主要计算参数在midas Gen中的设置和重要设计指标的输出

主要计算参数在midas Gen中的设置和重要设计指标的输出

midas Gen是针对结构体系和构件来设置设计参数，不同于SATWE中参数集中输入的方式。刚使用midas Gen时，有时会不清楚设置参数的位置。本文简要总结了主要计算参数、设计指标在midas Gen中的实现，供参考。设计中关注的要点如下： 1 周期折减系数 2 计算振型数 3 梁刚度放大系数 4 连梁刚度折减系数 5 梁端弯矩调幅系数 6 框剪结构的0.2Q0调整 7 周期比 8 位移比 9 剪重比 10 层刚度比 11 刚重比

12 楼层受剪承载力 13 层构件剪力比

----------------------------------------------------------------------------------------------------- 1、周期折减系数

高规强条3.3.16要求计算各振型地震影响系数所采用的结构自振周期应考虑非承重墙体的刚度影响。由于建模时不建立填充墙，造成结构的刚度偏小，因为计算得到的自振周期较实际的偏长，按这一周期计算得到的地震力偏小。故周期折减系数对计算的自振周期进行折减，从而对地震力进行放大考虑。

midas Gen实现：在定义反应谱荷载工况的对话框中，可进行输入。如图1。

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图1 周期折减系数

2、 计算振型数

高规5.1.13条“……且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%”。

midas Gen中实现：在分析->特征值分析控制中设置，选择分析类型，输入振型数量。如图2。

图2 计算振型数量

计算完毕后，在 结果->分析结果表格->周期与振型 中查看振型参与质量，看是否X和y向平动，z向扭转参与质量合计超过90%。如超过，则说明振型数量足够，否则需加大振

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型数量。有时，会遇到子空间迭代法算很多阶振型，振型参与质量仍不满足大于90%的要求，这时可改为Lanczos法或多重Ritz向量法，会容易达到要求。

3、中边梁刚度放大系数

高规5.2.2条，“在结构内力与位移计算中，现浇楼面和装配整体式楼面中梁的刚度可考虑翼缘的作用予以增大。楼面梁刚度增大系数可根据翼缘情况取为1.3～2.0。”

midas Gen中实现：模型->材料和截面特性->截面特性调整系数，对截面的刚度进行放大，一般是对Iyy增大即可。如图3。

图3 梁刚度放大系数

注意：对于相同截面名称，但不属于同一类型的构件（有的是中梁，有的是边梁）的，应命名不同的截面名称予以区分后再分别输入不同的调整系数。

4、连梁刚度折减系数

高规5.2.1条，“在内力与位移计算中，抗震设计的框架-剪力墙或剪力墙结构中的连梁刚度可予以折减，折减系数不宜小于0.5。”

midas Gen中实现：方法同前者中边梁放大系数的设置方法。

5、梁端弯矩调幅系数

高规5.2.3条，“在竖向荷载作用下，可考虑框架梁端塑性变形内力重分布对梁端负弯矩乘以调幅系数进行调幅……”。

midas Gen中实现：程序默认的调幅系数为0.85，并自动进行梁端弯矩调幅，梁跨中弯矩自动按平衡条件增大。若需要采用不同的调幅系数，可以在 设计->钢筋混凝土设计参数->定义抗震等级 中设置，如图4。

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图4 梁端弯矩调幅系数 说明：1）调幅只对梁两端均为负弯矩的进行调整，对次梁或有正弯矩的梁不调幅；

2）仅对竖向荷载作用下的弯矩调幅，对横向荷载（风或地震荷载）不调幅，竖向荷载作用下弯矩调幅后再与横向荷载组合。

6、框剪结构的0.2Q0调整

高规8.1.4条要求对于框架-剪力墙结构要求进行0.2Q0调整。程序目前暂时屏蔽了进行地震剪力0.2Q0的调整功能。见图5。

图5 框剪结构的0.2Q0调整

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7、周期比

高规4.3.5条“……。结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。”

周期比的要求实际上是限制结构的抗扭刚度不能太弱。

midas Gen中实现：在 结果->分析结果表格->周期与振型 表格中，可查看各振型的方向因子，找到第一平动周期和第一扭转周期，或动画显示各振型的变形情况，可直观判断振型的形状。将扭转为主的第一自振周期除以平动为主的第一自振周期，即得到周期比。

图6 周期比

说明：1）当周期比不满足时，需要调整结构布置，提高结构的抗扭刚度。总的调整原则是加强结构外围墙、柱或梁的刚度，适当削弱结构中间墙、柱的刚度。 2）周期比和扭转因子等是在楼层刚性楼板假定的前提下给出的。

8、位移比

抗规3.4.2和高规4.3.5条对位移比都有明确的要求。主要是为了控制结构平面规则性，以避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。

midas Gen中实现：结果->分析结果表格->层->层间位移角验算 表格中输出了最大层间位移和平均层间位移的验算结果。计算书中结果位移输出文件中也有详细的验算结果，提供了 位移比、位移角比、有害层间位移、有害位移角和有害位移比等验算内容。见图7。

