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SAP2000建模与分析（一）中南大学铁道学院cscsu20102012-7-3qq：1799200026SAP2000包含pkpm，pkpm是SAP2000的一个“子集”，SAP2000比pkpm更智能，能自定义，pkpm更像一个“傻瓜相机”。Pkpm建模分析过程：轴线输入---楼层定义（墙、柱、梁、板）---荷载输入（板荷载、线荷载、节点荷载）----设计信息、楼层组装-----satwe参数设置-----特殊构件补充定义----内力计算-----结果查看-----施工图SAP2000：一：轴线输入：方法如下：a：文件---新模型；b：单击右键---编辑轴网数据；c：定义---坐标系统/轴网。注：1.在sap2000中，第一次建立的坐标系称为整体坐标系（方法a），随后建立的坐标系称为附加坐标系，可以通过局部坐标系圆点确定与整体坐标系的关系（方法b、c）：2.有时候，可利用参考线，在平面任意位置进行定位，来辅助绘制特殊位置的杆件，参考线在立面中表示一条直线，在平面中表示一个点，要输入与已知点的相对坐标。具体操作：单击右键---选择“参考线”。3.pkpm是先建立一个标准层，再用新建标准层的方式完成真个结构的建模，而SAP2000是一次性建好三维图（整体坐标+局部坐标）。4.CSYS1为一般轴网，Global为整体坐标系。Global的方向：假定Z为竖直方向，+Z向上；自重荷载总是向下，即-Z方向。X-Y平面是水平面，水平主方向为+X。水平面内的角度从X轴正半轴度量。从+Z向下看X-Y平面，逆时针角度为正。CSYS1方向：由1（red）、2（white）、3（cyan青蓝色）三个轴组成的正交坐标系统。局部坐标系的作用：1、建立单元刚度方程；2、定义单元的材料特性和截面几何特性；3、输入单元荷载；4、程序输出结构弯矩、剪力和轴力等内力；5：释放杆端内力；6：施加支座约束。在结果输出中：M22指绕2-2轴的弯矩,M33指绕3-3轴的弯矩.扭矩为绕1-1轴的弯矩。1，2，3方向与与整体的X，Y，Z方向的关系：（A）框架单元：1轴沿杆方向，2、3轴在垂直于杆轴平面内，2轴一般为+Z方向，除非杆件竖直（2轴沿+X方向）。（B）壳单元：3轴为壳单元平面的法向，2轴一般为+Z方向，1轴水平，除非单元水平（2轴沿+Y方向）。（C）节点与自由度：局部坐标轴用于定义节点自由度、约束、特性、节点荷载和表达输出，1、2、3轴默认与X、Y、Z轴相同。（D）刚片约束：3轴为平面法向轴，1、2轴程序自动任意在平面内选择，因为平面轴的实际方向并不重要，只有法向方向影响约束方程。二：楼层定义：2.1：材料及材料属性定义：定义---添加新材料：注：1.材料：steel钢铁alum明矾other其他rebar钢筋conc混凝土；2.各向同性材料包括：密度、重度、弹性模量、泊松比、膨胀系数；剪切模量由弹性模量和泊松比来确定。对于受力方向各个不同的材料，可以定义正交各项异性材料。高级材料属性：基于时间属性（steel）：材料选钢筋和混凝土，要填的东西时不一样的，如果选的是混凝土，则快硬性的高强水泥取0.2，普通快硬性水泥0.25，慢性水泥0.38，完全积分用于小工程，大规模应用级数渐近法。材料阻尼属性（steel）：0~1之间的一个数，用于结构动力分析。应力—应变曲线（steel）：用来生成框架单元中非线性角的属性，用于push—over分析。2.2：定义截面：2.2.1：混凝土柱、梁：定义----框架截面（梁、柱、桁架）----添加矩形截面----添加新属性点击配筋混凝土：2.2.2：混凝土墙、板：定义---面截面（Shell（壳）plane（平面）asolid（轴对称实体））----选择：shell----点击添加新截面（shell用于分析墙、楼板或其他薄板，单元结合处用joints单元）2.2.3：钢梁、钢柱：定义---框架截面---出现框架属性对话框（import与ADD都要选上）：注：1：框架属性类型：i/wideflange：宽I字型钢；Channel：通道；teeT字型钢；angle角钢；box盒钢；tube管；pipe管；rectangular矩形；circle圈；general一般。