金土木知识库sap2000学习.doc
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1、SAP2000是集成化的通用结构分析与设计软件。 适用于桥梁、工业建筑、输电塔、设备基础、电力设施、索缆结构、运动设施、演出场所和其它一些特殊结构的设计。 最新版本:14.2.1 自从三十前SAP诞生以来,它已经成为最新分析方法的代名词。SAP2000保持了原有产品的传统,具有完善、直观和灵活的界面,为在交通运输、工业、公共事业、体育和其它领域工作的工程师提供无出其右的分析引擎和设计工具。 在SAP2000三维图形环境中提供了多种建模、分析和设计选项,且完全在一个集成的图形界面内实现。在今天的市场上SAP2000已经被证实是最具集成化、高效率和实用的通用结构软件。 在这个直观的界面里,你不需要
2、进行长时间的学习,就可以很快地设计出直观的结构模型。您能够驾驭SAP2000去完成所有的分析与设计工作,包括日常碰到的小问题,利用内建强大的模板可以完成复杂的建模和网格划分。 先进的分析技术提供了:逐步大变形分析、多重P-Delta效应、特征向量和Ritz向量分析、索分析、单拉和单压分析、Buckling屈曲分析、爆炸分析、针对阻尼器、基础隔震和支承塑性的快速非线性分析、用能量方法进行侧移控制和分段施工分析等。 桥梁设计者可以用SAP2000的桥梁模板建立桥梁模型,自动进行桥梁活荷载的分析和设计,进行桥梁基础隔震和桥梁施工顺序分析,进行大变形悬索桥分析和Pushover推倒分析。 每个人都可以
3、使用SAP2000! 每个项目都可以采用SAP2000!从简单的二维框架静力分析到复杂的三维非线性动力分析,SAP2000能为所有结构分析和设计提供了解决方案。 从默认(包括单位)初始化模型 程序生成的模型采用默认的基本参数设置,并可以在建模过程中修改。在后面的单位选择下拉菜单中选择模型的基本单位,以后切换单位也将转化为基本单位,并且每次模型均以基本单位打开 从现有文件初始化模型 选择此项,程序使用已有模型的基本参数和单位定义,在点击对话框下面的模板后,将弹出选择框选择一个已有的模型。 对话框的下面部分是选择模板区域,列出程序提供的初始化模板,点击某个模板,弹出各模板结构的具体参数定义对话框,
4、定义各类结构模型。包括有:在SAP2000中,单元一共分为四类,第一类是线单元,在结构物中用来模拟梁、柱、支撑、桁架和索;第二类为面单元,主要分为壳单元和二维实体单元,在单元形状及构成上,都属于面对象。壳单元细分为板、膜、薄壳、厚壳,在建筑模型中用来模拟墙、楼板、筏板基础等;第三类为体单元,此单元多用于细部分析;第四类为点单元,在SAP2000中称为连接单元 ,连接单元可以在两节点之间绘制,也可以在一个节点位置处绘制,单节点的连接单元默认为一节点接地.SAP2000作为空间有限元分析和设计软件,在建模过程中空间的定位一般通过轴网辅助进行。SAP2000的轴网系统一般由若干坐标系组成,而轴线是组
5、成坐标系的基本对象。用户定义的第一个坐标系是整体坐标系,是生成其他附加坐标系的前提,因此不能删除或更名。此后通过添加附加坐标系完成复杂轴网的定义。 打开SAP2000界面后,点击文件新模型命令或者新建模型按钮 ,弹出快速网格线对话框(如下图)。 在对话框中,GLOBAL名称无法更改。在轴网线数量区域和轴网间距区域输入X、Y、Z方向轴线数和轴线间距。如果整体坐标系需要被定义为柱面坐标系,则在新坐标系/轴网对话框中选择柱面坐标项。 点击定义坐标系统/轴网弹出坐标/轴网系统对话框, 点击修改/显示系统按钮,弹出定义网格系统数据对话框 对于一个新建轴网的数据进行编辑,首先在单位制下拉列表中设置适当的数
6、据显示单位制。然后选择轴网线间距显示方式。对于数据的编辑直接在表格中进行。数据的修改,例如轴线编号和间距,直接选择表格单击鼠标左键,键入数据即可。对于轴线属性的修改,例如类型、可视性、线圈位置,则在表格位置双击鼠标左键,属性会在固有值间进行切换。轴线编号可根据习惯进行修改,一般输入字母或数字。轴线类型分为primary (主轴线)、Second (次轴线)。主轴线带有轴线编号,次轴线不带轴线编号。对于某一编号轴线的可视性可以在invisibility表格中控制。如果需要隐藏全部轴线,可以直接勾选隐藏全部轴网线勾选项。轴线颜色可以通过点击grid color方格弹出的颜色编辑器进行设置。 如果新
