接上下层楼板？答：可将转换梁用板单元来建模即可。,MIDAS/Gen常见问题解答,6、问：导入SATWE文件形成MIDAS的模型需要注意的问题？答：用转换程序导入SATWE的模型文件后，形成的是MIDAS的STRU.MGB文件，是模型的文本文件形式，需要在MIDAS中导入此文件，导入后还应该注意以下几个问题：A、风荷载及反应谱荷载没有导进来，需要在MIDAS中重新定义；B、需要定义自重、质量；C、需要定义层信息；D、注意比较一下SATWE的质量与MIDAS的质量。,MIDAS/Gen常见问题解答,7、问：对于有斜柱的结构个别层的层间位移没有输出的原因？答：原因可能由于本层的节点与下一层没有对应的节点，一般是指同一杆件的上、下节点。,MIDAS/Gen常见问题解答,8、问：设计时是否需要对所有构件进行指定构件类型操作？答：不需要。MIDAS中默认的构件类型如下：XY平面构件程序自动默认为梁，与框架柱相连的默认为框架梁，Z向构件程序默认为框架柱，其它斜向构件建议用户指定其类型；另外对于根据规范需要进行内力特殊调整的构件，如角柱、框支梁、框支柱等亦需要人为指定构件类型。,MIDAS/Gen常见问题解答,9、问：考虑偶然偏心后结构整体分析结果怎么看？荷载工况EX(ES)、EX(RS)是什么意思？答：看层间位移及层间位移角时，应该选择无偏心地震作用工况，即EX(RS)和EY(RS)；看层间位移比，即最大层间位移与平均层间位移比时，应该选择偶然偏心与无偏心地震作用工况组合的结果，即EX(RS)EX(ES)和EY(RS)EY(ES)，偶然偏心地震作用工况即EX(ES)和EY(ES)。MIDAS中考虑偶然偏心的方法是一种简化的方法，即先按无偏心的初始质量分布计算结构的振动特性和地震作用，然后按四种偏心方式计算各质点的附加扭矩，四种偏心方式下的附加扭矩与无偏心的地震作用组合，则形成了相应于四种偏心方式的地震作用。,MIDAS/Gen常见问题解答,10、问：转换层结构分析建模时，需要注意那些问题？答：A、需将转换层的楼板刚性假定解除，否则转换梁分析完不会出现轴力，无法按偏心受拉构件进行配筋设计。B、转换梁上部的墙单元或板单元需要细分，且转换梁也需要细分，满足位移协调条件。,MIDAS/Gen常见问题解答,11、问：网壳结构做屈曲分析时，在MIDAS软件中如何考虑几何初始缺陷的影响？答：网壳结构在做弹性屈曲分析时，根据网规第节的要求需要考虑初始几何缺陷的影响。在MIDAS中可以通过修改模型中各节点坐标值来实现，即各节点的初始坐标值减去缺陷值，以达到考虑几何初始缺陷的影响。初始缺陷值可取屈曲分析的低阶模态值，最大计算值可按网壳跨度的1/300取值。建议使用EXCEL电子表格功能方便实现。,MIDAS/Gen常见问题解答,12、问：结构的重要性系数抗震设计时是如何考虑的？答：结构的重要性系数抗震设计时不考虑，通过抗震构造措施来解决，可以参见抗规第条说明。,MIDAS/Gen常见问题解答,13、问：局部楼板为弹性楼板，在MIDAS中如何实现？答：可以利用“边界条件”中的“解除刚性板连接”功能实现。,MIDAS/Gen常见问题解答,14、问：将板单元改成墙单元时，程序提示“几何形状”不正确是什么原因？答：应该注意一下几个方面问题：A 板单元上部或下部两节点的Z坐标是否一致，如果不一致或有高差时，不能转换成墙单元。因为墙单元的上部及下部节点的Z坐标必须一致，有墙单元必须得定义楼层数据。B 注意一下板单元的坐标轴方向。,MIDAS/Gen常见问题解答,15、问：组合结构做反应谱分析时，不同材料的阻尼比是如何考虑的？答：大家得要明白一个概念，同样一个结构阻尼比小时，结构的地震反应强烈，地震力大；阻尼比大时，结构的地震反应比较弱，地震力小，阻尼比直接影响地震影响系数。如果对于组合结构用一个阻尼比计算结构的地震作用从理论上理解是不正确的，MIDAS可以考虑不同材料不同的阻尼比，即“组阻尼”的概念，这样分析与理论结果比较吻合，其它程序一般不提供此功能。