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结构分析设计软件SAP2000和PKPM在钢混结构中的应用分析摘要：本文通过应用结构分析设计软件SAP2000对水泥厂窑头进行计算和分析，阐述了SAP2000在钢混结构设计中的直观性和优越性，同时，结合国内结构分析设计软件PKPM进行了结果对比分析，得出了结构分析设计软件SAP2000在钢混结构设计中的可靠性，为实际工程中的结构有限元分析设计软件的选择提供了一些论证，以便大家在今后的工程中根据结构的具体形式采取更加合理的设计软件。
关键词：结构分析；SAP2000；钢混结构；PKPM绪论结构的有限元法分析是随着计算机模拟技术的发展逐步兴起的，目前国内外的结构分析设计软件很多，在国内应用最多的由中国建筑科学研究院PKPKCAD工程部编制的PKPM系列软件，它在国内设计行业占有绝对优势，在工业与民用建筑中得到了广泛的应用。
它紧跟行业需求和规范更新，不断推陈出新开发出对行业产生巨大影响的软件产品，使国产自主知识产权的软件十几年来一直占据我国结构设计行业应用和技术的主导地位。
而SAP2000是由美国Computer and Structures Inc.（CSI）公司开发和编制的集成化的通用结构分析和设计软件，它可以对建筑结构、工业建筑、桥梁、管道、大坝等不同体系类型的结构分析和设计，也可以根据需要完成世界大多数国家和地区的结构规范设计。
作为国际化的结构分析设计软件，它与国内软件的概念和体系存在着一定的区别[1]。
SAP2000可以给设计者提供一个直观简洁的视图界面，而且还可以在同一界面中进行结构的建模、分析和设计，同时应用计算机高效准确的分析技术和直观完善的数据展示，已经逐步在国内得到了的推广，特别是从事国外工程项目的设计工作，作为国际通用软件的SAP2000可以更加有效的提高我国设计者的水平和效率，增强我国设计行业在国际平台上的竞争力。
同时它还具有强大的荷载定义和结构分析功能，荷载定义包括面荷载、车道荷载、应变荷载、表面压力荷载、孔隙压力荷载、预应力荷载等，结构分析功能包括了模态分析、反应谱分析、屈曲分析、push—over分析及阶段施工分析、非线性动力分析等。
基于SAP2000的钢框架pushover分析【摘要】pushover属于非线性静力分析方法，是实现基于性能抗震设计的重要方法。
本文主要阐述了pushover分析的基本原理、实施步骤及其优缺点，最后利用SAP2000对一榀钢框架进行pushover分析，并对结构的性能进行评价。
分析结果表明pushover方法是目前对结构进行弹塑性分析的有效方法。
【关键词】SAP2000；pushover分析；能力谱；需求谱；塑性铰0.引言Pushover方法是近年来在国外得到广泛应用的一种结构抗震能力评价新方法，既考虑了计算的简便性，避免了以往非线性动力分析的繁琐，又兼顾了构件的弹塑性性能，具有良好的准确性，成为目前抗震设计方法研究热点。
国内外许多组织将其纳入抗震规范，如美国的ATC-40、欧洲的Eurocodes8规范以及我国的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）等。
1.Pushover分析方法1.1 Pushover分析方法原理Pushover分析是通过考虑构件的材料非线性特点，评估构件进入弹塑性状态直至到达极限状态时结构性能的方法。
基于结构行为设计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，结构底部的建立和位移。
用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。
Pushover分析的基本工作分为两个部分：建立侧向荷载作用下的结构荷载-位移曲线图；对结构抗震能力的评估。
