SAP2000案例操作教程

结构精细仿真模拟试验——利用SAP2000进行二维框架结构静力分析实例一、模型概况：模型为一个二维钢筋混凝土框架结构。

X方向为4跨，轴线间距为6m；Z方向为5层，层高均为3m。

材料为C30混凝土，纵向受力钢筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB235级钢筋。

梁和柱的截面均为矩形截面，梁截面尺寸为200mm×500mm，柱截面尺寸为400mm×600mm。

梁上恒荷载与活荷载均为梯形荷载，恒荷载为17kN/m，活荷载为8kN/m。

考虑风荷载，基本风压为0.55kN/m2，地面粗糙类型：B类。

用SAP2000 v14.1进行静力分析。

二、操作步骤：1．选取计算模型量纲为kN，m，C。

2．选择“二维框架”模板，在“门式框架尺寸”对话框中输入楼层数为5，开间数为4；楼层高度输入3，开间输入6。

3．修改约束。

用鼠标选中支座结点，通过“指定→结点→约束”修改约束，在“快速指定约束”对话框中选中固定支座图标。

4．定义材料和截面属性：“定义→截面属性→框架截面→添加新属性”。

在“框架截面属性类型”下拉菜单中选择Concrete，混凝土截面选择矩形。

（1）定义材料：点击“材料→快速添加材料”，定义以下几种材料：材料类型：Concrete；规范：Chinese C30；材料类型：Rebar；规范：Chinese HRB335；材料类型：Rebar；规范：Chinese HPB235。

（2）定义截面类型：框架梁截面：0.2×0.5截面名称改为beam。

在“材料”下拉菜单中选择C30，在“尺寸”对话框中修改高度（t3）为0.5，宽度（t2）为0.2。

点击“配筋混凝土”按钮，在“钢筋材料”对话框中，“纵筋”默认为HRB335，“箍筋（绑扎）”改为HPB235；在“设计类型”对话框中，选择梁（仅M3设计）；在“到纵筋中心边保护层”对话框中，顶和底都默认为0.06。

框架柱截面：0.4×0.6截面名称改为column。

SAP2000案例一、模型简介原有钢筋混凝土框架结构为一教学实验楼 ,长39.6m ,宽 15m ,房间开间为3.6m ,进深为 6m ,底层层高 4.5m ,其他层层高3.6m 。

结构平面布置如图 1 所示。

上两层为加层轻型钢节后，原框架混凝土 C35 , 弹性模量 E =3.15e10 , 泊松比 ν=0.2 ,密度 ρ=2500 。

加层钢结构Q235B , 设计强度 f =215MPa ,弹性模量 E =2.06e11 ,泊松比 ν=0.3 ,密度 ρ=7850 。

为防止加层钢结构整体失稳 , 在中间跨添加十字形柱间支撑。

原钢筋混凝土框架及钢结构构件截面见表 1 ,其中Z 、L1 、L2 为原混凝土柱、梁 ,GZ 、GL 、ZC 为加层钢柱 、钢梁 、柱间支撑。

楼面附加恒荷载为1.5kN /m2 ,活荷载为 2kN /m2 ;屋面活荷载为0.5kN /m2 。

每层楼受到一个100kN /m2的集中力荷载。

图1 结构平面布置图 表1 原钢筋混凝土框架及钢结构构件截面原框架梁柱截面加层构件截面 编号 截面规格(mm) 编号 截面规格(mm) Z 500 ×500 GZ 220 ×112×9.5×12.3 L1 250 ×650 GL 500 ×162×16×20L2250 ×500ZC75×8二、模型建立1.确定模板参数2.编辑轴网3.定义材料混凝土钢材4.截面定义5.楼板定义6.荷载定义7.约束修改8.截面分配9. 中间跨添加十字形柱间支撑10.添加楼板11.划分楼板12.荷载添加三、运行结果1.轴力最大轴力为11580kN 2.应力。

题目一：不同荷载的作用及工况的考虑。

欧阳引擎（2021.01.01）计算图1所示三个单元和四个结点的静定刚架，在不同荷载作用下的结点位移和内力图。

72自重 23KN/M工况一：结构自2.2510/=⨯3E KN M重工况2整体坐标系下的分布及集中荷载工况3整体坐标系下节点荷载工况4整体坐标系下均布荷载工况5局部坐标系下单元均布荷载工况6局部坐标系下单元均布荷载工况7局部坐标系下集中荷载荷载一、建立模型：1、选择计算量纲为KN,m,C。

