STAAD结构建模及分析
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一 图形环境下建模计算
1、建立节点：
选择‘Geometry|Beam(或 Plate、Solid)’,在‘nodes’列表中输入节点的坐标，建立节 点，随着数据的输入相应的节点将在屏幕窗口中显示出来。
右键单击选中 Labels，在弹出的对话框中勾选 Nodes Numbers (或 Beam Numbers、 Plate Numbers 等)，即可在窗口中看到节点(梁或板)编号。如下图所示
单位系统
Staad 包含了工程中所有常用的单位系统，在建模过程中可以按需要随时改变单位系统， 不同的单位制的长度单位和力的单位也可以混合使用。角度(或转角)的输入单位是度，但在 节点位移输出时，转角单位是以弧度为单位的。
整体坐标系与局部坐标系
在 Staad 中，坐标轴的方向符合右手法则，但 Y 轴方向默认为是竖直的方向，而 X 和 Z 轴的方向为水平方向。
节点编号 节点 X 坐标 节点 Y 坐标 节点 Z 坐标
i1
X1
Y1
Z1,(i2
X2
Y2 Z2,…)
REPEAT n, Xik Yik Zik (n 为重复次数,Xik、Yik、Zik 分别为第 k 个重复 节点的坐标增量)
REPEAT ALL n, Xik Yik Zik (同上)
2、生成梁柱命令
MEMBER INCIDENCES【构件关联】命令
梁(柱)编号 起始节点编号 终止节点编号
i1
i2
i3
REPEAT n, mj,jj (n 为重复次数, mj 构件编号增量，jj 节点编号增量)
REPEAT ALL n, mj,jj (n 为重复次数, mj 构件编号增量，jj 节点编号增量)
ELEMENT INCIDENCES【板/壳关联】命令
9、各工况组合定义
在各个基本工况定义结束后，便可以定义各种组合工况了。在 Loads 对话框中，选择 Combine 按钮，弹出 Define Combinations 对话框，选择 New 按钮，便可以输入对该组合工 况的描述，然后在 Define Combinations 对话框中的 Primary Loads Case factor 中输入 组合工况中各个基本工况的组合系数，具体操作如下图。
三、命令流方式建模分析
通过命令流的方式来建立几何模型，该方法建模简捷、便于修改，和图形界面环境下建 模相配合对于大型复杂结构比较方便的。并且在图形界面环境下的任何操作，程序都会自动 生成相应的命令，下面就对几种常用的命令加以介绍，具体的可以参看技术参考手册。
1、生成节点命令
JOINT COORDINATES【节点坐标】命令
8、荷载定义
点击 General/Load 按钮，弹出 Set Active Primary Load Case 对话框，在此对话框 中可输入基本荷载工况的序号、基本荷载的类型以及对该基本工况的描述，具体操作如下：
接下来，可以定义每个基本工况下各种力的大小，在选择工况
中选择所要定义的工况，在 Loads 对话框中，可以定义 该工况下节点、梁柱和板上的力，以及自重、风、地震反应谱和时程等等，具体操作如下：
STAAD 结构建模及分析
结构类型选择
Staad 中常见的有 space、plane、truss、floor 等四种结构类型： Space(空间结构)：荷载可作用在任一平面内的三维结构形式 Plane(平面结构)：所有的单元都作用在整体坐标系 X-Y 平面内 Truss(桁架结构)：只含有二力杆单元，杆件只能承受轴向力而不能承受弯矩 Floor(平板结构)：是一种二维或三维结构，其上不能作用侧向荷载(整体坐标 X 或 Z 方 向)或任何引起结构水平运动的荷载。
在 Properties 对话框中选中所定义的梁柱截面特性，然后再图形窗口中选中所要赋予 的单元，在 Properties 对话框中钩选 Assign to select beam,然后点击 Assign 按钮。