7、模型定义的是柱面坐标系统,此时,轴网线数量、间距以半径和弧度方向定义。 对话框与之前介绍的笛卡尔坐标系的定义对话框基本一致,只是轴线的定义方式是按照柱面坐标显示的。如右轴网线区域表示每段圆弧半径坐标;顶轴网线区域表示每段弧度的夹角度数。在SAP2000中提供了较为丰富的材料类型与单元类型。材料定义是指定义赋予单元的材料属性,是计算构件的基本属性数据。 点击定义材料属性命令,弹出材料定义对话框(如图)。用户自定义材料时,例如定义钢筋,点击添加新材料按钮,弹出材料属性数据对话框,选择定义材料的类型rebar(如下图)。 最小屈服应力Fy:输入钢筋屈服强度设计值。SAP2000:基础应用:建模:选择
8、、视图控制在操作时希望能够通过各种分类方法方便的选择对象。SAP2000提供了多种选择命令。 基本的选择操作包括点选、窗选、相交线选择,即点击选择相交线命令,然后在要选的对象上绘制虚线。 还可以点击选择属性命令,根据对象的属性来选择。 点击选择标签命令,弹出通过标签选择对话框(如下图)。 以及全选,清除选择,反选等辅助选择功能。 SAP2000中的视图定义及控制功能非常强大,包括3D、2D视图的定义及显示控制。 点击视图设置三维视图命令,弹出设置3D视图对话框(如下图)。详细设置3D视图的角度等信息。在视图方向角度区域中设置的这些角度用来确定视图的朝向。点击确定显示选定的三维视图。 点击视图设
9、置二维视图命令,弹出设置2D视图对话框(如下图)。 此外还可以定义新的视图。 在SAP2000中,可以控制视图中的各类显示内容是否显示,方便复杂模型的建立和查看,并且可以对显示内容进行图形缩放、控制显示视角等操作。同时还可以根据个人的需求对显示的颜色进行修改,方便每个人的查看习惯。这些修改包括对不同类型构件的不同显示,输入输出结果的颜色显示设置等。 视图显示控制 颜色显示控制SAP2000:基础应用:建模:基本的编辑命令(拉伸、分割、合并、复制等)编辑菜单提供了对模型进行几何图形编辑的命令, 目录隐藏 1 1. 延伸及剪切功能 2 2. 点对齐 3 3. 分割、合并框架 4 4.带属性复制1.
10、 延伸及剪切功能 2. 点对齐 当某些构件需要对齐到某个线对象上的投影点,或者需要投影到坐标轴上,为满足这些需求,SAP2000中提供了点对齐命令。切换到选择状态,选中需要对齐的端点,然后点击编辑编辑点对齐点命令,弹出对齐选择点对话框(如下图)。 选择对齐点到x坐标,那么构件将会如下图所示。 选择对齐点到最近的线,那么构件端点将对齐到该端点在最近线上的投影点,如下图所示。 3. 分割、合并框架 在实际工程中经常会遇到框架的合并与分割,以满足实际的受力情况。选择需要分割的线对象,然后点击编辑编辑线分割框架命令,弹出分割选择框架对话框(如下图)。 例如填写分割的段数2和分割的比例数1,那么将按照这
11、些数据框架分割为2段,长度的比例为1:1。在建模中比较常用的是相交线对象的分割,选中与其相交的线或者节点,并同时选中上图中的在选择框架和节点相交处分割,那么就可以实现线对象的分割。 对于两根构件合并成为一根,与分割框架的操作同理,但框架构件必须在同一轴线上,选择要合并的两个构件,然后点击编辑编辑线合并框架命令,即可合并成为一根构件。 4.带属性复制 带属性复制在建立模型的过程中是比较常用的功能,能够将原构件所带有的截面、荷载、连接等所所有性质,复制给新的构件。并且新对象的属性可以与原对象完全相同,也可以进行有选择的控制。选择需要复制的构件,然后点击编辑带属性复制命令,弹出复制对话框(如下图)。
