Midas中震设计的实现
Midas-城市桥梁抗震分析及验算资料讲解
• 四、结论
反应谱抗震验算主要桥墩强度验算，能力保护构件的验算参照规 范根据设计要求进行设置验算。 在验算分析参数设置过程中，需要注意很多方面，防止程序无法 进行验算。 验算内容和注意事项见附件。
结论
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• 一、延性设计理念
目录
• 二、Midas 抗震分析前处理
• 三、Midas 抗震分析后处理
• 四、结论
1. 荷载工况
完成反应谱分析后，需要定义混凝土的荷载工况，一般点击自动生成。规范选择城市桥梁抗震设 计规范。
Midas 抗震分析后处理
2. 后处理验算
点击设计-RC设计
①RC设计参数
这里的规范同前，也需要选 择城市桥梁抗震设计规范。
Midas 抗震分析后处理
E2弹塑性验算
根据规范要进行刚度进行调整
在E2地震作用下桥墩的强度不能满足要求，桥墩 进入了塑性阶段，所以接下来要进行弹塑性验算。
Midas 抗震分析后处理
第一个表格中的数值可以在特性的材料 和截面中查询，第二个表格是第一个表 格计算得到的，第三个表格是根据弯矩 曲率中理想化屈服的弯矩曲率得到（y和 z分别是0和90度）。
（b）结构振动引起的破坏 例如：地震强度过大，或者强度延性不足，结构的布置或者构造不合 理。
延性设计理念
3. 延性设计
桥梁结构体系中设置延性构件，桥梁在E2地震作用下，延性构件进入塑 性状态进行耗能，同时可以减小结构刚度，增大结构周期，达到减小地 震动响应的目的。
类型 Ⅰ
类型 Ⅱ
延性设计理念
规范中延性设计理念的体现
Midas 抗震分析前处理
2. 反应谱分析
midas反应谱法的抗震验算实例及概率Pusnover法—牛亚运
midas桥梁抗震验算
• （11）、E2地震（弹性）作用下抗震验算
midas桥梁抗震验算
• (12)E2地震（弹塑性）墩顶位移
midas桥梁抗震验算
• （13）E2地震（弹塑性）抗剪强度验算
概率Pushover法
• 现行规范结构抗震设计三大方法：
• • • • 一、底部剪力法 二、振型分解反应谱法 三、时程分析法 “四”、pushover法（写入美国的ATC-40及其他 国家抗震规范）
、D为地震作用模型化时的不确定因子 、G为结构总的重力荷载，变异系数0.1 、β 为放大系数，不确定性来源于地面运动的随机过程 确定烈度下地震作用的概率分布：
概率Pushover法
（2）结构抗力的随机化
pushover分析可以得到在某种侧向力分布作用下结 构体系的抗力曲线，即Vb—un曲线，没有考虑结构 本身的随机性，抗力曲线是唯一的。
（4）累加各个加载阶段的力和变形，就可以获得所有构件 在所有加载阶段的总内力和总变形。不断重复步骤(3)直到结 构的侧向位移达到预定的目标位移，或者结构中出现的塑性 铰过多成为机构。
概率Pushover法
• 利用pushover曲线的能力谱法：
（1）用单调增加水平荷载作用下的静力弹塑性分析，计算 结果的基地剪力—顶点位移曲线（pushover曲线） （2）建立能力谱曲线，将pushover曲线转化为谱加速度— 谱位移曲线，及能力谱曲线
求解各阶振型对应的等效地震作用来计算多自由度体系的地震作用效应
基本原理：利用单自由度体系设计的加速度反应谱和振型分解的原理
分析步骤：
（1）模态分析（频率、周期、振型参与系数） （2）反应谱分析（地震影响系数α、Fji=αjγjjimjg) （3）振型组合(ABS法、SRSS法、CQC法）
地下工程抗震 -迈达斯
1、场地分析 2、反应位移法
3、反应加速度
4、时程分析 5、抗震性能验算
2-1、方法适用性原因
