midasGEN对单层网壳非线性分析
Midas Gen系列培训资料
图 1 例题—框剪结构推覆分析
要点关注
图 2 某超高层推覆分析
位移控制
图 3 某体育场馆推覆分析
结果列举
性能控制点
设定荷载增幅次数 和迭代次数
静力弹塑性分析控制
静力弹塑性分析荷载工况
提供多折线类型和 FEMA 类型，亦可由 用户自定义
用户也可自定义铰 特性值的有关参数
类型
可对剪力墙直接分 配墙单元塑性铰 FEMA 类型，亦可自
图 3 某穹顶组合结构
结果列举
将荷载类 型分为可 变与不变
屈曲分析控制数据
最低阶模态屈曲向量
使用位移控制法
失稳临 界点
临界荷载系数
图 4 屈曲模态
图 5 临界荷载系数
稳定系数
非线性分析控制数据
荷载－位移全过程曲线
钢结构节点细部分析
背景 为精确分析开口部位的应力状态，使用板单元进行细部建模和分析，利用刚性连 接功能将采用板单元建立的开口部位模型和采用梁单元建立的其他部分的模型 连为一体，查看板单元开口部位细部分析的结果。
目录
一 钢筋混凝土框剪结构抗震分析及设计 二 钢结构分析及优化设计 三 单层网壳屈曲分析 四 钢结构节点细部分析 五 组合结构分析 六 钢筋混凝土结构施工阶段分析 七 转换结构细部分析 八 钢筋混凝土静力弹塑性推覆分析 九 筒仓的建模分析 十 索单元的应用 十一 边界非线性分析 十二 动力弹塑性分析 十三 大体积混凝土水化热分析 十四 弹性地基梁分析 十五 超长板温度应力分析 十六 错层框剪结构分析及设计
梁单元
板单元
实体单元
图 1 例题—转换深粱结构（梁、板、实体）图 2 某转换粱结构来自图 3 某多塔转换结构
要点关注
Midas Gen常见问题解答
建模问题 6、定义板厚时，平面内厚度和平面外厚度的区别？ 板单元可以输入两种厚度， 面内厚度是用来计算板单元平面内抗拉及抗压刚度 面外厚度是用来计算板单元面外抗弯刚度 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、M>0时，以M值计算自重
建模问题
7、问：在MIDAS/Gen中建立模型时，如何考虑楼板刚性及弹性问题?
B、可以直接在定义材料的对话框里选择“用户定义”的方式，手动
的输入各项参数。
建模问题 4、数据库中没有的不规则截面如何输入？ 两种方法来解决： A、模型》材料和截面》添加截面》数值 在数值型截面中直接输入已知截面特性值； B、工 具》截面特性值计算器
画出真实截面形状，计算出特性值后导入midas Gen中使用。
荷载问题 3、定义地震作用时，有两个放大系数，两者是什么关系？最终地 震作用取值如何？ A、菜单：荷载》反应谱分析数据》反应谱函数(图一) 此时的放大系数会放大所有方向的地震作用 B、菜单：荷载》反应谱分析数据》反应谱荷载工况(图二) 此处只放大该作用方向上的地震作用， 两个系数相乘作为最终该方向工况的放大系数。
导入问题 2、导入SATWE文件形成MIDAS的模型需要注意的问题？ 用转换程序导入SATWE的模型文件后，形成.MGT的命令流文件，在
MIDAS中导入此文件，应注意以下问题：
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、剪力墙洞口无法导入，楼面荷载自动转换为梁荷载； 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。 定义质量：midas Gen中有两个地方，模型-结构类型-将结构的自重 转换为质量、模型-质量-将荷载转换成质量，竖向荷载可以通过两个软件 的质量总和进行比较确认是否有丢失；
MIDASGen软件常见问题与解答2
MIDASGen软件常见问题与解答2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）。
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。
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。
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。
问：转换层结构分析建模时，需要注意那些问题？答：需要注意：1、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进设计。
2、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。
问：MIDAS/Gen能否计算箱基？答：使用MIDAS/Gen计算箱基的步骤如下：1、用板单元建立侧墙和底板、顶板，用梁单元模拟梁、柱。
2、将土压力、核爆等荷载按压力荷载或流体压力荷载输入。
3、如果考虑为弹性地基板，可在底板处加单向受压弹簧。
4、分析后，使用“结果/局部方向内力的合力”功能或查看板单元内力时候使用“剖断面”功能，求出板单元的内力。
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。