也可以自己从电脑中添加新属性：点击添加新属性。2.2.4：截面编辑器（addSDsection）：可以定义任何形状的截面，可以将不同刚度的材料转换成基本材料。----点击添加新属性---截面设计器点击左边的，单击右键，出现材料属性菜单绘制矩形：选中后，再更改它的宽度和高度。框选图形（混凝土和型钢），点击上面菜单，绘制矩形截面混凝土：点击右键修改属性，修改高度。绘制方钢管：绘制完后，点击右键，修改其属性把两者组合在一起后，再框选，点击上面的菜单，可查看其属性。退出后，其截面自动存盘。2.3：截面布置：注：刚架连接类型：objecttype对象类型straightframe直架curvedframe曲架cable电缆tendon肌腱momentreleases目前版本pinned铰接continuous连续刚接。2.3.1：绘制梁或者点击屏幕左边菜单修改对象属性（弯矩释放：continuous：两端固结）--再框选然后切换为选择模式：，框选我们已经绘制好的框架梁，---编辑—带属性复制点击：修改/显示重复选项切换到xz立面视图：点击激活窗口选项，勾选“框架/索/钢束”的“截面”---应用到所有窗口点击“绘图”----快速绘制“框架/索/钢束”，修改“对象属性”，应用框选进行绘制再点击，切换到另一个立面，依然用框选进行绘制再修改为选择模式，点击“视图”-----设置二维视图—将z设置为0，切换到Z=0的平面内，再删除构件绘制次梁支撑:绘图---快速绘制次梁—修改“对象属性”对于绘制一般位置的次梁，可以点击绘制框架线的方式：，修改对性属性梁、柱偏心：插入点:为构件指定偏心，本例为四根梁向柱的边缘偏心先选择4根梁---指定----框架/索/钢束----插入点----指定控制点：顶部中点，TopCenter柱偏心：在立面视图中选择右边柱，指定----框架/索/钢束----插入点---设置控制点为截面中心点2.3.2：绘制柱：和框架梁相同的方式,但框选时应选择好立面。2.3.3:绘制板：绘图----快速绘制或者在屏幕的左边菜单中点击：2.3.4:绘制墙：切换到X、Z立面绘制墙----点击“绘制矩形面单元”---在“对象属性”中选择“w200”，在起点处点击左键，拖到右下角或者点击“”快速绘制面单元----墙开洞：选择面对象和分割面的线----编辑---分割面---选择“基于选择直线对象用切割方法分割面”再对其中一块进行开洞----编辑---分割面---案3*3进行网格划分选择中间那一块，按delete，形成墙体开洞。墙偏心：剪力墙偏心---首先选择面对象---指定----面---面厚度覆盖项（壳）----自定义节点偏移右对象指定2.3.5;绘制斜面旋转楼梯点击将要拉伸的母线：-----编辑—拉伸----拉伸线成面同样点击反方向需要拉伸的母线。。。选装楼梯：选中旋转的母线----编辑—拉伸----拉伸线成面---切换到转动标签，选择围绕Z轴旋转2.3.6：绘制支撑：也可以点击XY方向偏移；切换到Y-Z立面，设置支撑，点击绘制支撑按钮，修改“对象属性”2.4：构件的剖分：单元剖分：不剖分，变形是严重失真的、框选线对象----指定---框架/索/钢束---自动框架细分然后再对面对象进行剖分指定----选择面对象---指定---面----自动面网格剖分最后对实体进行剖分：选择实体对象----指定---实体---自动实体网格剖分三：添加荷载3.1：定义静荷载工况(恒载、活载)：定义---荷载工况----楼板的自重程序自动计算添加活荷载---在类型栏中选择：live-----添加新荷载---确定。