一般而言，地下结构的视密度（包括结构物和内净空断面的平均密度）比周 围土体小得多，如：盾构隧道的视密度约为1 200 kg/m3，周围土体密度为 1 600～1 700 kg/m3，因此地下结构的惯性力较小，换言之，其起振力较小， 自身很难起振。另外，地下结构受周围土体的约束，其能量耗散较快，衰减较大。 在相同高程处，地下结构及周围地层的加速度反应，不管从频谱特性还是最大值 来看都比较接近，而与地面结构的地震响应则差别较大。
3-2、计算案例
神户高速铁路大开站始建 于1962年，用明挖法构 建。长120m，采用侧式 站台，站厅标准断面如右
在反应位移法中，地震力的作用主要分为3个部分，即地层的相对位移、地层 剪力以及结构自身的惯性力，其中地层相对位移及地层剪力的影响是最主要的，结 构自身惯性力的影响较小。 B、非地震作用（土压、水压、自重等）取值、分类应按《地铁设计规范》执行； C、抗震设计荷载组合应按《建筑抗震设计规范》规定执行。
2-4、地震作用计算方法
Outcropping Motion)。
如上概念图，抗震设计对象区段的地基条件不是普通岩暴露地基 ( 点 A) 时，为了按基于有 关区域地基特性的设计地基加速度重新计算，实行地基响应分析。
1-1、一维地基响应分析
覆盖土层视为粘弹性水平层，下卧基岩视为弹性半无限空间，地表为自由面，假设剪切
波从弹性半无限基岩空间向上入射到具水平层里的粘弹性水平土层中，土层水平位移 X（ z,t）
菜单栏点击 “模型” ； 模型>应变相容特性
（见右图）；
点击“添加”，根据前 述表格添加土层特性； 点击“确认”
在MIDASGen中如何实现中震设计
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。
MIDAS GEN 钢筋混凝土框架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。
MIDAS在抗震计算中的应用
MIDAS在抗震计算中的应用摘要:近年来,桥梁抗震的计算得到越来越多的重视。
利用MIDAS 软件建立抗震模型,介绍抗震设计的心得体会。
关键词:抗震Pushover 反应谱汶川地震、玉树地震等高震级地震后,许多交通要道往往因为桥梁的破坏导致救灾物资不能及时运送到灾区,这给人们留下了惨痛的教训。
因此利用新的抗震设计规范进行抗震设计是时下桥梁设计中的重点问题。
此次使用MIDAS软件建立抗震模型,分析探讨抗震计算中遇到的几点问题。
1 抗震设计Pushover介绍Pushover是一种静力弹塑性分析,或者叫非线形静力分析方法,在特定前提下,可以近似分析结构在地震作用下的性能变化情况。
由图1荷载—位移曲线我们可以看出,IO是处在正常使用状态,LS 为承载能力极限状态,CP则是完全倒塌破坏。
从IO开始结构可是进入弹塑性状态,在LS前结构整体是安全的,LS后则结构损伤无法修复,但CP前还不至于倒塌。
设计中对于不同构件部位,其性能要求是不一样的。
对于常规桥梁中的规则桥梁来说,E1地震可以采用简化反应谱方法,也可用一般的多振型反应谱方法,E2则用Pushover。
根据《公路桥梁抗震设计细则》要求,规则桥梁只需要验算墩顶位移就可以了。
单柱墩可用公式:对于双柱墩,即进行Pushover分析,根据Pushover的能力谱法找到性能点,得到墩顶位移。
抗震设计中墩柱作为延性构件设计,我们还能判断性能点对应的各塑性铰状态,设计中最好能让塑性铰处于IO和LS之间,最大限度的发挥材料的性能而结构整体确是安全可靠的。
2 MIDAS的Pushover分析模型对于双柱墩,即进行Pushover分析,根据Pushover的能力谱法找到性能点,得到墩顶位移。
本次与手算结果进行对比,验证该Pushover模型的可靠性。
