sap2000钢筋混凝土非线性计算(1)

sap2000钢筋混凝土非线性计算(1)文章一：一、引言:本文档旨在详细介绍如何使用SAP2000进行钢筋混凝土非线性计算。

钢筋混凝土结构在实际工程中使用广泛，了解其非线性行为对于结构设计、分析和评估至关重要。

本文将介绍SAP2000软件的使用步骤，并提供详细的计算示例。

二、SAP2000软件简介:SAP2000是一款用于结构分析和设计的通用软件，它可以用来进行线性和非线性的结构分析。

该软件提供了一系列强大的功能，包括模型建立、负荷应用、边界条件设定、分析求解等。

三、模型建立:1. 创建SAP2000项目文件。

2. 导入钢筋混凝土结构的几何信息。

3. 定义节点、材料和截面属性。

4. 建立结构模型，包括梁、柱和板等元素。

四、负荷应用:1. 定义荷载组合，包括常规荷载、活荷载和地震荷载等。

2. 在结构模型上施加荷载。

五、边界条件设定:1. 定义结构边界条件，如固定支座、弹簧支座和滑动支座等。

2. 设定梁、柱和板的约束条件。

六、分析求解:1. 选择分析类型，如静力分析、动力分析和非线性分析等。

2. 进行分析求解，获取结构的位移、反力和应力等结果。

七、结果输出:1. 查看结构的分析结果。

2. 结果报表和图形。

八、计算示例:以下是一个钢筋混凝土框架结构的非线性计算示例：1. 建立结构模型，包括梁、柱和板等。

2. 定义荷载组合，并施加荷载。

3. 设定边界条件和约束条件。

4. 进行非线性分析，获取结构的位移、反力和应力等结果。

5. 查看分析结果，并结果报表和图形。

结尾：1、本文档涉及附件，请查阅附件部分。

2、本文所涉及的法律名词及注释：无。

文章二：一、引言:本文档将介绍如何使用SAP2000进行钢筋混凝土非线性计算。

钢筋混凝土结构的非线性行为是结构设计和分析的重要考虑因素。

了解钢筋混凝土的非线性行为对于工程师进行结构评估和优化设计至关重要。

本文将详细说明SAP2000软件的使用步骤，并提供一个实际工程案例进行计算示范。

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。

sap2000计算钢筋混凝⼟结构时的建模和分析技巧
sap2000计算钢筋混凝⼟结构时的建模和分析技巧
最近⼯作中需要⽤到sap2000,因此，对该软件进⾏了学习，发现⼀些困扰我的问题，现列出并
试图寻找其解决⽅法。

1、sap2000中如何建⽴次梁？
2、sap2000中如何建⽴开间或进深变化⽐较复杂的结构模型？
3、sap2000中如何进⾏荷载传导？
4、sap2000中如何建⽴钢筋混凝⼟楼板？
5、sap2000中如何快速选择某⼀标⾼的平⾯？
点击sap2000界⾯上部⼯具条中某⼀平⾯视图按钮（如XY视图），使左侧或右侧视图进⼊XY
平⾯。

点击⼯具条中“向上箭头”或“向下箭头”，此时，sap2000激活视图的左上⾓名称中Z向左边
值发⽣变化，表⽰平⾯视图的标⾼已经发⽣变化，即可快速定位值某⼀特定标⾼。

6、sap2000中如何使⽤截⾯切割⽅法求混凝⼟结构某⼀层的总剪⼒之和？
可参考《sap2000中⽂版使⽤指南》P365.。

SAP2000程序中提供了强大的分析功能，不仅囊括了土木工程领域几乎所有的分析类型：静力分析、动力分析、模态分析、反应谱分析等，最近还发展了在机械行业常用的频域分析，如稳态分析及PSD 分析。