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图7 位移比

说明：1）位移比不满足时，只能通过人工调整改变结构平面布置，减小结构刚心与形心的偏心距。

2）规范对位移比的控制是在刚性楼板假定前提下进行的，如果结构在生成层数据的时候，选择是不考虑刚性楼板，程序仍给输出位移比结果。

9、剪重比

抗规5.2.5条和高规3.3.13条为内容基本相同的强条，“水平地震作用计算时，结构各楼层对应于地震作用标准值的剪力应符合下式要求„„”。该强条主要是为了控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性。这个要求如同最小配筋率的要求，算出来的地震剪力如果达不到规范的最低要求，就要人为提高，并按这个最低要求完成后续的计算。

midas Gen中实现：结果->分析结果表格->层->层剪重比（反应谱分析）。表格中输出了反应谱工况下各楼层剪力、重量和楼层剪重比。在这个表格中，虽然没有直接体现出来如果不满足最小剪力系数时程序是否对楼层剪力进行调整，但实际上程序可以自动调整各楼层的地震剪力。如图8。

图8 剪重比

10、层刚度比

抗规3.4.2条中给出了竖向不规则类型的侧向刚度不规则的判断准则，“该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25%。”高规4.4.2条给出了几乎相同的表述。控制层刚度比主要是为了控制结构的竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层。

midas Gen中实现：结果->分析结果表格->层->侧向刚度不规则验算。表格弹出了“选

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择计算方法”对话框，可以设置层间位移和层刚度的计算方法。Midas提供了2种计算层刚度的方法，一种是常规的层剪力/层间位移，对应于抗规3.4.2条的条文说明中给出的方法，高规4.4.2条的条文说明也给出了相同的层刚度计算方法。该方法的适用性较强。另一种方法是1/层间位移角，对应于高规附录E给出的转换层结构的层刚度比计算方法中E.0.2条。该方法一般适用于带转换层的结构。如图9。

图9 层刚度比

说明：1）当结构楼层的刚度比的计算结果不满足要求，midas自动将该楼层判断为薄弱层，按照高规5.1.14条将该楼层的地震剪力放大1.15倍。如果采用人工干预方式的话，可适当降低该层层高和加强该层墙、柱或梁的刚度，适当提高上部相关楼层的层高或削弱上部相关楼层墙、柱或梁的刚度。 2）对于含地下室的结构，可以先不施加侧向约束，得到地下室的层刚度数值，计算地下室的楼层刚度与相邻上部楼层刚度的比值，用于判断嵌固端的位置以及计算侧向弹簧的刚度值。

11、刚重比

高规5.4.1条和5.4.4条给出了结构整体稳定性的要求，其中5.4.4条为强条。这些规定主要是为了控制结构的稳定性，避免结构在风荷载或地震力的作用下整体失稳。刚重比不满足要求，说明结构的刚度相对于重力荷载过小；但刚重比过分大，则说明结构的经济技术指标较差，宜适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积。

midas Gen中的实现方法：结果->稳定验算。在弹出的稳定性验算对话框中选择结构类型，则程序根据结构类型采用不同的验算方法得到各楼层的EJd或D值，并给出结构是否满足整体稳定要求的判断。如图10。

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图10 刚重比

说明：刚重比不满足要求时，需要人工调整改变结构布置，可加强墙、柱等竖向构件的刚度。

12、楼层承载力突变

高规4.4.3条，“A级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80%，不应小于其上一层受剪承载力的65%；B级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不应小于其上一层受剪承载力的75%。”抗规3.4.2条中竖向不规则类型的楼层承载力突变的判断准则，“抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%”。楼层受剪承载力突变验算是为了控制结构的竖向不规则性，以免竖向楼层受剪承载力发生突变而形成薄弱层。

midas Gen中的实现方法：结果->分析结果表格->层->楼层承载力突变验算。表格给出了x和y向各楼层的受剪承载力及验算结果，并判断是否满足竖向不规则的要求。如图11。

图11 楼层承载力突变

说明：midas Gen判断该楼层为竖向不规则后，会自动按照高规5.1.4条的要求将该楼层地震剪力放大1.15倍。

如果采用人工调整结构方案的话，可适当提高该层构件强度（如增大配筋、提高混凝土强度或加大截面）以提高该层墙、柱等抗侧力构件的承载力，或适当降低上部相关楼层墙、柱等抗侧力构件的承载力。

13、层构件剪力比

抗规6.2.10对部分框支抗震墙结构的框支柱的地震剪力有要求，“框支柱承受的最小地震剪力，当框支柱的数目多于10根时，柱承受地震剪力之和不应小于该楼层地震剪力的20%；当少于10根时，每根柱承受的地震剪力不应小于该楼层地震剪力的2%。”层剪力比的输出可统计各楼层杆系和抗震墙的剪力合计值，也可以得到各构件的地震剪力，用于对是否满足该条进行判断。有时，设计方有一定的要求，如外框架所承担的地震剪力超过一定的比例，

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此时可以通过层剪力比功能进行查看。

midas Gen中的实现：结果->分析结果表格->层->层构件剪力比。表格可以给出各楼层竖向构件在反应谱工况下，各构件地震剪力和杆系、抗震墙的剪力合力及分担比例。如图12。

图12 层构件剪力比

说明：当杆系和抗震墙承担的剪力比不满足要求时，可调整该层竖向构件的布置或调整构件的截面。

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