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SAP2000建模和分析过程

SAP2000建模和分析过程
SAP2000建模和分析过程

SAP2000建模与分析过程

在家一边做论文,一边把SAP2000建模与分析过程整理了下

1、轴网:

a:文件---新模型---轴网。笛卡尔坐标可以定义立方体矩形,柱面坐标可以定义立方体弧形。添加局部坐标系:单击鼠标右键---编辑轴网数据---添加新系统(原点位置:0、0、0;在快速绘制,第一个网格位置中可以输入局部坐标相对于总坐标得位置;不可以在一个视窗中同时显示整体坐标、局部坐标,可以通过屏幕右下方得选择区切换。

b:文件---导入:CAD文件、EXCEL等。

注:cad中定义不能使用0图层定义新得图层;在导入时,cad得铅垂方向与世界坐标wcs 中X、Y、Z、轴得哪一个轴对应,相应得选择对应得轴(全局上方向),也可以在cad中进行旋转操作,也可以通过施加重力方向得荷载校核; 结构导入模型时偏离整体坐标原点太远,可以在cad中将模型移到通用坐标系WCS原点,或在sap2000中进行模型整体移动;cad中采用得就是浮动坐标,导入sap2000后会出现极少得位差,可在“交互数据编辑功能”里修改;cad中得曲线杆件不能导入sap2000中,可以利用cad得二次开发技术将圆弧、椭圆等线段修改成直线线段;由cad导入得线段必须为直线,不能为多段线。

c:程序自带得已定义属性得三维“框架”。

1、1:修改轴网:

转化为一般轴线:即可完成对整体坐标与局部坐标中轴线得编辑、修改。

编辑数据---修改显示系统----粘合到轴网线:某楼层层高不一样时,可在-修改显示系统修改z轴坐标,构件会随着轴网一起移动。、

2.定义材料:

定义---材料(有快速添加材料与添加新材料)。快速添加材料就是程序已经定义好了得,可以定义钢与混凝土,当“快速添加材料”中没有要定义得材料时,则需要自己手动在“添加新材料”中定义。

3、定义截面:

框架单元:用来模拟梁、柱、斜撑、桁架、网架等。

面截面: Shell(壳)、plane(平面)、Asolid(轴对称实体)

Shell: 膜(仅具有平面内刚度,一般用于定义楼板单元,起传递荷载得作用);

壳(具有平面内以及平面外刚度,一般用于定义墙单元,当h/L<1/10时为薄壳,忽略剪切变形) 板(仅具有平面外刚度,仅存在平面外变形,一般用来模拟薄梁或地基梁)

4:绘制模型:

一般就是定义好某种截面后再绘制该截面。

绘图---绘制框架/索/刚束、快速绘制框架/索/刚束、快速绘制支撑、快速绘制次梁、绘制矩形面单元、快速绘制面单元… 或者点击sap2000左边得快捷键

可以切换不同立面,不同平面,再执行带属性复制命令:框选要复制得构件---编辑---带属性复制。

注:绘制xxx可以自己指点杆件得长度、板得大小而快速绘制xxx只绘制形成节点得杆件与板面。

改节点标高:编辑---编辑点---对齐点。

布置梁、柱时,continuous为固结,pinned为铰接。

绘制一榀框架后,可以利用“拉伸点成框架/索”来完成其它榀框架得绘制:框选---编辑---拉伸---“拉伸点成框架/索”。

绘制板时,选择none则不计板重但可以传递荷载。

柱、梁偏心:框选要偏心对象---指定---框架---插入点,选择偏心方向及偏心长度。墙偏心---框选面对象---指定---面---面厚度覆盖项,选择“自定义节点偏移由对象指定”(先

要显示“局部坐标轴”)。

开洞:框选要分割得面---编辑---编辑面---分割面。

Satwe梁刚度放大:将需要放大刚度得楼面梁选中,并设置为一个组

带属性复制:

有时导入dxf也会出现这样得问题。坐标得精度太高,sap计算会出问题。?解决办法:1,在s ap中复制全部。2,在excel中打开空表并粘帖。3,在excel中统一调整各列得精度。然后全选并复制。4,在sap中粘帖。

