精選文庫SAP2000建模和分析過程在家一邊做論文，一邊把SAP2000建模和分析過程整理了下1.軸網(wǎng)： a：文件-新模型-軸網(wǎng)。笛卡爾坐標(biāo)可以定義立方體矩形，柱面坐標(biāo)可以定義立方體弧形。添加局部坐標(biāo)系：單擊鼠標(biāo)右鍵-編輯軸網(wǎng)數(shù)據(jù)-添加新系統(tǒng)（原點位置：0、0、0；在快速繪制，第一個網(wǎng)格位置中可以輸入局部坐標(biāo)相對于總坐標(biāo)的位置；不可以在一個視窗中同時顯示整體坐標(biāo)、局部坐標(biāo)，可以通過屏幕右下方的選擇區(qū) 切換。b:文件-導(dǎo)入：CAD文件、EXCEL等。注：cad中定義不能使用0圖層定義新的圖層；在導(dǎo)入時，cad的鉛垂方向和世界坐標(biāo)wcs中X、Y、Z、軸的哪一個軸對應(yīng)，相應(yīng)的選擇對應(yīng)的軸（全局上方向），也可以在cad中進行旋轉(zhuǎn)操作，也可以通過施加重力方向的荷載校核； 結(jié)構(gòu)導(dǎo)入模型時偏離整體坐標(biāo)原點太遠(yuǎn)，可以在cad中將模型移到通用坐標(biāo)系WCS原點，或在sap2000中進行模型整體移動； cad中采用的是浮動坐標(biāo)，導(dǎo)入sap2000后會出現(xiàn)極少的位差，可在“交互數(shù)據(jù)編輯功能”里修改； cad中的曲線桿件不能導(dǎo)入sap2000中，可以利用cad的二次開發(fā)技術(shù)將圓弧、橢圓等線段修改成直線線段；由cad導(dǎo)入的線段必須為直線，不能為多段線。c:程序自帶的已定義屬性的三維“框架”。1.1：修改軸網(wǎng)：轉(zhuǎn)化為一般軸線：即可完成對整體坐標(biāo)與局部坐標(biāo)中軸線的編輯、修改。編輯數(shù)據(jù)-修改顯示系統(tǒng)-粘合到軸網(wǎng)線：某樓層層高不一樣時，可在-修改顯示系統(tǒng) 修改z軸坐標(biāo)，構(gòu)件會隨著軸網(wǎng)一起移動。.2定義材料：定義-材料（有快速添加材料和 添加新材料）。快速添加材料 是程序已經(jīng)定義好了的，可以定義鋼和混凝土，當(dāng)“快速添加材料” 中沒有要定義的材料時，則需要自己手動在“添加新材料” 中定義。3.定義截面:框架單元：用來模擬梁、柱、斜撐、桁架、網(wǎng)架等。面截面： Shell（殼）、plane（平面）、Asolid（軸對稱實體）Shell: 膜（僅具有平面內(nèi)剛度，一般用于定義樓板單元，起傳遞荷載的作用）；殼（具有平面內(nèi)以及平面外剛度，一般用于定義墻單元,當(dāng)h/L鋼框架設(shè)計-顯示設(shè)計信息: 設(shè)計輸出:P-M Ratio Colors & Values-屏幕上顯示的是強度穩(wěn)定應(yīng)力比小于1，而紅色是表示撓度的應(yīng)力比超了。查看撓度的應(yīng)力比。sap2000配筋：SAP/ETABS配筋結(jié)果只給出四角和內(nèi)部配筋，但沒有分別給出兩個方向的配筋，建截面時輸入兩個方向的鋼筋，但鋼筋根數(shù)和直徑都可以變。13.其它：局部坐標(biāo)：框架單元： 1軸沿桿方向，2、3軸在垂直于桿軸平面內(nèi)。 1-2平面豎直；除非桿件豎直（2軸沿+X方向），否則2軸一般為+Z方向；3軸水平，即處于X-Y平面內(nèi)。 截面特性中1軸沿單元軸線，一般2軸為弱軸、3軸為強軸，但并非必須如此。 殼單元： 3軸為殼單元平面的法向。 3-2平面豎直；除非單元水平（2軸沿+Y方向），否則2軸一般為+Z方向；1軸水平，即處于X-Y平面內(nèi)。 