1.1.1侧向荷载作用下结构荷载-位移曲线结构承载力曲线的确定步骤如下：（1）结构计算模型的确定；（2）结构构件的实际承载力计算，包括构件截面开裂弯矩和构件实际正截面受弯承载力（对剪力墙尚需计算受剪承载力）；（3）构件的弹性、开裂和屈曲后刚度的估计；（4）用pushover分析估计层间侧向刚度和层间位移角；（5）确定结构承载力曲线。
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。
sap2000钢结构计算书摘要：1.SAP2000 钢结构分析软件概述2.SAP2000 软件的应用范围和功能3.SAP2000 钢结构分析软件实例讲解4.钢结构计算书的编写规范5.结论正文：一、SAP2000 钢结构分析软件概述SAP2000 是一款专门用于钢结构分析的设计软件，它适用于各种类型的钢结构结构，如框架结构、桁架结构、网架结构等。
该软件采用了先进的计算方法和工程理论，可以对钢结构进行精确的分析和计算，为结构设计提供可靠的依据。
二、SAP2000 软件的应用范围和功能SAP2000 软件广泛应用于建筑、桥梁、塔架等钢结构设计领域。
软件的主要功能包括：1.结构模型的建立和修改：可以方便地建立和修改各种类型的钢结构模型，包括节点、杆件、约束等。
2.结构分析和计算：可以进行静态分析、动态分析、屈曲分析、疲劳分析等，计算结果准确可靠。
3.结构可视化：可以实时显示结构模型和计算结果，方便用户观察和分析。
4.输出报告：可以生成详细的输出报告，包括计算过程、计算结果、荷载组合等。
三、SAP2000 钢结构分析软件实例讲解《SAP2000 钢结构分析软件实例讲解》是一本针对SAP2000 软件的实用教程，书中通过多个实际工程案例，详细讲解了软件的使用方法和技巧。
实例包括：1.钢结构框架的分析和计算2.桁架结构的分析和计算3.网架结构的分析和计算4.复杂结构的分析和计算通过学习这些实例，用户可以熟练掌握SAP2000 软件的使用方法，提高钢结构设计的效率和准确性。
四、钢结构计算书的编写规范钢结构计算书是钢结构设计的重要文档，它主要包括以下几个部分：1.设计依据：包括设计规范、标准、图纸等。
2.结构模型：包括结构形式、尺寸、材料等。
3.分析和计算：包括分析方法、计算过程、计算结果等。
4.结论和建议：包括设计方案、材料选择、施工要求等。
五、结论SAP2000 钢结构分析软件是一款功能强大、易于操作的设计软件，广泛应用于钢结构设计领域。
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), andz 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。
SAP2000软件拱报告姓名：王亦恩老师：罗永坤学号：10121027专业：工程力学例本结构为跨径L=48m，矢高h=6m，采用钢筋混凝土拱肋，断面尺寸为0.4m×0.4m，混凝土强度等级为C50，E=3.45×107 Kpa,，拱上作用分布荷载为q=14KN/m.本次报告拱完成三个方面的任务（1）在两边简支座的情况下，比较有拉杆，吊杆与无拉杆，吊杆的受力的区别（2）在没有拉杆，吊杆的情况下，比较水平刚度不同对受力的影响在有拉杆和吊杆的情况下（3）三铰拱、两铰拱、无铰拱计算，比较三拱受力。
工况（1）的作用下的结果如下：弯矩图为图A剪力图为;图B 轴力图为;图C当其他条件相同而没有拉杆和吊杆的情况下弯矩图为：图D剪力图为：图E轴力图为：图F结论：①由图A和图D对比可以知道，在有拉杆和吊杆的情况下，最大弯矩减少很多，在图D中由图可以知道最大弯矩为4116.5KN.m，而在图A中最大弯矩为66.7KN.m.②在图A中拉杆承受了相当大部分的弯矩和轴力。
③对于柔性系杆拱来说，吊杆主要起传递桥面系恒载和活载的作用，所有荷载主要有拱肋来承担，系杆主要平衡推力，不承担弯矩。
④两铰拱与三铰拱的受力特征基本相同，计算公式的形式完全一样，只是水平反力FH的计算方法不同。