注意定义组阻尼比时，阻尼的计算方法一定要选择“应变能因子”的方法。,MIDAS/Gen常见问题解答,16、问：做P-DELTA分析时是否需要解除刚性板假定？答：最好解除刚性板假定条件，这样可以准确地计算每根柱子的水平位移值。,MIDAS/Gen常见问题解答,17、问：做温度应力分析时，特别是对整个结构做系统温度荷载分析时，应力异常是什么原因？答：可能没有解除楼层刚性板假定，比如楼层梁的相对变形不正确，因此计算的温度应力有错。,MIDAS/Gen常见问题解答,18、问：什么时候考虑偶然偏心影响，什么时候考虑双向地震作用？答：查看控制扭转的位移比的结果时，如果最大位移比平均位移不大于1.2时，建议考虑偶然偏心的影响；如果比值超过1.2时，建议考虑双向地震作用。,MIDAS/Gen常见问题解答,19、问：P-DELTA分析在MIDAS中是怎样实现的？答：P-DELTA分析属几何非线性分析，小位移分析，分析的过程是个迭代过程，即首先计算出由横向力P作用下的位移，形成几何刚度矩阵，再利用此刚度矩阵计算出P及N作用下的位移增量1,再次修改几何刚度矩阵，利用修正后的刚度矩阵求出位移增量2,再次修改刚度矩阵,最后求出的位移增量为0时，停止迭代，形成最终的几何刚度矩阵，在利用此刚阵求其它荷载工况作用下的位移及内力。,MIDAS/Gen常见问题解答,20、问：索结构的反应谱分析如何做？答：带有非线性单元的索结构反应谱分析在MIDAS中按下述步骤去做：A 先做静力分析，求出自重作用下的索力；B 将此索拉力做为索单元的初始张力，做自重和索张力作用下的几何非线性分析（大位移），看位移结果是否满足规范要求；C 如果不满足规范要求，重新调整索的张力，再次进行计算直至满足规范要求；,MIDAS/Gen常见问题解答,D 满足规范的位移条件要求，求得最终的索力；E 将此索力按照初始荷载小位移条件下的初始单元内力输入，注意此时需将索的张力去掉；F 再定义反应谱分析参数，做反应谱分析即可。,MIDAS/Gen常见问题解答,21、问：如何快速求出结构中各个索单元的最终索力？答：MIDAS中有个求“未知荷载系数”的功能，可以实现快速求出索单元的最终索力。具体步骤参考如下：A 对每根索都定义一种荷载工况，有N个索就定义N个荷载工况。B 对每根索加单位初拉力（外荷载），做静力分析。,MIDAS/Gen常见问题解答,C 分析完后定义一种荷载组合，含有各个索工况的荷载组合，荷载系数取为1.0,D 在“结果”下面选择“求未知荷载系数”的功能，定义好约束条件，求出每根索的荷载系数，即索力。点击“生成荷载组合”按钮，生成新的荷载组合；E 将此荷载组合定义为一种新的荷载工况，定义非线性分析控制数据，对此种工况做几何非线性分析，最后检查位移结果是否满足“位移约束条件”要求，此“位移约束条件”即为求未知荷载系数时定义的位移条件。,MIDAS/Gen常见问题解答,22、问：定义板厚时，面内厚度与面外厚度是什么意思？程序计算自重时如何取值？答：板的面内厚度是用来计算板的面内抗拉及抗压刚度的；面外厚度是用来计算板的面外抗弯刚度的。假设N为面内厚度，W为面外厚度，程序计算自重时一般取用N值；当N=0、M0时，以M值计算自重。,MIDAS/Gen常见问题解答,23、问：梁、柱、墙配筋设计是如何考虑的？答：目前版本程序提供的计算书是根据实际配筋的验算结果，而非是求构件所需配筋面积的过程。一、梁的配筋设计 根据混规的方法，取用内力包络值进行配筋计算。当计算结果显示超筋时，可以调大钢筋直径，再进行配筋设计。程序内定配筋只提供两排钢筋，多排时可通过加大每一排的钢筋数量再进行验算。,MIDAS/Gen常见问题解答,二、柱的配筋设计 程序是按混规附录F的双偏压方法计算配筋的，具体过程是根据用户定义的柱截面尺寸，程序按构造要求先定好钢筋根数，再根据定义的钢筋直径按顺序对各组组合内力进行承载力计算，当截面承载力不满足时，再选用下一个钢筋直径进行计算，直至截面承载力满足所有组合内力的要求。