midasGen钢结构优化分析及设计.docx

例题3

钢框架结构分析及优化设计
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midasGen的优化设计功能。midasGen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:

简介
建立模型并运行分析
设置设计条件
钢构件截面验算及设计
钢结构优化设计

1.简介

本例题介绍midasGen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:HW200x204x12/12
主梁：HM244x175x7/11
次梁：HN200x100x5.5/8
支撑：HN125x60x6/8
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

图1分析模型

图2结构平面图

图3①，③轴线立面图图4①，④轴线立面图

图5eq\o\ac(○,B)，eq\o\ac(○,C)轴线立面图图6eq\o\ac(○,A)，eq\o\ac(○,D)轴线立面图

2.建立模型并运行分析

建立模型并进行分析运算。

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。
主菜单选择特性>截面>截面特性值：
添加：添加梁、柱截面尺寸。
主菜单选择结构>建模助手>基本结构>框架:利用建模助手建立框架梁
输入：添加x坐标，距离2.5，重复6；
添加z坐标，距离4，重复3；
编辑：Beta角90度，材料选择Q235，截面选择主梁截面，生成框架；
插入：插入点，0，0，0；Alpha，-90。
运用选择及拖放操作，将次梁截面赋予模型。
主菜单选择节点/单元>单元>扩展：建立框架柱
扩展类型：节点->线单元；
单元类型：梁单元；
材料：Q235；
截面：柱截面；
输入复制间距：dz=-4.5；
选择生成柱的节点，建立框架柱。
主菜单选择节点/单元>单元>建立单元：建立支撑
单元类型：桁架单元；
材料：Q235；
截面：支撑截面。
主菜单选择结构>建筑>控制数据>复制层数据:
复制次数：5；
距离：3，添加；
在模型窗口中选择要复制的单元。
主菜单选择结构>建筑>控制数据>定义层数据>生成层数据:点击生成层数据。
主菜单选择边界>边界>一般支承:定义边界条件
在模型窗口中选择柱底边界节点，勾选D-ALL、R-ALL
10.主菜单选择荷载>静力荷载>建立荷载工况>静力荷载工况:
DL：恒荷载；LL：活荷载；
WX：风荷载；WY：风荷载。
11.主菜单选择荷载>静力荷载>结构荷载/质量>自重：添加自重
荷载工况：DL；自重系数：Z=-1。
12.主菜单选择荷载>静力荷载>初始荷载/其它>分配楼面荷载
>定义楼面荷载类型：定义楼面荷载
名称：楼面荷载：DL-4.0，LL-2.0，添加；
屋面荷载：DL-5.0，LL-1.0，添加。
13.主菜单选择荷载>静力荷载>初始荷载/其它>分配楼面荷载
>分配楼面荷载：
楼面荷载类型：楼面荷载；
分配模式：双向；
荷载方向：整体坐标系Z；
复制楼面荷载：方向Z，距离4@3；
在模型窗口指定加载区域节点。
14.主菜单选择荷载>静力荷载>梁荷载>连续：
荷载工况：DL；选择：添加；
荷载类型：均布荷载；
荷载作用单元：两点间直线；
向：整体坐标系Z；
数值：W=-4；
复制荷载：方向Z，距离4@3。
15.重复步骤13和14输入屋面荷载及梁单元荷载。
16.主菜单选择荷载>静力荷载>横向荷载>风荷载：添加X方向风荷载
荷载工况：WX；
风荷载设计标准：GB50009-2012；
地面粗糙度：A；基本风压：0.35；
地形修正系数：1；阻尼比：0.02；
结构振型系数：查表法
其它数据使用默认值；
基本周期：自动计算（特征值分析后，输入结构真实周期）
风荷载方向系数：X轴方向系数1，Y轴方向系数0。
17.重复步骤16，输入Y