在三铰拱中，水平推力FH是由平衡条件求出来的；在两铰拱中，水平推力FH是通过变形条件求出来的。
⑤假如拉杆的刚度很大（即），则，此时带拉杆的两铰拱的多余未知力X1的计算式与无拉杆时的计算式趋于一致。
假如拉杆的刚度很小（即），则，因而，此时带拉杆的两铰拱将变成曲梁，拱肋的受力状态将会恶化。
因此，在设计带拉杆的两铰拱时，为了减小拱肋的弯矩，改善拱的受力状态，拉杆应具有足够的刚度。
工况（2）的作用下的结果如下：当K=0.1时弯矩图为图G此时，最大弯矩1111.3KN.m, 中点竖向位移： 0.1784 m 当K=5000时弯矩图为图H此时，最大弯矩86.26KN.m, 中点竖向位移：0.02142 m 当K=20000时弯矩图为图I此时，最大弯矩68.51KN.m, 中点竖向位移：0.00666m 当K=50000时弯矩图为图J此时，最大弯矩66.37KN.m, 中点竖向位移：0.0025m 当K=10000000时弯矩图为图K此时，最大弯矩64.86KN.m, 中点竖向位移：0.000028m结果汇总如下表：结论:①由图G到图K的数据显示可以知道,水平刚度越大,结构的最弯矩越小,变形也越小。
钢结构分析步骤示意步骤一：运行SAP2000，进行初始化设置点击，将单位改为“KN，m，C”。
然后点击“轴网”步骤二：定义轴网数据设置轴网数量、间距。
点击“确定”。
在右边3D图示中左键双击图形，弹出“定义网络系统数据”对话框，修改“Z5”坐标为“13”。
点击“确定”来关闭对话框。
轴网定义完毕。
点击“定义”----“材料属性”，弹出定义材料对话框，选择“快速添加材料”，弹出“快速材料定义”对话框，料”，修改相关系数，如下图。
点击“确定”，回到“定义材料”对话框。
点击“快速添加材料”，在材料类型里面选择“Concrete”，规范为“Chinese C30”,点击“确定”。
如下图。
点击“确定”，“确定”，材料定义完成。
步骤四：定义框架截面点击“定义”---“截面属性”---“框架截面”，弹出“框架属性”点击“添加新属性”，然后点击第一个图形，弹出下图，修改相关参数。
并点击“确定”。
回到“框架属性”界面后，再次点击“添加新属性”，选择第一个图形，弹出下图，修改相关系数，然后点击“确定”。
点击“确定”。
框架截面定义完成。
步骤五：定义版界面属性点击“定义”---“截面属性”---“面属性”，弹出“面界面”对话框点击“添加新界面”，弹出“壳截面数据”，并修改相关参数。
点击“确定”。
再点击“确定”，定义板截面完成。
步骤六：绘制构件点击左侧窗口，使其激活。
点击界面上不工具条中设置“YZ视图”，使左侧视图进入YZ（X=0）立面。
点击绘制“框架/索单元”按钮，弹出“对象属性”浮动窗，在Section下拉列表选择“H500X300X12X20”分别在竖向轴线分层以两点方式绘制柱子。
柱子绘制完成后，在“绘制属性”浮动窗中Section下拉列表选择“H400X300X10X16”，将一、二层的梁和屋面梁绘制上去。
在接卖弄左侧工具条中点击“选择全部”按钮，选中所选构件，点击“编辑”---“带属性复制”，弹出“复制”，修改相关参数，点击“确定”。
Sap2k钢结构设计⼿册（中⽂资料）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：●U.S.AISC/ASD(1989),●U.S.AISC/LRFD(1994),●U.S.AASHTO LRFD(1997),●Canadian CAN/CSA-S16.1-94(1994),●British BS 5950(1990), and●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。
钢结构分析步骤示意步骤一：运行SAP2000，进行初始化设置点击，将单位改为“KN，m，C”。
然后点击“轴网”步骤二：定义轴网数据设置轴网数量、间距。