改变框架单元得截面属性:框选构件---指定---框架---框架截面

4、1:楼板、剪力墙剖分单元

把楼板、剪力墙布置完后,框选要剖分得楼板、剪力墙---指定---指定---面---自动面网格剖分,以最大尺寸自动剖分面为单元。(对于膜属性得单元可以自动根据梁、墙位置进行剖分。对于壳与板,需要人工设定剖分)

圆板进行网格划分:如果采用柱坐标,板中心处会有不合理得三角形单元;在sap中要建立圆板模型,最好使用模板中得圆板模型,那个就是已经划分好得模型,能够保证足够得计算精度。

4、2:特殊定义:

端部弯矩、扭矩释放(指定---框架---释放/部分固定);刚域(指定---框架---端部偏移,弹出框架端部长度偏移对话框---刚域系数);

节点限制(指定---节点---束缚):

body(刚体限制):所有被限制节点作为一个三维刚体一起移动,模拟刚性连接。

Diaphragm(刚性隔板限制):刚性楼板与整体坐标系X-Y平面为刚性平面,位于X-Y平面各节点无相对位移,但不影响平外面变形。一般用来模拟楼板,每一层加一个diaphragm,否则计算出来得周期相差很大。

Plate(刚性板限制):可以抵抗平面外变形,但不影响平面内变形。

Rod(刚性杆限制)、

Beam(刚性梁限制)、

Equal(相等限制)。

定义刚性楼板:选中一层所有节点,通常constraintZ轴,注意这样定义得楼板在垂直Z 轴平面内刚度无限大。

自动线束缚:sap中自动线束缚就是针对面与面间剖分不一致,而去施加边界强制协调得。自动线束缚就就是把两个独立绘制得面合二为一一样。如果本身就就是一块整得板单元,人为剖分后再施加线束缚那就是没什么意义。sap2000按三维框架模板建模后不需要定义板自动边束缚,模型建好后,壳单元与框架单元自动耦合。

5:施加支座约束:

切换到最顶层----框选要定义支座得节点----指定---节点---约束(固接、铰接、滑动…) 6:定义荷载工况:

定义---荷载模式;类型有:DEAD(恒载)、SUPER DEAD(附加恒载)、LIVE(活载)、ROOF L IVE(屋顶活载)、WIND(风载) 、QUAKE(地震) 、SNOW(雪载)…

注:自重乘数,般都填写0,

地震、风荷载定义时都要选择规范,可以单击右侧得“修改侧向荷载模式”,选择x或y方向底部剪力法、基本地震与风信息等。底部剪力法:即荷载为倒三角形分布。

ROOF LIVE(屋顶活载):质量源组合中不能组合屋面活荷载。

7:施加荷载:

面荷载:框选面---指定---面荷载---均匀(壳)

线荷载:框选杆件---指定---框架荷载---分布

点荷载---框选节点---指定---节点荷载---力

温度荷载---框选杆件---指定---框架荷载---温度

风荷载:自动计算风荷载不能随便用,根本不知道自动计算得荷载准不准确,只能手动加面荷载。----选择风力作用来自于面对象,之后定义体型系数。风荷载一种就是通过刚性隔板,通过点束缚,假定平面内无限刚,通过刚性隔板宽度、高度,把风荷载施加在隔板得质心上,属于简化计算;另一种就是通过虚面none(有剪力墙时就直接通过剪力墙面对象),来传力,通过四个角点传力。此种方法需要指定给风荷载体形系数。

面荷载: 如果采用“均匀壳”方式加荷载,计算时采用得就是有限元那一套理论,壳得刚度会参与了整体受力,并影响面荷载分配,楼板剖分愈精细,愈精确;“均匀导荷到框架”应该就是按照塑性铰线概念,将每一块壳上得荷载按塑性铰区范围加载到相应得梁上(注意采用此种方法时,同一“区格”内得楼板不要剖分,否则导荷结果就是错误得),壳得刚度不会影响荷载得分配。对于通常结构,建议同一“区格”内得楼板不要剖分,面荷载采用“均匀导荷到框架”得方法施加,楼板得面外刚度贡献可以通过修正梁得刚度实现,楼板得面内刚度贡献可以通过施加隔板约束实现。但这样会导致楼板自重通过膜节点直接传到支座(柱子)上了。均匀分布到框架只针对于施加荷载使用。想要楼板传力到梁,可以对楼板剖分。或者用none楼板,自重手动做荷载施加时指定分布到框架。

