SAP2000软件培训讲义（PPT73）

目录录1、SAP2000介绍绍2、应应用用SAP2000需要要了了解解的的基基本本知知识识3、SAP2000主要要结结构构分分析析类类型型4、SAP2000结构构分分析析的的基基本本步步骤骤5、SAP2000坐标标系系6、SAP2000材料料定定义义7、SAP2000单元元类类型型8、SAP2000单元元定定义义9、SAP2000建模模（（））10、SAP2000施加加边边界界条条件件11、SAP2000荷载载工工况况及及加加载载12、SAP2000选择择分分析析类类型型及及分分析析13、SAP2000结果果查查询询及及钢钢结结构构验验算算14、SAP2000例题题1、SAP2000介绍绍SAP2000是由由美美国国CSI(ComputersandStructuresInc)公司司开开发发研研制制的的通通用用结结构构分分析析与与设设计计软软件件。。SAP2000已经经由由近近40年的的发发展展历历史史，，是是美美国国乃乃至至全全球球公公认认的的结结构构分分析析软软件件，，在在世世界界范范围围内内广广泛泛应应用用SAP2000分析计算算功能十十分强大大，它几几乎包括括所有结结构工程程领域内内的最新新结构分分析功能能，四十十多年的的发展，，使得SAP2000积累了丰丰富的结结构计算算分析经经验,从静力动动力计算算，到线线性非线线性分析析；从P-dert效应到施施工顺序序加载等等，都能能运用自自如，为为工程师师提供最最可靠的的计算分分析结果果从CCTV新楼，，到奥奥运工工程的的“水立方方”、“鸟巢”等一大大批国国家重重点项项目都都凝聚聚和体体现了了SAP2000的强大大分析析技术术,SAP2000中文版版将继继续为为我们们发挥挥重要要作用用新疆体育馆馆2、应用SAP2000需要了解的的基本知识识作为一名施施工技术人人员，要很很好的使用用结构有限限元分析软软件，对结结构力学，，材料力学学的基本知知识要有一一定的基础础，了解力力学计算常常涉及的惯惯性矩、抵抵抗矩，回回转半径、、长细比等等，了解常常用材料的的力学性能能如弹性模模量、剪切切模量、质质量、强度度（标准强强度、设计计强度）等等，还需要要了解SAP2000中文版包含含的中国规规范：《建筑荷载规规范》（GB50009-2001)《钢结构设计计规范》(GB50017-2003)《混凝土结构构设计规范范》(GB50010-2002)SAP2000作为结构分分析软件工工具，它的的计算结果果准确性依依赖于你对对结构的理理解，计算算模型对结结构模拟方方式的合理理性及准确确性，计算算结果需要要你的经验验加以正确确判断，它它不只包括括设计上的的，还包括括施工上的的3、SAP2000主要结构分分析类型从最广泛的的意义上，，分析类型型可以划分分为线性和和非线性，，这依赖于于结构对荷荷载的响应应方式。线线性分析的的结果可以以进行叠加加，即可以以在分析之之后相加。。线性分析析的类型有有：静力（Static）：最常见的分分析类型，，荷载施加加不包括动动力效应。。模态（Modal）：用特征值方方法或Ritz向量法计算算结构动力力模态。反应应谱谱（（Response-Spectrum）：：用用静静力力方方法法计计算算由由加加速速度度荷荷载载引引起起的的响响应应。。需需要要反反应应谱谱函函数数。。时程程（（Time-History）：：施施加加随随时时间间变变化化的的荷荷载载屈曲曲（（Buckling）：在在荷荷载载作作用用下下屈屈曲曲形形态态的的计计算算。。超静静定定（（Hyperstatic）：：由由预预应应力力和和其其他他自自平平衡衡荷荷载载产产生生的的二二次次力力的的计计算算。。移动动荷荷载载（（MovingLoad）：结构上车车辆荷载沿车车道移动最不不利响应的计计算。稳态（SteadyState）：在一个或或多个频率上上施加简谐变变化的荷载。。需要稳态函函数。功率谱密度（（PowerSpectralDensity）：按照荷载载在频率范围围内的概率分分布施加简谐谐变化的荷载载，确定期望望的响应值。。非线性分析的的结果一般不不能进行叠加加。所有共同同作用于结构构的荷载应该该直接在分析析工况中进行行组合。非线线性分析工况况可以链接起起来以实现复复杂的加载次次序。