12、 对话框中的平移旋转镜像三个标签,提供了这三种方式进行带属性复制,针对属性的选择和控制,可以点击修改/显示重复选项按钮,弹出复制选项对话框(如下图)。 对话框中有两个分页栏,有控制构件的指定属性和荷载设计属性选项。在默认情况下,构件包含构件所有的属性,复制给新对象。如果需要部分属性的连带复制,可以在这个对话框中进行对应项目的选择。带属性复制功能与简单的复制相比,能够节省重新指定及施加荷载等繁重的工作量,使建模更加快捷。SAP2000:基础应用:建模:定义荷载模式(恒载、活载、风荷载、地震荷载(底部剪力法)及其他工况定义)在SAP2000中,首先要定义荷载工况,然后将各个荷载工况中指定荷载施加到
13、结构上。SAP2000中的荷载工况包括静力荷载工况、反应谱工况等等。静力荷载工况又细分为恒荷载工况、活荷载工况、地震荷载工况、风荷载工况、雪荷载工况等。 点击定义荷载模式命令,弹出定义荷载模式对话框(如下图)。 第一列是荷载名称,第二列式荷载类型,包括DEAD(恒荷载)、SUPER DEAD(附加恒荷载)、 LIVE(活荷载)、REDUCE LIVE(折减活荷载)、QUAKE(底部剪力法地震荷载)、WIND(自动风荷载)、SNOW(雪荷载),Wave(波浪荷载)、Moving load(车道荷载)、OTHER(其它荷载工况,不参与任何荷载组合)等。 SAP2000默认仅有恒荷载工况(DEAD)
14、。在这一对话框中,如果添加新的荷载工况,先在列表区域的最上面一行编辑行中键入新荷载工况的信息,然后点击添加新荷载按钮。这时编辑行中的内容添加到下面的荷载工况列表中。如果修改某个荷载工况的定义,首先在荷载工况列表中高亮显示该荷载工况所在的行。SAP2000自动将这一荷载工况的信息在编辑行中显示,在编辑行中修改数据后,点击修改荷载按钮。那么在下面列表中这一荷载工况的内容发生变化。如果定义横向荷载工况时,应该高亮显示荷载工况所在的列表行,然后点击修改侧向荷载按钮。在弹出的相应对话框中进行修改。SAP2000:基础应用:建模:常见荷载的施加(点荷载、线荷载、面荷载等)跳转到: 导航, 搜索在完成荷载工
15、况定义之后,可以给对象施加荷载。SAP2000中除了自重荷载、地震荷载和自动风荷载和波动荷载是自动施加到结构上以外,其它荷载都需要人工施加。可以施加常见的荷载有集中荷载、线荷载、面荷载等。以及预应力荷载、孔隙压力荷载、旋转荷载、加速度荷载、温度荷载和支座移动等等。对于简单的荷载可以直接施加给对象,但是对于描述数值复杂的空间荷载分布,可以使用节点样式SAP2000:基础应用:建模:简单模型示例出自CKS WiKi跳转到: 导航, 搜索目录隐藏 1 例题概况: 2 步骤一: 运行SAP2000,进行初始化设置 3 步骤二:定义轴网数据 4 步骤三:定义材料属性 5 步骤四:定义框架截面 6 步骤五
16、:定义板截面属性 7 步骤六:绘制构件 8 步骤七:设置柱低端支座 9 步骤八:面对象剖分 10 步骤九:定义静荷载工况 11 步骤十:梁构件指定附加荷载和活荷载 12 步骤十一:定义质量源 13 步骤十二:运行分析 14 步骤十三:查看分析结果 15 步骤十四:运行交互式设计例题概况: 模型为一个钢框架结构(图12-1)。X向为4跨,轴间距6米;Y向为3跨,轴间距8米。结构共3层,层高均为4米,屋脊处层高5米。型钢柱截面H500X300X12X20,型钢梁截面为H400X300X10X16,均采用Q235钢。楼板面层荷载3kN/m2,边梁线荷载6kN/m。地震烈度8度,仅考虑Y向地震。不考虑
17、风荷载。 (图12-1) 步骤一: 运行SAP2000,进行初始化设置 (图12-3) 步骤二:定义轴网数据 在新模型对话框选择模板区域中,点击轴网按钮,弹出快速网格线对话框(图12-4),设置轴网线数量、轴网线间距。 (图12-4) 点击定义坐标系统/轴网,弹出坐标/轴网系统对话框(图12-5), (图12-5) 点击修改/显示系统按钮,弹出定义轴网系统数据对话框,对话框中将Z轴网数据区域中Z5轴线的坐标修改为“13”(图12-6)。 (图12-6) 步骤三:定义材料属性 点击定义材料命令,弹出定义材料对话框(图12-7)。 (图12-7) 点击快速添加材料按钮,弹出快速材料定义对话框,选择
