sap2000讲义

SAP2000讲义目录1、SAP2000介绍2、应用SAP2000需要了解的基本知识3、SAP2000主要结构分析类型4、SAP2000结构分析的基本步骤5、SAP2000坐标系6、SAP2000材料定义7、SAP2000单元类型8、SAP2000单元定义9、SAP2000建模（）10、SAP2000施加边界条件11、SAP2000荷载工况及加载12、SAP2000选择分析类型及分析13、SAP2000结果查询及钢结构验算14、SAP2000例题SAP2000讲义1、SAP2000介绍SAP2000是由美国CSI(ComputersandStructuresInc)公司开发研制的通用结构分析与设计软件。SAP2000已经由近40年的发展历史，是美国乃至全球公认的结构分析软件，在世界范围内广泛应用SAP2000分析计算功能十分强大，它几乎包括所有结构工程领域内的最新结构分析功能，四十多年的发展，使得SAP2000积累了丰富的结构计算分析经验,从静力动力计算，到线性非线性分析；从P-dert效应到施工顺序加载等，都能运用自如，为工程师提供最可靠的计算分析结果从CCTV新楼，到奥运工程的“水立方”、“鸟巢”等一大批国家重点项目都凝聚和体现了SAP2000的强大分析技术,SAP2000中文版将继续为我们发挥重要作用新疆体育馆SAP2000讲义2、应用SAP2000需要了解的基本知识作为一名施工技术人员，要很好的使用结构有限元分析软件，对结构力学，材料力学的基本知识要有一定的基础，了解力学计算常涉及的惯性矩、抵抗矩，回转半径、长细比等，了解常用材料的力学性能如弹性模量、剪切模量、质量、强度（标准强度、设计强度）等，还需要了解SAP2000中文版包含的中国规范：《建筑荷载规范》（GB50009-2001)《钢结构设计规范》(GB50017-2003)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)SAP2000作为结构分析软件工具，它的计算结果准确性依赖于你对结构的理解，计算模型对结构模拟方式的合理性及准确性，计算结果需要你的经验加以正确判断，它不只包括设计上的，还包括施工上的SAP2000讲义3、SAP2000主要结构分析类型从最广泛的意义上，分析类型可以划分为线性和非线性，这依赖于结构对荷载的响应方式。线性分析的结果可以进行叠加，即可以在分析之后相加。线性分析的类型有：静力（Static）：最常见的分析类型，荷载施加不包括动力效应。模态（Modal）：用特征值方法或Ritz向量法计算结构动力模态。反应谱（Response-Spectrum）：用静力方法计算由加速度荷载引起的响应。需要反应谱函数。时程（Time-History）：施加随时间变化的荷载屈曲（Buckling）：在荷载作用下屈曲形态的计算。超静定（Hyperstatic）：由预应力和其他自平衡荷载产生的二次力的计算。移动荷载（MovingLoad）：结构上车辆荷载沿车道移动最不利响应的计算。稳态（SteadyState）：在一个或多个频率上施加简谐变化的荷载。需要稳态函数。功率谱密度（PowerSpectralDensity）：按照荷载在频率范围内的概率分布施加简谐变化的荷载，确定期望的响应值。非线性分析的结果一般不能进行叠加。所有共同作用于结构的荷载应该直接在分析工况中进行组合。非线性分析工况可以链接起来以实现复杂的加载次序。非线性分析的类型有：静力非线性（NonlinearStatic）：荷载施加没有动力效应。可用来进行Pushover分析。非线性阶段施工（NonlinearStagedConstruction）：施加不考虑动力效应的荷载，同时将添加或移除结构的一部分。可以包括时间效应，如徐变、收缩和龄期SAP2000讲义4、SAP2000结构分析的基本步骤1．确定计算简图2．选择计算量纲（即单位）3．建立几何计算模型4．定义单元的材料特性5．定义单元截面特性6．