节点荷载:建筑物而言,外加荷载如隔墙与楼面活荷载等,在做静力分析时,可以通过荷载方式计算其效应,但当做动力分析时,必须将它们得质量考虑进去,因为质量会影响结构周期得,这就就是要人为施加点质量或线质量得原因。

恒载输入:一般情况下就是按照楼面(不计构件自重)荷载指定给构件。然后在定义荷载模式时,DL自重系数取1,代表自动计算并加入构件自重。然后定义质量源得时候采用“来自荷载”,定义为" 1DL+0、5LL"。

8、定义质量源:

定义---质量源---来自荷载(一般都选择来自荷载);质量源组合时有一个“乘数”即荷载组合系数。

sap2000时程分析时框架结构填充墙:地震力只与每层质量有关,时程分析时所加荷载根本不影响结构得周期振型等一些特性,模态分析与时程分析都就是基于结构得质量信息。在中国规范中,重力荷载代表值就定义了求解地震作用时结构质量得计算方法。所以,质量源得定义就是很重要得,将自重、附加恒载定义为dead load,在质量源定义中选择来自荷载,按规范考虑恒活组合,结构质量就等于组合后求得得荷载除以重力加速度。

9、荷载工况

定义---荷载工况---可以定义不同得分析类型,如下所示:

静力分析(static):不考虑惯性力得影响,内力、位移不就是时间得函数。

模态分析(modal):计算结构振动得模态,有特征值法与Ritz向量法。

反应谱分析(Response Spectrum):静力方法计算由加速度荷载引起。求出各阶振型得结构反应,再进行组合,以确定结构地震内力与变形。

时程分析(time history):荷载随加载时间变化,需要时程函数,求解方法就是振型叠加或直接积分,要输入地震波或人工振动。

弹性屈曲分析(Buckling):在荷载作用下屈曲形态得计算。

首先要定义“时程分析函数”、“反应谱分析分析函数”----定义----函数---选择需要得函数、填写相关参数。

其次再定义“荷载工况”:其中时程分析与反应谱分析都选择从Modal 中得到分析工况

得振型,都要选择已定义得相关函数;反应谱分析中有些参数得含义:CQC(耦联) 、SRSS(非耦联),方向组合:修正后得SRSS。

注:定义荷载工况“时程分析”、“反应谱分析分析”时要填写:加速度(Accel)比例系数。比例系数即规范中规定得加速度/人工波得加速度;结构质量转换成重力荷载代表值要乘以加速度g,因此规范中规定得加速度与人工波得加速度都转换成以g为单位得加速度后再相比,再乘以系数9、8(sap得单位为N/m/s) 或者9800(sap得单位用得就是N/mm/s)。规范中得加速度单位g为gal,单位为cm/s2,比如规程中得8度罕遇要求就是400g,即400gal=0、4g。

时程分析“输出时段大小”一般为0、01或0、02,根据总持续时间为10s左右填写“时间段”, 对于同一个工程,地震波作用得总时间t可以不同,但输出时段大小应该一致。

时程分析首先应在“定义---函数”中定义几组地震波函数,可以选择从文件中读取地震波函数,再在“施加得荷载”中填写对应地震波函数,一般都就是线性“弹性时程分析”,也可以进行非线性分析。“显示荷载高级参数”中可以填写其它参数,一般横波要晚于纵波到达结构,可以通过“到达时间“来定义实现。

pushover(静力非线性分析)过程:选择要添加塑性较得梁---指定---框架---铰—添加; 定义---分析工况---静力非线性工况(采用荷载控制),再次定义一个静力非线性工况(pushover),荷载类型为Modal(采用位移控制);先运行其它工况,查瞧没有超筋等后(必须要运行),再修改push工况(刚度来自重力非线性工况)---运行这2个静力非线性工况---显示---显示静力pushover曲线---查瞧(视图---设置三维视图,选择push工况)。

在sap输入与X或Y轴成一定角度得反应谱:点击分析工况中修改反应谱工况,在分析工况数据中选中显示高级荷载参数后可输入反应谱得角度。

sap中材料阻尼、反应谱阻尼与反应谱工况阻尼:反应谱曲线中阻尼对计算结果影响比较大,而反应谱工况中得阻尼对计算结果影响不大,甚至可以认为影响可以忽略不计。

10、荷载组合:

