Sap2000进阶介绍PPT

Sap2000进阶介绍坐标系统坐标系统用于叙述结构模型不同部份的位置及定义荷载，位移，内力及应力方向。模型内所有坐标系统的定义皆使用单一整体X-Y-Z坐标系统。模型的各部分（节点，单元，或约束）则有其自身的局部1-2-3坐标系。另外，也可自定任意的坐标系去定义位置及方向。所有坐标系为3-D，右手则的直角坐标系。SAP2000假定Z轴为垂直轴，+Z为向上。此朝上方向用来帮助定义局部坐标系，虽然局部坐标系本身并无朝上的方向整体坐标系整体坐标系为3D，右手则的直角坐标系。有3轴各定为X-Y及Z，其相互垂直并满足右手则。整体坐标系位置及原点为任意的。于整体坐标系的位置可以变数x,y,z表示。位于整体坐标的向量可用两点的位置，一对角度，或以坐标方向来表示。坐标方向利用+X，+Y及+Z的值。例如+X定义一向量平行并沿正X轴方向。此符号为必须的。模型的其他坐标系的定义皆依赖整体坐标系。局部坐标系结构模型的第一部分（节点，单元或约束）皆使用其局部坐标去定义性质，荷载及反应。局部坐标系轴以1，2，3表示。通常局部坐标系从节点到节点，单元到单元及约束到约束皆可不相同。局部坐标系无朝上方向，但是节点及单元局部坐标系的定义依照整体向上+Z方向。节点局部1-2-3坐标系通常与整体X-Y-Z坐标相同。关于Frame及Shell单元，单元的局部1轴定义个别单元的几何尺寸，可利用单一转角定义其余两轴。刚隔板约束的局部坐标系，通常自动由几何形状或约束的质量分布而决定。程序也提供选项，可定义刚隔板约束的平面，其余两轴自动定义。Frame单元Frame单元使用于一般性3-D梁-柱公式，包含双轴弯矩，扭转，轴向变形及双向剪力变形的效应。可用此单元模拟的结构物含：·三维构架·三维桁架·平面构架·平面格子梁·平面桁架Frame单元模拟成一直线连结两节点。每一单元有自身的坐标系，用以定义截面性质，荷载以及输出。每一Frame单元可考虑自重，复数集中荷载及分布荷载。可考虑梁柱接头处的刚性域，也可依不同固定条件去模拟端部的固定度。每一单元的内力输出点为两端点处，及使用者定义沿单元长度方向的等距输出位置。自由度Frame单元的两端节点通常各有6个自由度。但如单元不提供挠曲劲度或节点未作用弯矩时，则3个旋转自由度变为不活动。这有可能为如下的任何一种情形：·端部的刚域为0，且几何截面性质j,i33及i22皆为0（a非为0,as2及as3为任意）或·端部的刚域为0，端部的弯曲转角R2及R3皆解除，扭转角R1也两端皆解除。当上述条件用于两端时，单元即具桁架行为。材料性质截面的材料性质以参照预先定义的材料来设定。截面所使用的材料性质有：·弹性模数,el,用于轴向劲度及挠曲劲度。·剪力模数，gl2，用于扭转劲度及正向剪力劲度，可从el及柏松比U12计算。·质量密度（每单位体积），m，用于计算单元质量。·质量密度（每单位体积），w，用于计算自重。·设计类型指针，ides，指出使用该截面的单元被当成钢骨，混凝土，或其他（不设计）作设计。几何性质及截面劲度作用6种几何性质再加上材料性质以形成截面劲度，这些为：·横截面积，a.截面的轴向劲度以a.el计算。·惯性矩i33,沿第3轴用于1-2平面的挠曲，惯性矩i22沿第3轴，用于1-3平面的挠曲，截面应对的挠曲劲度为i33·el及i22·el。·扭转常数,j,截面的扭转劲度为j·gl2。注：扭转常数与极惯性矩不同，除非是图形截面。·剪截面积as2及as3。对应于1-2及1-3平面的正向剪力，截面的正向剪力劲度为as2·gl2及As3·gl2。标准截面的剪截面积的计算公式如图2。设计a,j,i33或i22为0时，将使对应的截面劲度为0。例如：桁架单元可模拟为j=i33=i22=0，而位于1-2平面的FRAME单元可模拟成j=i22=0。设定as21及as3为0时将使对应的正向剪力变形为0。