SAP2000—三层框架分析
1引言
SAP2000自诞生以来，就已经成为最新结构分析和设计方法的代名词。在多次的升级换代中，SAP2000保持了原有产品的传统功能，新增功能使得软件更加完善、直观和灵活，简洁的用户界面，在交通运输、工业、公共事业、运动和其它领域，为结构设计工程师提供更加得心应手的分
析引擎和设计工具。作为学习桥梁设计的研究生，学习SAP2000是针对结构动力分析所必不可少的功课。在石岩老师的指导下，开始真正接触到桥梁抗震。老师从理论剖析解构到软件模型建立分析，最后应用于实际的桥梁建设。结课作业在即，我也对桥梁抗震有了初步全面的了解，尤其是SAP2000软件的应用，其简洁又准确的计算让我对整个软件产生了极大的兴趣。在此，以三层框架的动力分析为结课作业。
2背景
2.1三层框架
某三层现浇钢筋混凝土框架结构民用房屋。设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.40g，设计地震分组为第二组。结构的阻尼比为ζ=0.040。框架柱截面尺寸为500×500mm，框架梁截面尺寸为250×600mm。梁柱混凝土强度等级均为C35，主筋用HRB335级钢，箍筋采HPB235级钢。底层层高为3.8m，第二层和第三层层高为3m。
图1 结构模型示意图
2.2结课作业要求
（1）结构质量和刚度
质量/(×105 kg) 刚度/(×108 N/m)
学号姓名
m1m2m3k1k2k3
1.94400 1.10000 1.10000 1.18470
2.62560 2.40680
（2）输入的地震动
学号姓名编号PGA/g NPTS DT/s
MG01 0.2704 4000 0.01
（3）计算结构的周期和振型；
（4）输入表2给定的地震动记录，并将PGA调整为0.4g，通过时程分析，计算得到动力反应（各点位移、基底反力）；
3模型建立
1）点击建立新模型，先选择好单位是N,m,C，然后点击轴网模型。点击确定，之后会出现快速网格线的划分，这里可以不用管，因为我们模型简单，可以在之后的节点建立那里自己定义节点之间的距离，如图所示，之后就可以关闭轴网，调整二维视图到Z-X。接着建立其他两个节点。
2）节点建立完成后，点击绘制的两点之间的连接，连接单元绘制好之后再依次点击每个连接单元对其进行属性的定义和指定。如图所示，每个弹簧单元的刚度独自定义。之后再定义每个节点的质量，如图所示。
3）在定义下的函数选项中选择时程，点击新建，新建地震动如图所示。找到老师给的地震动数据文件，时间间隔填写0.01
4）定义荷载工况，DEAD是软件自带的自重，MODAL也是软件自带的，是模态分析工况，可修改里面的阵型数。最后还需要定义一个地震加速度工况，设置成非线性，比例系数根据自己地震动的参数将PGA调整到0.4g。
4运行输出结果
最后运行分析。模态分析的周期、频率和阵型如下图。
通过时程分析，计算得到动力反应（各点位移、基底反力）；如图所示：
5解析解与软件运算值对比
m 1=19.44×104kg m 2=11×104kg m 3=11×104kg k 1=11.8470×107N/m k 2=26.256×107N/m k 3=24.068×107N/m
[]m N k k k k k k k k k /10068.24068.240068.24324.50256.260256.26103.3800K 733
3232
22
1???????
????----=?????????
?--+--+= []kg m m m M 432
1
10110001100044.190
00
00?????
??????=??????????= 0
112408624086
24086115032426256
02625644.193810302
2
22=-------∴
=-ωωωωM K
使用MATLAB 计算上面行列式可得2ω结果如图
404804.0252147.15111===ωπωT 38578.023404
.45222===ωπωT 078379
.02164046.803
33===ωπ
ωT
接着计算其相应的阵型公式如下
?
??
???-???????---?--=???
???-026256112406824068
24068
11503241
22n 3n 2ωωφφ
将 分别代入利用MATLAB 计算可得 提取软件计算所得的结果为：
归一化后为：
与解析结果对比基本一致：
ω?
??
???--=??????1425.10709.03222φφ?
??
??
?-=??????7074.13073.33323φφ??
????=??????4303.12728.13121
φφ
6结论
经过简单的模型建立和分析，大致掌握了SAP2000模型建立和分析使用的一般步骤。模型先是进行一般的模态分析，之后在此基础上分析地震动对模型的影响，最后的分析结果大致和同学的一致，如果有不对之处，请老师指出。感谢石老师的悉心教导！正所谓师父领进门修行在自身，在以后的学习中会继续练习新的更加复杂的模型，争取更加深刻理解并熟练掌握软件，希望在将来工作中学以致用。
7参考文献
[1]闫冬,冯清海,戚春香. SAP2000结构工程分析及实例详解[M]. 北京:中国建筑工业出版
社,2009.
[2]叶爱君,管仲国. 桥梁抗震[M]. 北京:人民交通出版社,2011.
[3]克拉夫,彭津. 结构动力学[M]. 北京:高等教育出版社,2006.