Plate/Surface 单元的赋值与梁柱的相似，具体操作如下图所示：
7、支座的定义
2、建立梁/柱
在 Staad 中，梁单元和柱单元是不分的，统一用 Beam 建模，这一点与 Etabs 是有所区 别的。
选择 Geometry/ Beam，使程序处于建立梁单元的状态下，有 2 种建梁单元的方法： ①在 Structure beam 对话框中，分别输入起点(Node A)和终点(Node B)的编号，程序 就自动在两点之间生成梁或柱，如下图所示：
11、结果后处理
可以分为对 3 种构件的后处理：节点(位移、支座反力)、梁柱(力和应力)、板 节点位移、支座反力、梁柱的力和应力以及板的应力既可以用图形进行直观的表示，也 可以生成表格的形式，如下图所示
所有的计算分析结果都可以由程序自动生成 output 文件，选择所要输出的计算分析结 果，以 word 文档的形式打印出来，具体操作可以见下图：
SET DIVISION m
SURFACE INCIDENCES n1 ,…,ni SUR s
DIVISION sd1,…,sdj-
RECOPENING X1 ，Y1，Z1(…) DIVISION od1,…,odk
4、定义截面特性
MEMBER PROPERTIES【构件截面特性】命令
⎧AUSTRALIAN ⎪⎪CANADIAN ⎪EUROPEAN MEMBER PROPERTIES (COLD) ⎪⎨FRENCH ⎪⎪INDIAN ⎪AMERICAN ⎪⎩CHINA
二、通过 CAD 图形导入
由于 Staad 里面只存在坐标的关系，没有层的概念，对于整个的一个结构来说，可以导 入一个三维的整体模型；如果要通过 CAD 来建模分层导入，必须首先用 STAAD 打开一个文 件，导入一层的几何信息，然后再开启一个 STAAD 程序，导入另外一层的几何信息，在当 前的文件下从菜单的选择中选择全部几何对象，从编辑菜单选择复制，回到第一个文件下， 从编辑菜单中选择粘贴，在从第二个结构复制到第一个结构之前，你需要指定在 XYZ 方向 上移动的距离。重复几次就可以把整个模型分层导入。需要指出的是，通过这种方式导入的， 只是结构的几何信息，还需要对各个构件材料属性、构件截面特性再进行定义赋值。
该工况下各个力的大小定义结束后，可以施加到相应的构件上，在 Loads 对话框中，选 择各种荷载，然后在图形窗口中选择相应的构件，勾选 Loads 对话框中的‘Assign To Select Nodes(/Member/Plates)’,然后再点击 Assign，具体操作如下图。
与上述方法相类似，再定义完第一种工况后，便可以采用相同的方法继续定义其他工况。
6、构件截面特性的定义
材料属性定义结束后，即可定义构件截面的特性，方法如下：
①梁柱截面的定义：在窗口左侧，点击 General/ Property 按钮，处于定义截面特性 的状态，在弹出的 Properties 对话框中，选择 Section/ Define 后，就可以在后面弹出的 对话框中定义各种类型的截面形式，另外在定义截面大小的同时，注意选择正确的材料性质。 如下图所示：
Staad 采用整体坐标和局部坐标两种坐标系统来定义结构的几何形状和荷载模式。整体 坐标(GLOBAL)系统是一任意的空间坐标系统，来定义结构的整体几何形状和荷载模式；局 部坐标(LOCAL)系统只与每个构件或单元有关，其三个轴方向的定义与 ETABS(或 SAP2000) 的定义方式相类似，用于构件内力的输出或定义局部荷载方向。局部和整体坐标系统之间的 关系可用 Beta 角来表示，可按下面方式定义：
②在窗口左上侧 个或第二个添加直梁或曲梁按钮，即可在节点之间手动建立梁或柱
工具条的第一
3、建立 Plate 板单元
Plate 单元一般用来模拟楼板，可以建立三角形或四边形的单元。在建模时，单元编号 按照顺时针或逆时针的方向依次标定；单元的长宽比应接近 1，不宜过大，一般不能大于 4； 单元相邻边的夹角不宜超过 90 度过多，在任何情况下不能大于 180 度。板单元也有 2 种建 模方法：
