SAP2000及PKPM风荷载研究对比
sap2000建模分析
SAP2000建模与分析（一）中南大学铁道学院cscsu20102012-7-3 qq：1799200026SAP2000包含pkpm，pkpm是SAP2000的一个“子集”，SAP2000比pkpm更智能，能自定义，pkpm更像一个“傻瓜相机”。
Pkpm建模分析过程：轴线输入---楼层定义（墙、柱、梁、板）---荷载输入（板荷载、线荷载、节点荷载）----设计信息、楼层组装-----satwe参数设置-----特殊构件补充定义----内力计算-----结果查看-----施工图SAP2000：一：轴线输入：方法如下：a：文件---新模型；b：单击右键---编辑轴网数据；c：定义---坐标系统/轴网。
注：1.在sap2000中，第一次建立的坐标系称为整体坐标系（方法a），随后建立的坐标系称为附加坐标系，可以通过局部坐标系圆点确定与整体坐标系的关系（方法b、c）：2.有时候，可利用参考线，在平面任意位置进行定位，来辅助绘制特殊位置的杆件，参考线在立面中表示一条直线，在平面中表示一个点，要输入与已知点的相对坐标。
具体操作：单击右键---选择“参考线”。
3.pkpm是先建立一个标准层，再用新建标准层的方式完成真个结构的建模，而SAP2000是一次性建好三维图（整体坐标+局部坐标）。
4. CSYS1为一般轴网，Global为整体坐标系。
Global的方向：假定Z为竖直方向，+Z向上；自重荷载总是向下，即-Z方向。
X-Y平面是水平面，水平主方向为+X。
水平面内的角度从X轴正半轴度量。
从+Z向下看X-Y平面，逆时针角度为正。
CSYS1方向：由1（red）、2（white）、3（cyan青蓝色）三个轴组成的正交坐标系统。
局部坐标系的作用：1、建立单元刚度方程；2、定义单元的材料特性和截面几何特性；3、输入单元荷载；4、程序输出结构弯矩、剪力和轴力等内力；5：释放杆端内力；6：施加支座约束。
在结果输出中：M22指绕2-2轴的弯矩, M33指绕3-3轴的弯矩. 扭矩为绕1-1轴的弯矩。
SAP2000 PKPM 结构软件比较
一个比较不错的文章，很多刚开始接触软件的同学不知道学什么软件，这个文章或许可以给你一些导向。
（1）在国内PKPM可以将是葵花宝典级别的。
对于多高层常规结构很好用，其最大的优点，就是傻瓜化，很多参数都是暗箱操作，还有就是可以生成施工图，虽然图面挺烂。
PKPM现在也可以实现一些空间结构的建模与分析，但是使用起来还是有些不方便PKPM不同版本算的结果有区别、不规则结构建模不方便，尤其是08版推出以后更是bug不断，每个月都要修正补丁，给人的感觉就是拆东墙补西墙，稍有编程经验的人都能想到，他们没经过认真的测试。
（2）ETABS、 SAP2000等CSI系列是加州大学Berkeley分校的Wilson教授开发的。
其中ETABS 是针对多高层建筑结构开发的。
ETABS对国内的软件行业起到了里程碑式的作用。
ETABS的出现让人们看到在计算中我们原来可以做到更多。
也是ETABS让人们对结构分析提出了更高的要求，比如弹塑性分析等。
目前ETABS可以做到多高层结构的快速建模、静动力分析、静力弹塑性分析、中国规范校核等。
几乎涵盖了结构工程师的所有要求。
Etabs在工程实践方面有些优势，全球排名前20位的超高层建筑基本都是Etabs进行设计或者校核的，而且有美国工程院院士Wilson教授做技术顾问，计算精度上还是经得起考验的。
（3）SAP2000 则专注与空间结构，比如网壳类、桁架类、不规则结构等，一句话，开发者希望不能用ETABS实现的就可以SAP2000来实现。
和ETABS一样，SAP2000对中国建筑结构领域软件的冲击也很大，因为在SAP2000进入中国的时候业内没有类似可以进行空间结构建模与分析的软件。
在当时 SAP2000算是填补了一个空白。
