SAP2000张弦粱结构计算

SAP2000张弦粱结构计算一、SAP2000设计步骤：1.按照cad中图层导入模型，或者直接在sap2000中建立模型；2.定义材料（Q235/345、混凝土、玻璃、拉索）；3.定义截面--框架截面、面截面、索截面；部分截面可以利用sap2000自带的截面库；4.指定框架截面、面截面；5.计算荷载，定义荷载工况，指定荷载（先选择节点或构件，再指定荷载）。恒载、活载、风载、地震、温度、活荷载不利布置；6.边界条件--指定节点约束，单元本身自由度释放（铰接）；7.定义荷载组合，检查是否有不对或不合实际情况的荷载组合；8.运行分析，检查有无异常情况，更正模型中节点没有连接上的情况；9.查看内力及节点反力；10.构件设计，查看应力比超限构件及不满足规范要求的构件；11.检查柱子的计算长度系数及梁的平面内、平面外无支撑计算长度，在查看覆盖项中进行修改；12.检查整体结构水平、竖向变形，检查梁竖向变形（显示变形）；13.根据设计结果优化构件；14.整理计算书；①.材料②.截面③.荷载④.荷载组合⑤.边界条件⑥.计算……节点反力、单元反力⑦.设计结果……构件应力比⑧.水平及竖向变形校核二、张弦梁计算实例1、基本情况：A、荷载情况：屋面恒载：0.8KN/m2屋面活载：0.5KN/m2基本风压：0.65KN/m2基本雪压：0.2KN/m2抗震设防烈度：8（0.2g）度，地震分组：一组，场地类别：二类B、设计简图：C、选用的材料D、材料种类①、Q345钢材（《钢结构设计规范》GB50017━2003）②、钢绞线（《混凝土结构设计规范》GB50010-2002）③、混凝土（《混凝土结构设计规范》GB50010-2002）E、CAD建立空间三维模型①、建立相应的构件图层，默认情况下，0层是不能导入SAP2000的；②、建立三维线计算模型，并将文件另存为：格式；建议在CAD中建立模型的整体向上的坐标方位为Z轴；2、在SAP2000中导入计算模型：A、打开SAP2000，在右下角将单位调整为，B、文件/导入/AutoCAD.dxf文件C、选择“AutoCAD.dxf文件（f）”菜单，找到CAD中建立的三维线计算模型(文件名后缀dxf)，弹出对话框：该对话框是选定整体坐标系的方位，如在CAD中整体向上的坐标方位为Z轴，则不用做任何修改，D、直接点击“OK”按钮，弹出如下对话框：共五项分别为导入特殊节点、杆件、NLLINK单元、壳、实体，对于杆件类，E、如本例题在Frames下拉框中选择“ZHJ-上弦”，F、点击“OK”，如下图：G、不做任何改变，按下图操作定义杆件组：F、选择“制定到组”弹出如下对话框：H、点击“添加新组”按钮，弹出对话框：I、定义好“组名称”——ZHJ-SX，组名称可以同层名称，也可以为其他名称，自己要清晰，只能输入字母和数字，不接受中文，J、输好组名称后直接点击“确认”回到如下对话框：建立新组成功，在“组”对话框中有显示刚刚建立的组，点击“确定”，完成上弦杆的导入；K、重复B~J步骤，依次将下弦、腹杆1、腹杆2、腹杆3、撑杆、拉索导入并分别建立好组，如下：存盘，定好文件名；3、在SAP2000中定义材料：A、菜单栏选择“定义/材料”，弹出如下对话框：B、选择“快速添加材料”，弹出如下菜单：C、选择“材料类型”为“Steel”，选择“规范”为“ChineseQ345”，点击“确定”，回到对话框：Q345材料已经添加成功，也可以通过“添加新材料”对话框设置材料特性，如下：点“确定”即定义成功，如下：D、索材料在SAP2000中没有现成的，需要按照定义Q345-1的方法定义，具体如下：点“确定”即定义成功，如下：E、定义混凝土，方法同上，点击快速添加材料，弹出如下对话框：如上图中选择，点“确定”，回到对话框：混凝土C30定义完成，点击“确定”后材料属性定义全部完成。