事实上零剪截面积被解释成具无限大劲度，如果对应的挠曲劲度为0时正向剪力劲度将被忽视。自动计算截面性质能从设定的尺寸自动计算出6种几何截面性质的简单形状况图3。每一形状所须尺寸显示于图上。请注意尺寸t3为截面第2方向的深度，并为提供i33的主要尺寸。可自动计算截面性质的形状类型如下：·Sh=R:矩形截面·Sh=P:管状截面，或为圆柱实体当tw=0（或未定义）·Sh=B:箱形截面·Sh=I:工形截面·Sh=C:沟形截面·Sh=T:T—截面·Sh=L:角钢截面截面性质资料库文件几何截面性质可由一个或多个截面性质资料库文件取得。SAP2000提供3个资料库文件。·AISC.PRO：美国钢铁工业协会（AISC）形状·CISC.PRO：加拿大钢铁工业协会（CISC）形状·SECTIONS.PRO:AISC.PRO的复制文件刚性域FRAME单元被模拟成连结于点（节点）的线性单元。但是事实上结构单元具有截面尺寸。当两单元，例如梁和柱，相交于一节点时横截面会有重叠的部份。许多结构物其单元的尺寸很大，以致于重叠的长度对连接单元的总长而言具有相当大的量。对第一单元可使用两变数ioff及joff去定义对应I及J端的两刚性域。刚性域ioff为该单元与另一连接单元于I端重叠的长度。其为该单元从节点到支承面的距离，相同的定义j节点有joff的刚域。参照图4。刚域可由SAP2000图形自重计算，依与该单元交于共通节点各单元的最大截面尺寸计算。Figure4FrameElementEndOffsets不安定的端部约束解除Frame单元端部约束解除的组合必须使该单元能保持安定，此为假定作用于单元的所有荷载必须传至其他结构，以下所述的解除不管单一或组合皆为不安定，并且不被允许。·两端解除U1·两端解除U2·两端解除U3·两端解除R1·两端解除R2及任一端的U3·两端解除R3及任一端的U2自重模型中所有单元的自重可作用于任何荷载类型去表现自重的效应。Frame单元其自重为分布于单元长度方向的力。自重的大小等于重量密度，w乘上横截面积，a。自重永远向下作用，整体坐标—Z方向。自重也可乘上倍数去作用于整个结构物。集中跨度荷载集中跨度荷载用于作用集中力或弯矩至Frame单元上的任意位置。荷载方向的定义可依整体坐标系或单元局部坐标系。荷载的位置可依如下的任一方法定义：·定义相对距离,rd，从i节点量测。必须满足0≦rd≦1此相对距离为单元长度的系数。·定义从i节点量测的绝对距离d，此距离必须满足0≦d≦L，此处L为单元长度。每一单元可作用任何数量的集中荷载。依整体坐标系输入的荷载会转换至单元局部坐标系，参照图6。作用于相同位置的复数荷载将会被叠加。Figure6ExamplesoftheDefinitionofConcentratedSpanLoads荷载长度荷载可作用单元长度的全部或部份。复数荷载可作用至单一单元。荷载长度可重叠，那将使作用荷载叠架。荷载长度的定义可依以下的任一种方法：·定义两相对距离，rad及rdb，从节点i量测。其必须满足0≦radrdb≦1。此相对距离为单元长度的系数。·定义从节点i量测的两绝对距离da及db。其必须满足0≦dadb≦L，此处L为单元长度。·不定义距离，表示单元的总长。Figure7ExamplesoftheDefinitionofDistributedSpanLoads内力输出Frame单元内力为沿单元横截面作应力积分所得结果的力或弯矩。内力有：·P，轴力·V2，于1-2平面上的剪力·V3，于1-3平面上的剪力·T，轴向扭力·M2，于1-3平面（对2轴）的弯矩·M3，于1-2平面（对3轴）的弯矩Figure9FrameElementInternalForcesandMoments一、建模方面1、柱子的偏心在sap2000里如何输入？