学习sap2000的总结1,荷载工况(load case):是对各种荷载类型的定义(define),然后通过指定(assign)建立模型中空间分布的力、位移或其他作用(例如:温度)。
这仅仅是建立了作用,荷载工况本身不在结构上产生响应。
2,分析工况(analysis case):是定义荷载作用方式(静力或动力)、结构的响应方式(线性或非线性)、分析方法(模态分析法或直接积分法)。
分析工况中包含荷载工况,分析工况可以对应一个荷载工况,也,可以是荷载的组合(多点风荷载、多维地震动)。
运行分析工况才能得到结构关于荷载的响应。
3,定义组合(define combination ):是将分析工况的计算结果进行组合(计算机运行减少人工进行计算的工作量),常用的组合形式是线性(linear)叠加或者包络(envelope)。
扭转与振型耦联基本概念解释结构扭转是结构的固有属性,如果是三维结构分析软件,都会考虑扭转效应的,如Rz,完全对称规则的结构(即质心和刚心重合,也有扭转振型,只不过振型是完全解耦的),如果作用的荷载不通过质心,一样可以造成结构扭转效应。
CQC方法的真实含义并非是“考虑扭转效应”,确切的说法是“考虑振型间的耦联”,咱们规范的用语容易使人误解为CQC是考虑扭转,SRSS是不考虑扭转,这是不对的(至少是不确切)。
所以,只要是真正的三维软件(比如框架单元每节点有六个自由度,三平动,三转动),结构的真实效应都可以体现,扭转亦不例外。
位移型多点输入(1)将加速度是时程函数二次积分得到位移时程函数,对位移函数进行基线修正(消除位移偏移项),然后才能作为位移时程函数输入。
(2)在支座给定单位位移(确定位移输入方向),每个支座给定不同的荷载工况名称(体现多点输入)(3)建立时程分析荷载工况,按支座距离震中的远近给定相对的地震波到达时间。
(不同点时程函数计算出来后,要有时间间隔,此时间间隔内后到达点输入时程函数为0层间剪力输出,在SAP中没有直接的层间剪力结果显示,但是可以通过“截面切割”定义选项来查看层间剪力。
我的做法是先将各层的柱子及其上部的点定义为一个组,模型分析完成之后在定义菜单中的“截面切割”定义成各个组,这样就可以在时程分析的结果中查看截面切割的力,即各层的层间剪力。
组定义在分析前做,但是截面切割的定义最好是在分析完成之后做。
粘弹性阻尼器实现线性分析也是考虑阻尼的,只是与非线性的计算方法不同而已,线性分析时是在矩阵方程组强行解偶的过程中产生误差,但误差一般都是在5%以内;非线性分析我就不用说了,反复迭代求解,精度比较高。
1 .线性分析时在线性属性中输入参数,粘滞阻尼器只需输入阻尼系数,粘弹性阻尼器即需要输入阻尼系数又要输入线性有效刚度,按阻尼与弹簧并联模型设置参数;2 .非线性分析时需要输入刚度、阻尼系数、阻尼指数(阻尼指数跟粘弹性材料有关,需厂家提供),粘滞阻尼器刚度应为阻尼系数的100~10000倍,一般按1000倍输入;粘弹性阻尼器需要按阻尼、弹簧串连模型设置刚度和阻尼系数。
时程分析输出步长与输出点数如果是采用sap2000中自带的地震波时,在导入地震波后,通过点击显示文件(View File)可以显示该地震波的总时间t和时间步长s(输出步长大小),通过这两个数据可以计算输出时段数( )。
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s应该一致。
否则,两次时程分析输出的是不同时间点处的结果,其值当然是不同的。
一般来说,输出时段大小一般取0.01或0.02。
输入的是同一个地震波,只不过输出的时段数n和时段大小s不同,那么输出的分析点就不同,各个分析点所连成的图形(如时间-位移图形)自然不同;另外,如果选择的输出时段数和时段大小不同,导致反应最大点漏掉,那么输出的最大值也与本来的最大值不同。
因此,想得到相对全面和真实的分析结果,建议输出时段数和时段大小,选择和输入的一致。
不过这样可能比较费时/费空间。
输出时段数(Number of Output Time Steps)输出时段大小(Output Time Step Size)是在分析工况下面出现的(默认100段,段大小0.1,共10s),时程定义里面的“..的等间隔值”就是指时程波的步长(比如取0.02,1000点共20s)。
地震波的输入格式1、地震波数据按5列给(5个加速度函数值)the number of points per line =5,选择the function at equal time step option ,Function at equal time step =0.022、地震波数据按6列给(3个时间点,3个加速度函数值)the number of points per line =3选择time and function values3、有些地震波是两列的,第一列是时间,第二列是加速度值。
这时在定义fuction-time history中有一项time and fuction value一定要选中。