工程师需要做的是将实际结构简化为合理的计算模型。

对于非线性分析，选择不同的求解器、控制方法或者分析参数，计算结果会明显不同，因此工程师需要对非线性分析过程有一定的了解，并应具备一定的数值计算知识。

下面主要剖析土木工程行业常用的分析工况，并针对工程师遇到的常见问题做必要的解释说明。

1 线性分析与非线性分析在SAP2000中，静力分析与时程分析工况均可根据需要设定为线性或者是非线性分析。

两者的区别见表1。

线性分析与非线性分析的区别表1非线性可能有以下几种情况：1）P-Δ（大应力）效应：当结构中有较大应力（或内力）时，即使变形很小，以初始的和变形后的几何形态写的平衡方程的差别可能很大；2）大变形效应：当结构经历大变形时，变形前后的平衡方程差别很大，即使应力较小时也是如此；3）材料非线性：材料的应力-应变关系不是完全的线性，或者是塑性材料；4）人为指定：如指定了拉压限制，结构中包含粘滞阻尼单元或者其他非线性单元等情况。

在定义分析工况时，如果要考虑第1，2种非线性，可在工况定义时设定。

材料非线性在目前SAP2000版本中主要体现为各种形式的塑性铰，如轴力铰、剪力铰、PMM铰等。

铰的力学属性为刚塑性，出现铰意味着框架进入塑性阶段。

带有铰的框架对象的弹性属性来自于框架单元本身的弹性。

SAP2000更高版本将会融入Perfor m系列程序，届时用户可以更加灵活地定义材料非线性。

2 Pushover分析Pushover分析是一种静力非线性分析，用户定义侧向荷载来模拟地震水平作用，且通过不断增大侧向作用，追踪荷载-位移曲线，将这条曲线（能力曲线）与弹塑性反应谱曲线相结合，进行图解，得到一种对结构抗震性能的快速评估的方法，称为Pushover方法。

sap2000钢筋混凝土非线性计算范本1：正文：一、引言钢筋混凝土结构是目前建筑工程中应用最广泛的一种结构形式。

为了确保结构的安全性和可靠性，需要进行钢筋混凝土结构的非线性计算。

本文档将介绍如何使用SAP2000软件进行钢筋混凝土非线性计算，并提供相关的。

二、软件SAP2000是一款专业的结构分析和设计软件，适用于各种类型的结构，包括钢筋混凝土结构。

您可以通过以下最新版本的SAP2000软件：[]三、软件安装1. 完成后，双击安装程序并按照提示进行安装。

2. 安装完成后，打开SAP2000软件。

四、模型建立1. 选择新建模型，并设置模型的基本参数，包括单位、坐标系等。

2. 通过绘图工具创建结构的几何形状，包括梁、柱、板等。

3. 为结构的各个部分定义材料性质和截面属性。

4. 添加荷载和边界条件。

五、分析设置1. 选择适当的分析方法，包括静力分析、动力分析等。

2. 根据结构的特点选择适当的非线性分析方法，如弹塑性分析、屈曲分析等。

3. 设置分析的参数，包括收敛准则、控制参数等。

六、计算结果和后处理1. 进行计算，得到结构的位移、应力、反力等结果。

2. 对计算结果进行后处理，包括绘制曲线和图表、报告等。

七、结论钢筋混凝土非线性计算是确保结构安全性的重要步骤。

通过使用SAP2000软件，可以方便快捷地进行钢筋混凝土结构的非线性计算。

附件：1. SAP2000软件安装包2. 模型建立示例文件法律名词及注释：1. 静力分析：一种将结构的受力情况转化为静力平衡方程，并求解该方程得到的结构反力和位移的分析方法。