4、在SAP2000中定义截面A、通过第3步定义完成材料属性后，就要紧接着定义模型中涉及到的各种规格截面，通过菜单“定义/截面属性/框架截面，定义模型中用到的钢通截面，如下：B、点击“导入新属性”可以批量导入标准截面，如下：点击上图中的截面，弹出如下对话框：在SAP2000安装目录下找到后缀为pro的文件，双击打开就能相应导入截面，在本例中我们通过自己定义截面实现，具体如下：C、点击“添加新属性”，弹出对话框：选择“圆管”，弹出如下对话框：D、按上图进行设置，设置完后点击“确定”即设置完成一种截面，重复上述过程，将钢管一次定义完成，如下：E、定义索截面同上述定义钢截面情况类似，具体如下：选择“索截面”，弹出如下：选择“添加新截面”如下：其中，“指定索直径”为索的等效直径，即:Πx(D/2)2=Πx(d/2)2xn——其中：D为等效直径，d为索每一跟钢丝的直径，n为索截面中的钢丝数量，推导得出：D=(n)1/2d，φ5X151索，即D=(151)1/2X5=61.4mm点“确定”，即可回到如下对话框：点击“确定”，索截面定义完成。5、在SAP2000中指定截面选择菜单“选择/选择/组”，弹出如下对话框，选择“ZHJ-SX”,点击“确定”，图形窗口中的上弦梁全部被选中，如下：选择“指定/框架/框架截面”，弹出如下对话框，选择P219X10钢通，点击“确定”，上弦材料截面指定完成，其他钢管采用类似方法一一指定，指定后如下;当选择SUO指定截面时，索截面显示为灰色，如下：这说明，索截面的指定不能采用像钢管截面一样的指定方式进行指定，而应该绘制索，具体如下，选择“视图/设置三维视图”，弹出如下菜单：在“快速视图”中选择“YZ”，并将“孔径角”设置为“0”，点“确定”后的视图为：选择常用工具栏的“绘制框架/索单元”，具体如下：弹出如下对话框，如下图中选择好各选项，在视图区重新绘制索，每绘制完一段索，就会弹出如下对话框：不做任何修改，点“确定”继续绘制索，直到全部绘制完成，点击，弹出如下对话框：选择“框架/索/钢束”栏下的“截面”，点击“确定”，计算模型上显示每个构件的截面规格，如下但在索位置，显示了两个截面，一个是“SUO”,一个是系统默认的“W18X35”截面，这意味着要删除系统默认的“W18X35”截面，保留“SUO”截面，具体操作如下：首先，通过菜单“选择/选择/组，选择“CABLE”，并“确定”，将索单元全部选中，如下：在屏幕空白区域点击鼠标右键，弹出如下对话框：选择“只显示选择对象”，其他未选中对象均被隐藏，如下：逐一删除对象后，在屏幕空白区域点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“显示全部”，系统默认的“W18X35”截面被删除，如下：截面指定完成，点击，弹出如下对话框：选择“常规”下“拉伸显示”，并“确定”显示的是计算模型的实体模型。6.计算荷载，定义荷载工况，指定荷载1）荷载计算简图120006000750150014007002）节点受荷面积计算：中间一个点的受荷面积A1=6000X1400=8400000mm2=8.4m2边上一个点的受荷面积取中间一个点的受荷面积一半（偏安全），即A2=4.2m23）定义荷载：选择“定义/荷载模式”，弹出如下对话框，按下图一次定义LIVE、WIND、SNOW、TEMP（温度荷载，定义拉索初始预应力）荷载，地震作用不在这里指定，如在这里指定采用的计算方法是底部剪力法，后面我们采用反应谱法计算地震作用。点击“确定”退出。4）荷载计算：A、屋面恒载：0.8KN/m2QD1=A1X0.8=8.4X0.8=6.72KN↓QD2=A2X0.8=4.2X0.8=3.36KN↓B、屋面活载：0.5KN/m2QL1=A1X0.5=8.4X0.5=4.2KN↓QL2=A2X0.5=4.2X0.5=2.1KN↓C、基本风压：0.65KN/m2WK=βz*μz*μs*Wo其中：张弦梁顶部标高15.0m，地面粗造度按B类地区考虑，《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）7.4顺风向风振和风振系数相关条文如下：7.4.1对于基本自振周期T1大于0.25s的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结构,以及对于高度大于30m且高宽比大于1.5的高柔房屋，均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。