板(壳)编号 节点编号
i1
i2 ，i3，i4,i5
REPEAT n, ej,jj (n 为重复次数, ej 单元编号增量，jj 节点编号增量)
REPEAT ALL n, ej,jj (n 为重复次数, ej 单元编号增量，jj 节点编号增量)
3、板单元命令
ELEMENT INCIDENCES SOLID【块体单元关联】命令
单元编号 联结块体单元的节点编号
i1
i2 ，i3，i4，i5，i6 ，i7，i8，i9
REPEAT n, ej,jj (n 为重复次数, ej 单元编ej,jj (n 为重复次数, ej 单元编号增量，jj 节点编号增量)
SURFACE INCIDENCES【面单元】命令
在窗口左侧，点击 General/Support 按钮，弹出 Supports 对话框，在此 Supports 对 话框中点击 Create 按钮，弹出 Create Supports 对话框，定义所需的支座类型，具体操作 如下图所示：
支座形式定义结束后，在 Supports 对话框中选中所定义的支座，然后再图形窗口中选 中所要定义的支座的节点，在 Supports 对话框中钩选 Assign to select nodes,然后点击 Assign 按钮,如下图所示：
①在 Structure Plates 对话框中，依次输入板单元的节点，即可在所输入的节点中间 生成所需要的板，如下图所示：
②在窗口左上侧
工具条的第三
或第四个添加三单元或四单元板的按钮，即可在节点之间手动建立 Plate 单元。
4、建立 Surface 单元
Surface 单元一般用来模拟混凝土剪力墙，可以由程序自动划分单元。在窗口左上侧
② 板 单 元 性 质 的 定 义 ： 在 上 述 Properties 对 话 框 中 ， 选 择 Thickness ， 便 弹 出 Plate/Surface Property 对话框，方可定义其特性，操作如下图示：
在构件截面特性定义结束后，就可以把所定义的构件赋予结构中相应的构件，具体操作 如下：
10、设计参数定义
在模型建立结束以及荷载输入完毕后，接下来应定义结构的设计参数。在窗口左侧，点 击 Design 后，可以选择定义钢结构、混凝土结构、木结构等不同结构形式设计参数，对不 同的结构形式，应选择不同的设计规范，然后再点击 Define Parameters，在弹出的 Define Parameters 对话框中输入各种设计参数，最后再把定义好的设计参数赋值给相应的构件进 行设计。具体操作如下图示：
建模步骤与方法
Staad 建模是十分方便的，一般来说建立整个几何模型包含如下两个步骤： ①定义与描述节点(Joints)或节点(Nodes)的编号和坐标 ②通过定义节点间的连接关系形成梁、柱、板和墙体单元 在 Staad 中，整个输入数据可以通过图形(GUI)方式、CAD 导入、Excel 输入或通过以英 文单词为命令的文本(命令流)方式输入。Staad 与 ETABS、SAP2000 最大的区别就是它可以 采用命令流的方式来建立几何模型，采用命令流建模简捷、便于修改。
按钮，即可在节点之间手动建立 Surface 单元。
工具条的第五添加 Surface 单元的
5、构件材料属性的定义
在 staad 中，可以定义多种不同性质的材料，方法如下：
在窗口左侧，点击 General/ Material 使程序处在定义材料的状态，点击弹出的对话 框中的 Create 按钮，就可以在弹出的对话框中输入材料名、弹性模量、泊松比、密度等等。
当局部坐标 x 轴平行于整体坐标 Y 轴 时，如整体结构中的柱，Beta 角这样定义： 局部坐标 z 轴绕局部坐标 x 轴旋转到与整体 坐标 Z 轴的正方向相一致所转过的角度。
当局部坐标 x 轴与整体坐标 Y 轴不平行 时，Beta 角这样定义：使局部坐标 z 平行于
