SAP2000总结(2012-07-28 17:34:56)转载▼标签:杂谈在家一边做论文,一边把SAP2000建模和分析过程整理了下1.轴网:a:文件---新模型---轴网。
笛卡尔坐标可以定义立方体矩形,柱面坐标可以定义立方体弧形。
添加局部坐标系:单击鼠标右键---编辑轴网数据---添加新系统(原点位置:0、0、0;在快速绘制,第一个网格位置中可以输入局部坐标相对于总坐标的位置;不可以在一个视窗中同时显示整体坐标、局部坐标,可以通过屏幕右下方的选择区切换。
b:文件---导入:CAD文件、EXCEL等。
注:cad中定义不能使用0图层定义新的图层;在导入时,cad的铅垂方向和世界坐标wcs 中X、Y、Z、轴的哪一个轴对应,相应的选择对应的轴(全局上方向),也可以在cad中进行旋转操作,也可以通过施加重力方向的荷载校核;结构导入模型时偏离整体坐标原点太远,可以在cad中将模型移到通用坐标系WCS原点,或在sap2000中进行模型整体移动;cad中采用的是浮动坐标,导入sap2000后会出现极少的位差,可在“交互数据编辑功能”里修改;cad中的曲线杆件不能导入sap2000中,可以利用cad的二次开发技术将圆弧、椭圆等线段修改成直线线段;由cad导入的线段必须为直线,不能为多段线。
c:程序自带的已定义属性的三维“框架”。
1.1:修改轴网:转化为一般轴线:即可完成对整体坐标与局部坐标中轴线的编辑、修改。
编辑数据---修改显示系统----粘合到轴网线:某楼层层高不一样时,可在-修改显示系统修改z轴坐标,构件会随着轴网一起移动。
.2.定义材料:定义---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经定义好了的,可以定义钢和混凝土,当“快速添加材料”中没有要定义的材料时,则需要自己手动在“添加新材料”中定义。
3.定义截面:框架单元:用来模拟梁、柱、斜撑、桁架、网架等。
面截面:Shell(壳)、plane(平面)、Asolid(轴对称实体)Shell: 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);壳(具有平面内以及平面外刚度,一般用于定义墙单元,当h/L<1/10时为薄壳,忽略剪切变形)板(仅具有平面外刚度,仅存在平面外变形,一般用来模拟薄梁或地基梁)4:绘制模型:一般是定义好某种截面后再绘制该截面。
绘图---绘制框架/索/刚束、快速绘制框架/索/刚束、快速绘制支撑、快速绘制次梁、绘制矩形面单元、快速绘制面单元… 或者点击sap2000左边的快捷键可以切换不同立面,不同平面,再执行带属性复制命令:框选要复制的构件---编辑---带属性复制。
注:绘制xxx可以自己指点杆件的长度、板的大小而快速绘制xxx只绘制形成节点的杆件和板面。
改节点标高:编辑---编辑点---对齐点。
布置梁、柱时,continuous为固结,pinned为铰接。
绘制一榀框架后,可以利用“拉伸点成框架/索”来完成其它榀框架的绘制:框选---编辑---拉伸---“拉伸点成框架/索”。
绘制板时,选择none则不计板重但可以传递荷载。
柱、梁偏心:框选要偏心对象---指定---框架---插入点,选择偏心方向及偏心长度。
墙偏心---框选面对象---指定---面---面厚度覆盖项,选择“自定义节点偏移由对象指定”(先要显示“局部坐标轴”)。
开洞:框选要分割的面---编辑---编辑面---分割面。
Satwe梁刚度放大:将需要放大刚度的楼面梁选中,并设置为一个组带属性复制:有时导入dxf也会出现这样的问题。
坐标的精度太高,sap计算会出问题。
解决办法:1,在sap中复制全部。
2,在excel中打开空表并粘帖。
3,在excel中统一调整各列的精度。
然后全选并复制。
4,在sap中粘帖。
改变框架单元的截面属性:框选构件---指定---框架---框架截面4.1:楼板、剪力墙剖分单元把楼板、剪力墙布置完后,框选要剖分的楼板、剪力墙---指定---指定---面---自动面网格剖分,以最大尺寸自动剖分面为单元。
(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)圆板进行网格划分:如果采用柱坐标,板中心处会有不合理的三角形单元;在sap中要建立圆板模型,最好使用模板中的圆板模型,那个是已经划分好的模型,能够保证足够的计算精度。
4.2:特殊定义:端部弯矩、扭矩释放(指定---框架---释放/部分固定);刚域(指定---框架---端部偏移,弹出框架端部长度偏移对话框---刚域系数);节点限制(指定---节点---束缚):body(刚体限制):所有被限制节点作为一个三维刚体一起移动,模拟刚性连接。
Diaphragm(刚性隔板限制):刚性楼板与整体坐标系X-Y平面为刚性平面,位于X-Y平面各节点无相对位移,但不影响平外面变形。
一般用来模拟楼板,每一层加一个diaphragm,否则计算出来的周期相差很大。
Plate(刚性板限制):可以抵抗平面外变形,但不影响平面内变形。
Rod(刚性杆限制)、Beam(刚性梁限制)、Equal(相等限制)。
定义刚性楼板:选中一层所有节点,通常constraint Z轴,注意这样定义的楼板在垂直Z轴平面内刚度无限大。
自动线束缚:sap中自动线束缚是针对面与面间剖分不一致,而去施加边界强制协调的。