点击“确定”。
在右边3D图示中左键双击图形，弹出“定义网络系统数据”对话框，修改“Z5”坐标为“13”。
点击“确定”来关闭对话框。
轴网定义完毕。
点击“定义”----“材料属性”，弹出定义材料对话框，选择“快速添加材料”，弹出“快速材料定义”对话框，料”，修改相关系数，如下图。
点击“确定”，回到“定义材料”对话框。
点击“快速添加材料”，在材料类型里面选择“Concrete”，规范为“Chinese C30”,点击“确定”。
如下图。
点击“确定”，“确定”，材料定义完成。
步骤四：定义框架截面点击“定义”---“截面属性”---“框架截面”，弹出“框架属性”点击“添加新属性”，然后点击第一个图形，弹出下图，修改相关参数。
并点击“确定”。
回到“框架属性”界面后，再次点击“添加新属性”，选择第一个图形，弹出下图，修改相关系数，然后点击“确定”。
点击“确定”。
框架截面定义完成。
步骤五：定义版界面属性点击“定义”---“截面属性”---“面属性”，弹出“面界面”对话框点击“添加新界面”，弹出“壳截面数据”，并修改相关参数。
点击“确定”。
再点击“确定”，定义板截面完成。
步骤六：绘制构件点击左侧窗口，使其激活。
点击界面上不工具条中设置“YZ视图”，使左侧视图进入YZ（X=0）立面。
点击绘制“框架/索单元”按钮，弹出“对象属性”浮动窗，在Section下拉列表选择“H500X300X12X20”分别在竖向轴线分层以两点方式绘制柱子。
柱子绘制完成后，在“绘制属性”浮动窗中Section下拉列表选择“H400X300X10X16”，将一、二层的梁和屋面梁绘制上去。
在接卖弄左侧工具条中点击“选择全部”按钮，选中所选构件，点击“编辑”---“带属性复制”，弹出“复制”，修改相关参数，点击“确定”。
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。
1、在构件应力结果检查信息”细节“中出现：应力检查信息－Lambda_y>120*sqrt(235/fy)：phib is no longer correct （chinese 2002）。
我用的是sap2000 9.04版，杆件是否需要添加横向加劲肋呢？答：（a）可能是sap2000在计算phib时应用了钢结构规范附录B.5-1这一简化公式，当Lambda_y>120*sqrt(235/fy)时，phib计算是不准确的，故程序给了这个提示。
（b）应该分两种情况来看这个问题：1.如果是受弯构件，最好按规范规定B.1-1计算phib，复核一下；2.如果是压弯构件，phib值对计算结果影响不大，可接受程序验算的结果。
deeply_shi（c）我也遇到过类似的问题，在《高层民用建筑钢结构技术规程》的第6.4.2条中这样写到：抗震设防建筑的支撑杆件长细比，按照6度或者7度设防时，不得大于120sqre(235/fy)，当按照8度时，不得大于80sqrt(235/fy)，当按照9度时不得大于40sqre(235/fy)。
那么这个提示信息就是指的这个意思，是指长细比不够呀。
yhqzqddsh（d）是构件弱轴的长细比超限了，规范上有这么一条，调一下柱子的计算长度系数，增加侧向支撑syj01032、请问SAP2000校核钢结构构件稳定性吗?整体和局部? 2005-01-17答：（a）能计算整体稳定，当KL/r>200时，就说明结构整体稳定不够。
可以增加翼缘宽度或设置"Ubraced Length Ratio"来减少平面外计算长度，增加整体稳定。
至于局部稳定，事先自己构造决定最好。
其中k值在overwrite中能找到为unbraceed length tatio ，L为杆件长度，r为回转半径。
总的来说应该是KL/r为杆件的长细比过大，不稳定（整体稳定不满足）。
（b）局部稳定的宽厚比是在设计时进行校核的，抗震时是根据荷载组合中是否出现地震荷载来区分宽厚比限值。
