Embed Size (px)
Citation preview
集成化的通用结构分析与设计软件
SAP2000®
案例教程
北京筑信达工程咨询有限公司北京市古城西街 19 号研发主楼 4层，
100043Version 152013-02
版 权
计算机程序 SAP2000 及全部相关文档都是受专利法和版权法保护的产品。全球范
围的所有权属于 Computers and Structures，Inc.（中文版版权同属于北京筑信达工程咨
询有限公司）。如果没有 CSI和北京筑信达工程咨询有限公司的预先书面许可，未经许
可的程序使用或任何形式的文档复制一律禁止。
更多信息和此文档的副本可从以下获得：
北京筑信达工程咨询有限公司
北京市古城西街 19 号研发主楼 4 层 100043
电话：86-10-6892 4600
传真：86-10-6892 4600 - 8
电子邮件： [email protected]
网址： www.cisec.cn
北京筑信达工程咨询有限公司版权所有©, 2013.
说 明
本教程将通过具体的案例，介绍如何应用 SAP2000 处理一些典型问题。“模型概
况”是对案例的简单介绍；“主要工作流程”是对常规建模过程的描述；“要点详
解”是对相关一些软件应用技术的详细说明。本教程不涉及软件操作的详细讲解，相
关内容请参考 SAP2000 联机帮助或相关使用手册。
我们将持续丰富案例种类。对于本教程的内容和需要增加的案例类型，欢迎您提
出您的意见和建议，不胜感谢！联系方式如下：
技术热线：86-10-6892 4600 - 200
技术邮箱： [email protected]
北京筑信达工程咨询有限公司
SAP2000案例教程
网壳—1
SAP2000案例 网壳
模型概况
网壳模型
本案例为抛物面型屋顶，采用网壳结构。介绍了使用 SAP2000 自带模板
快速建模和使用 autoCAD 进行模型建立后导入软件两种方法及外部模型导入
过程中的注意事项；详解了壳单元是否剖分对计算结果所产生的影响；比较
了施加面荷载的两种方式“均布壳”和“均匀分布到框架（壳）”。
SAP2000案例教程
网壳—2
主要工作流程
工作内容 功能 命令
建立模型
模板快速建模 【新模型】>【壳】
绘制框架 【绘制】>【绘制框架/索单元】
SAP2000案例教程
网壳—3
工作内容 功能 命令
建立模型
改变视图 【视图】>【设置显示选项】（勾选“节点”、
“面”中的不显示选项）
复制框架单元 选中绘制的框架单元，【编辑】>【带属性复
制】>【旋转】
SAP2000案例教程
网壳—4
工作内容 功能 命令
建立模型
分割面单元 选中所有的面和框架单元，【编辑】>【编辑
面】>【分割面】
定义材料定义结构的基本材料
信息
【定义】>【定义材料】>【添加新材料】
定义截面
定义框架截面 【定义】>【截面属性】>【框架截面】>【添加
新属性】
定义面截面 【定义】>【截面属性】>【面截面】>【添加新
截面】
指定截面为框架单元指定截面
信息
选中所需指定的截面的框架单元，【指定】>【截面】>【框架截面】
SAP2000案例教程
网壳—5
工作内容 功能 命令
指定截面为面单元指定截面信
息
选中所需指定的截面的面单元，【指定】>【面】>【截面】
定义荷载模
式
定义荷载类型 【定义】>【荷载模式】
施加荷载
施加恒荷载、活荷载 选中所需施加荷载的面单元，【指定】>【面荷
载】>【均匀分布到框架（壳）】
施加风荷载 由用户计算风荷载数值后按照面荷载施加到模型
中
施加地震荷载 【定义】>【荷载模式】>(选中“QUAKE”后)【修改侧向荷载模式】