自动线束缚就是把两个独立绘制的面合二为一一样。
如果本身就是一块整的板单元,人为剖分后再施加线束缚那是没什么意义。
sap2000按三维框架模板建模后不需要定义板自动边束缚,模型建好后,壳单元和框架单元自动耦合。
5:施加支座约束:切换到最顶层----框选要定义支座的节点----指定---节点---约束(固接、铰接、滑动…)6:定义荷载工况:定义---荷载模式;类型有:DEAD(恒载)、SUPER DEAD(附加恒载)、LIVE(活载)、ROOF LIVE(屋顶活载) 、WIND(风载) 、QUAKE(地震) 、SNOW(雪载)…注:自重乘数,般都填写0,地震、风荷载定义时都要选择规范,可以单击右侧的“修改侧向荷载模式”,选择x或y方向底部剪力法、基本地震和风信息等。
底部剪力法:即荷载为倒三角形分布。
ROOF LIVE(屋顶活载):质量源组合中不能组合屋面活荷载。
7:施加荷载:面荷载:框选面---指定---面荷载---均匀(壳)线荷载:框选杆件---指定---框架荷载---分布点荷载---框选节点---指定---节点荷载---力温度荷载---框选杆件---指定---框架荷载---温度风荷载:自动计算风荷载不能随便用,根本不知道自动计算的荷载准不准确,只能手动加面荷载。
----选择风力作用来自于面对象,之后定义体型系数。
风荷载一种是通过刚性隔板,通过点束缚,假定平面内无限刚,通过刚性隔板宽度、高度,把风荷载施加在隔板的质心上,属于简化计算;另一种是通过虚面none(有剪力墙时就直接通过剪力墙面对象),来传力,通过四个角点传力。
此种方法需要指定给风荷载体形系数。
面荷载: 如果采用“均匀壳”方式加荷载,计算时采用的是有限元那一套理论,壳的刚度会参与了整体受力,并影响面荷载分配,楼板剖分愈精细,愈精确;“均匀导荷到框架”应该是按照塑性铰线概念,将每一块壳上的荷载按塑性铰区范围加载到相应的梁上(注意采用此种方法时,同一“区格”内的楼板不要剖分,否则导荷结果是错误的),壳的刚度不会影响荷载的分配。
对于通常结构,建议同一“区格”内的楼板不要剖分,面荷载采用“均匀导荷到框架”的方法施加,楼板的面外刚度贡献可以通过修正梁的刚度实现,楼板的面内刚度贡献可以通过施加隔板约束实现。
但这样会导致楼板自重通过膜节点直接传到支座(柱子)上了。
均匀分布到框架只针对于施加荷载使用。
想要楼板传力到梁,可以对楼板剖分。
或者用none 楼板,自重手动做荷载施加时指定分布到框架。
节点荷载:建筑物而言,外加荷载如隔墙和楼面活荷载等,在做静力分析时,可以通过荷载方式计算其效应,但当做动力分析时,必须将它们的质量考虑进去,因为质量会影响结构周期的,这就是要人为施加点质量或线质量的原因。
恒载输入:一般情况下是按照楼面(不计构件自重)荷载指定给构件。
然后在定义荷载模式时,DL自重系数取1,代表自动计算并加入构件自重。
然后定义质量源的时候采用“来自荷载”,定义为" 1DL+0.5LL"。
8.定义质量源:定义---质量源---来自荷载(一般都选择来自荷载);质量源组合时有一个“乘数”即荷载组合系数。
sap2000时程分析时框架结构填充墙:地震力只与每层质量有关,时程分析时所加荷载根本不影响结构的周期振型等一些特性,模态分析和时程分析都是基于结构的质量信息。
在中国规范中,重力荷载代表值就定义了求解地震作用时结构质量的计算方法。
所以,质量源的定义是很重要的,将自重、附加恒载定义为dead load,在质量源定义中选择来自荷载,按规范考虑恒活组合,结构质量就等于组合后求得的荷载除以重力加速度。
9.荷载工况定义---荷载工况---可以定义不同的分析类型,如下所示:静力分析(static):不考虑惯性力的影响,内力、位移不是时间的函数。
模态分析(modal):计算结构振动的模态,有特征值法和Ritz向量法。
反应谱分析(Response Spectrum):静力方法计算由加速度荷载引起。
求出各阶振型的结构反应,再进行组合,以确定结构地震内力和变形。
时程分析(time history):荷载随加载时间变化,需要时程函数,求解方法是振型叠加或直接积分,要输入地震波或人工振动。
弹性屈曲分析(Buckling):在荷载作用下屈曲形态的计算。
首先要定义“时程分析函数”、“反应谱分析分析函数”----定义----函数---选择需要的函数、填写相关参数。
其次再定义“荷载工况”:其中时程分析与反应谱分析都选择从Modal 中得到分析工况的振型,都要选择已定义的相关函数;反应谱分析中有些参数的含义:CQC(耦联) 、SRSS(非耦联),方向组合:修正后的SRSS。
注:定义荷载工况“时程分析”、“反应谱分析分析”时要填写:加速度(Accel)比例系数。
比例系数即规范中规定的加速度/人工波的加速度;结构质量转换成重力荷载代表值要乘以加速度g,因此规范中规定的加速度和人工波的加速度都转换成以g为单位的加速度后再相比,再乘以系数9.8(sap的单位为N/m/s)或者9800(sap 的单位用的是N/mm/s)。
规范中的加速度单位g为gal,单位为cm/s2,比如规程中的8度罕遇要求是400g,即400gal=0.4g。
时程分析“输出时段大小”一般为0.01或0.02,根据总持续时间为10s左右填写“时间段”,对于同一个工程,地震波作用的总时间t可以不同,但输出时段大小应该一致。