这样程序先读时间,然后读加速度值。
在number of point per line=是填1而不是2(如2)。
4、系统自定义波动输入的时间间隔是0.005秒,0.01或0.02秒是一般地震加速度记录的时间间隔,注意修改。
5、每行数据如出现空行,程序自动结束数据输入。
风荷载时程的输入1、确定脉动风模拟无误,实际风速=脉动风速+平均风速。
将实际风速转化为风荷载,保存风荷载时程。
2、按照以下步骤实现风荷载输入:(1)、define_ load case 定义一个名为1的荷载;(2)、define_ function _ time history 定义一个名为2的时程;(3)、define_ analysis case 定义一个case名称,load_ type(加载方式)选load,load name选1,function选2;(4)、选择预施加节点,assign_ joint load ,load case选1;此时,LOADS下面编辑框中的FORCE GLOBAL或moment about global x(y,z)中6个参数不能全为0,具体应根据所施加得风荷载时程得方向而定,如输入时程数据不需修正,对应参数设为1。
静力非线性收敛问题初始条件(Initial Condition):初始条件选为零,这就意味着索初始应力为零,索很柔。
这种情况下,在此基础之上的工况分析,就很难收敛;如果给出一点初应力(施加应变或降低温度),使索具有一定的初始刚度,再以此应力为初始条件进行工况分析,计算速度就大有提高。
但是会与零初始条件计算结果有一定差别,这需要变动初应力和工况荷载进行反复试算。
荷载的施加(Load Application) :这里只讨论载控制(程序默认),在这种情况下,注意节点监测位移(monitored displacement)(迭代过程中,对此节点位移容差进行判断)可以自己选择;如果在水平荷载作用下,选择结构顶点和离地面较低点,一般前者收敛速度会慢(带有索的的结构会明显感觉到这一点),如果将监测位移的节点选择在索上,那就更慢(此时,因为有索,一般把P-delta+大变形打开;在竖向荷载下,只要不选择为索的节点,差别不大。
非线性参数(Nonlinear Parameters):(1)几何非线性参数。
这个就是按照“无”、“P-delta”和“P-delta+大变形”顺序收敛速度减慢,有索的结构体系也应该选择“P-delta+大变形”。
(2)求解控制参数。
如果默认参数情况下,不能够收敛,先不要改变收敛容差,先将最大总步、最大空步和每步最大迭代次数加大,一般情况下,都可以得到收敛的结果;否则,改变收敛容差,一般不小于5.0E-3。
动力非线性直接积分法收敛问题SAP2000动力分析方法有四种:(1)线性振型叠加法,是大多数教材里讲到的振型叠加法,它只适用于线性结构。
(2)非线性振型叠加法,针对于结构中加有非线性单元(粘弹、粘滞、摩擦、阻尼单元、隔震支座)的一种快速非线性解法(FNA),它适用于结构本身必须是线性的,非线性单元里的刚度可以为非线性(例如:考虑屈服刚度的隔震支座)的结构体系。
(3)线性直接积分法,如果结构在和整个荷载作用过程中均表现出线性,可以选用该方法。
(4)非线性直接积分法,如果结构或结构中的一部分结构(例如:索)体现非线性,选用该方法,这种方法就是算速度慢,甚至难以得到收敛结果。
下面是关于该方法参数问题:初始条件(Initial Condition):与静力非线性同。
积分方法(Time Integration): 首选Hilber-Hughes-Taylor方法(容易收敛),该方法中的alpha不得小于-1/3 。
需要将alpha值逐渐变大,保证选择不同alpha 值时的计算结果相差不大;需要指出的是方法中theta并不是只要大于1.37就能保证无条件稳定。
分析表明,当theta>1.5时算法才是无条件稳定的(王光远院士在译克拉夫的第二版结构动力学时有此注解,见此书P258,我曾经计算一个比较大的带索的模型,发现确实如此,不过Wilson教授现在也不推荐使用这种方法)。
非线性参数(Nonlinear Parameters):(1)几何非线性参数。
与静力非线性同。
(2)求解控制参数。
最大子步长(最大积分步长),对于几何非线性而言,收敛性对它极为敏感,调试相对小的积分步长,保证计算结果收敛;最小积分步长,程序最开始选择最大积分步长来计算,当不收敛时会将步长减小,如果减小到最小积分步长还不收敛,则该时程计算中止;每步的迭代次数,可以适当加大,试探是否能够收敛;一般而言,收敛容差取得较小,越容易收敛。
采用HHT直接积分方法计算结构动力响应,需要满足以下条件才可得到精度较高解.但对于大型带有索的结构的时程分析,尤其是计算时间很长的情况下,虽然较小的容差使得计算开始收敛很快,但由于误差积累,导致后面不能够收敛(被迫中止计算)。
如果采用更小的收敛容差,虽然开始收敛相对较慢,但由于误差积累较小,能够保证计算到底。