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SAP2000计算体会

SAP2000学习体会
以北陵公园站2-2横断面强度计算为例,总结一下SAP2000计算的步骤如下:
一、计算前准备:——————荷载计算
①整理出计算断面所处位置的地质信息,确定地面标高、覆土深度、抗浮设
防水位标高等,计算出抗浮设防水位以下各土层的饱和容重与浮容重、结构侧面土层加权平均侧压系数等;②按抗浮水位计算出顶板土压力、顶板水压力、底板水浮力、侧墙水土压力,以上计算详见附页。

二、绘制计算简图————————————————CAD建立几何模型
在CAD中绘制平面框架计算简图,计算跨度、高度取构件中心间距,需要注意的有以下几项:
1、将每跨度、高度范围内的构件绘制为一个线单元,在导入程序后会自动生成节点;
2、不要在“0”图层绘制,需新建一图层进行绘制,图层名可自定义。

计算简图绘制完毕后另存为.dxf文件。

3.画图应以米为单位,图应在原点。

4.曲线,应分段为直线,再导入。

三、导入.dxf文件
1、打开SAP2000程序,在导入.dxf文件之前,先将右下角的单位一栏里的默认单位制改为“KN,m,C”,否则导入文件后会造成节点处出错;
2、选择“文件-导入-AutoCAD.dxf文件”菜单导入.dxf文件,在随之打开的菜单中选择坐标系向上方向为“Y”方向,由于上步已将单位制改为“KN,m,C”,此步中不需再做修改,直接确定;下一选框中frame应选中图层名称。

3、导入完成后点击“XZ”视角,即可看见计算简图。

四、定义材料
点击“定义-材料”,在对话框中选择“CONC”(混凝土),点击“添加新材料”,在“材料属性数据”对话框中,填写各项参数如下:
材料名称:C30 材料类型:各向同性
密度:2.5 T/m3重度:25 KN/m3
弹性模量:30000000 KN/㎡泊松比:0.2
热膨胀系数:1.000E-05 剪切模量:12500000
设计类型:Concrete(混凝土)
fcuk:30000 KN/㎡(立方体抗压强度标准值)
fyk;335000 KN/㎡ fyks:335000 KN/㎡
C40除以下两项与C30不同外,其余均与C30相同:
弹性模量:32500000 KN/㎡ fcuk:40000 KN/㎡
五、定义框架截面
点击“定义-框架截面”,在“框架属性”对话框中选择“Add Rectangular”(添加矩形截面),点击“添加新属性”,在弹出的对话框中定义截面名称、材料、深度、宽度:
1、截面名称自定义,为方便好记,可取拼音定义,如顶板取名为“DINGBAN”;
2、材料根据真实设计信息选择C30、C40或其它;
3、深度即为构件的厚度,按真实设计信息填写;
4、宽度为计算纵向的长度,本例是在柱前后各取的半跨,因此为6.5m,
也可以取单位宽板带计算,但此时柱需做简化;
在对话框中还有一个“配筋混凝土”选项,点开后根据真实设计信息选择设计类型和填写保护层厚度,本例中是将侧墙、顶板、中板、底板的设计类型均定义为“梁”,柱仍为“柱”。

六、定义荷载工况
点击“定义-荷载工况”,弹出“定义荷载”对话框,定义好荷载名称、类型、自重乘数后,点击
“添加新荷载”即可完成一个新荷载的定义,可将各项荷载逐次添加,本例中是这样定义的:
需要注意的有:
1、程序中已有名为“DEAD”的荷载,其自重乘数为1,代表着构件自重,因此其他各项荷载的自重乘数需为0;
2、荷载名称中除地震荷载QX外均可自定义,以方便个人记取为主;
3、本例中抗浮设防水位在顶板以下,如果抗浮设防水位在顶板之上,还需增加一种荷载DSYL(顶板水压力)。

七、指定框架截面
首先点选需要定义截面的构件,然后点击“指定-框架/索/筋-框架截面”,在弹出的“框架属性”对话框中选择之前定义好的框架名称。

框架截面全部指定完毕后,可点击“视图-设置显示选项”,在“激活窗口选项”对话框中,选上“常规”一栏里的“拉伸”,检查截面是否指定正确。

八、指定荷载
首先点选需要布置荷载的构件,然后点击“指定-框架/索/筋荷载-分布”,选择需要布置的荷载工况名称,填写之前计算好的荷载数值,注意荷载的方向,Gravity即为重力方向,也是Z轴的负方向。

九、定义荷载工况组合
点击“定义-组合”,在弹出的“定义反应组合”对话框中,点击“添加新组合”,弹出“反应组合数据”对话框,定义一个反应组合名称,组合类型选为
“Linear Add”(叠加型),逐项往组合中添加荷载工况,在构件强度计算中,只考虑永久荷载和活荷载,永久荷载的比例系数均为 1.35,活荷载的比例系数均为1.4。