SAP2000之Pushover分析 Pushover分析：基本概念 静力非线性分析方法（Nonlinear Static Procedure），也称Pushover 分析法，是基于性能评估现有结构和设计新结构的一种方法。静力非线性分析是结构分析模型在一个沿结构高度为某种规定分布形式且逐渐增加的侧向力或侧向位移作用下，直至结构模型控制点达到目标位移或结构倾覆为止。控制点一般指建筑物顶层的形心位置；目标位移为建筑物在设计地震力作用下的最大变形。 Pushover方法的早期形式是“能力谱方法”(Capacity Spectrum Method CSM)，基于能量原理的一些研究成果，试图将实际结构的多自由度体系的弹塑性反应用单自由度体系的反应来表达，初衷是建立一种大震下结构抗震性能的快速评估方法。从形式上看，这是一种将静力弹塑性分析与反应谱相结合、进行图解的快捷计算方法，它的结果具有直观、信息丰富的特点。正因为如此，随着90年代以后基于位移的抗震设计(Diaplacement-Based Seismic Design,DBSD)和基于性能(功能)的抗震设计(Performance-Based Seismic Design. PBSD)等概念的提出和广为接受，使这种方法作为实现DBSD和PBSD的重要工具，得到了重视和发展。这种方法本身主要包含两方面的内容：计算结构的能力曲线(静力弹塑性分析)、计算结构的目标位移及结果的评价。第一方面内容的中心问题是静力弹塑性分析中采用的结构模型和加载方式；第二方面内容的中心问题则是如何确定结构在预定地震水平下的反应，目前可分为以A TC-40为代表的CSM和以FEMA356为代表的NSP （Nonlinear Static Procedure，非线性静力方法)，CSM的表现形式是对弹性反应谱进行修正，而NSP则直接利用各种系数对弹性反应谱的计算位移值进行调整。两者在理论上是一致的。在一些文献中将第一方面的内容称为Pushover，不包括计算目标位移和结果评价的内容。本文中，将两方面的内容统称为“Pushover 分析”。基于结构行为设计使用Pushover分析包括形成结构近似需求和能力曲线并确定曲线交点。需求曲线基于反应谱曲线，能力谱基于Pushover分析。在Pushover分析中，结构在逐渐增加的荷载作用下，其抗侧能力不断变化（通常用底部剪力-顶部位移曲线来表征结构刚度与延性的变化，这条曲线我们可以看成为表征结构抗侧能力的曲线）。将需求曲线与抗侧能力曲线绘制在一张图表中，如果近似需求曲线与能力曲线的有交点，则称此交点为性能点。利用性能点能够得到结构在用需求曲线表征的地震作用下结构底部剪力和位移。通过比较结构在性能点的行为与预先定义的容许准则，判断设计目标是否满足。在结构产生侧向位移的过程中，结构构件的内力和变形可以计算出来，观察其全过程的变化，判别结构和构件的破坏状态，Pushover分析比一般线性抗震分析提供更为有用的设计信息。在大震作用下，结构处于弹塑性工作状态，目前的承载力设计方法，不能有效估计结构在大震作用下的工作性能。Pushover分析可以估计结构和构件的非线性变形，结果比承载力设计更接近实际。Pushover分析相对于非线性时程分析，可以获得较为稳定的分析结果，减少分析结果的偶然性，同时可以大大节省分析时间和工作量。
Sap2000精华贴集锦 1、 sap2000反应谱分析里有一个scale放大系数是怎么回事？应该怎么输入？ 答： （1）scale不仅调峰值，整个加速度时程都会乘以这个系数。 marry11 （2）新的抗震规范，规定了不同地震烈度下，多遇和罕遇地震对应的地震加速度时程曲线的最大值，如8度地区对应的设计基本地震加速度为0.16g。 marry11 （3）scale就是个放大系数，让最后得到的数值为程序需要，比如在反应谱分析中，如果输入的地震系数，那么scale就是g（要注意单位，如果采用m，就输入9.8，如果是mm，就输入9800），如果反应谱直接输入了谱加速度，那么scale就是1。在时程分析中也同理。Xfjiang 说明：在“定义”－“反应谱函数”中选择chinese2002添加反应谱函数时，在此界面中的“加速度”栏中的各个数值代表不同时间的地震影响系数，而地震反应谱。 （4）楼上说得对，但是输入1时也要注意单位，因为sap本身要求这个地方输的不是简单的放大系数，而是与单位有关的一个加速度，因此要注意单位。Ngmxf （5）我个人觉得是这样，这个系数有2个作用：一个是进行地震方向组合；还可以用来修正反应谱曲线中的数值，因为大多数人都是按照规范中的地震影响系数曲线公式去得到反应谱曲线的，这个曲线纵坐标是地震影响系数。所以可以在反应谱分析选项中用这个scale factor去调整，即把scale factor设为重力加速度，单位一定要搞清楚。 sap的原意应该是进行地震方向组合用的。如果当时在输反应谱曲线时就把纵坐标变为影响系数乘以重力加速度的话那第二个作用就不存在了。Z625 （6）g就是那个scale，还是同意这个，Scale还是取决于单位，比如国内通常取用9.8，因为大家用的都是m 、N、s。当用英制的时候就要注意单位的变换了，用Kip, ft, 时scale 是32.2。用lb, in时，scale 取386。其实就是为了使用不同单位时的统一。 Zucchini963 （7）我根据例题换算过,在N.m的状况下取该9.8。 scueng 2、在sap里面如何对桁架结构进行稳定性分析，具体如何操作啊？ 答： （1）SAP2000并不能真正解决象类似桁架结构的整体稳定问题。对于局部构件的稳定问题则有点类似PKPM，套规范公式求应力比解决，而不是在有限元的层次上解决。SAP2000虽有BUCKLING分析，但仍不能解决整体稳定问题。BUCKLING分析最多只能得到一个整体稳定的理论上限值（相当于分岔屈曲中的欧拉值），而不能考虑包含了初始缺陷及材料塑性在