现在SAP2000更新了很多版本（目前是12.0），增加了很多功能，比如中国规范校核等。
（4）Midas 是中国留学生在韩国主持开发的，为日韩2002年世界杯场馆建设立下汗马功劳，分Civil（桥梁）、Gen（高层）、GTS（岩土）等几个版本，修建韩日世界杯场馆时，Midas还是一个名不见经传的软件公司，为了借助世界杯扩大其影响力，Midas为日韩世界杯所有场馆进行了免费的复核技术，并提供了很多技术支持，就和鸟巢一样，很多钢结构公司都是免费做设计的，为得是扩大自己的品牌影响力，呵呵，迪拜塔的主要设计工作基本是Etabs和 Sap2000完成的，Midas 参与了最后的施工阶段加载设计过程。
基于SAP2000的通信三管塔风荷载加载方法研究
基于SAP2000的通信三管塔风荷载加载方法研究郭晓涵;芦娜【摘要】In this paper, stress and strain of a three-tube communication tower under wind load are calculated through the method of layered space truss. The finite element model of three-tube tower is built by SAP2000 simulation soft-ware and analyzed with the method of diaphragm and virtual surface. On this basis, twostructural analysis results are contrasted. The researches show that the strain using the method of diaphragm is more close to the theoretical value while the stessusing the method of virtual surface is more close to the theoretical value on the condition that the virtual surface is divided legitimately.%本文利用分层空间桁架法对风荷载作用下的通信三管塔进行理论计算，得出三管塔的塔柱内力与塔架位移。
通过SAP2000仿真软件建立三管塔有限元模型，利用虚面法与刚性隔板两种方法加载，分别进行三管塔结构分析。
在此基础上，对不同的加载方式进行了比对。
研究表明，刚性隔板法塔架位移的结果与理论值更为接近；虚面法加载时，在虚面划分合理的情况下，塔柱内力的结果更为接近理论值。
PKPM常见问题解答(第一期)
1.只有一层情况下风荷载的布置问题？答：可以自动生成风荷载，如需自己定义可以在特殊风荷载定义中定义。
(风荷载的Wk计算需要用到体型系数、风压高度变化系数及基本风压，程序可以自动搜索体型，给出默认的体型系数，用户也可以修改；基本风压用户直接填写；风压高度变化系数由结构的楼层高和地面粗糙度来确定，只要填写粗糙度，程序可以按照荷载规范附录自动计算风压高度变化系数；计算出wk，程序自动搜素构件的外轮廓，确定迎风面的面积，然后用A*WK得到本层的风荷载值，如果是刚性楼板作用在刚性楼板的质心上，如果是弹性楼板，平均分派在各个弹性节点上。
因此，不管是多少层程序都能准确计算风荷载。
当然如果是空旷结构，需要人为按照有效迎风面计算风荷载，此时可以在风荷载修改中修改程序自动计算的风荷载。
)2.鉴定加固中使用年限变动的情况下，相关系数是如何的变化？还有就是涉及到鉴定加固是现在的，但是实际工程是以前的，用现在的鉴定加固软件做以前规范版本的旧工程是否准确合理，需要落实。