整体坐标 X-Z 平面，并且将局部坐标 y 轴指 向整体坐标 Y 轴的正方向时，局部坐标系绕 局部坐标 x 轴所旋转的角度。
1、建立节点：
选择‘Geometry|Beam(或 Plate、Solid)’,在‘nodes’列表中输入节点的坐标，建立节 点，随着数据的输入相应的节点将在屏幕窗口中显示出来。
右键单击选中 Labels，在弹出的对话框中勾选 Nodes Numbers (或 Beam Numbers、 Plate Numbers 等)，即可在窗口中看到节点(梁或板)编号。如下图所示
单位系统
Staad 包含了工程中所有常用的单位系统，在建模过程中可以按需要随时改变单位系统， 不同的单位制的长度单位和力的单位也可以混合使用。角度(或转角)的输入单位是度，但在 节点位移输出时，转角单位是以弧度为单位的。
整体坐标系与局部坐标系
在 Staad 中，坐标轴的方向符合右手法则，但 Y 轴方向默认为是竖直的方向，而 X 和 Z 轴的方向为水平方向。
节点编号 节点 X 坐标 节点 Y 坐标 节点 Z 坐标
i1
X1
Y1
Z1,(i2
X2
Y2 Z2,…)
REPEAT n, Xik Yik Zik (n 为重复次数,Xik、Yik、Zik 分别为第 k 个重复 节点的坐标增量)
REPEAT ALL n, Xik Yik Zik (同上)
2、生成梁柱命令
MEMBER INCIDENCES【构件关联】命令
梁(柱)编号 起始节点编号 终止节点编号
i1
i2
i3
REPEAT n, mj,jj (n 为重复次数, mj 构件编号增量，jj 节点编号增量)
REPEAT ALL n, mj,jj (n 为重复次数, mj 构件编号增量，jj 节点编号增量)
ELEMENT INCIDENCES【板/壳关联】命令
9、各工况组合定义
在各个基本工况定义结束后，便可以定义各种组合工况了。在 Loads 对话框中，选择 Combine 按钮，弹出 Define Combinations 对话框，选择 New 按钮，便可以输入对该组合工 况的描述，然后在 Define Combinations 对话框中的 Primary Loads Case factor 中输入 组合工况中各个基本工况的组合系数，具体操作如下图。
三、命令流方式建模分析
通过命令流的方式来建立几何模型，该方法建模简捷、便于修改，和图形界面环境下建 模相配合对于大型复杂结构比较方便的。并且在图形界面环境下的任何操作，程序都会自动 生成相应的命令，下面就对几种常用的命令加以介绍，具体的可以参看技术参考手册。
1、生成节点命令
JOINT COORDINATES【节点坐标】命令
8、荷载定义
点击 General/Load 按钮，弹出 Set Active Primary Load Case 对话框，在此对话框 中可输入基本荷载工况的序号、基本荷载的类型以及对该基本工况的描述，具体操作如下：
接下来，可以定义每个基本工况下各种力的大小，在选择工况
中选择所要定义的工况，在 Loads 对话框中，可以定义 该工况下节点、梁柱和板上的力，以及自重、风、地震反应谱和时程等等，具体操作如下：
STAAD 结构建模及分析
结构类型选择
Staad 中常见的有 space、plane、truss、floor 等四种结构类型： Space(空间结构)：荷载可作用在任一平面内的三维结构形式 Plane(平面结构)：所有的单元都作用在整体坐标系 X-Y 平面内 Truss(桁架结构)：只含有二力杆单元，杆件只能承受轴向力而不能承受弯矩 Floor(平板结构)：是一种二维或三维结构，其上不能作用侧向荷载(整体坐标 X 或 Z 方 向)或任何引起结构水平运动的荷载。
在 Properties 对话框中选中所定义的梁柱截面特性，然后再图形窗口中选中所要赋予 的单元，在 Properties 对话框中钩选 Assign to select beam,然后点击 Assign 按钮。
Plate/Surface 单元的赋值与梁柱的相似，具体操作如下图所示：