節(jié)點與自由度： 局部坐標(biāo)軸用于定義節(jié)點自由度、約束、特性、節(jié)點荷載和表達(dá)輸出，1、2、3軸默認(rèn)與X、Y、Z軸相同。 剛片約束： 3軸為平面法向軸，1、2軸程序自動任意在平面內(nèi)選擇，因為平面軸的實際方向并不重要，只有法向方向影響約束方程。點擊視圖設(shè)置建筑視圖選項，在對話框中勾選框架/索/鋼束前面的局部坐標(biāo)軸選項，可以顯示紅、白、藍(lán)三個顏色的箭頭，代表1,2,3 軸。參考美國國旗的顏色來記住這個是有效的方法，紅色對應(yīng)軸；白色對應(yīng)軸；藍(lán)色對應(yīng)軸。請注意這個視圖菜單設(shè)置建筑視圖選項命令，設(shè)置局部坐標(biāo)軸的顯示不僅適用于框架對象，也適用于節(jié)點、殼面及連接對象。14.理論、程序操作延伸;14.1: sap對桁架結(jié)構(gòu)進行穩(wěn)定性分析: bucking分析相當(dāng)于我們理解中的第一類穩(wěn)定，這在實際應(yīng)用中可以作為參考。真正的極值點失穩(wěn)在sap中可以考慮的，根據(jù)沈教授寫的網(wǎng)殼穩(wěn)定分析中的一句話：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性可以從荷載-位移全過程曲線中得到完整的概念。那么我們也可以這么理解，只要sap能做出這條曲線那么就可以解決問題，于是就利用到了sap基于位移控制的非線性分析。-當(dāng)用戶知道所期望的結(jié)構(gòu)位移，但不知道施加多少荷載時，選擇位移控制。這對于在分析過程中可能失去承載力而失穩(wěn)的結(jié)構(gòu)，是十分有用的。但是問題：一個是sap極值點分析的初始條件（即初始缺陷的處理）不好弄，比如網(wǎng)架規(guī)范要求考慮第一模態(tài)。但是sap無法象ansys那樣將考慮的模態(tài)位移做為初始缺陷。另一個是無法準(zhǔn)確的考慮材料非線性，目前常用的是采用非線性link單元和塑性鉸來模擬，當(dāng)然在某些情況下，比如只考慮幾何非線性的穩(wěn)定分析，這也足夠了。14.2：在sap里模擬預(yù)應(yīng)力索的周期：將施加索力的那個工況作為非線性工況。然后在模態(tài)分析中，初始剛度源自添加索力的那個工況。否則通過在sap里施加負(fù)溫度來給索施加預(yù)應(yīng)力的! 溫度只是以荷載的形式加上去的，并不能影響計算出的索的周期！但是實際上，索由于施加了預(yù)應(yīng)力，自身的剛度增加，周期減小了。14.3：時程分析方法：時程分析法中的振型疊加法和直接積分法的結(jié)果應(yīng)該是差不多的。算出差很遠(yuǎn)可能是一些參數(shù)：例如阻尼比、scale、直接積分的各種方法如willontheta的theta值取的不恰當(dāng)。振型疊加法計算必須算出足夠多的振型，使各方向的質(zhì)量參與系數(shù)達(dá)到90%以上。否則計算結(jié)果不正確。理論上，只要算的振型足夠多，兩者的差別不應(yīng)該很大。SAP2000推薦使用振型疊加法，其計算效率和結(jié)果都要好于直接積分法。直接積分會出現(xiàn)迭代誤差。14.4：時程分析方法：時程分析法中的振型疊加法和直接積分法的結(jié)果應(yīng)該是差不多的。算出差很遠(yuǎn)可能是一些參數(shù)：例如阻尼比、scale、直接積分的各種方法如willontheta的theta值取的不恰當(dāng)。振型疊加法計算必須算出足夠多的振型，使各方向的質(zhì)量參與系數(shù)達(dá)到90%以上。否則計算結(jié)果不正確。理論上，只要算的振型足夠多，兩者的差別不應(yīng)該很大。SAP2000推薦使用振型疊加法，其計算效率和結(jié)果都要好于直接積分法。