可以利用插入点命令来实现，assignframe/cable/tendoninsertpoint2、在PKPM等软件可以将梁置于柱边，SAP200中如何设置？设置梁端刚域比较合理(Endoffset)。3、SAP2000设置的截面如果需要转个90度，请问在哪设置？选择构件，菜单－指定－框架/索/筋—局部坐标—90度，即可。4、如何选择楼板单元类型？“壳”具有平面内以及平面外刚度，一般用于定义墙单元。“膜”仅具有平面内刚度，一般用于定义楼板单元，起传递荷载的作用。“板”仅具有平面外刚度，仅存在平面外变形。对于面截面类型的选择，一定程度上要根据工程情况作出选择。5、编辑菜单下的“分割面”和指定菜单下“面对象剖分选项”有什么区别？什么情况下要设定面对象剖分？“分割面”是把一个面对象分割为若干更小的面对象，可以再对其中某个面对象进行编辑（比如开洞、施加荷载等等）。“面对象剖分”是对面对象的有限元划分，形成有限元分析的单元和节点。对于膜属性的单元可以自动根据梁、墙位置进行剖分。对于壳和板，需要人工设定剖分。6、从Autocad导入SAP2000注意的问题（1）在SAP2000中输入曲线构件，可以用一段段短线组成，分的足够多，就达到曲线的效果。方法：画曲线，用内接正多边形逼近。（2）在cad中绘图时，不能把图素放在0图层。（3）导入DXF文件，请注意用line绘制直线模拟弧线轴线，不能使用Polyline命令。（4）在CAD中画图应该定义一个画图的原点，这个原点要与CAD中的（0，0，0）重合，这样导入到SAP中时图形原点才会在SAP中的原点。二、设计方面1、SAP2000中文版都贯入了哪些设计规范？chiness2002包含的中国规范主要有：《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002，J186-2002）《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）等。(1)无支撑长度比(主)/无支撑长度比(次，LT此项功能主要是用于钢梁设计。由于钢梁强轴(majoraxis)受弯时，一侧的翼板受压，另一侧受拉。受压侧的翼板可能发生LTB(Lateraltorsionalbuckling)，故有必要将其束制，降低钢梁此类破坏。程序所提及的minorLTB指的就是计算钢梁强度时的侧向无支撑长度系数，计算侧向无支撑长度时，是以杆件全长为基准，再乘以LTB系数。）至于LTB系数的大小取值必须视钢梁受压侧束制条件而定，一般钢梁（次梁）若与RC楼板或Deck板由shearstud接合一起时，由于此类钢梁一般是剪力接头，故受压侧于上缘，因此shearstud的设置将可有效避免LTB，所以在程序中可设一个合理值，一般可以取0.1~0.2。但若是主梁，则必须视次梁配置的状况而定，程序中主梁的LTB系数是其支撑的次梁最大间距与主梁全长的比值。(2)有效长度系数(Mue主)/有效长度系数(Mue次)该参数用于确定构件的计算长度系数，由于程序自动计算的计算长度系数有时候不太准确，因此需要我们自己根据钢结构设计规范中附录D手算计算长度系数，作以调整。(3)ignoreb/tslenderness?该参数用于验算构件局部稳定的构造要求。(4)轧制截面、翼缘焰切、两端铰接、净截面与全截面比可以根据自己的实际情况输入。(5)弯矩系数（beta_m主）、弯矩系数（beta_m次）：该系数按弯矩作用平面内稳定的有关规定采用（等效弯矩系数），部分说明如下：有端弯矩和横向荷载同时作用时，使构件产生同向曲率时，该系数为1.0，使构件产生反向曲率时，该系数为0.85。程序默认0.85。(6)弯矩系数（beta_t主）、弯矩系数（beta_t次）：该系数按弯矩作用平面外稳定时采用的等效弯矩系数（等效弯矩系数）。所考虑的构件断内有端弯矩和横向荷载同时作用时，使构件产生同向曲率时，该系数为1.0，使构件产生反