定义---荷载组合---添加新组合;ADD:相加;Absolute:组合中得分析结果绝对值相加;SRSS;、分析结果平方与相加再开平方根;Envelope:组合中得结果得到最大与最小包络值。(也可以在运行完后,要查瞧结果时定义荷载组合)

11:运行:

可以选择一种或几种分析工况运行。

12:查瞧运行结果:

12、1:内力:

显示---显示力/应力---框架/索:可以查瞧不同荷载模式下构件得弯矩、剪力、轴力图。层间剪力输出:先将各层得柱子及其上部得点定义为一个组,模型分析完成之后在

定义菜单中得“截面切割”定义成各个组,这样就可以在时程分析得结果中查瞧截面切割得力,即各层得层间剪力。

12、2:挠度

显示---显示变形形状(不同工况下得变形形状)。

挠度限值:首先sap2000只能生成一些基于强度校核得默认组合,生成基于挠度校核得组合需要您先自行定义-》荷载组合;然后设计-》钢框架设计/混凝土框架设计-》选择设计组合,在荷载组合类型中下拉菜单中选择“挠度”,将下部左侧荷载组合列表中先前自行定义得挠度荷载组合选中,添加到右侧设计组合列表中

然后在首选项中选择考虑挠度,进行设计以后就可以显示挠度了。

12、3:钢框架设计:

设计---钢框架设计---查瞧/修改首选项

设计---钢框架设计---开始结构设计/检查----修改荷载组合--设计---钢框架设计---开始结构设计/检查-。

钢结构中应力比:设计--->钢框架设计--->显示设计信息: 设计输出:P-M Ratio Colors & Values-----屏幕上显示得就是强度稳定应力比小于1,而红色就是表示挠度得应力比超了。查瞧挠度得应力比。

sap2000配筋:SAP/ETABS配筋结果只给出四角与内部配筋,但没有分别给出两个方向得配筋,建截面时输入两个方向得钢筋,但钢筋根数与直径都可以变。

13、其它:

局部坐标:

框架单元:

1轴沿杆方向,2、3轴在垂直于杆轴平面内。?1-2平面竖直;除非杆件竖直(2轴沿+X方向),否则2轴一般为+Z方向;3轴水平,即处于X-Y平面内。

截面特性中1轴沿单元轴线,一般2轴为弱轴、3轴为强轴,但并非必须如此。?壳单元:?3轴为壳单元平面得法向。

3-2平面竖直;除非单元水平(2轴沿+Y方向),否则2轴一般为+Z方向;1轴水平,即处于X-Y平面内。

节点与自由度:?局部坐标轴用于定义节点自由度、约束、特性、节点荷载与表达输出,1、2、3轴默认与X、Y、Z轴相同。?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,因为平面轴得实际方向并不重要,只有法向方向影响约束方程。

点击视图>设置建筑视图选项,在对话框中勾选框架/索/钢束前面得局部坐标轴选项,可以显示红、白、蓝三个颜色得箭头,代表1,2,3轴。参考美国国旗得颜色来记住这个就是有效得方法,红色对应1轴;白色对应2轴;蓝色对应3轴。请注意这个视图菜单>设置建筑视图选项命令,设置局部坐标轴得显示不仅适用于框架对象,也适用于节点、壳面及连接对象。

14、理论、程序操作延伸;

14、1: sap对桁架结构进行稳定性分析:bucking分析相当于我们理解中得第一类稳定,这在实际应用中可以作为参考。真正得极值点失稳在sap中可以考虑得,根据沈教授写得网壳稳定分析中得一句话:结构得稳定性可以从荷载-位移全过程曲线中得到完整得概念。那么我们也可以这么理解,只要sap能做出这条曲线那么就可以解决问题,于就是就利用到了sap基于位移控制得非线性分析。------当用户知道所期望得结构位移,但不知道施加多少荷载时,选择位移控制。这对于在分析过程中可能失去承载力而失稳得结构,就是十分有用得。但就是问题:一个就是sap极值点分析得初始条件(即初始缺陷得处理)不好弄,比如网架规范要求考虑第一模态。但就是sap无法象ansys那样将考虑得模态位移做为初始缺陷。另一个就是无法准确得考虑材料非线性,目前常用得就是采用非线性link单元与塑性铰来模拟,当然在某些情况下,比如只考虑几何非线性得稳定分析,这也足够了。