采用SAP2000计算索结构过程 一、切换中文界面及设置单位 打开SAP，在“帮助”里选择“change language to Chinese”,进行了中文切换；然后新建模型，在“单位”里选择“N，mm, C”,选择空模板； 二、分组： 按图层导入模型，可形成不同的组，修改组名：定义→组→修改/显示→组→改组名分别为hengsuo、shusuo、rod、lizhu、dxfin. 三、定义材料： 输入名称tensioned cable→选择设计类型steel或none；查表1-1，修改弹性模量为145000（根据厂家提供的表取值）和热膨胀系数（为1.200E-05），材料类型一般选各向同性。（对于索的参数，需参考厂家的信息，这里的参数对于不同的索可能会不相同），如下图：
四、定义截面 这里用框架结构来模拟拉索。
定义→框架截面→在“选择要添加的属性类型”的第二栏选择“add circle”→“添加新属性”，查表2-2，先选用直径为36的钢索，截面名称栏输入“S36”，在材料一栏选 截面“tensioned cable”，输入直径36，如下图： 打开“截面属性”一栏，可看到相应的截面参数，再打开“属性修正”一栏，在横截的轴向面积输入修正系数0.752，因为是用框架结构模拟钢索结构，所以在“围绕2轴的惯性矩”、“围绕3轴的惯性矩”系数应尽可能的小，输入0.01→点击“确认”。如下图：
选择→组→hengsuo、shusuo→tensioned cable 用同样的方法定义截面FANGTONG、T、FIX截面。附：wide flange→工字钢 channel→槽钢
sap2000动力分析总结 1、 sap2000反应谱分析里有一个scale放大系数是怎么回事？应该怎么输入？ 答： （1）scale不仅调峰值，整个加速度时程都会乘以这个系数。 marry11 （2）新的抗震规范，规定了不同地震烈度下，多遇和罕遇地震对应的地震加速度时程曲线的最大值，如8度地区对应的设计基本地震加速度为 0.16g。 marry11 （3）scale就是个放大系数，让最后得到的数值为程序需要，比如在反应谱分析中，如果输入的地震系数，那么scale就是g（要注意单位，如果采用m，就输入9.8，如果是mm，就输入9800），如果反应谱直接输入了谱加速度，那么scale就是1。在时程分析中也同理。 Xfjiang 说明：在“定义”－“反应谱函数”中选择chinese2002添加反应谱函数时，在此界面中的“加速度”栏中的各个数值代表不同时间的地震影响系数，而地震反应谱。 （4）楼上说得对，但是输入1时也要注意单位，因为sap本身要求这个地方输的不是简单的放大系数，而是与单位有关的一个加速度，因此要注意单 位。 Ngmxf （5）我个人觉得是这样，这个系数有2个作用：一个是进行地震方向组合；还可以用来修正反应谱曲线中的数值，因为大多数人都是按照规范中的地震影响系数曲线公式去得到反应谱曲线的，这个曲线纵坐标是地震影响系数。所以可以在反应谱分析选项中用这个scale factor去调整，即把scale factor设为重力加速度，单位一定要搞清楚。 sap的原意应该是进行地震方向组合用的。如果当时在输反应谱曲线时就把纵坐标变为影响系数乘以重力加速度的话那第二个作用就不存在了。 Z625 （6）g就是那个scale，还是同意这个，Scale还是取决于单位，比如国内通常取用9.8，因为大家用的都是 m 、N、s。当用英制的时候就要注意单位的变换了，用Kip, ft, 时 scale 是32.2。用lb, in时，scale 取386。其实就是为了使用不同单位时的统一。 Zucchini963 （7）我根据例题换算过,在N.m的状况下取该9.8。 scueng 2、在sap里面如何对桁架结构进行稳定性分析，具体如何操作啊？ 答：
SAP2000（2维）学习体会 一、研究图纸，选取适当的断面进行2维计算。构件的长度一般为每个构件中线到中线的距离。 二、绘制计算简图————————————————CAD建立几何模型 在CAD中绘制平面框架计算简图，计算跨度、高度取构件中心间距，需要注意的有以下几项： 1、将每跨度、高度范围内的构件绘制为一个线单元，在导入程序后会自动生成节点； 2、不要在“0”图层绘制，需新建一图层进行绘制，图层名可自定义。 计算简图绘制完毕后另存为.dxf文件。 3.画图应以米为单位。 4.曲线，应分段为直线，再导入。 三、导入.dxf文件 1、打开SAP2000程序，在导入.dxf文件之前，先将右下角的单位一栏里的默认单位制改为“KN,m,C”，否则导入文件后会造成节点处出错； 2、选择“文件-导入-AutoCAD.dxf文件”菜单导入.dxf文件，在随之打开的菜单中选择坐标系向上方向为“Y”方向，由于上步已将单位制改为“KN,m,C”，此步中不需再做修改，直接确定；下一选框中frame应选中图层名称。 3、导入完成后点击“XZ”视角，即可看见计算简图。 4、也可以在SAP里面直接画图，点击“绘制特殊节点”先画出需要的节点， 然后点击“绘制框架/索单元”，选择不同的截面连接框架。 四、定义材料 点击“定义-材料”,在对话框中选择“CONC”（混凝土），点击“添加新材料”，在“材料属性数据”对话框中，填写各项参数如下： 材料名称：C35 材料类型：各向同性 密度：2.5 T/m3重度：25 KN/m3 弹性模量：31500000 KN/㎡泊松比：0.2 热膨胀系数：1.000E-05 剪切模量：13125000