18、steelQ235和concrete C30(图12-8)。 (图12-8) 步骤四:定义框架截面 点击定义框架截面命令,弹出框架属性对话框(图12-9)。 (图12-9) 点击导入新属性按钮,弹出导入框架截面属性对话框,点击工字型(图12-10)选择chinese.pro文件名, (图12-10) 添加H500X300X12X25,H400X300X10X16 步骤五:定义板截面属性 点击定义截面属性面截面命令,弹出面截面对话框(图12-11)。 (图12-11) 点击添加新截面按钮,弹出Shell Section Data对话框,在截面列表选择“ASEC1”,在厚度区域的膜厚度和弯曲厚度输
19、入域输入板厚0.1m(图12-12)。 (图12-12) 步骤六:绘制构件 点击左侧窗口,使其激活。点击界面上部工具条中设置YZ视图按钮,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H500X300X12X25(图12-13)。 (图12-13) 分别在竖向轴线分层以两点连线方式绘制柱子(图12-14)。 (图12-14) 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、二层的梁以及屋面梁绘制上去(图12-15)。 (图12-15) 单击鼠标右键结束绘制状态。在界面左侧工具
20、条中点击选择全部按钮 ,选中所有构件,点击编辑带属性复制命令,弹出复制对话框,在增量区域中dx输入域中键入“-6”(米),在下方增量数据中输入4,按确定按钮,回到立面视图中(图12-16)。 (图12-16) 选择当前立面中的所有梁柱节点。 点击编辑拉伸拉伸点成框架/索命令,弹出拉伸点成线对话框。在增量数据的dx中键入“-6”(米),在下方数量中输入“4”,(图12-17)。按确定按钮。 (图12-17) 点击界面上部工具条中设置XY视图按钮 ,使左侧视图进入XY平面。点击工具条中在表单中下移按钮 ,使平面视图进入8米标高位置。按下左侧工具条快速绘制面单元按钮 ,视图中在楼板区域单击鼠标左键生
21、成楼板(图12-18)。 (图12-18) 点击界面上部工具条中点击表单中下移按钮 ,进入4米标高平面,绘制该层楼板方法同上。 步骤七:设置柱低端支座 点击界面上部工具条中点击表单中下移按钮 ,进入0标高平面。将光标移到视图左上角,按住左键向右下角托拽,窗选轴线范围所有节点(左下角状态栏显示15个),点击指定节点约束命令,弹出节点约束对话框,勾选所有自由度束缚(图12-19)。 (图12-19) 按确定按钮,退出对话框。支座束缚指定完成。至此,模型部分绘制完成(图12-20)。 (图12-20) 步骤八:面对象剖分 点击选择选择属性面截面命令,弹出选择截面对话框,在列表中选择唯一的截面名称,按
22、确定按钮后,所有楼板被选中。点击指定面自动面网格剖分命令,弹出指定面剖分对话框,选择“以最大尺寸自动剖分面为单元”项,在后面的两个输入域中键入“2”(米)。按确定按钮。 步骤九:定义静荷载工况 点击定义荷载工况命令,弹出定义荷载对话框。在荷载名称输入域中键入“LIVE”,类型选择“LIVE”,点击右侧添加按钮;再在荷载名称输入域键入“QY”,类型选择“QUAKE”,在自动测向荷载下拉列表中选择“Chinese2002”,点击右侧添加按钮(图12-21)。 (图12-21) 点击右侧修改侧向荷载按钮,弹出中国2002地震荷载对话框,将荷载方向改为Y向(图12-22)。 (图12-22) 按确定按
23、钮退出对话框,荷载工况定义完成。注意:此处所定义的地震工况计算方法为底部剪力法。 步骤十:梁构件指定附加荷载和活荷载 在平面视图中,选择所有边梁,指定框架/索/钢束荷载分布命令,弹出框架分布荷载对话框,在下方均布荷载输入域键入“6”,按确定按钮。点击选择选择面截面命令,弹出选择截面对话框,在列表中选择唯一的截面名称,按确定按钮后,所有楼板被选中。点击指定面荷载均匀命令,弹出面均布荷载对话框,均布荷载输入域键入“3”,按确定按钮。点击左侧工具条中获取上一次选择按钮 ,所有楼板被选中。再次点击选择选择面截面命令,在面均布荷载对话框荷载名称下拉表中选择“LIVE”,均布荷载输入域键入“2”。按确定按
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