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。
Midas Gen常见问题解答
常见问题解答
北京迈达斯技术有限公司
MIDAS/Gen常见问题解答
定位问题 导入问题 建模问题 荷载问题 分析设计问题
MIDAS/Gen常见问题解答
定位问题
MIDAS/Gen定位 建筑结构通用有限元分析与设计软件，主要解决问题如下：
小震问题：静力地震作用、反应谱分析、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
B、可以直接在定义材料的对话框里选择“用户定义”的方式，手动
的输入各项参数。
建模问题 4、数据库中没有的不规则截面如何输入？ 两种方法来解决： A、模型》材料和截面》添加截面》数值 在数值型截面中直接输入已知截面特性值； B、工 具》截面特性值计算器
画出真实截面形状，计算出特性值后导入midas Gen中使用。
菜单：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， 注意：考虑刚性板假定可以不建立楼板， 不考虑刚性板假定时需要设计者在该楼层建立楼板（用板单元建 立）即可。
菜单：边界->弹性支承->节点弹性支承 菜单：边界->弹性支承->面弹性支承
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
MIDAS/Gen常见问题解答
导入问题
导入问题 1、midas Gen 可以导入和导出哪些数据文件？与其它哪些程序可以互导？
midas gen 结构类型
midas gen 结构类型
MIDAS GEN 是一种结构分析与设计软件，广泛应用于建筑和土木工程领域。
在MIDAS GEN 中，可以进行多种结构类型的分析和设计。
以下是一些常见的结构类型，它们可以通过MIDAS GEN 进行建模和分析：
一、框架结构：包括平面框架和空间框架，是建筑和桥梁等结构常见的类型。
二、楼板结构：用于分析和设计楼板系统，包括悬挑楼板、叠合楼板等。
三、墙体结构：包括竖向墙和横向墙，用于分析和设计建筑物的承重墙体。
四、梁柱结构：用于建模和分析梁和柱的相互作用。
五、基础结构：用于分析和设计建筑物的基础系统，包括承台、隔震基础等。
六、层间连接：用于建模不同楼层之间的结构连接，考虑水平和垂直的连接性。
七、非线性分析：MIDAS GEN 还支持非线性分析，可以考虑材料和几何非线性效应。
八、动力分析：用于分析结构的动态响应，包括自振频率、模态分析等。
这些结构类型可以相互组合，形成复杂的三维结构模型。
MIDAS GEN 提供了直观的建模界面和强大的分析功能，适用于各种不同类
型的工程项目。
具体的结构类型和分析功能可能会在软件的不同版本中有所不同，。
midasGEN对单层网壳非线性分析
midasGEN对单层网壳非线性分析
midasGEN网壳稳定分析过程算例
根据《空间网格结构技术规程》（JG17-2010）一下规定：
需要计算网壳的安全系数＞4.2
以下分别为midasGEN和sap2000进行单层网壳稳定性分析步骤1、工程介绍：
直径D=32m，矢高f=4.5m单层网壳，支座约束均为固定铰支座，如下图所示：
恒活荷载见模型中数值。
2、下面先进行第一步------屈曲分析
勾选仅考虑正值是，如果出现负值，说明是反向荷载按照一定倍
数施加先破坏，但是常规结构一般都是竖直向下荷载会使结构破坏。
勾选检查斯图姆序列是要把最不利的模态排列在前面。
F5运行
显示最不利节点为264节点，记住这一个节点号。
然后施加初始缺陷
点击根据“初始缺陷更新模型”
一般都是选择第一模态（第一模态屈曲因子最小，也是结构最先屈曲的荷载倍数，个人觉得要是模型第一模态要是出现局部屈曲，需要调整模型直至第一模态为整体屈曲模态）
最大值为D/300（注意单位）
然后update会生成另外一个模型。
在这个模型中，需要添加一个非线性分析工况先添加一个组合
适用之后就会生成一个D+L工况接下来就是非线性分析
我们选择几何非线性----位移控制法------主节点264方向dz位移不足数量10子步骤内迭代次数10最大控制位移：-350mm（正方向向上，这个位移需要进行反复试验才能使分析收敛，分析结果才会有效）点击确认
然后F5进行分析
窗口显示以下内容，说明已经收敛
通过步骤图表输出位移-----安全系数曲线
K最大值为21.6＞4.2满足要求。
Gen非线性分析
3、荷载和位移控制法：（弧长法）
几何非线性—分析收敛判断
位移范数小于此值，收敛
几何非线性—影响收敛的因素
步骤数量多易收敛 迭代次数多易收敛
值大容易收敛
1 2
3
几何非线性—P-∆分析
P-∆分析：(重力二阶效应)
考虑重力荷载在水平作用位移上引起的附加的内力和变形。 （ 小变形问题，荷载变化影响结构的刚度，压力：几何刚度 减小，拉力：几何刚度增大）