钢结构设计的常见问题 筑信达 吴文博 SAP2000和ETABS在钢结构设计中具有计算准确，自主度高等优点，可灵活处理各类问题，因此受到了设计人员的喜爱。但程序中参数设置较多，用户对一些选项设置理解并不透彻，从而引起设计过程中的一些错误。现对几个常见问题进行分析。 1 钢框架设计时，为何有时会出现总应力比与各项应力比之和不相符的情况？ 目前SAP2000和ETABS在进行应力比计算时，对于不同形状的截面是有所区分的。 ?双轴对称截面。由于最大的应力点一定会发生在翼缘端部的四个角点之中，所以，总应力比=N+M主+M次，其中N、M主、M次分别为控制方程中轴力项、主弯矩项和次弯矩项所对应的应力比。 图1 双轴对称截面最大应力点 ?圆形截面。由于最大的应力点一般发生在主弯矩与次弯矩的合力方向，所以，总应力比=N+SQRT（M主2+M次2）。 图2 圆形截面最大应力点 ?T形截面。由于最大应力点可能发生在肢尖或翼缘的角点处，所以，总应力比=max（N+M主1+M次，N+M主2），其中M主1为翼缘处最大应力比，M主2为肢尖处最大应力比。因此可能出现设计弯矩不为0，但是对应的设计应力比为0的情况（肢尖为最大应力比）。 图3 T形截面最大应力点 2 角钢在计算长细比时，为何λ主和λ次与L主/i33和L次/i22的计算结果不符？ 程序在设计细节中给出的回转半径i22和i33是基于截面的局部坐标轴2-2和3-3进行计算的（如图4），但按规范要求，应使用最小回转半径计算长细比（如图5）。所以程序中给出的λ主和λ次是依据最小回转半径计算得出的，而非i22和i33。
图4 设计细节中给出的回转半径 图5 角钢最小回转半径 3 钢框架设计时，杆件的设计类型是如何确定的，不同设计类型之间又有何区别？ 杆件的设计类型可分为：柱、梁、支撑和桁架四种，目前适用于中国规范的只有前三种。 程序默认按照杆端节点的几何坐标来判断杆件的设计类型，当杆件两端的节点x，y坐标相同，z坐标不同时，程序将其判定为柱；当杆件两端的节点x，y坐标不同，z坐标相同时，程序将其判定为梁；当杆件两端的节点x，y，z坐标均不同时，程序将其判定为支撑。当默认的设计类型与实际情况不符时，用户可以通过设计覆盖项来修改杆件的设计类型。 图6 杆件设计类型覆盖项 不同的设计类型，其计算与构造的要求是不同的。 柱：设计时同时考虑轴力与两个方向的弯矩作用来进行强度和稳定性验算，其有效长度系数默认按照钢框架柱的计算长度公式计算，按柱构件验算长细比要求，其余构造措施同相关规范对柱的要求。 梁：分为两种情况，一为梁按纯弯构件设计（默认情况），一为梁按压弯构件设计（通过设计首选项或覆盖项进行设置，如图7）。 梁按纯弯构件考虑：设计时按纯弯构件进行强度和稳定性验算，其余构造措施同相关规范对梁的要求。
SAP2000建模与分析（一） 中南大学铁道学院cscsu2010 2012-7-3 qq：1799200026 SAP2000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
转载2016-01-23 17:25:58 一、切换中文界面及设置单位 打开SAP，在“帮助”里选择“change language to Chinese”,进行了中文切换；然后新建模型，在“单位”里选择“N，mm, C”,选择空模板； 二、分组： 按图层导入模型，可形成不同的组，修改组名：定义→组→修改/显示→组→改组名分别为hengsuo、shusuo、rod、lizhu、dxfin. 三、定义材料： 输入名称tensioned cable→选择设计类型steel或none；查表1-1，修改弹性模量为145000（根据厂家提供的表取值）和热膨胀系数（为），材料类型一般选各向同性。（对于索的参数，需参考厂家的信息，这里的参数对于不同的索可能会不相同），如下图：
四、定义截面 这里用框架结构来模拟拉索。 定义→框架截面→在“选择要添加的属性类型”的第二栏选择“add circle”→“添加新属性”，查表2-2，先选用直径为36的钢索，截面名称栏输入“S36”，在材料一栏选 截面“tensioned cable”，输入直径36，如下图：
打开“截面属性”一栏，可看到相应的截面参数，再打开“属性修正”一栏，在横截的轴向面积输入修正系数，因为是用框架结构模拟钢索结构，所以在“围绕2轴的惯性矩”、“围绕3轴的惯性矩”系数应尽可能的小，输入→点击“确认”。如下图：
选择→组→hengsuo、shusuo→tensioned cable 用同样的方法定义截面FANGTONG、T、FIX截面。附：wide flange→工字钢 channel→槽钢 double channel→双槽钢 Tee→T形钢 angle→角钢 double angle→双角钢 box/tube→方通 pipe→圆管