14、2:在sap里模拟预应力索得周期:将施加索力得那个工况作为非线性工况。然后在模态分析中,初始刚度源自添加索力得那个工况。否则通过在sap里施加负温度来给索施加预应力得! 温度只就是以荷载得形式加上去得,并不能影响计算出得索得周期!但就是实际上,索由于施加了预应力,自身得刚度增加,周期减小了。

14、3:时程分析方法:时程分析法中得振型叠加法与直接积分法得结果应该就是差不多得。算出差很远可能就是一些参数:例如阻尼比、scale、直接积分得各种方法如willon—theta 得theta值取得不恰当。振型叠加法计算必须算出足够多得振型,使各方向得质量参与系数

达到90%以上。否则计算结果不正确。理论上,只要算得振型足够多,两者得差别不应该很大。SAP2000推荐使用振型叠加法,其计算效率与结果都要好于直接积分法。直接积分会出现迭代误差。

14、4:时程分析方法:时程分析法中得振型叠加法与直接积分法得结果应该就是差不多得。算出差很远可能就是一些参数:例如阻尼比、scale、直接积分得各种方法如willon—th eta得theta值取得不恰当。振型叠加法计算必须算出足够多得振型,使各方向得质量参与系数达到90%以上。否则计算结果不正确。理论上,只要算得振型足够多,两者得差别不应该很大。SAP2000推荐使用振型叠加法,其计算效率与结果都要好于直接积分法。直接积分会出现迭代误差。

14、5非线性:pushover中就是定义塑性铰;动力分析有中有材料非线性与几何非线性两种,考虑材料得本构关系为一。考虑结构得大变形大位移小转角为结构p-d 效应即可。动力分析可以用link单元或hinge来考虑材料非线性,link可以用于振型叠加与直接积分两种情况,不能考虑下降段,计算效率高。hinge可以只能用于直接积分,能考虑下降段,经常处出现不收敛得情况。

14、6:。在sap2000中进行时程分析时,结构构件否屈服:塑性铰(hinge)一般不用来作时程分析,而只用来作静力分析。针对钢框架结构,进行弹塑性时程分析,在SAP2K中可以采用塑性铰来考虑塑性问题, SAP2K中得塑性铰,就是根据FEMA-273与ATC-40得规范得规定定义得。目前在SAP2K中主要针对frame单元得塑性铰,还没有shell单元得塑性铰类型。

14、7:RITZ向量法与特征向量法求解结构周期:用RITZ向量法与子空间叠代法都就是近似得数值计算方法,振型阶数越高,误差越大。两者高阶振型应该就是有差别得。一般来说,高阶振型地震响应很小,不必过分追求高阶振型得精确度。

当选取得里兹向量数目与结构得自有度数目相等时,里兹方法得到得结果与特征值得结果相同,因为此时里兹向量得基向量数目与结构得自有度数目相等,其空间与特征向量得空间相等,而对应于结构得满自有度空间对应只有一种空间展开形式,因此二者相同。用里兹向量方法进行地震响应分析时,其荷载空间分布模式为与结构质量相关量,其缺陷就是当高阶模态对结构贡献较大时,其无法考虑。

14、8:时程分析:进行结构非线性分析时,重力荷载就是必须要加得,因为结构首先就是承受重力荷载,再在地震作用下反应。重力荷载得施加可以通过静力非线性分析工况,设置为时程分析得初始状态。考虑重力得非线性地震分析,先进行重力荷载得静力非线性分析,再进行时程分析。

14、9:型钢混凝土柱:采用自定义截面得两种材料组合,塑性铰可以自定义;默认PMM铰就是不考虑压弯失稳得。可以添加一个新铰不采用默认参数,可以改里面得屈服模型,有ASCI模型与FEMA模型,也有自定义模型-----就是梁端铰,用RESPONSE算出截面得弯矩曲率曲线,输入SAP中;若需要得就是柱端PMM铰,用RESPONSE算出截面得弯矩-轴力曲线以及弯矩-曲率曲线,输入SAP中,均用用户自定义。