非线性性分析的类型型有：静力非线性（（NonlinearStatic）：荷载施加没没有动力效应应。可用来进进行Pushover分析。非线性阶段施施工（NonlinearStagedConstruction）：施加不考考虑动力效应应的荷载，同同时将添加或或移除结构的的一部分。可可以包括时间间效应，如徐徐变、收缩和和龄期4、SAP2000结构分析的基基本步骤1．确定计算简图2．选择计算量量纲（即单位位）3．建立几何计计算模型4．定义单元的的材料特性5．定义单元截截面特性6．定义结构荷荷载工况。7．定义结构分分析类型。8．选定约束结结点，指定约约束类型9．选定单元指指定单元截面面组名10．选定单元施施加单元荷载载（非结点荷荷载）11．选定结点，，施加结点荷载（或支座位移）12．结构分析，，求结点位移移。设置结构类型型及相应的结结点自由度,运行程序13．显示计算结结果。显示结结构变变形：显示结结点反反力：：显示单元内内力：5、SAP2000坐标系系坐标系系的作作用：：每个个结构构可以以使用用不同同的坐坐标系系描述述点的的位置置、荷荷载、、位移移、内内力和和应力力的方方向。。模型中中只有有一个个整体体坐标标系；；但有有多个个局部部坐标标系，，例如如，模模型的的中的的结点点、单单元、、约束束有自自己的的局部部坐标标系。。所有有局部部坐标标系坐坐标系系是相相对于于整体体坐标标系来来定义义的。。所有坐坐标系系是三三维右右手直直角（（笛卡卡尔））坐标标系。。相对对于整整体坐坐标系系，向向量矢矢积用用来定定义局局部和和其它它坐标标系。。5.1整体坐标系系整体坐坐标系系是三三维右右手直直角坐坐标系系。三三个轴轴，标标记为为X、Y、Z，相互互垂直直并满满足右右手准则SAP2000总是假假定Z轴垂直直，+Z向上5.2局部坐坐标系系结构模模型的的每部部分（（节点点、单单元、、约束束）都都有自自己的的局部部坐标标系用用来定定义属属性、、荷载载、响响应。。局部坐坐标系系的轴轴用1、2、3表示。。通常常，局局部坐坐标系系从节节点到到节点点、单单元到到单元元、约约束到到约束束都可可以不不同。。局部坐坐标系系没有有一个个首选选的向向上方方向。。相对对整体体坐标标系，，向上上的＋＋Z方向用用来定定义默默认的的节点点和单单元的的局部部坐标标系。。节点局局部坐坐标系系1-2-3通常和和整体体坐标标系X-Y-Z一致。。对框架架、面面（壳壳、板板、轴轴对称称）、、连接接/支座单单元，，单元元的一一个局局部坐坐标轴轴是由由单元元几何何形状状所确确定。。可以以指定定一个个参考考向量量一个个旋转转角度度定义义其余余两个个轴的的方向向。特特例是是一个个节点点或一一个无无长度度的连连接单单元，，这时时需要要指定定局部部坐标标轴1。实体单单元的的局部部坐标标轴1-2-3通常与与整体体坐标标系X-Y-Z相同。。也可可以指指定两两个参参考向向量或或三个个角度度对一一个实实体局局部坐坐标定定义任任意方方向。。体约束束、隔隔板约约束、、板约约束、、梁约约束、、杆约约束的的局部部坐标标系通通常由由约束束的几几何属属性或或质量量分布布自动动确定定。或或者，，可以以指定定一个个局部部坐标标轴（（体约约束除除外）），其其余两两个坐坐标轴轴自动动确定定。5.3坐标标系系说说明明6、SAP2000材料料定定义义Steel（钢材））Concrete（混凝土土）Aluminum（铝材））ColdFormed（冷轧钢钢）Rebar（螺纹钢钢筋）Tendon（预应力力钢束））6.1材料说明明6.2材料说明明6.3材料说明明7、SAP2000单元类型框架/索：用来模模拟梁、柱柱、支撑、、桁架、索索单元连接（两点点）单元：：用来模拟拟特殊单元元行为如隔隔离器、阻阻尼、隙、、分段线性性弹簧和其其它。和框框架/索对象不同同连接对象象面：用来模模拟墙、楼楼板、和其其它薄壁单单元，也可可以用于二二维固体（（平面应力力、平面应应变、轴对对称实体））实体：用来来模拟三维维实体7.1、框架单元元框架单元（（Frame）是由2个结点构成成的等截面面直线单元元，如图所所示。