SAP2000入门 ●图形介面 SAP2000图形介面（GUI）用于建立模型，分析，设计及显示结构状况。 ●结构模型 以如下的内容描述结构物 ·材料性质 ·梁、柱或桁架杆件的FRAME单元 ·墙、楼板或其他薄板的SHELL单元 ·表示单元接合处的JOINTS ·支承JOINTS的约束（RESTRINTS）及弹簧（SPRINGS） ·荷载含自重、温度、地震及其他 ·经SAP2000分析后，亦可显示荷载导致的位移、应力及反力 图形介面提供多种有效工具去建立结构模型，甚至可利用内定基本模型及最佳设计去修正模型。 ●坐标系统 所有位置的定义皆使用单一整体坐标系。此为三次元，右手定则的直角坐标系。三轴为X、Y、Z。 结构模型的各成份（JOINT，FRAME单元，SHELL单元等）皆依各自的局部坐标系去定义性质，荷载及反应值。局部坐标的三轴为1，2及3。 于建立或显示结构模型时尚可另建补助坐标系统。 ●主视窗 含完整的图形介面。利用Windows的操作此视窗可移动，改变尺寸，最大最小化或关闭。主标题位于主视窗的顶部，显示程序名及模型名。 ●功能列 位于功能列的功能含SAP2000所提供的大部分功能。 ●主工具列 提供快速操作功能，特别是有关显示的操作，大部分功能皆可由功能列上执
行。 ●浮动工具列 提供变更模型的快速指令，所有功能皆包含于功能列上。 浮动工具列可利用鼠标左键移动或变形。 ●显示视窗 显示视窗显示模型的几何形状，亦可包括单元性质，荷载，分析结果。并可同时显示四个视窗。 各视窗有独自的视点，显示类型，显示选项。例如未变形模型显示于1个视窗荷载另1个视窗，动能变形于第3视窗，设计应力比于第4视窗。也可以为四种不同类型的未变形模型或其他，一个平面，两向立面及一个透视。 每次仅有一显示视窗“可动作（Active）”，浏览及显示操作仅于目前可动作视窗有效，可按一下标题列或视窗范围内使该视窗变为可活动。 ●状态列 显示目前的状态讯息，可显示或改变使用单位的选择清单方块及现在游标位置，当显示变形或振态时的动能控制钮。 ●浏览选项 可于各显示视窗设定浏览选项，此将影响结构物以何种形式显示于视窗上。 此选项可由主工具列的VIEW指令执行。不同浏览选项可作用于不同显示视窗。 ●2D及3D影像 2D影像显示平行于坐标平面：X-Y，X-Z及Y-Z的单一平面。仅位于该平面的杆件才看得见,可随时变更该平面的面外(out-of-plane)坐标。 3D影像从使用者选定的有利位置显示全模型。可视的特件不限于单一平面。 视点方向由位于水平的角度及和水平面所成角度来定义。 ●透视 3D影像可显示从透视至正投影的间。通常三向度面外模型者以透视影像显示较易辩识。若于2D影像选择透视显示，影像将变成3D，直至关闭透视时才回复。 亦可设定视角，其将定义有多接近结构物，角度愈大愈接近，但显示的结构物也更扭曲。 ●移图，放大缩小，及最大最小范围 可放大(zoom-in)影像检视更细节的处，或缩小(zoom-out)影像显示更多的结构物。 放大缩小可依内定的增量，也可利用鼠标的拖曳选定结构物的局部加以放大。移图允许于显示视窗内，以按着鼠标左键移动作结构物的动态性移动。 可设定X，Y，Z的最大最小坐标。指定显示于视窗的结构物范围，移图，放大缩小仅对此范围的结构物有效。 ●单元显示选项 可设定不同的选项，此将影声出现于显示视窗的结点与单元。此选项仅对未变形的模型有效。针对不同的构才类型有不同的选项。 选项包括是否要显现特定的单元类型及要显现单元的何种特性，如单元编号，性质编号，断面尺寸及局部坐标轴。 重要的选项的一为退缩单元影像(Shrunken-element view)，此选项令单元从结点上退缩，可清楚了解单元的连接模型。
一个比较不错的文章，很多刚开始接触软件的同学不知道学什么软件，这个文章或许可以给你一些导向。 （1）在国内PKPM可以将是葵花宝典级别的。对于多高层常规结构很好用，其最大的优点，就是傻瓜化，很多参数都是暗箱操作，还有就是可以生成施工图，虽然图面挺烂。 PKPM现在也可以实现一些空间结构的建模与分析，但是使用起来还是有些不方便 PKPM不同版本算的结果有区别、不规则结构建模不方便，尤其是08版推出以后更是bug不断，每个月都要修正补丁，给人的感觉就是拆东墙补西墙，稍有编程经验的人都能想到，他们没经过认真的测试。 （2）ETABS、 SAP2000等CSI系列是加州大学Berkeley分校的Wilson教授开发的。其中ETABS 是针对多高层建筑结构开发的。ETABS对国内的软件行业起到了里程碑式的作用。ETABS的出现让人们看到在计算中我们原来可以做到更多。也是ETABS让人们对结构分析提出了更高的要求，比如弹塑性分析等。目前ETABS可以做到多高层结构的快速建模、静动力分析、静力弹塑性分析、中国规范校核等。几乎涵盖了结构工程师的所有要求。 Etabs在工程实践方面有些优势，全球排名前20位的超高层建筑基本都是Etabs进行设计或者校核的，而且有美国工程院院士Wilson教授做技术顾问，计算精度上还是经得起考验的。（3）SAP2000 则专注与空间结构，比如网壳类、桁架类、不规则结构等，一句话，开发者希望不能用ETABS实现的就可以SAP2000来实现。和ETABS一样，SAP2000对中国建筑结构领域软件的冲击也很大，因为在SAP2000进入中国的时候业内没有类似可以进行空间结构建模与分析的软件。在当时 SAP2000算是填补了一个空白。现在SAP2000更新了很多版本（目前是12.0），增加了很多功能，比如中国规范校核等。 （4）Midas 是中国留学生在韩国主持开发的，为日韩2002年世界杯场馆建设立下汗马功劳，分Civil（桥梁）、Gen（高层）、GTS（岩土）等几个版本，修建韩日世界杯场馆时，Midas还是一个名不见经传的软件公司，为了借助世界杯扩大其影响力，Midas为日韩世界杯所有场馆进行了免费的复核技术，并提供了很多技术支持，就和鸟巢一样，很多钢结构公司都是免费做设计的，为得是扩大自己的品牌影响力，呵呵，迪拜塔的主要设计工作基本是Etabs和 Sap2000完成的，Midas 参与了最后的施工阶段加载设计过程。