定义结构荷载工况。7．定义结构分析类型。8．选定约束结点，指定约束类型9．选定单元指定单元截面组名10．选定单元施加单元荷载（非结点荷载）11．选定结点，施加结点荷载（或支座位移）12．结构分析，求结点位移。设置结构类型及相应的结点自由度,运行程序13．显示计算结果。显示结构变形：显示结点反力：显示单元内力：SAP2000讲义5、SAP2000坐标系坐标系的作用：每个结构可以使用不同的坐标系描述点的位置、荷载、位移、内力和应力的方向。模型中只有一个整体坐标系；但有多个局部坐标系，例如，模型的中的结点、单元、约束有自己的局部坐标系。所有局部坐标系坐标系是相对于整体坐标系来定义的。所有坐标系是三维右手直角（笛卡尔）坐标系。相对于整体坐标系，向量矢积用来定义局部和其它坐标系。SAP2000讲义5.1整体坐标系整体坐标系是三维右手直角坐标系。三个轴，标记为X、Y、Z，相互垂直并满足右手准则SAP2000总是假定Z轴垂直，+Z向上SAP2000讲义5.2局部坐标系结构模型的每部分（节点、单元、约束）都有自己的局部坐标系用来定义属性、荷载、响应。局部坐标系的轴用1、2、3表示。通常，局部坐标系从节点到节点、单元到单元、约束到约束都可以不同。SAP2000讲义局部坐标系没有一个首选的向上方向。相对整体坐标系，向上的＋Z方向用来定义默认的节点和单元的局部坐标系。节点局部坐标系1-2-3通常和整体坐标系X-Y-Z一致。对框架、面（壳、板、轴对称）、连接/支座单元，单元的一个局部坐标轴是由单元几何形状所确定。可以指定一个参考向量一个旋转角度定义其余两个轴的方向。特例是一个节点或一个无长度的连接单元，这时需要指定局部坐标轴1。实体单元的局部坐标轴1-2-3通常与整体坐标系X-Y-Z相同。也可以指定两个参考向量或三个角度对一个实体局部坐标定义任意方向。体约束、隔板约束、板约束、梁约束、杆约束的局部坐标系通常由约束的几何属性或质量分布自动确定。或者，可以指定一个局部坐标轴（体约束除外），其余两个坐标轴自动确定。5.3坐标系说明SAP2000讲义6、SAP2000材料定义Steel（钢材）Concrete（混凝土）Aluminum（铝材）ColdFormed（冷轧钢）Rebar（螺纹钢筋）Tendon（预应力钢束）SAP2000讲义6.1材料说明SAP2000讲义6.2材料说明SAP2000讲义6.3材料说明SAP2000讲义7、SAP2000单元类型框架/索：用来模拟梁、柱、支撑、桁架、索单元连接（两点）单元：用来模拟特殊单元行为如隔离器、阻尼、隙、分段线性弹簧和其它。和框架/索对象不同连接对象面：用来模拟墙、楼板、和其它薄壁单元，也可以用于二维固体（平面应力、平面应变、轴对称实体）实体：用来模拟三维实体SAP2000讲义7.1、框架单元框架单元（Frame）是由2个结点构成的等截面直线单元，如图所示。它具有拉、压、剪、弯、扭的变形刚度，框架单元的每一结点都具三个方向的线位移和三个角位移，因而每个结点都具有6个自由度，相应有6个杆端力框架单元可用来模拟：●三维框架单元●三维桁架及网架●交叉梁系●平面框架●平面桁架及网架●索网结构根据结构的不同，需要对截面属性进行修正。如模拟柔索结构，这种索基本上不能承受弯矩。如果用框架单元来模拟索结构，就需要对索截面属性进行折减；如果用膜单元来模拟楼板，考虑到楼板对梁抗弯能力的提高，需要对这种梁截面的抗弯属性进行修该；为使连梁在地震中先破坏，需要在分析前对连梁的属性进行折减。修改的截面可以依赖于定义截面，也可以指定给部分单元。SAP2000讲义7.1、壳单元在SAP2000中，板壳对象按照受力特点可以分为三类：膜单元、板单元及壳单元。膜单元只具有平面内的刚度，承受膜力，建筑结构中楼板通常用膜单元来模拟。板单元与膜单元相反，只具有平面外的刚度，承受弯曲力，模拟薄梁或者地基梁等。壳单元的力学行为是膜单元与板单元之和，是真正意义上的壳单元。