3.2：线荷载：选择框架线，添加均布线荷载---指定---框架/索/钢束荷载---分布再次选择框架线，添加梯形荷载----指定---框架/索/钢束荷载---分布3.3：节点荷载：选择三个节点---指定---节点荷载---力3.4：面荷载：择楼板，添加面荷载----指定---面荷载---均匀(壳)3.5荷载显示：显示---显示荷载指定---框架/索/钢束---选择工况---确定四：特殊功能指定4.1：节点约束：框选节点----指定---节点---约束（包含3个平动与三个转动自由度，约束分别代表：固接支座、铰接支座、滑动支座、无约束自由点4.2：节点束缚：定义---节点束缚---body：刚性楼板假定---添加新束缚；隔板束缚：Diaphragm，所有塑性节点通过平面的一个刚性连接与其它节点连接在一起，但是不影响平面外变形；杆束缚：rod，将其所有的约束节点按一个具有轴线变形的直杆一起运动，所有塑性节点在平行杆轴的方向保持固定长度，但是所有平行轴的平动和所有的转动不会受到影响；对等束缚：Equal，其节点在束缚区坐标系各选择的自由度上按同一个或相反的位移运动，而其它自由度不会受到影响。刚性隔板束缚：进入平面视图XY,框选所有的节点，按，把所有层的节点都要框选上，在点击3d，---节点---束缚---DLAPH1---确定可以通过选择节点，单击鼠标右键，在弹出的点信息框中查看相关束缚定义的信息。4.3：节点区为框架节点区指定非刚性连接属性，例如钢结构框架节点半刚性连接；---点击，框选节点---指定—节点---节点区4.4:刚域：刚域框架节点区，sap2000默认没有考虑端部偏移的情况，框选3d图中全部节点----指定----框架/索/钢束---端部长度偏移（刚域系数填0为完全柔性，刚域系数填1表示节点区为完全刚性）4.5：线对象端部释放例：框架端部铰接指定首先框选对象----指定----框架/索/钢束---释放/部分固定回到视图当中，选择线对象，点击鼠标右键，可以在弹出的线信息对话框中查看相应的端部释放信息。SAP2000建模与分析（二）中南大学铁道学院cscsu2010五：定义工况：5.1：定义地震荷载底部剪力法定义---荷载工况添加新荷载-----点击“修改荷载”底部剪力法，一种工况只对应一个方向的地震力，于是要定义另一个方向的地震力2012-7-3qq：17992000265.2：定义风荷载：定义---荷载工况点击“修改侧向荷载”，风荷载有两种方法可以添加，当结构比较规则且定义了刚性隔板时，选择“风力作用面来自刚性隔板范围”，当结构不规则且没有定义刚性隔板时，选择“风力作用面来自面对象”---既要定义X向风荷载，也要定义Y向风荷载。选择迎风面上的所有面对像，打开面的局部坐标轴来判定局部坐标轴与风向的关系---点击---局部坐标---应用到所有窗口指定---面荷载---风荷载体形系数（壳）---若坐标轴与风向相反，则体形系数要填写负值。切换到背风面，选中背风面的所有对象，指定体形系数指定---面荷载---风荷载体形系数（壳）5.3：定义反应谱分析工况定义---函数---反应谱----选择中国规范的反应谱---点击添加新函数也可以点击：转换为用户定义的----填写新的地震影响系数后，点击“修改”定义---分析工况---添加新工况----选择分析工况类型在定义了反应谱工况后，荷载将自动施加在结构上，而不需要人工指定，并且反应谱工况将自动参与荷载组合。5.4：温度荷载：定义---节点样式指定---节点样式，选择上面建立的节点样式温度荷载=温度线膨胀系数*温度改变值----选中温度线对象来施加温度荷载：选择----框架/索/钢束荷载---参考温度温度改变=单元加载温度-单元参考温度：选择----框架/索/钢束荷载---温度给面对象施加温度荷载：指定---面荷载---温度（所有），可以通过单元施加，也可以通过节点样式施加六：定义分析工况：6.1：定义分析工况概述定义---分析工况---弹出已定义的分析工况菜单，并可以对其修改，也可以添加新的分析工况。分析类型可以是：静力分析，多步静力分析、模态分析