Midas由于是中国留学生主持开发的，所以其汉化程度绝对是Etabs现阶段无法比的，作为一个开发不到20年的有限元软件，其发展还是非常迅速的，而且Midas公司每年也会派技术人员去CSI等公司进行互访和技术交流，所以未来的发展前景还是很广阔的。两个软件应当说都是很优秀的软件，有条件的话可以都接触接触。 midas在国际上的影响力无法和SAP2000 ETABS 是相比的，MIDAS只是在中国的市场做得稍微好点，在其他的发达国家用得很少的。其实迪拜塔在方案阶段都是使用SAP 和ETABS ，至于为什么使用MIDAS，是因为迪拜塔的总承包是韩国的三星公司，顺其自然就会使用韩国的软件了。 从界面上来看，Midas是树形结构，所有功能都展示出来，界面比较人性化，上手相对容易些。相比ETABS是图形界面，各种功能的菜单并不直接显示，有些功能的菜单隐藏的比较深，需要使用者对ETABS比较熟悉才能灵活使用，所以上手会慢一些。 （5）ANSYS 应该是在业内拥有最多用户的一款了，它不但拥有比较丰富的单元库，而且提供了APDL编程平台，使用户可以很好的进行复杂工程计算，这也是参数化建模与分析的平台。目前业内使用ANSYS计算的内容包括：多高层结构、空间结构、索膜结构、玻璃结构等等；特殊问题有节点分析、动力弹塑性分析等等。一个字，ANSYS太强大了，不过，ANSYS对于剪力墙的弹塑性分析方面还有一些不足。
SAP2000总结 (2012-07-28 17:34:56) 转载▼ 标签： 杂谈 在家一边做论文，一边把SAP2000建模和分析过程整理了下 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的位置；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的选择区切换。 b:文件---导入：CAD文件、EXCEL等。 注：cad中定义不能使用0图层定义新的图层；在导入时，cad的铅垂方向和世界坐标wcs 中X、Y、Z、轴的哪一个轴对应，相应的选择对应的轴（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的荷载校核；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中采用的是浮动坐标，导入sap2000后会出现极少的位差，可在“交互数据编辑功能”里修改；cad中的曲线杆件不能导入sap2000中，可以利用cad的二次开发技术将圆弧、椭圆等线段修改成直线线段；由cad导入的线段必须为直线，不能为多段线。 c:程序自带的已定义属性的三维“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的编辑、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（有快速添加材料和添加新材料）。快速添加材料是程序已经定义好了的，可以定义钢和混凝土，当“快速添加材料”中没有要定义的材料时，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，起传递荷载的作用）； 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左边的快捷键
彩虹廊架结构计算书 一、设计依据 《钢结构设计规范》（GB50017-2003） 《高耸结构设计规范》（GB50135-2006） 《户外广告设施钢结构技术规程》（CECS 148:2003） 《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012） 《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010） 《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011） 《钢结构焊接规范》（GB50661-2011） 工程基本条件： 1、设计概况 工程名称: 工程所在地:武汉 建筑物安全等级:一级 建筑物设计使用年限:25年 基本风压:0.40kN/㎡（取100年） 地面粗糙度:B 基本雪压:0.50kN/㎡ 地震基本烈度:6度 结构构件应力比控制:0.90 二、计算简图 采用sap2000 v15.1.1软件进行计算 总高3米，顶蓬高2.9米。黄色杆件为?168x12圆管，蓝色杆件为120x80x4矩形钢管，青色杆件为120x60x4矩形钢管，材质均为Q235B。