直接積分會出現(xiàn)迭代誤差。14.5非線性：pushover中是定義塑性鉸；動力分析有中有材料非線性和幾何非線性兩種，考慮材料的本構(gòu)關(guān)系為一?？紤]結(jié)構(gòu)的大變形大位移小轉(zhuǎn)角為結(jié)構(gòu) p-d 效應(yīng)即可。動力分析可以用link單元或hinge來考慮材料非線性，link可以用于振型疊加和直接積分兩種情況，不能考慮下降段，計算效率高。hinge可以只能用于直接積分，能考慮下降段，經(jīng)常處出現(xiàn)不收斂的情況。14.6：。在sap2000中進行時程分析時，結(jié)構(gòu)構(gòu)件否屈服：塑性鉸（hinge）一般不用來作時程分析，而只用來作靜力分析。針對鋼框架結(jié)構(gòu)，進行彈塑性時程分析，在SAP2K中可以采用塑性鉸來考慮塑性問題， SAP2K中的塑性鉸，是根據(jù)FEMA-273和ATC-40的規(guī)范的規(guī)定定義的。目前在SAP2K中主要針對 frame單元的塑性鉸，還沒有shell單元的塑性鉸類型。14.7：RITZ向量法和特征向量法求解結(jié)構(gòu)周期：用RITZ向量法和子空間疊代法都是近似的數(shù)值計算方法，振型階數(shù)越高，誤差越大。兩者高階振型應(yīng)該是有差別的。一般來說，高階振型地震響應(yīng)很小，不必過分追求高階振型的精確度。當(dāng)選取的里茲向量數(shù)目和結(jié)構(gòu)的自有度數(shù)目相等時，里茲方法得到的結(jié)果和特征值的結(jié)果相同，因為此時里茲向量的基向量數(shù)目和結(jié)構(gòu)的自有度數(shù)目相等，其空間和特征向量的空間相等，而對應(yīng)于結(jié)構(gòu)的滿自有度空間對應(yīng)只有一種空間展開形式，因此二者相同。用里茲向量方法進行地震響應(yīng)分析時，其荷載空間分布模式為和結(jié)構(gòu)質(zhì)量相關(guān)量，其缺陷是當(dāng)高階模態(tài)對結(jié)構(gòu)貢獻(xiàn)較大時，其無法考慮。14.8：時程分析：進行結(jié)構(gòu)非線性分析時，重力荷載是必須要加的，因為結(jié)構(gòu)首先是承受重力荷載，再在地震作用下反應(yīng)。重力荷載的施加可以通過靜力非線性分析工況，設(shè)置為時程分析的初始狀態(tài)?？紤]重力的非線性地震分析，先進行重力荷載的靜力非線性分析，再進行時程分析。14.9：型鋼混凝土柱：采用自定義截面的兩種材料組合，塑性鉸可以自定義；默認(rèn)PMM鉸是不考慮壓彎失穩(wěn)的。 可以添加一個新鉸不采用默認(rèn)參數(shù)，可以改里面的屈服模型，有ASCI模型和FEMA模型，也有自定義模型-是梁端鉸，用RESPONSE算出截面的彎矩曲率曲線，輸入SAP中；若需要的是柱端PMM鉸，用RESPONSE算出截面的彎矩軸力曲線以及彎矩曲率曲線，輸入SAP中，均用用戶自定義。1410：框架柱所承擔(dān)的底部傾覆力矩：框架承擔(dān)的彎矩可以從截面切割中得到，樓層總彎矩可以在story shear中輸出！-定義組 -然后選中柱子和柱子底部節(jié)點，再進行截面切割。14.11：框-剪：剪力墻用殼單元模擬，直接輸入面單元分析；剪力墻里面的配筋在內(nèi)力分析的時候是不需要建到模型里面的。這個是目前結(jié)構(gòu)計算所默認(rèn)的基本原則。有限元分析可以得到shell單元的應(yīng)變和應(yīng)力，在指定位置（比如某個截面）積分可以得到該截面的內(nèi)力。有了內(nèi)力可以根據(jù)規(guī)范給出墻肢配筋。14.13：pushover（靜力非線性分析）分析,后如何得到頂點的最大位移,如何得到層間位移角?