14.10:框架柱所承担得底部倾覆力矩:框架承担得弯矩可以从截面切割中得到,楼层总弯矩可以在story shear中输出!----定义组--然后选中柱子与柱子底部节点,再进行截面切割。14、11:框-剪:剪力墙用壳单元模拟,直接输入面单元分析;剪力墙里面得配筋在内力分析得时候就是不需要建到模型里面得。这个就是目前结构计算所默认得基本原则。有限元分析可以得到shell单元得应变与应力,在指定位置(比如某个截面)积分可以得到该截面得内力。有了内力可以根据规范给出墙肢配筋。

14、13:pushover(静力非线性分析)分析,后如何得到顶点得最大位移,如何得到层间位移角?----点菜单Tables在Table对话框; Print Tableto File、然后将文件导入

Excel 或者Origin 进行数据处理,并绘制图线------可以从图形判断顶点位移,但就是无法判断层间位移。在能力谱得下方,有一个PerformancePoint(V,D),那个V就就是对应性能点得底部剪力,D就就是顶点位移。层间位移得求法,就是通过这个性能点,找对应得push over得step,然后把那个step下得各层位移导出,用excel表格处理。还有一个方法,就就是事先定义广义位移( 每个广义位移对应一个层间位移),最后通过SAP得显示>绘图函数,绘制相应得图示。但就是此法不推荐,个人感觉sap数据处理功能太差,拿它绘图太烦琐,也不好瞧。

pushover(静力非线性分析):荷载施加控制Pushover 分析一般需要多个分析工况。一个典型得Pushover分析可能由3个工况构成:第一个将施加重力荷载给结构,第二个与第三个可施加不同得横向荷载。Pushover 工况可以从零初始条件开始,或从前一个Pushover工况结束处得结果开始。例如,重力工况从零初始条件开始,而两个横向工况得每一个从重力工况得结束处开始。因为Pushover分析就是非线性得,所以将其分析结果与其它线性或非线性分析叠加就是不合理得。当按规范要求比较Pushover得结果时,需要在Pushover工况内施加所有适当得设计荷载组合。这可能需要多种不同得Pushover工况来考虑所有规范规定得设计规范荷载组合。当进行Pushover 分析时,必须在结构上施加代表惯性力得分布静荷载。一般地,将荷载定义为下面一个或多个得比例组合:1)自定义得静荷载工况或组合。

2)作用于任意得整体X、Y、Z方向得均匀加速度。在每一节点得力与分配给节点得质量成比例,且作用在指定得方向。3)从指定特征类型或RITZ类型振型得振型荷载。在每一节点得力与振型位移,振型角频率平方,及分配给节点得质量成比例。力作用于振型位移方向。对其她类型得分布形式,可以定义OTHER类型得静力荷载工况,分布为侧向分布得均匀或倒三角形分布,然后使用此静力荷载工况作为侧向荷载得分布。比例系数在位移控制情况下只表示相对比例,不代表荷载得绝对数值。

在Pushover分析中,荷载与指定得荷载样式成比例得施加给结构。指定荷载样式得初始乘数为零。随着Pushover 分析得进行,此乘数逐步增加,直至到达指定得Pushover结尾,或在某些情况直至结构不能承受附加得荷载。可使用两种不同得方法来控制Pushover 分析中施加在结构上得荷载:荷载控制与位移控制。每一个Pushover工况可使用力控制或位移控制。选择一般依赖于荷载得物理性质与期望得结构行为。在力控制时,需施加一定得荷载样式。使用此种荷载控制方法可以简单地将当前力得增量施加给结构。例如,假定当前施加给结构得力为150kN。在力控制时,SAP2000可简单得施加此荷载得50kN得增量于结构。在已知期望得荷载水平(如重力荷载),且结构可以承受此荷载时,应该使用力控制。若结构因材料屈服或失效,或几何不稳定而不能承受指定荷载,Pushover分析将停止。当位移控制时,将施加荷载直至在监控点得位移等于预先指定得位移。使用此种控制方法时,SAP2000先计算需要产生此位移增量得力增量,并施加此力增量至结构。例如,假定结构监控点得当前位移为3cm。进行位移控制时,SAP2000可简单地添加1cm得增量至此位移,来得到4cm得总位移。然后SAP2000估计得到此位移所需得力,并施加此力于结构。因为在此荷载增加过程中可能发生结构得屈服或失效,SAP2000可进行试算与迭代来找到产生期望位移增量得荷载。若结构不稳定,则荷载增量可能为负。当寻求指定得位移(如在地震荷载中),所施加得荷载预先未知,或当结构期望失去强度或失稳时,应使用位移控制。虽然随着结构承载力得变化,所施加荷载可以增加或减少,预先存在得荷载(如重力)不会改变。若结构失去重力承载力,Pushover分析在到达目标位移前将停止。耦合位移通常就是在一个给定得指定荷载下,对结构中最敏感位移得测量。它就是结构中所有位移自由度得一个加权总与:每个位移分量乘以在那个自由度上施加得荷载,并对结果求与(所施加荷载作得功)。若选择使用共轭位移来进行荷载控制,其将被使用来决定就是否荷载应被增加或减少。所指定得监控位移将用来设置位移目标,即结构应移动多远。推荐使用耦合位移,即勾选使用耦合位