三、荷载计算 1、 恒载 顶蓬面板为2.5mm 厚铝单板，龙骨加面板恒载Gk=0.4kN /m 2； 构件自重由软件自动添加。 2、活载、雪载 顶蓬为不上人屋面，活载为0.5KN /m 2； 雪载为0.5kN/m 2； 两者取较大值L=0.5kN/m 2。 3、检修荷载 悬挑雨篷最外端横梁处添加施工或检修荷载L2=1.0/m 。 4、风荷载 顶蓬面风荷载： 《建筑结构荷载规范》8.1.1：垂直于建筑物表面上的风荷载标准值应按下列规定确定： 1 计算主要受力结构时，应按下式计算： 0K z S Z ωβμμω= 根据《建筑结构荷载规范》8.4.1条规定，本工程可不考虑风压脉动对结构产生顺风向风振的影响，故风振系数βz 按1考虑。 风荷载体型系数参照《建筑结构荷载规范》表8.3.1第29项次体型，取较大值负风压μs=-1.3及正风压μs=1.3两种工况体型系数。 风压高度变化系数μz=1.0 基本风压按100年取W0=0.4 kN/m2 顶蓬负风压风荷载标准值Wk=1x （-1.3）x1x0.4=-0.52 kN /m 2，放大按-1.0 kN/m 2计取； 顶蓬正风压风荷载标准值Wk=1x1.3x1x0.4=0.52 kN /m 2，放大按1.0 kN/m 2计取。 顶蓬横梁风荷载： 风荷载标准值按1.0 kN/m 2计取，横梁外包尺寸0.2m ，故横梁线荷载为1.0 kN/m 2x0.2x1=0.2 kN/m 立柱风荷载： 风荷载体型系数参照《建筑结构荷载规范》表8.3.1第37项次体型，取较大值μs=1.2 风荷载标准值Wk=1x1.2x1x0.4=0.48 kN /m 2，立柱直径为0.168，换算成线荷载为0.48x0.168x1=0.081kN /m
大牛写的S A P2000分 析功能
3 时程分析 SAP2000提供的非线性动力时程分析方法有两种：1）FNA 方法，即快速非线性分析方法；2）直接积分方法。 FNA方法是一种简单而有效的非线性分析方法。在这种方法中，非线性被作为外部荷载处理，形成考虑非线性荷载并进行修正的模态方程。该模态方程与结构线性模态方程相似，因此可对模态方程进行类似于线性振型分解处理。然后基于泰勒级数对解的近似表示，使用精确分段多项式积分对模态方程进行迭代求解。最后基于前面分析所得到的非线性单元的变形和速度计算非线性力向量，并形成模态力向量，形成下一步迭代新的模态方程并求解。FNA方法与L DR算法结合使用，可以产生一组LDR向量来精确捕捉这些力的效应。在FNA方法中，通过对于一个较小时间步长中力的线性变化处理，可以精确求解简化的模态方程组，且没有引入数值阻尼和使用较大时间步长的积分误差。 使用FNA方法时，计算模型必须是稳定的。因此程序中，非线性连接单元将同时被赋予非线性属性和使用有效刚度定义的线性属性，保证结构所有工况的稳定性。在非线性迭代求解期间，这一有效刚度单元中的力将被移到平衡方程的右边。这些虚拟或有效刚度单元不会把长周期引入基本模型中，因此会改进许多非线性结构求解的精度和收敛速度。
定义非线性连接单元时，要与FNA方法结合起来。尤其是等效线性属性，包含刚度与阻尼。例如采用FNA方法作时程分析时，定义隔震器时一定要定义线性刚度，其取值取决于在线性分析尤其是模态分析时隔震器的刚度。由于隔震器一般作为独立的结构构件，所以其线性刚度不能取为零，否则结构就会出现不稳定或局部振动问题。而线性阻尼值C的单位为F/V，而非隔震器厂家提供的等效阻尼比，一般将隔震器的线性阻尼值取为零，即忽略其粘滞阻尼效应。 FNA方法是CSI系列产品的默认方法，相对于直接积分方法，求解速度快，且计算稳定。但需要用户将非线性属性线性化，这个过程需要试算和积累一定的经验。 在SAP2000中，也可对完整运动方程进行直接积分。直接积分方法有以下优点：1）可考虑模态耦合的完全阻尼；2）对产生大量模态的撞击和波传播问题更有效；3）可在时程分析中考虑所有非线性，例如考虑材料弹塑性时不能用FNA方法。但直接积分结果对时间步长十分敏感，用户可用减小时间步来运行，直至步长的大小使结果不再变化。 实际工程中要依据工程特点、非线性分析的因素来选择合适的方法。一般来讲含有少量非线性单元如包含阻尼或隔震的结构体系，优先推荐使用FNA方法。
SAP2000钢结构设计手册 （中文资料） 2003年4月
目 录 第一章 绪论 1.1概述 1.2本书的组织 第二章 设计方法 2.1设计荷载组合 2.2设计和校核位置 2.3 P-△效应 2.4单元无支撑长度 2.5有效长度系数 2.6 可选的单位制 第三章 AISD-ASD89规范 3.1设计荷载组合 3.2截面分类 3.3应力计算 容许应力计算 受拉容许应力 受压容许应力 受弯屈曲 弯扭屈曲 受弯容许应力 I型截面 槽型截面 T型和双角钢截面 箱型截面和矩形管截面 扁钢 单角钢 一般截面 容许剪切应力 3.4应力比计算 轴向和受弯应力 剪切应力 第四章 AISC-LRFD93规范 4.1设计荷载组合 4.2截面分类 4.3计算荷载系数 4.4名义强度计算 受压抗力 受弯屈曲 弯扭屈曲 扭转和弯扭屈曲
受拉抗力 受弯抗力 屈服 侧向扭转屈曲 翼缘局部屈曲 腹板局部屈曲受剪抗力 4.5应力比计算 轴向和受弯应力 剪切应力
第一章 绪论 1.1概述 SAP2000功能强大，完全整合了钢结构和混凝土结构建模和设计。程序提供了一体化集成的结构模型建立、修改、分析、设计用户界面。程序不仅可以设置初始构件尺寸，还能在同样的界面下对其进行优化。 在程序提供的交互环境下，用户能查看结构的受力状况，对设计作适当的调整，比如修改单元属性及重新验算结果而无须重新启动结构分析。只要在单元上点击鼠标就可以查看到详细的设计信息。图形和表格形式的结果的在屏幕输出的同时可随即打印输出。 程序广泛支持最新的国内外设计规范，用来进行钢结构和混凝土结构构件自动设计和校核。当前版本支持以下钢结构设计规范： z U.S.AISC/ASD(1989), z U.S.AISC/LRFD(1994), z U.S.AASHTO LRFD(1997), z Canadian CAN/CSA-S16.1-94(1994), z British BS 5950(1990), and z Eurocode 3 (ENV 1993-1-1). 