2. 动力分析：一种研究结构在地震等动力荷载作用下的响应情况的分析方法。

3. 弹塑性分析：结构在超过弹性极限后产生塑性变形的分析方法。

4. 屈曲分析：研究结构在压力或拉伸作用下的临界弯曲荷载和对应位移的分析方法。

范本2：正文：一、简介SAP2000是一种常用的结构分析和设计软件，广泛应用于钢筋混凝土结构的非线性计算。

SAP2000计算体会SAP2000学习体会以北陵公园站2-2横断面强度计算为例，总结一下SAP2000计算的步骤如下：一、计算前准备：——————荷载计算①整理出计算断面所处位置的地质信息，确定地面标高、覆土深度、抗浮设防水位标高等，计算出抗浮设防水位以下各土层的饱和容重与浮容重、结构侧面土层加权平均侧压系数等；②按抗浮水位计算出顶板土压力、顶板水压力、底板水浮力、侧墙水土压力，以上计算详见附页。

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，图应在原点。

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。

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：C30 材料类型：各向同性密度：2.5 T/m3重度：25 KN/m3弹性模量：30000000 KN/㎡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：30000 KN/㎡（立方体抗压强度标准值）fyk；335000 KN/㎡fyks：335000 KN/㎡C40除以下两项与C30不同外，其余均与C30相同：弹性模量：32500000 KN/㎡fcuk：40000 KN/㎡五、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6.5m，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”。

sap2000钢筋混凝土非线性计算在建筑结构的设计和分析中，准确评估钢筋混凝土结构在各种荷载作用下的性能至关重要。

SAP2000 作为一款功能强大的结构分析软件，为钢筋混凝土非线性计算提供了有效的工具和方法。

钢筋混凝土结构的非线性行为主要源于混凝土材料的非线性特性、钢筋的屈服和强化，以及钢筋与混凝土之间的粘结滑移等因素。

这些非线性特性使得结构在受力过程中的响应变得复杂，传统的线性分析方法往往无法准确预测结构的实际性能。

在 SAP2000 中进行钢筋混凝土非线性计算，首先需要对混凝土和钢筋的材料模型进行合理的定义。

对于混凝土，常见的模型有弥散裂缝模型和塑性损伤模型。

弥散裂缝模型将混凝土视为各向同性的连续材料，通过引入裂缝张开和闭合的准则来模拟混凝土的开裂行为。

塑性损伤模型则考虑了混凝土在受压和受拉时的损伤演化，能够更准确地反映混凝土在反复荷载作用下的性能劣化。

钢筋的模拟通常采用理想弹塑性模型或考虑强化阶段的双折线模型。

理想弹塑性模型简单直观，适用于对钢筋性能要求不高的情况。

双折线模型则能够更好地反映钢筋在屈服后的强化行为，提高计算结果的准确性。

除了材料模型，构件的截面定义也是关键的一步。

在 SAP2000 中，可以通过自定义截面或使用软件提供的标准截面类型来模拟钢筋混凝土构件的截面形状和配筋情况。

对于复杂的截面，如异形柱或配有多排钢筋的梁，自定义截面能够更精确地反映实际的配筋分布。

在建模过程中，还需要合理地设置边界条件和荷载工况。

边界条件的正确定义能够反映结构与基础或相邻构件之间的连接方式和约束情况。

荷载工况则应根据实际的设计要求，包括恒载、活载、风载、地震作用等，进行准确的施加。

完成建模和参数设置后，就可以进行非线性计算分析。

计算过程中，SAP2000 会自动迭代求解结构的平衡方程，逐步更新结构的内力和变形。

通过查看计算结果，可以得到结构在不同荷载阶段的应力分布、裂缝开展情况、构件的变形和内力等重要信息。

SAP2000 V14非线性分层壳单元高层及超高层建筑中剪力墙是常见的抗侧力构件，也是某些结构中的主要抗侧力构件。

在SAP2000 V14之前的版本中仅能对面单元进行弹性分析，一旦涉及到弹塑性分析，在SAP2000中，广大工程师只能通过等刚度代换或添加连接单元等近似的方法间接地模拟剪力墙的非线性，在某种程度上给工程师带来了不便，因此SAP2000 V14中增加了新的单元——非线性分层壳单元，可以更加真实、合理、方便地模拟剪力墙在非线性分析中的受力情况，而无需用其他构件等代。