Pushover分析模型建立:(1)配筋条件的输入;(2)定义pushover主控数据;(3)定义pushover工况;(4)定义铰特性值,并分配铰;(5)计算与查看pushover分析结果。
midasBuilding建筑抗震性能化设计[详细]
![midasBuilding建筑抗震性能化设计[详细]](https://img.taocdn.com/s3/m/fe07ab474693daef5ff73d64.png)
关键构件：其失效可能引起结构的连续破坏或危及生命安全的严重破坏的构件
• 底部加强部位的重要竖向构件(底部加强区剪力墙、框架柱) • 水平转换构件及与其相连竖向支承构件(转换梁、框支柱) • 大跨连体结构的连接体及与其相连的的竖向支承构件 • 大悬挑结构的主要悬挑构件 • 加强层伸臂和周边环带结构的竖向支承构件 • 承托上部多个楼层框架柱的腰桁架 • 长短柱在同一楼层且数量相当时该层各个长短柱 • 扭转变形很大部位的竖向（斜向）构件 • 重要的斜撑构件；
midas Building 建筑抗震性能化设计
北京迈达斯技术有限公司
技术中心
侯晓武
ontents
1 什么是性能设计 2 性能设计的发展
3 规范中的性能设计
4
midas Building中性能 设计实现方法
第一节
什么是 性能设计？
1 什么是性能设计？
Part
常规抗震设计方法 “三水准，两阶段”
普通竖向构件 弯矩
常规设计
剪力 常规设计
轴力 常规设计
耗能构件 弯矩
常规设计
3.11.3-1
3.11.3-1
3.11.3-1
3.11.3-1
3.11.3-1 常规设计
3.11.3-1 常规设计
3.11.3-2 常规设计
3.11.3-2 常规设计
3.11.3-1 3.11.3-2 常规设计 3.11.3-2 3.11.3-3(a) 常规设计 3.11.3-3(a) 3.11.3-3(a)
3 规范中的性能设计
Part
高规3.11.3条中对各种构件的各内力成分给出了计算公式(见下表)。
性能 目标 目标A 目标B 目标C 目标D
地震作用
MIDAS在抗震分析中的实例应用
ＭＩ Ａ ／ Ｅ Ｄ Ｓ Ｇ Ｎ是 指 “ ｅｅａ ｓ ｕｔｒ ｄｓ ｎｓｓ ｍ ｆ ｉｄｗ Ｇ ｎｒｌ ｔ ｃ ｅ ｅｉ ｙｔ ｏ ｗｎ ｏ ｓ ｒ ｕ ｇ ｅ ｒ 图 １ 图 ２为结构在 ， 和 ｙ两个方 向地震作用 下 ， 种软件分 两 ｅ ｖ ｏｍ ｎ” 即， Ｗｉｄｗ 为开发 平 台的通用 的结 构分 析与优 别计算 出的 向和 ｙ向层 间位 移角 。可 以看 出 ， ｎｉ ｎ ｅｔ ， 以 ｎ ｏ ｓ ｒ 两种软 件的计算 化设计系统 。在 结构 设计 方 面 ， Ｄ Ｓ Ｇ Ｎ全面强 化 了实 际工 结果是非 常接 近的。表 明无论是 Ｐ Ｐ ＭＩＡ ／ Ｅ Ｋ Ｍ还 是 ＭＩ Ａ Ｄ Ｓ在结构 弹性
结构满足使 用的安全度及舒适度 。
关键词 ： 建筑结构 ， 震性能 ， 抗 弹性状 态 中图分类号 ：Ｕ ７ ． １ Ｔ ９ ３ ３ 文献标识码 ： Ａ
０ 引言
风荷载及地震荷载需 要按 Ｓ Ｔ Ａ ＷＥ中的定义 重新 定义 ； ） 工过 ５施
ＩＡ 随着经济及科学技 术 的发展 ， 来越 多 的高层 ， 越 超高 层建 筑 程的模拟也应体现在 Ｍ Ｄ Ｓ的计算 中。 至此 ， 小震 下利用 ＭＩ Ａ Ｄ Ｓ进行 结构分 析 的前 处理 已完成 ， 接 伫立于各个城市 。同时 ， 随着 人们 生活水 平 的提 高 ， 对建 筑 功能 得 的要求也越来 越多 元化 。这就 造 成 了建 筑逐 渐 在 高度 上 向 “ 更 下来 运行 ， 到计算 结果 。 表 １为两种计算 软件用 振 型分解 反应 谱法 计算 得到 的 弹性 高” 平 面上 向“ ， 复杂 ” 的方 向发 展。过去仅 通过 手算或 简单 的电 算复核的时代早 已远去 ， 各种力学分析 软件越来 越广泛 的应 用于 状态结果对 比。 结构分 析设计 中。 ＳＴ Ａ ＷＥ是 中国建筑科 学研究 院编制 的 ， 门用于多 、 专 高层建