设计基于用户指定的荷载组合，但是，程序提供了所支持的各种规范所对应的缺省的荷载组合。如果用户认为设计可以采用缺省的荷载组合，就不需要在另行定义。 设计过程中，程序从一组用户定义的截面中选择满足强度条件下重量最轻的截面作为构件设计结果。可以为不同的单元组指定不同的可选截面，同样单元也可以成组的设置成同样的截面。 设计校核过程中，程序计算构件受轴向力、双向弯矩、和剪力作用下的承载能力比（荷载作用/构件抗力）。承载能力比采用按照极限状态设计方法，由单元应力、设计容许应力、荷载系数以及抗力等系数得到。 设计校核是在程序缺省或用户指定的荷载工况组合的基础上进行的，承载能力比的最大，最小的值用来进行构件截面的优化设计。 程序自动计算构件受轴向力、双向弯矩、和剪力作用下的容许应力。计算框架柱有效长度系数的繁重的工作也由程序自动完成。
SAP常用快捷命令： CTRL+L→汉化 F2→局部放大 F3→恢复全视图 F4→显示未变形形状 F5→运行分析 F6→显示变形形状 F8→平移 Shift+F8→单步放大 Shift+F9→单步缩小 “←”→单步左转； “→”→单步右转； “↑”→单步上转； “↓”→单步下转。 Ctrl+E→设置显示选项。 Shift+F12→显示表格 Ctrl+A→选择全部 在规则的模型时建议采用SAP2000建模，在能更加熟悉SAP的操作的同时也因为两个软件的容差不一样减少运算的误差（SAP和CAD） 1. 在CAD中建模： 1.简化模型 2.不使用0图层，相同截面和材料的杆件用同一图层，不同的杆件选用不 同图层； 3.杆件分成小段，对于弧形杆件，要分成小段的直线连接； 4.不使用多段线。 2.打开SAP，在“帮助”里选择“change language to Chinese”,进行了中文切换； 然后新建模型，在“单位”里选择“N，mm, C”, 选择空模板； 3.分组：按图层导入模型，可形成不同的组，修改组名：定义→组→修改/显示 →组→改组名分别为hengsuo、shusuo、rod、lizhu、dxfin. 4.定义材料： 添加材料: 输入名称tensioned cable→选择设计类型steel或none；查表1-1，修 改弹性模量（为145000）和热膨胀系数（为1.200E-05），材料类型 一般选各向同性。（对于索的参数，需参考厂家的信息，这里的参数 对于不同的索可能会不相同） 5.定义截面 这里用框架结构来模拟拉索。 定义→框架截面→在“选择要添加的属性类型”的第二栏选择“add circle”→查表2-2，先选用直径为36的钢索，在材料一栏选截面“tensioned cable”，输入直径36，打开“截面属性”一栏，可看到相应的截面参数，再打开“属性修正”一栏，在横截的轴向面积输入修正系数0.752，因为是用框架结构模拟钢索结构，所以在“围绕2轴的惯性矩”、“围绕3轴的惯性矩”系数应尽可能的小，输入0.01→点击“确认”。 选择→组→hengsuo、shusuo→tensioned cable
SAP2000建模和分析过程 在家一边做论文，一边把SAP2000建模和分析过程整理了下 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的位置；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的选择区切换。 b:文件---导入：CAD文件、EXCEL等。 注：cad中定义不能使用0图层定义新的图层；在导入时，cad的铅垂方向和世界坐标wcs 中X、Y、Z、轴的哪一个轴对应，相应的选择对应的轴（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的荷载校核；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 中采用的是浮动坐标，导入sap2000后会出现极少的位差，可在“交互数据编辑功能”里修改；cad中的曲线杆件不能导入sap2000中，可以利用cad的二次开发技术将圆弧、椭圆等线段修改成直线线段；由cad导入的线段必须为直线，不能为多段线。 c:程序自带的已定义属性的三维“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的编辑、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（有快速添加材料和添加新材料）。快速添加材料是程序已经定义好了的，可以定义钢和混凝土，当“快速添加材料”中没有要定义的材料时，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，起传递荷载的作用）； 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左边的快捷键 可以切换不同立面，不同平面，再执行带属性复制命令:框选要复制的构件---编辑---带属性复制。 注：绘制xxx可以自己指点杆件的长度、板的大小而快速绘制xxx只绘制形成节点的杆件和板面。 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”来完成其它榀框架的绘制:框选---编辑---拉伸---“拉伸点成框架/索”。