移选项,对分析得收敛有帮助。在监测位移区域中得监测一行上,定义要监测得点及其自由度位移分量。应选择一个对荷载(即荷载样式中定义得荷载)敏感得监测位移。例如,当荷载作用在方向UY上得时候,通常不应该监测自由度UX。同样不应监测靠近约束得节点。如果可能,监测位移在分析过程中最好就是单调增加得。保存分析结果时,仅保存正位移增量表示SAP2000将不保存位移增量为负时得分析结果。

求解控制在每个时间步求解非线性方程。这可能需要重新形成与重新求解刚度矩阵,进行迭代直至解收敛。若不能实现收敛,则程序将步分割为更小得步再次运行。每阶段最大总步数就是分析中允许得最多步数,可以包含保存得步与结果未被保存得中间子步。此值对分析时间进行控制。以一个较小值开始,得到分析所用时间得认识。如果分析在最大总步数里没有达到它得目标荷载或位移,可以用比较大数目得步数再一次运行分析,运行一次非线性静力分析得时间大致与总步数成正比。每阶段最大空步数表示在非性求解过程中,每步允许得空步数。空步发生于:1)一个框架铰试图卸载2)一个事件(屈服、卸载等)引发另一事件3)迭代不收敛与尝试了一较小得步。过多得空步数可能表示,由于灾难性得失效或数值敏感而导致求解停止。可设置一定得空步数,这样若收敛困难,求解将结束。如果不想分析由于空步数到达而结束,则设置此值等于最大总步数。每步最大迭代数用来确保在分析得每一步达到平衡。在程序试图使用一个较小得子步前,用户可控制在每步允许得迭代数目。在多数情况默认值就是适用得。迭代收敛容差(相对)用来确保在分析得每一步建立平衡。可设置相对收敛容差来比较作用在结构上得力值与它得误差。对于大变形问题,需要使用比其她非线性类型小得多得收敛容差值,以得到好得结果。尝试减小此值直至得到一致得结果。事件凝聚容差(相对)就是非线性解算法对于框架铰使用“事件到事件”得策略。若模型中有大量得铰,则会产生大量得求解步。事件凝聚容差用来将事件聚合在一起,从而减少求解时间。当一个铰屈服或移至力—位移(弯矩—转动)曲线得另一段时,触发一个事件。若其她得铰接近经历自己得事件时,在事件容差内,它们将被视为好象它们到达了事件。这会引起在力(弯矩)水平得小量误差,在这些水平发生屈服或节段得改变。指定一个较小得事件容差将增加分析得准确性,代价就是需要更多得计算时间。

Pushover分析方法与地震反应谱相结合,成为一种结构非线地震.响应得简化计算方法,能够计算出结构从线弹性、屈服一直到极限倒塌状态得内力、变形、塑性铰位置与转角,找出结构得薄弱部位,甚至能够得出比非线性时程分析更多得重要信息。通过Pushover分析,可以确定结构所能承受得地震烈度及在地震作用下能否达到抗震性能标准,从而判断桥梁就是否需要进行加固及加固得先后顺序。这种方法主要用于进行地震作用下得变形验算,尤其就是大震作用下得抗倒塌验算。?早在70年代初,Freeman就首次提出了Pushover方法,并将其与地震反应谱相结合,称之为能力谱方法。

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