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1.12 中震设计的实现
林丹具体问题
在midas Building和midas Gen中，能否对结构进行中震设计？如何操作？
问题解答
1.1
2.1 前言
我国目前都是以小震设计为主的，但是随着结构越来越复杂、超高超限结构
越来越多，对中震设计的要求也越来越多。
目前工程界对于中震设计有两种方法，第一种按照中震弹性设计，第二种按照中震不屈服设计，这两种方法在midas Building和midas Gen中都可以实现。
1.1
2.2 中震弹性设计
中震弹性设计的设计原则：结构的抗震承载力满足弹性设计要求，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采用材料强度设计值。
midas Building
A．在结构>模型控制中应用规范选择旧规范，如图1.12.1所示。
在新规范中对结构性能设计做了详细介绍，所以在Building中推荐使用性能设计。
图1.12.1 规范选择
B. 在荷载>荷载控制>地震作用中将框架和剪力墙的抗震等级指定为四级，如图1.12.2所示。
图1.12.2 制定抗震等级
C. 在荷载>荷载控制>地震作用中勾选“中震设计”，点击后面的按钮，弹出对话框，如图1.12.3
所示，勾选“弹性设计”即可。
程序会自动使用规范规定的荷载作用分项系数和承载力抗震调整系数，
并且混凝土和钢筋的材料强度均使用设计值。
图1.12.3 中震设计选项
D. 定义中震反应谱。
在荷载>荷载控制>地震作用>设计反应谱中，通过调整系数来定义中震反应
谱，如图1.12.4所示，调整系数参照表1.12.1取值。
也可以直接在最大水平地震影响系数中输入相应
的值。
表1.12.1 中震放大系数
图1.12.4 中震反应谱
midas Gen
A．在主菜单>荷载>反应谱分析数据>反应谱函数中定义中震反应谱函数，如图1.12.5所示，在设计反应谱时勾选“设防地震”即可。
图1.12.5 中震反应谱
B. 模型的其他参数都定义好后，直接进行运行分析。
C. 在主菜单>设计>钢筋混凝土构件设计参数>定义抗震等级中，将抗震等级定为四级即可，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），如图1.12.6所示。
图1.12.6 定义抗震等级
1.1
2.3 中震不屈服设计
中震不屈服设计的设计原则：地震作用下的内力按中震进行计算，最大地震影响系数α按中震弹性的表格取值，地震作用效应的组合按《高规》第5.6节进行，但分项系数均取为1.0，计算可不考虑
地震组合内力调整系数，构件的承载力计算时材料的强度取标准值。
midas Building
其余操作与中震弹性设计相同，只有第三步操作中勾选“不屈服设计”，如图1.12.7所示，程序会自动把荷载作用分项系数和承载力抗震调整系数取1.0，并且混凝土和钢筋的材料强度均使用标准值。
图1.12.7 中震设计选项
midas Gen
A. 定义中震反应谱，与Gen中震弹性设计方法相同。
B. 模型的其他参数都定义好后，直接进行运行分析。
C. 将抗震等级定为四级，即不考虑地震组合内力调整系数，与Gen中震弹性设计方法相同。
D. 在主菜单>结果>荷载组合中，将地震作用分项系数手动改为1.0，如图1.12.8所示。
图1.12.8 荷载组合
E. 在主菜单>设计>钢筋混凝土设计参数>材料分项系数中，将材料分项系数取为1.0，即构件承载力验算时取用材料强度的标准值，如图1.12.9所示。
图1.12.9 材料分项系数。