风振计算应按随机振动理论进行，结构的自振周期应按结构动力学计算。注:近似的基本自振周期T1可按附录E计算。附录E结构基本自振周期的经验公式E.1高耸结构E.1.1一般情况T1=(0.007～0.013)H钢结构可取高值，钢筋混凝土结构可取低值。[基本自振周期T1取为：0.013X15=0.195S]7.4.2对于一般悬臂型结构，例如构架、塔架、烟囱等高耸结构,以及高度大于30m，高宽比大于1.5且可忽略扭转影响的高层建筑，均可仅考虑第一振型的影响，结构的风荷载可按公式(7.1.1-1)通过风振系数来计算，结构在z高度处的风振系数βz可按下式计算:式中ξ—脉动增大系数；υ—脉动影响系数；Ψz—振型系数；μz—风压高度变化系数。7.4.3脉动增大系数，可按表7.4.3确定。注：计算WoT12时，对地面粗糙度B类地区可直接代入基本风压，而对A类、C类和D类地区应按当地的基本风压分别乘以1.38、0.62和0.32后代入。[B类地区，W0T12=0.65*0.195=0.1268，采用差值法计算，（0.1268-0.1）/（ξ-1.88）=（0.2-0.1268）/（2.04-ξ），即ξ=1.923]7.4.4脉动影响系数，可按下列情况分别确定。1结构迎风面宽度远小于其高度的情况(如高耸结构等)：1)若外形、质量沿高度比较均匀，脉动系数可按表7.4.4-1确定。2)当结构迎风面和侧风面的宽度沿高度按直线或接近直线变化，而质量沿高度按连续规律变化时，表7.4.4-1中的脉动影响系数应再乘以修正系数θB和θv。θB应为构筑物迎风面在z高度处的宽度Bz与底部宽度B0的比值；θν可按表7.4.4-2确定。2结构迎风面宽度较大时,应考虑宽度方向风压空间相关性的情况(如高层建筑等):若外形、质量沿高度比较均匀，脉动影响系数可根据总高度H及其与迎风面宽度B的比值，按表7.4.4-3确定。[按7.4.4-3，H/B=15/72=0.2080.5,B类地区，即V=0.42]7.4.5振型系数应根据结构动力计算确定。对外形、质量、刚度沿高度按连续规律变化的悬臂型高耸结构及沿高度比较均匀的高层建筑,振型系数也可根据相对高度z/H按附录F确定。[计算点高度Z=15m，建筑高度H=15m，即Z/H=1.0,底部宽度B0=72m，顶部宽度BH=72m,即BH/B0=72/72=1.00,故振型系数Ψz=1.0]7.2风压高度变化系数7.2.1对于平坦或稍有起伏的地形，风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别按表7.2.1确定。地面粗糙度可分为A、B、C、D四类：——A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；——B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；——C类指有密集建筑群的城市市区；——D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区7.2.2对于山区的建筑物，风压高度变化系数可按平坦地面的粗糙度类别，由表7.2.1确定外，还应考虑地形条件的修正，修正系数η分别按下述规定采用:1对于山峰和山坡，其顶部B处的修正系数可按下述公式采用：式中tgα—山峰或山坡在迎风面一侧的坡度；当tgα0.3时，取tgα=0.3；k—系数，对山峰取3.2，对山坡取1.4；H—山顶或山坡全高(m)；z—建筑物计算位置离建筑物地面的高度，m；当z2.5H时，取z=2.5H。对于山峰和山坡的其他部位，可按图7.2.2所示，取A、C处的修正系数ηA、ηC为1，AB间和BC间的修正系数按η的线性插值确定。2山间盆地、谷地等闭塞地形η=0.75～0.85；对于与风向一致的谷口、山口η=1.20～1.50。7.2.3对于远海海面和海岛的建筑物或构筑物，风压高度变化系数可按A类粗糙度类别，由表7.2.1确定外，还应考虑表7.2.3中给出的修正系数。[按表7.2.1，H=15米，B类地区，μz=1.14]=1+(1.923