sap2000建模一

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1、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

2、：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。

3、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 .

4、 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

5、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；剪切模量由弹性模量和泊松比来确定。对于受力方向各个不同的材料，可以定义正交各项异性材料。 高级材料属性：基于时间属性（ steel）：材料选钢筋和混凝土，要填的东西时不一样的，如果选的是混凝土，则快硬性的高强水泥取 0.2，普通快硬性水泥 0.25，慢性水泥 0.38，完全积分用于小工程，大规模应用级数渐近法。 材料阻尼属性（

6、steel）： 01之间的一个数，用于结构动力分析 。 应力 应变曲线（ steel）：用来生成框架单元中非线性角的属性，用 于 push over分析。 2.2：定义截面： 2.2.1：混凝土柱、梁： 定义 -框架截面 （梁、柱、桁架） -添加矩形截面 -添加新属性 点击配筋混凝土： 2.2.2：混凝土墙、板： 定义 -面截面（ Shell（壳） plane（平面） asolid（轴对称实体） -选择： shell-点击添加新截面 （ shell用于分析墙、楼板或其他薄板，单元结合处用 joints单元） 2.2.3：钢 梁、钢柱： 定义 -框架截面 -出现框架属性对话框 （ import与

7、 ADD都要选上）： 注： 1： 框架属性类型： i/wide flange：宽 I字型钢 ； Channel： 通道 ； tee T字型钢 ； angle 角钢 ； box 盒钢 ； tube 管 ； pipe 管 ； rectangular 矩形 ； circle 圈 ； general 一般。 也可以自己从电脑中添加新属性：点击添加新属性。 2.2.4： 截面编辑器（ add SD section）：可以定义任何形状的截面，可以将不同刚度的材料转换成基本材料。 -点击添加新属性 -截面设计器 点击左边的 ，单击右键，出现材料属性菜 单 绘制矩形：选中后，再更改它的宽度和高度。 框选图形（

8、混凝土和型钢），点击上面菜单 ， 绘制矩形截面混凝土：点击右键修改属性，修改高度。 绘制方钢管：绘制完后，点击右键，修改其属性 把两者组合在一起后，再框选，点击上面的菜单 ，可查看其属性。 退出后，其截面自动存盘。 2.3：截面布置： 注：刚架连接类型： object type 对象类型 straight frame 直架 curved frame 曲架 cable 电缆 tendon 肌腱 moment releases 目前版本 pinned 铰接 continuous 连续刚接。 2.3.1：绘制梁 或者点击屏幕左边菜单 修改对象属性（弯矩释放： continuous：两端固结） -再框

9、选 然后切换为选择模式： ，框选我们已经绘制好的框架梁， -编辑 带属性复制 点击：修改 /显示重复选项 切换到 xz立面视图：点击激活窗口选项 ，勾选“框架 /索 /钢束”的“截面” -应用到所有窗口 点击“绘图” -快速绘制“框架 /索 /钢束” ，修改“对象属性”，应用框选进行绘制 再点击 ，切换到另一个立面，依然用框选进行绘制 再修改为选择模式 ，点击“视图” -设置二维视图 将 z 设置为 0，切换到 Z=0 的平面内，再删除构件 绘制次梁支撑 : 绘图 -快速绘制次梁 修改“对象属性” 对于绘制一般位置的次梁，可以点击绘制框架线的方式： ，修改对性属性 梁、柱偏心： 插入点 :为构

10、件指定偏心，本例为四根梁向柱的边缘偏心 先选择 4根梁 -指定 -框架 /索 /钢束 -插入点 -指定控制点：顶部中点， Top Center 柱偏心：在立面视图中选择右边柱，指定 -框架 /索 /钢束 -插入点 -设置控制点为截面中心点 2.3.2：绘制柱：和框架梁相同的方式 ,但框选时应选择好立面。 2.3.3:绘制板： 绘图 -快速绘制 或者在屏幕的左边菜单中点击： 2.3.4:绘制墙： 切换到 X、 Z立面绘制墙 -点击“绘制矩形面单元” -在“对象属性”中选择“ w200”，在起点处点击左键，拖到右下角 或者 点击“ ”快速绘制面单元 - 墙开洞： 选择面对象和分割面的线 -编辑 -