2、点击File→New Model,出现摸板图案→点击Beam，在数据输入编辑器中输入：跨度数=2，每一跨长度=5→确定Restraints没有勾选→OK并叉掉三维显示窗口。

3、选中右边杆件→从Edit菜单中选Replicate出现复制菜单窗口→单击Radial→选中Parallel to Y→在Angle里填入90度（另一个-36.87度）→然后删掉右边单元。

4、选中左边单元的左端点→按鼠标右键出现点的信息→将X坐标改成-2。

二、从定义菜单Define 中完成以下工作：1.定义材料：Define →Material →选钢STEEL →点击Modify/Show Material 可查看有关钢的弹性模量及泊松比，修改钢的弹性模量为722.2510/E KN M =⨯ .2.定义截面。

Define →Frame Sections →Add/Wide Flange 下选择 Add Rectangular →Add New Property →用默认名 在Material 域选Steel →在Dimensions 域Depth 和 Width 都改成0.3。

→点OK 。

3.定义计算荷载的工况，Define →Load Case →程序默认工况名为:DEAD ，用其默认值→OK 。

三、从赋值菜单Assign 中完成以下工作：1、 修改约束：选中点3 →Assign →Joint →Joint Restraints 中只对Translation1打勾→OK 。

题目一：不同荷载的作用及工况的考虑。

一、建立模型：1、 选择计算量纲为KN,m,C 。

2、 点击File →New Model,出现摸板图案→点击Beam ，在数据输入编辑器中输入：跨度数=2，每一跨长度=5→确定Restraints 没有勾选→OK 并叉掉三维显示窗口。

3、 选中右边杆件→从Edit 菜单中选Replicate 出现复制菜单窗口→单击Radial →选中Parallel to Y→在Angle 里填入90度（另一个-36.87度）→然后删掉右边单元。

4、 选中左边单元的左端点→按鼠标右键出现点的信息→将X 坐标改成-2。

二、从定义菜单Define 中完成以下工作：1. 定义材料：Define →Material →选钢STEEL →点击Modify/Show Material 可查看有关钢的弹性模量及泊松比，修改钢的弹性模量为722.2510/E KN M =⨯ .2. 定义截面。

Define →Frame Sections →Add/Wide Flange 下选择 Add Rectangular →Add NewProperty →用默认名 在Material 域选Steel →在Dimensions 域Depth 和 Width 都改成0.3。

→点OK 。

3. 定义计算荷载的工况，Define →Load Case →程序默认工况名为:DEAD ，用其默认值→OK 。

三、从赋值菜单Assign 中完成以下工作：1、 修改约束：选中点3 →Assign →Joint →Joint Restraints 中只对Translation1打勾→OK 。

2、 选中点1 →Assign →Joint →Joint Restraints →点击绞支座→OK 。

3、 赋截面特征。

选中工具栏中的all ，杆件呈虚线状态→Assign → Frame/Cable Section 指定杆件的材料几何特性→按OK四、从分析菜单Analyze 中完成以下工作1、 设置结构分析类型：由Analyze →Set Analysis Options 出现图窗口选择平面结构按→OK 。

SAP2000使⽤⽅法⼀、绘制计算简图--------CAD建⽴⼏何模型在CAD中绘制⽔平框架计算简图，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，图应在远点；4、曲线，应分段为直线，再导⼊；⼆、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”，此部中不需要在做修改，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，即可看见计算见图。

三、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：C30 材料类型：各向同性密度：2.5T/m2 重度：25KN/m3弹性模量：30000000KN/m2 泊松⽐：0.2热膨胀系数：1.000E-05 剪切模量：12500000设计类型：Concrete（混凝⼟）Fcuk：30000KN/m2（⽴⽅体抗压强度标准值）Fyk：335000KN/m2Fyks：335000KN/m2C40除以下两项与C30不同外，其余均与C30相同：弹性模量：32500000KN/m2 Fcuk：40000KN/m2（⽴⽅体抗压强度标准值）四、定义框架截⾯点击“定义-框架截⾯”，在“框架属性”对话框中选择“Add Rectangular”（添加矩形截⾯），点击“添加新属性”，在弹出的对话框中定义截⾯名称、材料、深度、宽度：1、截⾯名称⾃定义，为⽅便好记，可取拼⾳定义，如顶板取名为“DINGBAN”；2、材料根据真实设计信息选择C30、C40或其它；3、深度即为构件的厚度，按真实设计信息填写；4、宽度为计算纵向的长度，本例是在柱前后各取的半跨，因此为6.5cm，也可以取单位宽板带计算，但此时柱需做简化；在对话框中还有⼀个“配筋混凝⼟”选项，点开后根据真实设计信息选择设计类型和填写保护层厚度，本例中是将侧墙、顶板、中板、底板的设计类型均定义为“梁”，柱仍为“柱”五、定义荷载⼯况点击“定义-荷载⼯况”，弹出“定义荷载”对话框，定义好荷载名称、类型、⾃重乘数后，点击“添加新荷载”即可完成⼀个新荷载的定义，可将各项荷载逐次添加，本例中是这样定义的：需要注意的有：程序中已有名为：“DEAD”的荷载，其⾃重乘数为1，代表着构件⾃重，因此其他各项荷载的⾃重乘数需为0；荷载名称中除地震荷载QX外均可⾃定义，以⽅便个⼈记取为主；本例中抗浮设防⽔位在顶板以下，如果抗浮设防⽔位在顶板之上，还需增加⼀种荷载DSYL（顶板⽔压⼒）六、指定框架截⾯⾸先点选需要定义截⾯的构件，然后点击“指定-框架/索/筋-框架截⾯”，在弹出的“框架属性”对话框中选择之前定义好的框架名称。