因为双偏压设计是一个多解的过程，所以程序必须按上述操作才能输出一个合理的配筋结果。另外程序也提供验算的功能，可在设计钢筋混凝土设计参数编辑验算用柱截面数据里先定义好钢筋布置，再通过 设计钢筋混凝土截面验算柱截面验算进行验算。,MIDAS/Gen常见问题解答,三、剪力墙的配筋设计 目前版本剪力墙的配筋设计没有考虑边缘构件的设计要求，剪力墙是按直线段墙来做配筋设计的，具体设计方法见混规中有关规定。另外Gen691版本暂时屏蔽了对剪力墙沿层高方向划分的功能，对于想进行细分的剪力墙可用下面的方法进行处理。,MIDAS/Gen常见问题解答,如图所示，现在需要对中间层的剪力墙进行细分。首先使用模型单元分割 将中间层的剪力墙进行细分。在模型建筑物数据生成层数据中生成层，然后将3、4、5层解除刚性板假定；将细分的每一层的墙单元定义为一个墙号；进行设计，该层墙体的配筋取横向划分后最下面的墙号2的配筋。此时墙号2的内力值即是中间层墙的内力值，唯一不同的是墙号2的墙高较中间层的层高小，因为按照规范中进行剪力墙配筋设计时，墙高只是影响偏心距增大系数，一般情况下对于剪力墙值为1，所以墙高对墙配筋设计的影响不大。,MIDAS/Gen常见问题解答,这种情况下如果查看层结果输出，可以在后处理的时候，利用定义塔块的功能，输出所要层的分析结果，具体操作如下：结果分析结果表格层定义多塔，如上图将1F、2F、6F、屋顶定义成一个塔块就可以了。,MIDAS/Gen常见问题解答,24、问：我想在程序中通过修改数据库中的材料特性值来定义一种材料，能否实现？答：例如想修改C30混凝土的部分参数，可先选择一个规范，再选择C30，然后将规范改为“无”，就可以对C30混凝土的参数进行修改，而不用用户自己输入材料的每一个特性值参数了。,MIDAS/Gen常见问题解答,25、问：在弧形轴线上的生成的矩形柱，其方向按整体坐标系布置，如何将其改为按圆心方向布置（单元坐标轴z轴的方向指向圆心）？答：使用修改单元参数来实现，具体操作如下：模型单元修改单元参数,“参数类型”选“单元坐标轴方向”，“形式”选择“参考点”，选择圆弧的圆心，点击“适用”键即可。,MIDAS/Gen常见问题解答,26、问：建楼板时，对板单元进行了分割，怎样才能快速分割和板相连的梁单元？答：针对程序没有提供自动分割相邻梁单元的功能，分割了板单元后，选择所有板边缘的节点，利用菜单模型节点投影的功能，“投影类型”选择“将节点投影在平面上”，将节点投影到梁所在的平面，注意要勾选菜单的“分割交叉杆系单元”选项，这样就可以快速分割相邻的梁单元了。,MIDAS/Gen常见问题解答,27、问：模型分析发生奇异时，如何快速查找模型问题？答：注意检查下面几项内容：一、有重复节点、单元，未分割单元的节点（自由节点），可通过“收缩单元”功能来查看；或者用显示单元号和节点号，看是否有重复的单元号和节点号。二、如果两个索单元交叉分割形成了节点，此节点又不在梁单元或其它单元上时，此时的结构为几何可变体，容易产生奇异。解决办法可以通过“合并单元”的功能，将交叉位置断开的单元合并成一个单元。,MIDAS/Gen常见问题解答,28、问：选择由程序自动计算钢构件的“计算长度系数”时，应该注意那些问题？答：主要应注意以下几方面问题：一、程序自动计算方法采用的是钢结构设计规范GB50017-2003中的附录D的方法。二、注意当计算长度系数Ky、Kz等于10的时候，此时的计算长度系数可能有错。,MIDAS/Gen常见问题解答,产生这种情况主要是由于：构件的线刚度与同它相连构件的线刚度比太大。此构件两端可能存在无约束连接，如与其连接的构件中有铰接或桁架单元等情况。这时可以利用人为指定构件的计算长度系数的功能，具体操作如下：设计一般设计参数计算长度系数。,MIDAS/Gen常见问题解答,29、问：在MIDAS/Gen中建立模型时，如何考虑楼板刚性及弹性问题?