11、分割面 -选择“基于选择直线对象用切割方法分割面” 再对其中一块进行开洞 -编辑 -分割面 -案 3*3进行网格划分 选择中间那一块，按 delete，形成墙体开洞 。 墙偏心： 剪力墙偏心 -首先选择面对象 -指定 -面 -面厚度覆盖项（壳） -自定义节点偏移右对象指定 2.3.5; 绘制斜面旋转楼梯 点击将要拉伸的母线： -编辑 拉伸 -拉伸线成面 同样点击反方向需要拉伸的母线。 选装楼梯：选中旋转的母线 -编辑 拉伸 -拉伸线成面 -切换到转动标签，选择围绕 Z轴旋转 2.3.6：绘制支撑： 也可以点击 XY方向偏移；切换到 Y-Z立面，设置支撑，点击绘制支撑按钮 ，修改“对象属性” 2

12、.4：构件的剖分： 单元剖分 ：不剖分，变形是严重失真的、 框选线对象 -指定 -框架 /索 /钢束 -自动框架细分 然后再对面对象进行剖分指定 -选择面对象 -指定 -面 -自动面网格剖分 最后对实体进行剖分： 选择实体对象 -指定 -实体 -自动实体网格剖分 三：添加荷载 3.1： 定义静荷载工况 (恒载、活载 )：定义 -荷载工况 -楼板的自重 程序自动计算 添加活荷载 -在类型栏中选择： live-添加新荷载 -确定。 3.2：线荷载： 选择框架线，添加均布线荷载 -指定 -框架 /索 /钢束荷载 -分布 再次选择框架线，添加梯形荷载 -指定 -框架 /索 /钢束荷载 -分布 3.3：

13、节点荷载： 选择三个节点 -指定 -节点荷载 -力 3.4：面荷载： 择楼板，添加面荷载 -指定 -面荷载 -均匀 (壳 ) 3.5荷载显示： 显示 -显示荷载指定 -框架 /索 /钢束 -选择工况 -确定 四 ： 特殊功能指定 4.1：节点约束： 框选节点 -指定 -节点 -约束（包含 3 个平动与三个转动自由度，约束分别代表：固接支座、铰接支座、滑动支座、无约束自由点 4.2： 节点束缚 ： 定义 -节点束缚 -body：刚性楼板假定 -添加新束缚；隔板束缚： Diaphragm，所有塑性节点通过平面的一个刚性连接与其它节点连接在一起，但是不影响平面外变形；杆束缚： rod，将其所有的约束

14、节点按一个具有轴线变形的直杆一起运动，所有塑性节点在平行杆轴的方向保持固定长度，但是所有平行轴的平动和所有的 转动不会受到影响；对等束缚： Equal，其节点在束缚区坐标系各选择的自由度上按同 一个或相反的位移运动，而其它自由度不会受到影响。 刚性隔板束缚：进入平面视图 XY,框选所有的节点，按 ，把所有层的节点都要框选上，在点击 3d， -节点 -束缚 -DLAPH1-确定 可以通过选择节点，单击鼠标右键，在弹出的点信息框中查看相关束缚定义的信息。 4.3： 节点区 为框架节点区指定非刚性连接属性，例如钢结构框架节点半刚性连接； -点击 ，框选节点 -指定 节点 -节点区 4.4:刚域： 刚域 框架节点区， sap2000默认没有考虑端部偏移的情况， 框选 3d图中全部节点 -指定 -框架 /索 /钢束 -端部长度偏移（刚域系数填 0为完全柔性，刚域系数填 1表示节点区为完全刚性） 4.5： 线对象端部释放 例：框架端部铰接指定 首先框选对象 -指定 -框架 /索 /钢束 -释放 /部分固定 回到视图当中，选择线对象，点击鼠标右键，可以在弹出的线信息对话框中查看相应的端部释放信息。