第一部分初步的认识在SAP2000中生成一个完整的模型的基本过程主要分为、建立模型、模型分析、模型设计三个步骤。

图生成典型模型基本过程流程图本部分以简单模型为例，详细介绍SAP2000模型建立、运行分析、运行设计的过程。

使初学者对在SAP2000建模步骤有一个初步的认识。

题目1:组合结构静力计算●操作演练●模型概要组合结构静力计算计算组合结构轴力、弯矩、剪力（算例来自《结构矩阵分析及程序设计》第145页）说明：建议自己试着独立完成这一题目。

如果你能独立完成分析过程，那么你可以跳过这一节。

如果你在建模中遇到问题，然后按照下列步骤进行操作。

●建立几何形状1.在状态栏中的下拉对话框中选择KN-m单位制2. 从菜单“文件 (File)”功能表选择“新模型(N) (New Model﹍)”显现出样本模型的对话框，点击“轴网(Grid Only)”模板。

3.在弹出的对话框的“快速网络线(Quick Grid Lines)”中在“轴网线数量 (Number of Grid Spaces)”中:› X方向(X direction)编辑框中输入5› Y方向(Y direction)编辑框中输入0› Z方向(Z direction)编辑框中输入4在“轴网间距 (Grid Spacing)”中:› X方向(X direction)编辑框中输入3› Y方向(Y direction)编辑框中输入1.0› Z方向(Z direction)编辑框中输入0.25›按“确定”按钮。

屏幕上显现模型的3-D及2-D影象，右侧为位于Z=0.75的X-Y平面。

左侧视窗显现3-D透视。

5．点击3D-view窗口右上角“X”，关闭该窗口6. 点击窗口工具条上按钮，得到Y=0的X-Z平面7. 点击“定义 (Define)”｜“坐标系统/轴网 (Coordinate Systems/Grids…)”｜“修改/显示系统 (Modify/Show System…)”或双击X或Y坐标，弹出“定义网格系统数据 (Define Grid System Data)”对话框。

●操作演练●模型概要多跨静定梁的影响线计算多跨静定梁的影响线Me,Qb左，Rf （结构力学教材第77页）说明：建议自己试着独立完成这一题目。

如果你能独立完成分析过程，那么你可以跳过这一节。

如果你在建模中遇到问题，然后按照下列步骤进行操作。

●建立几何形状1.在状态栏中的下拉对话框中选择KN-m单位制2.从File功能表选择New Model from Template﹍显现出样本模型的对话框。

3.点击对话框中的连续梁模扳按钮。

4.在弹出的对话框中›在Number of spaces编辑框中输入5›在Span Length编辑框中输入2›按下OK屏幕上显现模型的3-D及2-D影象，右侧为位于Y=0的X-Z平面。

左侧视窗显现3-D透视。

5．点击3D-view窗口右上角“X”，关闭该窗口6. 单击工具条中的Set Elements按钮（或者选择功能菜单View中Set Elements项）7.在对话框中›在Joints一列中的Labels复选框选择。

›在Frames一列中的Labels复选框选择。

›单击OK8.选择节点3和59．选择功能菜单Assign中Joints…的子菜单Restraints…项10.去掉Tanslation 1, Tanslation 2, Tanslation 3的选项（或者单击FastRestraints 中的按钮）11.双击X=3.00 Y=0.00处的轴线，弹出下面对话框12.修改轴线›检查方向单选框是否为X›使Glue Joints To Grid Lines复选按钮为选择状态，›使X location选择列表中-3.高亮度显示，并且出现在编辑框中›将-3.改为-2.5并且单击Move Grid Line›单击OK13. 选择功能菜单Define中Frame Sections…项,打开截面定义对话框注：软件以给所画的线赋默认的截面FSEC114.单击屏幕左边的工具条上的按钮，选择所有杆件。