（1）无应力索长 （2）初拉力 （3）水平力 特点： • 仅用于几何非线性分析； • 对所有的荷载工况结果都有影响； • 迭代计算时，第一步即产生初始刚度，该
拉力对其他构件也有影响 • 张拉后，索中拉力不是定义时添加的初拉
力
几何非线性—非线性单元索单元 索单元施加预应力的方法：
2、初拉力荷载
特点： • 用于线性分析和非线性分析 • 需定义荷载工况，对其他荷载工况不起作用 • 为外荷载，需设定荷载工况，对其它构件有影响 • 施工阶段分析时，可采用该方法对索分批张拉
变形前
变形后
My = Vy - Px 弯矩图
不考虑P-Delta效 果的情况
考考虑虑PP的的--DD情情eell况况ttaa效效果果
几何非线性—非线性单元索单元 索：
• 通过轴向的拉伸来抵抗外荷载作用； • 一般采用高强钢丝，如钢丝束，钢绞线，钢丝绳等； • 仅在受拉情况下工作；受压状态下即退出工作；
阻尼系数按厂家提供的单位 输入时，参考速度输入1.0
-弹簧器刚度kb：与阻尼器串联的弹簧刚度 没有时不用输入
边界非线性 常见的非线性连接—滞后系统
几何非线性—非线性单元索单元 索单元施加预应力的方法：
4、初始单元内力
网壳非线性分析安全系数
3D3S\sap200\midas gen都可以做单层网壳的特征值屈曲分析，ANSYS 还可以做更加接近工程实际情况的非线性屈曲分析，来考虑初始缺陷请问各位老师,网壳规程要求其承载力大于第一屈曲模态下力的5倍，即k=5。
那么ansys和3d3s分析时如何查询这个K值？A:1、过去k=5，如今的新规程已将k取为4.2。
具体说明如下：确定系数K时考虑到下列因素：(1) 荷载等外部作用和结构抗力的不确定性可能带来的不利影响；(2) 复杂结构稳定性分析中可能的不精确性和结构工作条件中的其他不利因素。
对于一般条件下的钢结构，第一个因素可用系数1.64来考虑；第二个因素暂设用系数1.2来考虑，则对于按弹塑性全过程分析求得的极限承载力，系数K应取为1.64*1.2=2.0。
对于按弹性全过程分析求得的极限承载力，系数K中尚应考虑由于计算中未考虑材料弹塑性而带来的误差；对单层球面网壳、柱面网壳和双曲扁网壳的系统分析表明，塑性折减系数cp（即弹塑性极限荷载与弹性极限荷载之比）从统计意义上可取为0.47，则系数K应取为1.64*1.2/0.47=4.2。
对其它形状更为复杂的网壳无法作系统分析，对这类网壳和一些大型或特大型网壳，宜进行弹塑性全过程分析。
2、假定设计载荷为2kN/m2，可给网壳施加约12kN/m2的载荷，通过载荷-位移全过程曲线判断临界载荷，假如得出为10kN/m2，则其k=10/2=5。
①单层网壳以及厚度小于跨度1/50的双层网壳均应进行稳定性计算；②网壳的稳定性可按考虑几何非线性的有限元法（荷载—位移全过程分析）进行计算，分析中可假定材料保持为弹性，也可考虑材料的弹塑性。
对于大型和形状复杂的网壳结构宜采用考虑弹塑性的全过程分析方法；③球面网壳的全过程分析可按满跨均布荷载进行，圆柱面网壳和椭圆抛物面网壳除考虑满跨均布荷载外，宜补充考虑半跨活荷载分布的情况。
进行网壳全过程分析时应考虑初始曲面形状的安装偏差的影响，可采用结构的最低阶屈曲模态作为初始几何缺陷分布模态，其缺陷最大计算值可按网壳跨度的1/300取值；④按以上②和③条进行网壳结构全过程分析求得的第一个临界点处的荷载值，可作为该网壳的极限承载力。
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midasGEN网壳稳定分析过程算例
根据《空间网格结构技术规程》（JG17-2010）一下规定：
需要计算网壳的安全系数＞ 4.2
以下分别为midasGEN和sap2000进行单层网壳稳定性分析步骤
1、工程介绍：
直径D=32m，矢高f=4.5m单层网壳，支座约束均为固定铰支座，如下图所示：
恒活荷载见模型中数值。
2、下面先进行第一步------屈曲分析
勾选仅考虑正值是，如果出现负值，说明是反向荷载按照一定倍数施加先破坏，但是常规结构一般都是竖直向下荷载会使结构破坏。
勾选检查斯图姆序列是要把最不利的模态排列在前面。
F5运行
显示最不利节点为264节点，记住这一个节点号。
然后施加初始缺陷
点击根据“初始缺陷更新模型”
一般都是选择第一模态（第一模态屈曲因子最小，也是结构最先屈曲的荷载倍数，个人觉得要是模型第一模态要是出现局部屈曲，需要调整模型直至第一模态为整体屈曲模态）
最大值为D/300（注意单位）
然后update会生成另外一个模型。
在这个模型中，需要添加一个非线性分析工况
先添加一个组合
适用之后就会生成一个D+L工况接下来就是非线性分析
我们选择几何非线性----位移控制法------主节点264方向dz位移不足数量10子步骤内迭代次数10最大控制位移：-350mm（正方向向上，这个位移需要进行反复试验才能使分
析收敛，分析结果才会有效）点击确认
然后F5进行分析
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通过步骤图表输出位移-----安全系数曲线
K最大值为21.6＞4.2满足要求。