也可以根据中面的形状划分：如果壳的中面为平面，则壳的薄膜应力和弯曲应力状态互不藕合，而壳的中面也可为曲面，此时膜应力与弯曲应力藕合。工程上对于壳的厚度h与其宽度L之比(即厚宽比)h/L1/10的壳称为薄壳，厚宽比在1/10h/L1/5之间的壳,称为中厚壳。薄壳中横向剪应力对变形的影响较小，而中厚壳中横向剪应力对变形的影响较大SAP2000讲义8、单元定义以框架单元为例SAP2000讲义方法一添加单元截面类型截面类型示意图SAP2000讲义方法二导入单元截面类型（中国型钢库）SAP2000讲义方法三自定义单元截面（在已定义好截面的基础上可以进行组合）SAP2000讲义方法四自动单元截面（在已定义好截面的基础上，包括自定义截面）SAP2000讲义9、SAP2000建模为了便于对实际结构进行受力分析，用一个能反映出结构的主要受力特征的简化图形代替实际结构，这种在结构计算中用以代替实际结构并能反映结构主要受力和变形特点的理想模型，称为结构的计算简图或计算模型SAP2000讲义4层房屋结构，根据不同的要求和所具备的条件，其计算简图可分为图c、d、e几种情况SAP2000讲义建模常用方法1.直接用SAP的网格工具建模，这个方法最常用，最适合平面模型，对空间模型编辑较为繁琐SAP2000讲义2.使用相应的摸板，快捷方便例图为二维桁架模版直接生成SAP2000讲义3、Excel交互式建模，这个SAP2000直接给出了EXcel交互编辑命令．也可以直接用拷贝和粘贴的方法进行交互编辑．这个在编辑模型时较为常用，很方便例图为用电子表格编辑节点坐标SAP2000讲义10、SAP2000施加边界条件SAP2000讲义滚轴支座被支承的部分可以转动和水平移动,不能竖向移动,所提供的反力只有竖向反力滚轴支座（链杆支座）计算简图SAP2000讲义固定铰支座固定铰支座被支承的部分可以转动,不能移动,能提供两个反力,在计算简图中用两根相交的支杆表示计算简图SAP2000讲义定向支座被支承的部分不能转动，但可沿一个方向平行滑动,能提供反力矩和反力，在计算简图中用两根平行链杆表示。定向支座（滑动支座）计算简图SAP2000讲义固定支座被支承的部分完全被固定,不能竖向和水平移动,也不能转动，提供三个反力。固定支座计算简图SAP2000讲义在分析或设计一个结构时，必须对施加在结构上荷载的性质和大小有一个清晰的了解下面用图表方法表明了必须考虑的主要荷载以及它们的特征静力荷载是逐渐施加在结构上的荷载，与之相应的位移也是缓慢产生的，它随着静力荷载达到最大值而达到其峰值。动力荷载是突然施加在结构上的荷载，具有在数值、方向、位置上快速变化的特征，相应结构的变形的变化也是快速的。动力荷载会使结构振动，以致结构变形的峰值不一定就在施加最大荷载时发生活荷载是那些在可能作用在结构上，也可能不存在的作用力。虽然活荷载是可移动的，但它仍然是一种缓慢作用在结构上的荷载。使用荷载是活荷载,它包括人群、存储材料以及其他类似物品。所有活荷载都以其活动性为特征。它们一般都是竖向向下作用,但有时也能够在水平方向作用11、SAP2000荷载工况及加载SAP2000讲义1、定义荷载模式11.1荷载加载步骤SAP2000讲义2、定义荷载工况，可以进行荷载模式组合，设置荷载工况类型SAP2000讲义3、可以预先自定义荷载工况的组合，sap2000在结构分析完成后也会根据荷载规范自动进行组合SAP2000讲义4、选择需要加载的节点和对象，施加节点荷载和框架荷载SAP2000讲义12、SAP2000选择分析类型及分析SAP2000默认分析为三维空间分析，若设置不当，可能会出现错误或分析异常，所以应根据实际情况勾选有效自由度，或选择快速自由度进行设置，如果是空间分析，要注意好边界条件设置是否真确，否者也会出现分析错误或异常SAP2000讲义设置好需要运行的荷载工况，就可以进行分析了SAP2000讲义13、SAP2000结果查询及钢结构验算变形结果查看变形结果可以通过点选单独查看，也可以通过表格查看SAP2000讲义内力查看通过选择左图的分量