操作指南：钢框架结构0例题概况模型为一个钢框架结构（图0-1）。

X向为4跨，轴间距6m；Y向为2跨，轴间距8m。

结构共3层，层高均为4m，屋脊处层高5m。

楼面恒荷载3kN/m2，楼面活荷载2kN/m2；边梁线荷载6kN/m。

地震烈度8度，仅考虑Y向地震，不考虑风荷载。

图0-1 模型概况1几何建模1.1定义属性✓材料属性●钢材Q235●混凝土C30✓截面属性●框架截面型钢柱截面H500×300×12×20型钢梁截面为H400×300×10×16●面截面楼板（C30）：薄壳单元，厚度0.1m✓轴网布置（单位：m）●X方向间距（5条）：6m●Y方向间距（3条）：8mZ方向间距（5条）：4m、4m、4m、1m1.2对象绘制该步骤中将完成模型中所有构件的绘制，包括梁、柱及楼板。

具体操作如下：1.激活左侧窗口，命令路径：【视图】>【设置2D视图】，设置显示Y-Z平面X=0立面视图。

2.点击【绘制框架/索/钢束】按钮，在【截面属性】下拉列表中选择柱截面“H500×300×12×20”。

3.沿竖向轴线按层以两点连线方式绘制柱（图1-1）。

图1-1 绘制柱4.将【截面属性】切换为“H400×300×10×16”5.沿水平向轴线以两点连线方式，绘制一、二层梁及屋面斜梁（图1-2）。

6.点击【选择模式】按钮，退出当前的绘图状态。

7.点击左侧工具条【全选】按钮，选中所有构件。

8.命令路径：【编辑】>【带属性复制】，选择线性复制方式，坐标增量dx=6m，增量数据输入4。

利用带属性复制功能，快速生成其余4榀框架对象。

在右侧三维视图中可以看到5榀框架。

9.再次确认视图显示为YZ立面（X=0），框选除柱底节点外的梁柱节点（图1-2）。

图1-2 选择节点10.命令路径：【编辑】>【拉伸】>【拉伸：点→线】，弹出【拉伸：点→线】对话框。

结构精细仿真模拟试验——利用SAP2000进行二维框架结构静力分析实例一、模型概况：模型为一个二维钢筋混凝土框架结构。

X方向为4跨，轴线间距为6m；Z方向为5层，层高均为3m。

材料为C30混凝土，纵向受力钢筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB235级钢筋。

梁和柱的截面均为矩形截面，梁截面尺寸为200mm×500mm，柱截面尺寸为400mm×600mm。

梁上恒荷载与活荷载均为梯形荷载，恒荷载为17kN/m，活荷载为8kN/m。

考虑风荷载，基本风压为0.55kN/m2，地面粗糙类型：B类。

用SAP2000 v14.1进行静力分析。

二、操作步骤：1．选取计算模型量纲为kN，m，C。

2．选择“二维框架”模板，在“门式框架尺寸”对话框中输入楼层数为5，开间数为4；楼层高度输入3，开间输入6。

3．修改约束。

用鼠标选中支座结点，通过“指定→结点→约束”修改约束，在“快速指定约束”对话框中选中固定支座图标。

4．定义材料和截面属性：“定义→截面属性→框架截面→添加新属性”。

在“框架截面属性类型”下拉菜单中选择Concrete，混凝土截面选择矩形。

（1）定义材料：点击“材料→快速添加材料”，定义以下几种材料：材料类型：Concrete；规范：Chinese C30；材料类型：Rebar；规范：Chinese HRB335；材料类型：Rebar；规范：Chinese HPB235。

（2）定义截面类型：框架梁截面：0.2×0.5截面名称改为beam。

在“材料”下拉菜单中选择C30，在“尺寸”对话框中修改高度（t3）为0.5，宽度（t2）为0.2。

点击“配筋混凝土”按钮，在“钢筋材料”对话框中，“纵筋”默认为HRB335，“箍筋（绑扎）”改为HPB235；在“设计类型”对话框中，选择梁（仅M3设计）；在“到纵筋中心边保护层”对话框中，顶和底都默认为0.06。

框架柱截面：0.4×0.6截面名称改为column。