SAP84_详细教程(经典版)

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《地下结构专业工作手册》系列之一——————————————————————————————————

有限元分析软件sap84

使用手册

城交分院地下结构所

二零零五年五月

目录(SAP84)

1 软件介绍 (1)

1.1 软件概述 (1)

1.2 软件安装 (2)

1.3 获得帮助 (2)

2 工程算例 (3)

2.1 问题描述 (3)

2.2 计算步骤 (4)

3 注意事项 (11)

3.1 建立计算模型 (11)

3.2 选取单位制 (12)

3.3 关于自重 (12)

3.4 关于材料参数 (12)

3.5 荷载工况及组合 (13)

3.6 弹簧刚度 (14)

3.7 梁柱弯矩放松 (14)

4 常用参数表 (15)

4.1 地基土的基床系数 (15)

5 计算单内容 (16)

1 软件介绍

1.1 软件概述

SAP84是以有限元法为基础的结构分析软件,由北京大学力学系袁明武教授主持开发。自1982年开发以来至今已有近二十多年的历史,目前SAP84版本6.5已经推出。为了考证有限元程序的正确性,SAP84对美国CSI公司产品SAP2000的大部分算例都进行了计算和对比。SAP84软件是一个高度模块化的系统,它包括下列模块:

a 平面模型图形输入系统PlanIn。PlanIn能够处理平面框架、桁架、钢架、平面应力和平面应变问题,用荷载结构模型进行地下结构分析一般采用此模块。

b 结构设计图形后处理软件GPOST。

c 与现行规范配套的混凝土配筋模块REIN和钢结构校核模块SS88(2004年)。

d 功能强大的图形交互系统GIS。GIS能够处理空间框架、桁架、网架、钢架、壳体和地下结构问题,对于空间效应明显的地下结构一般采用此模块分析。

e 桩基承载力分析模块GPILE。

f 独特的施工模拟分析模块XCONSTR。

g 二维有限元网格自动生成及建模程序AutoMESH 2D(其功能同时集成在GIS中)

h 三维实体单元网格自动生成及建模程序AutoMESH 3D。

i 高层建筑专用前处理程序SAGS和后处理程序SAGSOUT。

SAP84各模块之间的关系如图1.1所示。

图1.1 模块关系图

1.2 软件安装

用户在购买SAP84后即得到:一张软盘(含同加密狗配套的授权文件SAP84V60.INI);一张光盘(含安装文件SETUP.EXE);一个加密插头。

用户可以启动光盘上的SETUP.EXE进行安装,然后按照SETUP的提示进行。如果安装的是正式版,安装过程中需要把授权文件SAP84V60.INI文件拷入SAP84安装目录。如果用户系统为Windows NT或Windows 2000,并且是第一次安装SAP84,安装程序会要求安装并口驱动程序。安装完成之后请将加密插头插到并行口LPT1上,然后就可以通过SAP84程序组启动SAP84集成环境系统SAPGUIDE。

1.3 获得帮助

在学习或者应用软件过程中,如果遇到困难可以通过几种途径来解决:

a 软件配有一套纸质说明书,以供阅读;

b 在软件启动后,按F1键出现在线帮助;

c “开始”→“程序”→“SAP84”可找到帮助系统文件夹和演示程序。

2 工程算例

PlanIn是地下结构专业最常用的模块,这里主要介绍PlanIn的使用方法。如果欲掌握建立空间模型的基本方法,可学习GIS帮助中建立半球壳的例子。

2.1 问题描述

某地铁车站结构横断面如图2.1所示,构件所用材料为C30钢筋混凝土。

图2.2 永久荷载图

图2.3 可变荷载图

2.2 计算步骤

根据已知条件,建立模型,计算该结构的内力和位移。计算步骤如下:

(1)启动软件,选取单位制,进行选项设置。

点击桌面图标启动SAP84,进入后点击,点击“文件”“新建”“保存”,文件名只可以英文字母命名。

点击“参数”“选取单位制”,选择“kN、m”,点击确定。

点击“参数”“选项设置”,确认选择了“考虑材料引起的自重”一项。

(2)生成节点和单元,建立几何模型。

点击“几何”“绝对坐标生成节点”,在界面底部输入表2.1中节点坐标,生成6个节点。点击“显示”“显示选项”,选中“节点号”一项,屏幕显示出节点编号,如图2.4所示。

表2.1 节点坐标值

节点号y z

1 0.000 0.000

2 14.800 0.000

3 14.800 6.800

4 14.800 11.600

5 0.000 11.600

6 0.000 6.800

图2.4

点击“几何”“梁柱生成”,在“常用工具与按钮”中选择“直线生成”,用鼠标连续选择节点1和节点2,在屏幕出现的对话框中输入要生成的单元数目,生成车站结构的底板。如此方法生成侧墙、顶板和中板,完整的车站结构如图2.5所示。

图2.5

(3)设置构件材料和截面。

点击“参数”“管理材料库”“添加材料”,输入“C30”,“混凝土强度等级”中显示

“30”,其余参数不需输入,软件将自动赋值。

点击“参数”“管理普通截面库”“添加截面”,输入“底板”,在“截面参数”中输入截面高(1.3)和截面宽(1.0)的数值,屏幕如图2.6所示。如此方法生成顶板(截面高1.2和截面宽1.0)、中板(截面高0.6和截面宽1.0)和侧墙(截面高0.8和截面宽1.0)的截面尺寸。

图2.6

点击“属性”“梁柱材料”,选择所有的梁柱单元,选中的单元会改变颜色。单击鼠标右键,选择“应用选择对象”,所有单元被赋予了材料属性。

点击“属性”“梁柱截面”,确认截面参数显示为“底板”,选中所有底板单元。单击鼠标右键,选择“应用选择对象”,所有底板单元被赋予了截面属性。如此方法将截面属性分别赋予给顶板、中板和侧墙单元。此时屏幕如图2.7所示。

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