需承结构重要性系数。

十、设置底板土弹簧
1、分割框架:因为弹簧只能设置在节点处,需要在底板构件中增加许多节点。

首先点选需要设置土弹簧的底板构件,然后点击“编辑-分割框架”,根据想要设置的弹簧间距,设置分割框架的数目。

在本例中将底板分割为1米左右宽度的构件,即节点间距也就是弹簧间距为1米左右。

2、设置弹簧:框选底板上所有的节点,然后点击“指定-节点-弹簧”,弹出“节点弹簧”对话框,选择整体坐标系GLOBAL,在Z方向设置弹簧刚度,弹簧刚度由持力土层的垂直基床系数乘以弹簧所占面积得来,本例中弹簧刚度为44MPa/m×(1×6.5)㎡=286000 KN/m。

十一、指定节点约束
为了模拟地下结构的真实情况,需要给结构一个水平方向的约束。

点选底板上居中的一个节点,然后点击“指定-节点-约束”,弹出“节点约束”对话框,在“全局方向约束”中只选择“1轴平移”,即给了该节点一个水平方向的约束,也就是给了整个结构一个水平方向的约束。

十二、分析计算
1、设置分析选项:由于本例模型为平面框架模型,点击“分析-设置分析选项”,在“快速自由度”中选择“平面框架”即可;
2、设置运行的分析工况:在构件强度计算中不需要考虑地震荷载,点击“分析-设置运行的分析工况”,将地震荷载QX改为不运行;
3、点击“运行分析”,开始计算。

十三、查看计算结果
分析计算完毕后,可以点击右下角的“开始动画”观察框架在各种荷载工况下的变形情况,也可以点击“显示-显示力/应力-框架/索/筋”,弹出“框架的受力图”对话框,通过选择工况组合,可以查看在各种工况或者强度计算组合下的内力图。

看剪力点选“剪力2-2”,看弯矩点选“弯矩3-3”。

附页
一荷载组合
二工程地质与水文地质情况及结构参数
本工点场地地势较平坦,地面标高43.20~44.98m左右。

场地地貌类型属第四系浑河高漫滩及古河道,土层上基本以中粗砂和砾砂为主;根据提供的地质资料,计算采用地质钻孔号为ZX-0098,其地质情况及参数选取见下表。

地面标高取44.49m。

此处地下水位埋深9.0m,水位标高为35.49m。

抗浮设防水位标高40.48m。

本段断面车站结构覆土厚度按3m计算。

1)3-3层的饱和容重为19.58 kN/m3,浮容重为9.58 kN/m3;
2)3-4层的饱和容重为18.92 kN/m3,浮容重为8.92 kN/m3;
3)3-5层的饱和容重为18.80 kN/m3,浮容重为8.80 kN/m3;
K=∑K i h i/∑h i=0.45;
4)结构侧面土层加权侧压系数为
5)水平基床系数取
平均值为31 MPa/m,垂直基床系数取平均值为35 MPa/m;
6)采用水土分算;
7)结构总高12.21米、钢筋混凝土容重25KN/m3、基底层位于3-5层,承载力特征值为550KPa。

三、各个工况荷载计算
1.结构自重:按钢筋混凝土容重25 KN/m3,程序自动加载;
楼面铺装层为5 KN/m3;
混凝土收缩:按降温15℃考虑,程序中加载。

2.水、土压力:
1)顶板水、土压力:结构顶板覆土深度为3米,
(A)按现状水位计算顶板压力:q1=3.0×19.3=57.9 KN/m2。

(B)按抗浮水位计算顶板压力:q11=3.0×19.3=57.9KN/m2
水压力为q12=0
总顶板水土压力为:57.9+0=57.9 KN/m2。

2)侧墙水土压力为:
(A)按抗浮水位计算顶板土压力:cq1=57.9×0.45=26.06 KN/m。

顶板水压力:cq11=0 KN/m。

(B)按抗浮水位计算底板土压力:cq2=(57.9+1.2×19.3+2.4×9.58+8.4×8.92
+0.21×8.8)×0.45=81.37 KN/m。

底板水压力:cq21=0+11.2×10=112 KN/m。

3.
4.地面超载:按20 KN/m2考虑。

5.楼面活载:按8 KN/m2考虑
6.地震荷载:(μ=0.25、κ=0.2)
1)结构自重产生的地震荷载:系数为0.05
2)结构顶覆土产生的地震荷载:3.5*20*23.4*8*0.05=655.2KN
3)结构侧压力增量:e1=0.043*90=3.87 KN/m2、e2=0.043*345=14.8 KN/m2
7.(工况6)人防荷载:(h=10、Pm=0.05MPa、t=1.17s、Co=200)
1)顶板:200KPa
2)侧墙:180KPa
3)底板:160KPa
4)
5)
6)
7)(注:可编辑下载,若有不当之处,请指正,谢谢!)
8)
9)
10)
11)
12)
13)。

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