SAP2000案例教程
网壳—6
工作内容 功能 命令
施加荷载
要点详解
1抛物面屋顶快速建模中，参数 C的意义
利用模板快速建模过程中，抛物面屋顶对话框中参数 C 为抛物面屋顶与
X—Z平面相交所形成的抛物线方程 BCxZ 2
中的参数；“终止 X”对话框
中输入的数值 2x 所对应的 Z 值为 0；参数 C确定后，抛物线方程中的 B值可
根据点（ 2x ，0）求解。由此，抛物线方程确定。
2 DXF文件导入模型
对于网壳等复杂结构，可以利用 autoCAD 直接建立模型。SAP2000 可以
直接导入 autoCAD 所生成的 DXF 文件，为模型建立提供极大的便利。在 DXF
文件导入的过程中，需要注意以下几个方面的问题：
（1）所需要的构件不能处在 0图层上；
SAP2000案例教程
网壳—7
（2）不能导入多线段，需要将多线段转换成直线段后导入；
（3）导入方向需和工程实际的方向相一致；
（4）导入时单位的选择要正确，保证模型大小的正确性；
（5）导入模型后检查 Z坐标和工程实际是否一致；
（6）导入模型没有自动生成支座，需自行添加。
3壳单元剖分
在程序计算中，壳单元只在节点处进行数值积分，对壳单元进行剖分与
否，计算结果对壳单元本身会产生不同的结果。在计算过程中，是否需要对
壳单元进行剖分，与工程实际密切相关。在实际工程中，如果壳单元与框架
单元只在节点处相连接，而壳单元边与周围的框架单元没有相应的位移协调
及内力传递，则壳单元可选择不剖分；反之，则应对壳进行网格划分，可得
到壳单元节点与周边框架单元的协调变形及内力。
4面荷载传导方式
对于均布面荷载的传导，程序提供了均布（壳）、均匀分布到框架
（壳）的方式。
a壳未剖分 b 壳剖分
图 4-1 变形云图
SAP2000案例教程
网壳—8
a壳未剖分 b壳剖分
图 4-2 弯矩图
a壳未剖分 b壳剖分
图 4-3框架对象图
均布（壳）传导面荷载时，只向壳单元的四个节点传递，根据本案例所
建立的模型，分别按照壳单元不剖分和壳单元剖分进行两次计算，得到其位
移图、弯矩图及同一框架单元的框架构件图。从变形云图中可以查看到，壳
单元是否剖分对于框架单元的节点位移影响甚微；在框架对象图中可以看
SAP2000案例教程
网壳—9
到，对壳单元进行剖分后，壳单元的内部网格节点上均可以传导力，框架单
元的所承担的等价荷载、合成弯矩、合成剪力均与壳单元不进行剖分时不
同，荷载分布的不同又引起框架单元本身挠度值的改变。
程序同时提供了面荷载均匀分布到框架（壳）的传导方式，利用这种方
式时，不对壳单元进行网格划分也能将荷载传递到与壳单元相接的框架单元
上，同时用户可以定义面荷载单向传导或者是双向传导。单向传导是指荷载
只沿着面单元局部坐标轴的 1轴方向传导，双向传导指荷载同时沿着局部坐
标轴 1轴和 2 轴向周围框架传导。
同样利用本案例模型，对壳不进行网格剖分，分别指定面荷载的单向传
导和双向传导，得到其位移图、弯矩图、平行于壳局部坐标 1 轴的框架对象
图。从等效荷载图中可以看到，单向导荷时，无荷载传导到与壳局部坐标 1
轴平行的框架单元上；双向导荷时，此框架单元上有荷载。由于荷载的不
同，引起变形及弯矩的差异。
面荷载均匀分布到框架（壳）对空面同样有效。
在计算中，用户可以根据工程实际选用合适的传导方式进行计算。
a单向导荷 b双向导荷
图 4-4等效荷载图
SAP2000案例教程
网壳—10
a单向导荷 b双向导荷
图 4-5变形云图
a单向导荷 b双向导荷
图 4-6弯矩云图
SAP2000案例教程
网壳—11
a单向导荷 b双向导荷
图 4-7框架对象云图