答：80年代及以前的现有建筑后续使用年限不少于30年—A类—软件执行89规范90年代的现有建筑后续使用年限不少于40年—B类—软件执行89规范2001年以后的现有建筑后续使用年限不少于50年—C类—软件执行01规范3.鉴定加固中斜撑交接处的节点如何处理？答：软件对此没有做任何处理。
加斜撑只是对整体刚度有影响。
（PKPM中对于输入的混凝土斜杆默认为两端固接进行计算，对于输入的钢斜杆默认为两端铰接计算，如果要修改可以在特殊构件补充定义中修改对应的固接铰接信息，当然在实际的处理中，构造要求应该与计算的假定相适应。
）4.钢混结构是否可以做？尤其是钢混结构是否可以出相关的施工图结果（详图之类的）答：可以做，但最好用pmsap软件做，因为pmsap可以对混合结构、隔震减振结构的进行CCQC分析功能，计算后pkpm施工图可以接力pmsap的数据画图。
如果用satwe 就是近似阻尼按4%来计算，误差较大。
SAP2000V14.1自动风荷载工况测试
SAP2000V14.1自动风荷载工况测试付康2014年7月最近在学习SAP2000，发现SAP2000可以自动计算结构在风荷载下的响应，由于内嵌的规范是CHINESE2002，想校核一下其与现行规范计算结果的差异。
在网上GOOGLE相关资料，发现了曲哲的一篇文章《SAP2000中的自动风荷载工况测试》，其详细描述了SAP2000自动计算风荷载的两种方法，并对需要定义的参数含义做了解释。
在经过自己设计的算例测试后，发现文章中有几处疏漏之处，特别是关于SAP2000风振系数的讨论。
个人认为SAP2000在自动风荷载工况中是可以考虑风振系数的，以下是我的算例和结论。
对象：10层钢筋混凝土框架，长*宽=20*10m，高10m。
梁截面尺寸400*800mm，柱截面尺寸1000*1000mm，模型图如下。
模态：结论：1 采用虚面方式计算风荷载时，需要设置的参数如下图。
中国2002风荷载模式栏：建筑宽度B默认为结构沿X方向的宽度（猜测，含义尚不明确），用户可修改默认值，若用户修改的值小于或等于默认值，程序计算的值均相同，若用户修改的值大于默认值，程序计算的值明显偏小，根据后面的测试结果，个人认为在有合理的解释前，不应修改程序的默认值。
风荷载系数栏按《荷载规范》取值，与结构所处地区有关。
PHI-Z的来源有模态分析和Z/H比两种，与《荷载规范》规定的相符，但两种情况下程序计算的结果是相同的。
第一周期的来源有模态分析和用户定义两种，当用户定义的值为1时，与选择模态分析计算的结果是相同的，当用户定义的值为其他值时，计算的结果与选择模态分析计算的结果不同。
猜测用户定义值的含义应该是初步确定的周期值与模态分析得到的周期值的比例，即用户定义的值为1时，用户定义的周期就是模态计算的周期。
个人认为在SAP2000中进行分析时，模态分析是默认运行的，风荷载的参数就没有必要采取《荷载规范》中指定的经验值，而直接采用模态分析得到的值，所以在选择PHI-Z和第一周期的来源时，应选择模态分析。
几款结构分析软件
（1）在国内PKPM可以将是葵花宝典级别的。
对于多高层常规结构很好用，其最大的优点，就是傻瓜化，很多参数都是暗箱操作，还有就是可以生成施工图，虽然图面挺烂。
PKPM现在也可以实现一些空间结构的建模与分析，但是使用起来还是有些不方便PKPM不同版本算的结果有区别、不规则结构建模不方便，尤其是08版推出以后更是bug不断，每个月都要修正补丁，给人的感觉就是拆东墙补西墙，稍有编程经验的人都能想到，他们没经过认真的测试。
（2）ETABS、 SAP2000等CSI系列是加州大学Berkeley分校的Wilson教授开发的。
其中ETABS是针对多高层建筑结构开发的。
ETABS对国内的软件行业起到了里程碑式的作用。
ETABS的出现让人们看到在计算中我们原来可以做到更多。
也是ETABS让人们对结构分析提出了更高的要求，比如弹塑性分析等。