它具具有拉、压压、剪、弯弯、扭的变变形刚度，，框架单元元的每一结结点都具三三个方向的的线位移和和三个角位位移，因而而每个结点点都具有6个自由度，，相应有6个杆端力框架单元可可用来模拟拟：●三维框架单单元●三维桁架及及网架●交叉梁系●平面框架●平面桁架及及网架●索网结构根据结构的的不同，需需要对截面面属性进行行修正。如如模拟柔索索结构，这这种索基本本上不能承承受弯矩。。如果用框框架单元来来模拟索结结构，就需需要对索截截面属性进进行折减；；如果用膜膜单元来模模拟楼板，，考虑到楼楼板对梁抗抗弯能力的的提高，需需要对这种种梁截面的的抗弯属性性进行修该该；为使连连梁在地震震中先破坏坏，需要在在分析前对对连梁的属属性进行折折减。修改改的截面可可以依赖于于定义截面面，也可以以指定给部部分单元。。7.1、壳单元在SAP2000中，板壳对象象按照受力特特点可以分为为三类：膜单单元、板单元元及壳单元。。膜单元只具有有平面内的刚刚度，承受膜膜力，建筑结结构中楼板通通常用膜单元元来模拟。板单元与膜单单元相反，只只具有平面外外的刚度，承承受弯曲力，，模拟薄梁或或者地基梁等等。壳单元的力学学行为是膜单单元与板单元元之和，是真真正意义上的的壳单元。也也可以根据中中面的形状划划分：如果壳壳的中面为平平面，则壳的的薄膜应力和和弯曲应力状状态互不藕合合，而壳的中中面也可为曲曲面，此时膜膜应力与弯曲曲应力藕合。。工程上对于壳壳的厚度h与其宽度L之比(即厚宽比)h/L<1/10的壳称为薄壳壳，厚宽比在在1/10<h/L<1/5之间的壳,称为中厚壳。。薄壳中横向向剪应力对变变形的影响较较小，而中厚厚壳中横向剪剪应力对变形形的影响较大大8、单元定义以框架单元为为例方法一添加单元截面面类型截面类型示意意图方法二导入单单元截截面类类型（（中国国型钢钢库））自定义单元截面（在已定义好截面的基础上可以进行组合）方法四四自动单单元截截面（（在已已定义义好截截面的的基础础上，，包括括自定定义截截面））9、SAP2000建模为了便便于对对实际际结构构进行行受力力分析析，用用一个个能反反映出出结构构的主主要受受力特特征的的简化化图形形代替替实际际结构构，这这种在在结构构计算算中用用以代代替实实际结结构并并能反反映结结构主主要受受力和和变形形特点点的理理想模模型，，称为为结构构的计计算简简图或或计算算模型型4层房屋屋结构构，根根据不不同的的要求求和所所具备备的条条件，，其计计算简简图可可分为为图c、d、e几种情情况建模常常用方方法1.直接接用用SAP的网网格格工工具具建建模模，，这这个个方方法法最最常常用用，，最最适适合合平平面面模模型型，，对对空空间间模模型型编编辑辑较较为为繁繁琐琐2.使用用相相应应的的摸摸板板，，快快捷捷方方便便例图图为为二二维维桁桁架架模模版版直直接接生生成成3、Excel交互互式式建建模模，，这这个个SAP2000直接接给给出出了了EXcel交互互编编辑辑命命令令．．也也可可以以直直接接用用拷拷贝贝和和粘粘贴贴的的方方法法进进行行交交互互编编辑辑．．这这个个在在编编辑辑模模型型时时较较为为常常用用，，很很方方便便例图图为为用用电电子子表表格格编编辑辑节节点点坐坐标标10、SAP2000施加加边边界界条条件件滚轴轴支支座座被被支支承承的的部部分分可可以以转转动动和和水水平平移移动动,不能能竖竖向向移移动动,所提提供供的的反反力力只只有有竖竖向向反反力力滚轴轴支支座座（（链链杆杆支支座座））计算算简简图图固定定铰铰支支座座固定定铰铰支支座座被被支支承承的的部部分分可可以以转转动动,不能能移移动动,能提提供供两两个个反反力力,在计计算算简简图图中中用用两两根根相相交交的的支支杆杆表表示示计算算简简图图定向向支支座座被被支支承承的的部部分分不不能能转转动动，，但但可可沿沿一一个个方方向向平平行行滑滑动动,能提提供供反反力力矩矩和和反反力力，，在在计计算算简简图图中中用用两两根根平平行行链链杆杆表表示示。。定向向支支座座（（滑滑动动支支座座））计算算简简图图固定定支支座座被被支支承承的的部部分分完完全全被被固固定定,不能能竖竖向向和和水水平平移移动动,也不不能能转转动动，，提提供供三三个个反反力力。。固定支座座计算简图图在分析或或设计一一个结构构时，必必须对施施加在结结构上荷荷载的性性质和大大小有一一个清晰晰的了解解下面用图图表方法法表明了了必须考考虑的主主要荷载载以及它它们的特特征静力荷载载是逐渐渐施加在在结构上上的荷载载，与之之相应的的位移也也是缓慢慢产生的的，它随随着静力力荷载达达到最大大值而达达到其峰峰值。