- 點菜單 File>Display Tables在Table對話框 File> Print Table to File. 然后將文件導(dǎo)入 Excel 或者 Origin 進行數(shù)據(jù)處理，并繪制圖線-可以從圖形判斷頂點位移，但是無法判斷層間位移。 在能力譜的下方，有一個 PerformancePoint（V,D）,那個V就是對應(yīng)性能點的底部剪力，D就是頂點位移。 層間位移的求法，是通過這個性能點，找對應(yīng)的pushover的step，然后把那個step下的各層位移導(dǎo)出，用excel表格處理。 還有一個方法，就是事先定義廣義位移（ 每個廣義位移對應(yīng)一個層間位移），最后通過SAP的顯示>繪圖函數(shù)，繪制相應(yīng)的圖示。但是此法不推薦，個人感覺sap數(shù)據(jù)處理功能太差，拿它繪圖太煩瑣，也不好看。pushover（靜力非線性分析）：荷載施加控制 Pushover 分析一般需要多個分析工況。一個典型的Pushover 分析可能由3個工況構(gòu)成：第一個將施加重力荷載給結(jié)構(gòu)，第二個和第三個可施加不同的橫向荷載。 Pushover 工況可以從零初始條件開始，或從前一個Pushover工況結(jié)束處的結(jié)果開始。例如，重力工況從零初始條件開始，而兩個橫向工況的每一個從重力工況的結(jié)束處開始。因為Pushover分析是非線性的，所以將其分析結(jié)果和其它線性或非線性分析疊加是不合理的。當(dāng)按規(guī)范要求比較Pushover的結(jié)果時，需要在Pushover工況內(nèi)施加所有適當(dāng)?shù)脑O(shè)計荷載組合。這可能需要多種不同的Pushover工況來考慮所有規(guī)范規(guī)定的設(shè)計規(guī)范荷載組合。當(dāng)進行Pushover 分析時，必須在結(jié)構(gòu)上施加代表慣性力的分布靜荷載。一般地，將荷載定義為下面一個或多個的比例組合：1）自定義的靜荷載工況或組合。2）作用于任意的整體X、Y、Z方向的均勻加速度。在每一節(jié)點的力和分配給節(jié)點的質(zhì)量成比例，且作用在指定的方向。3）從指定特征類型或RITZ類型振型的振型荷載。在每一節(jié)點的力和振型位移，振型角頻率平方，及分配給節(jié)點的質(zhì)量成比例。力作用于振型位移方向。對其他類型的分布形式，可以定義OTHER類型的靜力荷載工況，分布為側(cè)向分布的均勻或倒三角形分布，然后使用此靜力荷載工況作為側(cè)向荷載的分布。比例系數(shù)在位移控制情況下只表示相對比例，不代表荷載的絕對數(shù)值。在Pushover分析中，荷載與指定的荷載樣式成比例的施加給結(jié)構(gòu)。指定荷載樣式的初始乘數(shù)為零。隨著Pushover 分析的進行，此乘數(shù)逐步增加，直至到達(dá)指定的 Pushover 結(jié)尾，或在某些情況直至結(jié)構(gòu)不能承受附加的荷載。可使用兩種不同的方法來控制Pushover分析中施加在結(jié)構(gòu)上的荷載：荷載控制和位移控制。每一個Pushover工況可使用力控制或位移控制。選擇一般依賴于荷載的物理性質(zhì)和期望的結(jié)構(gòu)行為。在力控制時，需施加一定的荷載樣式。使用此種荷載控制方法可以簡單地將當(dāng)前力的增量施加給結(jié)構(gòu)。例如，假定當(dāng)前施加給結(jié)構(gòu)的力為150kN。在力控制時，SAP2000可簡單的施加此荷載的50kN的增量于結(jié)構(gòu)。在已知期望的荷載水平（如重力荷載），且結(jié)構(gòu)可以承受此荷載時，應(yīng)該使用力控制。