7、支座的定义
2、建立梁/柱
在 Staad 中，梁单元和柱单元是不分的，统一用 Beam 建模，这一点与 Etabs 是有所区 别的。
选择 Geometry/ Beam，使程序处于建立梁单元的状态下，有 2 种建梁单元的方法： ①在 Structure beam 对话框中，分别输入起点(Node A)和终点(Node B)的编号，程序 就自动在两点之间生成梁或柱，如下图所示：
11、结果后处理
可以分为对 3 种构件的后处理：节点(位移、支座反力)、梁柱(力和应力)、板 节点位移、支座反力、梁柱的力和应力以及板的应力既可以用图形进行直观的表示，也 可以生成表格的形式，如下图所示
所有的计算分析结果都可以由程序自动生成 output 文件，选择所要输出的计算分析结 果，以 word 文档的形式打印出来，具体操作可以见下图：
SET DIVISION m
SURFACE INCIDENCES n1 ,…,ni SUR s
DIVISION sd1,…,sdj-
RECOPENING X1 ，Y1，Z1(…) DIVISION od1,…,odk
4、定义截面特性
MEMBER PROPERTIES【构件截面特性】命令
⎧AUSTRALIAN ⎪⎪CANADIAN ⎪EUROPEAN MEMBER PROPERTIES (COLD) ⎪⎨FRENCH ⎪⎪INDIAN ⎪AMERICAN ⎪⎩CHINA
二、通过 CAD 图形导入
由于 Staad 里面只存在坐标的关系，没有层的概念，对于整个的一个结构来说，可以导 入一个三维的整体模型；如果要通过 CAD 来建模分层导入，必须首先用 STAAD 打开一个文 件，导入一层的几何信息，然后再开启一个 STAAD 程序，导入另外一层的几何信息，在当 前的文件下从菜单的选择中选择全部几何对象，从编辑菜单选择复制，回到第一个文件下， 从编辑菜单中选择粘贴，在从第二个结构复制到第一个结构之前，你需要指定在 XYZ 方向 上移动的距离。重复几次就可以把整个模型分层导入。需要指出的是，通过这种方式导入的， 只是结构的几何信息，还需要对各个构件材料属性、构件截面特性再进行定义赋值。
该工况下各个力的大小定义结束后，可以施加到相应的构件上，在 Loads 对话框中，选 择各种荷载，然后在图形窗口中选择相应的构件，勾选 Loads 对话框中的‘Assign To Select Nodes(/Member/Plates)’,然后再点击 Assign，具体操作如下图。
与上述方法相类似，再定义完第一种工况后，便可以采用相同的方法继续定义其他工况。
6、构件截面特性的定义
材料属性定义结束后，即可定义构件截面的特性，方法如下：
①梁柱截面的定义：在窗口左侧，点击 General/ Property 按钮，处于定义截面特性 的状态，在弹出的 Properties 对话框中，选择 Section/ Define 后，就可以在后面弹出的 对话框中定义各种类型的截面形式，另外在定义截面大小的同时，注意选择正确的材料性质。 如下图所示：
Staad 采用整体坐标和局部坐标两种坐标系统来定义结构的几何形状和荷载模式。整体 坐标(GLOBAL)系统是一任意的空间坐标系统，来定义结构的整体几何形状和荷载模式；局 部坐标(LOCAL)系统只与每个构件或单元有关，其三个轴方向的定义与 ETABS(或 SAP2000) 的定义方式相类似，用于构件内力的输出或定义局部荷载方向。局部和整体坐标系统之间的 关系可用 Beta 角来表示，可按下面方式定义：
②在窗口左上侧 个或第二个添加直梁或曲梁按钮，即可在节点之间手动建立梁或柱
工具条的第一
3、建立 Plate 板单元
Plate 单元一般用来模拟楼板，可以建立三角形或四边形的单元。在建模时，单元编号 按照顺时针或逆时针的方向依次标定；单元的长宽比应接近 1，不宜过大，一般不能大于 4； 单元相邻边的夹角不宜超过 90 度过多，在任何情况下不能大于 180 度。板单元也有 2 种建 模方法：