答:刚性楼板是在模型建筑物数据层在“楼板刚性楼板”一栏中选择“考虑”即可，程序默认为“考虑”，即所有楼层都按刚性板考虑；如果想解除某一层楼板的刚性，可在“楼板刚性楼板”一栏中选择“不考虑”，此时该层楼板按弹性板来考虑，需要设计者在该楼层建立楼板（用板单元建立）即可。,MIDAS/Gen常见问题解答,30、问：在建立层数据时如何使中间层节点不形成层数据？答：程序一般默认将根据竖向节点的坐标生成各层及名称，你可以将不真实的层(层间节点生成的)移到左面去除，然后再形成层数据即可。,MIDAS/Gen常见问题解答,MIDAS/Gen常见问题解答,31、问：在定义层数据时，输入的地面标高是起什么作用的？答：在模型建筑物数据控制数据中输入相应的地面标高时，程序自动计算风荷载时，程序将自动判别地面标高以下的楼层不考虑风荷载作用，注意此功能不是用来定义地下室的。,32、问:定义刚性楼板后，显示的楼面刚心在原点处是什么原因？答：原因是没有将结构自重转换为质量。具体操作如下：模型结构类型将结构自重转换为质量。,MIDAS/Gen常见问题解答,33、问：不用修改模型，如何用自己定义的截面进行钢构件验算？答：可以利用设计截面的功能实现，具体操作如下：设计设计截面，在弹出的编辑截面菜单里选择需要编辑的截面，直接对截面进行编辑即可。然后再重新进行钢构件截面验算。,MIDAS/Gen常见问题解答,34、问：PKPM中刚性板及弹性楼板在MIDAS/Gen中如何实现？答：一、PKPM中的“刚性楼板”即楼板面内无限刚，面外刚度为零。MIDAS/Gen中只需在定义层数据时选择考虑刚性板即可。二、PKPM中的“弹性板6”即采用壳元真实计算楼板平面内和平面外的刚度。MIDAS/Gen中用板单元建立楼板，在定义板厚时真实输入板的面内和面外厚度。注意在定义层数据时应该选择不考虑刚性板。,MIDAS/Gen常见问题解答,三、PKPM中的“弹性板3”即假定楼板平面内无限刚，楼板平面外刚度是真实的。MIDAS/Gen中用板单元建立楼板，在定义板厚时，输入平面内厚度为0，平面外厚度为楼板真实厚度。注意在定义层数据的时候，应该选择考虑刚性板。四、PKPM中的“弹性膜”即程序真实的计算楼板平面内刚度，楼板平面外刚度为零。MIDAS/Gen中用板单元建立楼板，在定义板厚时，输入板平面内厚度为实际厚度，平面外厚度为0，定义层数据时选择不考虑刚性板。,MIDAS/Gen常见问题解答,MIDAS/Gen常见问题解答,35、问：当结构中用板单元或实体单元模拟转换梁的时候，如何查看转换梁的设计弯矩？答：可利用程序中局部方向内力的合力的功能，具体操作如下：结果局部方向内力的合力。选择一些板单元的边缘(或一些实体单元的平面)，将这些边缘上的节点(或实体单元平面上的节点)的各内力相加，然后将相加的内力输出，输出位置为选择的板单元边缘的中心(或选择的实体单元平面的中心)。当做细部精密分析时，有时会将梁单元模拟成板单元或实体单元(或将板单元模拟成实体单元)，此时可用该功能，计算出设计时所需的构件内力，即重新计算出按梁单元(或板单元)设计时所需的内力。详细的操作方法可参见在线帮助。,MIDAS/Gen常见问题解答,36、问：MIDAS/Gen中包括那些稳定分析？答：稳定分析分为局部稳定分析和整体稳定分析；一、局部稳定分析：利用程序的钢构件截面验算的功能，按照规范的方法验算构件的宽厚比等。二、整体稳定分析A线弹性屈曲分析：利用屈曲分析控制功能实现，具体操 作如下：先定义所需模态数量；然后输入屈曲分析时的荷载工况(组合)和组合系数，添加时注意所选荷载工况的荷载类型选择是可变还是不变。可变即临界荷载系数乘以该项荷载，不变即临界荷载系数不乘以该项荷载，最终临界荷载可通过下式计算得出：临界荷载值=不变荷载+临界荷载系数*可变荷载,注意：目前MIDAS软件中的屈曲分析是线性屈曲分析，可进行屈曲分析的单元有梁单元、桁架单元、板单元。