目前ETABS 可以做到多高层结构的快速建模、静动力分析、静力弹塑性分析、中国规范校核等。
几乎涵盖了结构工程师的所有要求。
Etabs在工程实践方面有些优势，全球排名前20位的超高层建筑基本都是Etabs 进行设计或者校核的，而且有美国工程院院士Wilson教授做技术顾问，计算精度上还是经得起考验的。
（3）SAP2000 则专注与空间结构，比如网壳类、桁架类、不规则结构等，一句话，开发者希望不能用ETABS实现的就可以SAP2000来实现。
和ETABS一样，SAP2000对中国建筑结构领域软件的冲击也很大，因为在SAP2000进入中国的时候业内没有类似可以进行空间结构建模与分析的软件。
在当时 SAP2000算是填补了一个空白。
现在SAP2000更新了很多版本（目前是12.0），增加了很多功能，比如中国规范校核等。
（4）Midas 是中国留学生在韩国主持开发的，为日韩2002年世界杯场馆建设立下汗马功劳，分Civil（桥梁）、Gen（高层）、GTS（岩土）等几个版本，修建韩日世界杯场馆时，Midas还是一个名不见经传的软件公司，为了借助世界杯扩大其影响力，Midas为日韩世界杯所有场馆进行了免费的复核技术，并提供了很多技术支持，就和鸟巢一样，很多钢结构公司都是免费做设计的，为得是扩大自己的品牌影响力，呵呵，迪拜塔的主要设计工作基本是Etabs和 Sap2000完成的，Midas参与了最后的施工阶段加载设计过程。
结构计算软件SAP2000与PKPM的比较_徐丽丽
2 某工程排沙洞出口启闭机室排架算例
2.1 排架布置 排架布置如图 1所示 。
2.2 标准荷载 2.2.1 高程 2 222.80 m层楼面荷载
差率 -162 -29 -18
-7 -21 -23
从表 1 ～ 4对照可以看出 , 使用以上 2种软件 , 各梁的弯矩及剪力图形相似 。 但总的来说 SAP2000 的计算成果偏小 。
在恒载作用下 , 各 梁的内 力值 相差 约 20%左 右 。 但在活载作用下各梁的内力值相差较大 。同时 从表 1 ～ 4也可以看出 , 对于承受荷载较大的梁 2种 软件的内力计算成果相差较小 , 仅是对于承受荷载 较小的梁 2种软件的内力计算成果相差较大 。
1 软件介绍
SAP2000是美 国计 算机 和结 构 公司 (CSI)开 发 、采用有限元法进行三维结构分析计算的软件 , 适
收稿日期 :2010-06-28 作者简介 :徐丽丽 (1969 -), 女 , 河南省孟津县人 , 高级工程师 , 从事水工设计工作 .
用于工业建筑 、桥梁 、输电塔 、设备基础 、电力设施等 的结构分析计算 。
SAP2000 是基于 壳元 理 论的 三 维 组 合结 构 有 限 元分析软件 , 用壳元模拟剪力墙和楼板可以较好地反 映其实际受力状态 , 理论上比较科学 , 分析精度高 。
SATWE是将楼板上的荷载导到各个梁上 , 然后 进行计算 , 没有弹性 楼板 (弹性 楼板 -壳单元需要 单独加 ), 是在楼板处加刚性隔板 。 SAP2000具有弹 性楼板 , 不具有楼板导荷载功能 , 是在楼板上直接加 面荷载 , 利用壳单元 , 是三维有限元的计算理论 。误 差产生的原因可能主要是对楼板的计算假定不一样 造成的 。
sap2000较PKPM的优势
发帖人sap2000与优势在哪?xyz888于2005-04-04 21:40请教了,sap2000较PKPM的优势在哪,要不要都学一学?谢谢--------------------------------------------------------中国在设计，基本上PKPM属于必须会的软件，这个就和CAD一样常用！sap2000可以选择性的学习，因为同类多。