板(壳)编号 节点编号
i1
i2 ，i3，i4,i5
REPEAT n, ej,jj (n 为重复次数, ej 单元编号增量，jj 节点编号增量)
REPEAT ALL n, ej,jj (n 为重复次数, ej 单元编号增量，jj 节点编号增量)
3、板单元命令
ELEMENT INCIDENCES SOLID【块体单元关联】命令
单元编号 联结块体单元的节点编号
i1
i2 ，i3，i4，i5，i6 ，i7，i8，i9
REPEAT n, ej,jj (n 为重复次数, ej 单元编ej,jj (n 为重复次数, ej 单元编号增量，jj 节点编号增量)
SURFACE INCIDENCES【面单元】命令
在窗口左侧，点击 General/Support 按钮，弹出 Supports 对话框，在此 Supports 对 话框中点击 Create 按钮，弹出 Create Supports 对话框，定义所需的支座类型，具体操作 如下图所示：
支座形式定义结束后，在 Supports 对话框中选中所定义的支座，然后再图形窗口中选 中所要定义的支座的节点，在 Supports 对话框中钩选 Assign to select nodes,然后点击 Assign 按钮,如下图所示：
①在 Structure Plates 对话框中，依次输入板单元的节点，即可在所输入的节点中间 生成所需要的板，如下图所示：
②在窗口左上侧
工具条的第三
或第四个添加三单元或四单元板的按钮，即可在节点之间手动建立 Plate 单元。
4、建立 Surface 单元
Surface 单元一般用来模拟混凝土剪力墙，可以由程序自动划分单元。在窗口左上侧
② 板 单 元 性 质 的 定 义 ： 在 上 述 Properties 对 话 框 中 ， 选 择 Thickness ， 便 弹 出 Plate/Surface Property 对话框，方可定义其特性，操作如下图示：
在构件截面特性定义结束后，就可以把所定义的构件赋予结构中相应的构件，具体操作 如下：
10、设计参数定义
在模型建立结束以及荷载输入完毕后，接下来应定义结构的设计参数。在窗口左侧，点 击 Design 后，可以选择定义钢结构、混凝土结构、木结构等不同结构形式设计参数，对不 同的结构形式，应选择不同的设计规范，然后再点击 Define Parameters，在弹出的 Define Parameters 对话框中输入各种设计参数，最后再把定义好的设计参数赋值给相应的构件进 行设计。具体操作如下图示：
建模步骤与方法
Staad 建模是十分方便的，一般来说建立整个几何模型包含如下两个步骤： ①定义与描述节点(Joints)或节点(Nodes)的编号和坐标 ②通过定义节点间的连接关系形成梁、柱、板和墙体单元 在 Staad 中，整个输入数据可以通过图形(GUI)方式、CAD 导入、Excel 输入或通过以英 文单词为命令的文本(命令流)方式输入。Staad 与 ETABS、SAP2000 最大的区别就是它可以 采用命令流的方式来建立几何模型，采用命令流建模简捷、便于修改。
按钮，即可在节点之间手动建立 Surface 单元。
工具条的第五添加 Surface 单元的
5、构件材料属性的定义
在 staad 中，可以定义多种不同性质的材料，方法如下：
在窗口左侧，点击 General/ Material 使程序处在定义材料的状态，点击弹出的对话 框中的 Create 按钮，就可以在弹出的对话框中输入材料名、弹性模量、泊松比、密度等等。
当局部坐标 x 轴平行于整体坐标 Y 轴 时，如整体结构中的柱，Beta 角这样定义： 局部坐标 z 轴绕局部坐标 x 轴旋转到与整体 坐标 Z 轴的正方向相一致所转过的角度。
当局部坐标 x 轴与整体坐标 Y 轴不平行 时，Beta 角这样定义：使局部坐标 z 平行于
整体坐标 X-Z 平面，并且将局部坐标 y 轴指 向整体坐标 Y 轴的正方向时，局部坐标系绕 局部坐标 x 轴所旋转的角度。