1、非线性分层壳单元的原理分层壳单元[1-4]基于复合材料力学原理，将一个壳单元分成很多层（如图1所示），每层根据需要设置不同的厚度和材料，材料一般包括钢筋或者混凝土等。

在有限元计算时，首先得到壳单元中心层的应变和曲率，然后根据壳单元各层材料在厚度方向满足平截面假定，由中心层应变和曲率得到各钢筋和混凝土层的应变，进而由材料本构方程可以得到相应的应力，积分得到整个壳单元的内力。

分层壳单元考虑了面内弯曲-面内剪切-面外弯曲之间的耦合作用，比较全面地反映了壳体结构的空间力学性能。

文献[2-4]中，分层壳模型计算和实际结构试验进行了大量对比，表明了分层壳模型在分析剪力墙结构时具有很高的精度和实用性。

另外壳的平面外性能由分层壳的层数影响，层数越多，计算结果越精确，文献[3]对其精度与层数的关系进行了详细研究。

图1 分层壳单元2、分层壳单元在SAP2000 V14中的定义分层壳单元直接使用混凝土、钢筋的本构行为模拟墙单元的非线性行为，材料的非线性属性的定义因此非常关键。

首先是定义材料的本构关系，程序通过点击材料定义中的“切换到高级属性显示”进入非线性数据对话框，混凝土及钢筋的本构关系如图2和图3所示。

图2 混凝土的应力-应变图图3 钢筋材料的应力-应变图对于混凝土的本构模型可以选择Simple或者Mander 模型，如果选择Simple模型将不能考虑箍筋对混凝土本构关系的影响，当选择Mander[5]模型时，Sap2000 V14中可以根据所配箍筋的不同对模型进行修改，如图4所示。

目录一、问题描述 (3)二、模型建立 (4)2.1快速建立初步模型 (4)2.2定义轴网 (5)2.3定义材料 (5)2.4 框架截面的定义、指定、剖分 (6)2.6楼板的定义、绘制、剖分 (9)2.7指定节点束缚 (11)2.8指定线单元插入点 (11)2.9指定线对象的刚域 (13)2.10 定义荷载模式 (13)2.11对结构施加荷载 (14)2.12定义质量源 (15)2.13定义时程分析函数 (15)2.14定义荷载工况 (16)2.15定义广义位移 (20)2.16定义组 (20)三、有关铰的相关计算 (21)3.1 梁铰计算 (21)3.1.1计算不同情况下的屈服弯矩和极限弯矩 (21)13.2.2计算不同情况下的屈服曲率和极限曲率 (21)3.2柱铰的计算 (22)3.2.1轴力计算 (22)3.2.2计算柱的屈服弯矩和极限弯矩 (23)3.2.4计算屈服面上的特殊点 (24)3.2.5柱的弯矩曲率关系的定义以及梁的弯矩曲率定义 (26)3.3向模型中添加梁铰和柱铰 (28)4分析运行及结果查看 (29)4.1运行分析工况 (29)4.2小震下的运行结果 (30)4.2.1层位移 (30)4.2.2层间位移 (30)4.2.3层间位移角 (31)4.2.4层剪力 (31)4.2.5小震下的出铰情况和破坏机制 (32)4.2.6小震下的滞回曲线 (32)4.3大震的运行结果 (34)4.3.1层位移 (34)4.3.2层间位移 (34)4.3.3层间位移角 (35)10 ） (35)由层间位移除以对应的层高，就可以得到层间位移角，如下表：（单位：34.3.4层剪力 (35)4.3.5出铰情况和破坏机制 (36)4.3.6大震下的滞回曲线 (37)2一、问题描述已知结构为一栋七层框架结构。

结构尺寸如下图所示，混凝土强度等级为：1～5层采用C40；6、7层采用C30，恒载按实际梁、板、柱实际重量计算，不考虑装饰荷载，活荷载按2KN/m2考虑，不考虑风荷载。