若結(jié)構(gòu)因材料屈服或失效，或幾何不穩(wěn)定而不能承受指定荷載，Pushover分析將停止。當(dāng)位移控制時，將施加荷載直至在監(jiān)控點的位移等于預(yù)先指定的位移。使用此種控制方法時，SAP2000先計算需要產(chǎn)生此位移增量的力增量，并施加此力增量至結(jié)構(gòu)。例如，假定結(jié)構(gòu)監(jiān)控點的當(dāng)前位移為3cm。進行位移控制時，SAP2000可簡單地添加1cm的增量至此位移，來得到4cm的總位移。然后SAP2000估計得到此位移所需的力，并施加此力于結(jié)構(gòu)。因為在此荷載增加過程中可能發(fā)生結(jié)構(gòu)的屈服或失效，SAP2000可進行試算和迭代來找到產(chǎn)生期望位移增量的荷載。若結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，則荷載增量可能為負(fù)。當(dāng)尋求指定的位移（如在地震荷載中），所施加的荷載預(yù)先未知，或當(dāng)結(jié)構(gòu)期望失去強度或失穩(wěn)時，應(yīng)使用位移控制。雖然隨著結(jié)構(gòu)承載力的變化，所施加荷載可以增加或減少，預(yù)先存在的荷載（如重力）不會改變。若結(jié)構(gòu)失去重力承載力，Pushover分析在到達(dá)目標(biāo)位移前將停止。耦合位移通常是在一個給定的指定荷載下，對結(jié)構(gòu)中最敏感位移的測量。它是結(jié)構(gòu)中所有位移自由度的一個加權(quán)總和：每個位移分量乘以在那個自由度上施加的荷載，并對結(jié)果求和(所施加荷載作的功)。若選擇使用共軛位移來進行荷載控制，其將被使用來決定是否荷載應(yīng)被增加或減少。所指定的監(jiān)控位移將用來設(shè)置位移目標(biāo)，即結(jié)構(gòu)應(yīng)移動多遠(yuǎn)。推薦使用耦合位移，即勾選使用耦合位移選項，對分析的收斂有幫助。在監(jiān)測位移區(qū)域中的監(jiān)測一行上，定義要監(jiān)測的點及其自由度位移分量。應(yīng)選擇一個對荷載（即荷載樣式中定義的荷載）敏感的監(jiān)測位移。例如，當(dāng)荷載作用在方向UY上的時候，通常不應(yīng)該監(jiān)測自由度UX。同樣不應(yīng)監(jiān)測靠近約束的節(jié)點。如果可能，監(jiān)測位移在分析過程中最好是單調(diào)增加的。保存分析結(jié)果時，僅保存正位移增量表示SAP2000將不保存位移增量為負(fù)時的分析結(jié)果。求解控制在每個時間步求解非線性方程。這可能需要重新形成和重新求解剛度矩陣，進行迭代直至解收斂。若不能實現(xiàn)收斂，則程序?qū)⒉椒指顬楦〉牟皆俅芜\行。每階段最大總步數(shù)是分析中允許的最多步數(shù)，可以包含保存的步和結(jié)果未被保存的中間子步。此值對分析時間進行控制。以一個較小值開始，得到分析所用時間的認(rèn)識。如果分析在最大總步數(shù)里沒有達(dá)到它的目標(biāo)荷載或位移，可以用比較大數(shù)目的步數(shù)再一次運行分析，運行一次非線性靜力分析的時間大致和總步數(shù)成正比。每階段最大空步數(shù)表示在非性求解過程中，每步允許的空步數(shù)?？詹桨l(fā)生于：1）一個框架鉸試圖卸載2）一個事件（屈服、卸載等）引發(fā)另一事件3）迭代不收斂和嘗試了一較小的步。過多的空步數(shù)可能表示，由于災(zāi)難性的失效或數(shù)值敏感而導(dǎo)致求解停止?？稍O(shè)置一定的空步數(shù)，這樣若收斂困難，求解將結(jié)束。如果不想分析由于空步數(shù)到