B几何非线性分析：对于有索单元等非线性单元的结构，需要考虑大位移的影响，可以利用几何非线性分析功能做整体失稳分析，最后可以得出几何非线性分析的阶段步骤荷载位移曲线，通过该曲线可以得到整体失稳时的荷载系数。注意：几何非线性分析中使用的单元有桁架、梁、板单元，若同其它单元混合使用时，只能考虑其刚度效应，不能考虑其几何非线性效应。,MIDAS/Gen常见问题解答,MIDAS/Gen常见问题解答,37、问：Pushover分析后如何找到性能控制点？答：首先点击 设计静力弹塑性（Pushover）分析静力弹塑性（Pushover）曲线弹出如下窗口：,点击定义设计谱,并根据设计地震分组、地震设防烈度、场地类别、地震影响等条件选择需求谱，（注意：地震影响要选择罕遇地震），此时图形区的绿色线与蓝色线的交点就是性能控制点。,MIDAS/Gen常见问题解答,除在静力弹塑性（Pushover)分析控制中定义的步骤外，用户也可以指定性能控制点为一个子步骤，查看附加的分析结果。具体操作如下：先记下在性能控制点处的最大的基底剪力及处于塑性状态下结构的最大位移，如图方框内的数据；点击添加层间位移输出的Pushover步骤，将记录的最大基底剪力或最大位移值输入；点击计算参照的步骤和距离比，程序会自动计算出性能控制点的位置，最后添加即可。,MIDAS/Gen常见问题解答,另外最新的Gen691版本增加了自动生成性能控制点荷载步的功能，如上图所示，只要能力谱与需求谱相交时，只要点击下部的“重画“按钮就可以自动生成性能点的步骤及层间位移信息，在“添加层间位移输出的Pushover步骤”里可以看到性能控制点的结果。,MIDAS/Gen常见问题解答,38、问：屈曲分析模型如下面图1、图2所示，图2相当于在节点上既有轴力又有弯矩作用，但是程序分析的结果为什么没有差别？答：程序中屈曲分析采用的结构静力平衡方程是：KU+KGU=P（见用户手册02），其中KG是结构的几何刚度矩阵，仅与构件的轴力有关，与弯矩没有直接关系，所以模型2中虽然加了弯矩，但与模型1的分析结果是一样的，弯矩的大小对屈曲结果没有影响。如果想要考虑弯矩的影响，需要做几何非线性分析，结果中可以体现出弯矩的影响。,MIDAS/Gen常见问题解答,39、问：PDelta分析结果是否只真对做PDelta分析的荷载工况起作用，对其它荷载工况没有影响？答：用某种荷载工况做完PDelta分析后，所形成的几何刚度将影响其它荷载工况的分析结果，即对其它荷载工况的内力、位移结果都有影响。,MIDAS/Gen常见问题解答,40、问：为什么无法合并单元及指定构件？答：可能有以下几种原因引起：A 单元截面尺寸不同。B 单元的角不同。C 单元的坐标轴方向不同。D 单元的材料不同。,MIDAS/Gen常见问题解答,MIDAS/Gen常见问题解答,41、问：设计时取用的内力为何与结果显示的内力不一样？答：设计时取用的内力是考虑了抗震调整系数的，如根据不同的抗震等级，梁端剪力及柱端弯矩都有不同的放大系数。而结果下的内力是没有考虑抗震调整系数的。特别是柱配筋设计时，取用的弯矩是轴力与偏心距的乘积，柱端弯矩只是用来计算初始偏心距的。,用户提问问题解答,1、PUSHOVER分析及剪力墙的弹塑性分析？2、施工阶段分析及施工模拟？3、动力弹塑性分析？4、有关水荷载的施加问题及方便途径？,用户提问问题解答,5、中震设计方法？6、反应谱法地震效应组合？7、X向地震正负之分？8、索单元的应用？,用户提问问题解答,9、时程分析？10、风荷载在非刚性板假定情况下的处理？11、了解新版本的功能，在建筑设计领域的应用？12、在特殊结构方面的运用探索，如树枝状结构？,用户提问问题解答,13、了解MIDAS在复杂高层建筑结构计算中的运用？14、复杂高层分析时，有限单元的合理使用？15、利用MIDAS进行单层工业厂房分析的实例及注意事项？16、格构式截面柱如何参与MIDAS的整体分析？,