动动力荷载载是突然然施加在在结构上上的荷载载，具有有在数值值、方向向、位置置上快速速变化的的特征，，相应结结构的变变形的变变化也是是快速的的。动力力荷载会会使结构构振动，，以致结结构变形形的峰值值不一定定就在施施加最大大荷载时时发生活荷载是是那些在在可能作作用在结结构上，，也可能能不存在在的作用用力。虽虽然活荷荷载是可可移动的的，但它它仍然是是一种缓缓慢作用用在结构构上的荷荷载。使使用荷载载是活荷荷载,它包括人人群、存存储材料料以及其其他类似似物品。。所有活活荷载都都以其活活动性为为特征。。它们一一般都是是竖向向向下作用用,但有时也也能够在在水平方方向作用用11、SAP2000荷载工况况及加载载1、定义荷荷载模式式11.1荷载加载载步骤2、定义荷荷载工况况，可以以进行荷荷载模式式组合，，设置荷荷载工况况类型3、可可以以预预先先自自定定义义荷荷载载工工况况的的组组合合，，sap2000在结结构构分分析析完完成成后后也也会会根根据据荷荷载载规规范范自自动动进进行行组组合合4、选选择择需需要要加加载载的的节节点点和和对对象象，，施施加加节节点点荷荷载载和和框框架架荷荷载载12、SAP2000选择择分分析析类类型型及及分分析析SAP2000默认认分分析析为为三三维维空空间间分分析析，，若若设设置置不不当当，，可可能能会会出出现现错错误误或或分分析析异异常常，，所所以以应应根根据据实实际际情情况况勾勾选选有有效效自自由由度度，，或或选选择择快快速速自自由由度度进进行行设设置置，，如如果果是是空空间间分分析析，，要要注注意意好好边边界界条条件件设设置置是是否否真真确确，，否否者者也也会会出出现现分分析析错错误误或或异异常常设置好好需要要运行行的荷荷载工工况，，就可可以进进行分分析了了13、SAP2000结果查查询及及钢结结构验验算变形结结果查查看变形结结果可可以通通过点点选单单独查查看，，也可可以通通过表表格查查看内力查查看通过选选择左左图的的分量量，可可查看看对象象轴力力、剪剪力、、弯矩矩钢结构构能力力校核核Sap2000能根据据你所所选择择的规规范对对钢结结构进进行验验算，，红色色表示示验算算承载载能力力不能能满足足要求求或超超出了了钢结结构设设计规规范，，需要要对红红色对对象进进行更更改设设计以以达到到要求求对钢结结构分分析的的详细信信息14、SAP2000例题以下图图的盖盖梁（（柳子子冲和和幸福福水库库大桥桥）为为例，，尺寸寸见下下图,单位cm。为了方方便大大家更更快的的熟悉悉，本本例采采用平平面简简化计计算模模型，，不采采用三三维空空间建建模分分析，，盖梁梁钢筋筋砼重重量密密度考考虑26KN/m3，施工工考虑虑在墩墩上插插入钢钢销，，搭设设45B型工字字钢，，墩顶顶部分分砼由由型钢钢承受受首先把面荷荷载转化为为线荷载Tong(砼)A端：0.7m*1.6m/2*26KN/m3=14.56KN/mB端：1.4m*1.6m/2*26KN/m3=29.12KN/mOther(模板、人群群、施工等等)6KN/m2*1.6m/2=4.8KN/m设定单位KN,m,c文件新模型->填入如图数数据显示xz平面->编辑网格数数据->修改/显示系统按照以下改改变X轴数据编辑数据时时，可以按按住shift，然后双击击要编辑的的数据，在在弹出的计计算器理输输入公式，，计算后点点击“OK”就OK了改变X轴数据后如如下图所示示定义钢材材材料菜单->定义->材料按照如图所所示填入材材料参数然后一路点点击“确确定”定义单元类类型菜单->定义->截面属性->框架截面点击上面的的“导入新新属性”得得到右图，，然后点击击红色箭头头所示得到右图所所示意对话话框，选择择C选择刚定义义的Q235钢材，然后后选择GB-I45B，一路点击击“确定””回到图形形窗口建立模型菜单->绘图->绘制框架/索/钢束，确保保和右图的的内容保持持一致从左往右依依次点击红红色标记，，画出梁单单元定义荷载菜单->定义->荷载模式添加如图所所示的荷载载，然后点点击确定菜单->定义->荷载工况设置如图所所示的荷载载工况，然然后点击确确定定义荷载组组合菜单->定义->荷载组合