sap2000和pkpm的差别比较大，优势在于：sap2000通用性好，具备世界领先的计算核心ocean2000 编辑于2005-04-04 22:34浮于2005-04-15 16:34我做钢结构设计,PKPM用的很少!主要是模型的建立不是那么方便,毕竟在CAD里面建立的模型是更好的选择.SAP主要是要自己输入,对新手来说,因为对规范不是那么熟悉,可能会漏项,会出现很大的错误.对于复杂结构PKPM因为自身建模型的缺陷,差距很大!我素有志，清居林泉，载花种竹，随遇而安；既不想功名震地，也不祈富贵向天。
茅屋不漏，布衣长穿，樽不乏酒，瓮五知己常往来，溪边煮茶琴瑟谈。
上奉父母，下抚儿男，无疾无难，无恨无怨；平生所愿都已足,勿需得陇望蜀烦。
y于2005-05-15 10:06没得比，如果SAP2000能与中国规范再结合得紧密一点，后处理出图方面再有一个接力软件，我看pkpm就可以淘汰了。
的例子，如果你改变一下PKPM模型上某个点的坐标，那么与这个点相连的杆件及其上的信息全部消失，都21世纪了，还用且如此流行确实是悲哀。
另外，PKPM搞自我封锁，软件说明书上不提技术细节，非得上它得那个培训班才能学点东西（更何老师只知道软件，对力学及结构原理方面得东西懂得并不多）。
非线性，BUCKLING分析，PUSHOVER分析，时程分析方面的功能更是PKPM所没有的。
ocean2000 编辑于2005-05-15 10:43大于2005-06-04 22:51yxs_li 说得是否有些过分了？是全国几乎不分大中小型设计都在用它，还是有其优点的（否则无论如何也不可能这么火，PKPM也没有逼着你来用）。
SAP2000 中的自动风荷载工况测试
SAP2000中的自动风荷载工况测试曲哲2008-5-1越来越发现SAP2000作为一款工程设计类有限元分析软件还是有许多优越性，但任何一个有限元软件，最要命的就是帮助文档不健全。
这也是我当初疏远MARC而转投ABAQUS 的主要原因之一。
帮助文档不健全的一个后果是用户难以方便的学习使用软件；另一个更要命的后果是，用户不能方便的知道自己输入的东西对于软件来说到底意味着什么，结果只能有一个，就是“Garbage in, garbage out.”为了避免发生这种情况，用户不得不对软件中含义不明确的输入参数进行额外的测试，甚至去猜它到底是什么意思。
现在要做的，就是通过一些简单的测试算例，去猜测SAP2000中基于我国规范的自动风荷载工况的设置中的一些参数是什么意思。
SAP2000中有两种方式可以定义自动风荷载工况，一种是在受风面（迎风面或者背风面）处建立虚拟面（一般可以用厚度为0的壳单元来建），然后再通过Area Load中的Wind pressure coefficients对该面施加风荷载，这时在风荷载工况的定义应选择Exposure from Area Objects（如图1中的B）；另一种是通过刚性楼板施加风荷载，这时应首先把需要施加风荷载的楼层通过Joint Constrain建立为刚性楼板（Rigid Diaphragm），再在风荷载工况中选择Exposure from Extents of Rigid Diaphragms（如图1中的A），这时不需要再定义任何其它荷载，风荷载会自动施加到各个刚性楼板上。
AB图1 SAP2000中基于我国规范的自动风荷载定义对话框在自动风荷载工况的对话框中，Wind Exposure Parameter，Exposure Height，WindCoefficients以及PhiZ Source等四部分中各个参数的物理意义都比较明确，而T1 Source和Other Parameter两部分就比较诡异了。
Sap2000风荷载工况
SAP2000中的自动风荷载工况测试曲哲2008-5-1越来越发现SAP2000作为一款工程设计类有限元分析软件还是有许多优越性，但任何一个有限元软件，最要命的就是帮助文档不健全。
这也是我当初疏远MARC而转投ABAQUS 的主要原因之一。
帮助文档不健全的一个后果是用户难以方便的学习使用软件；另一个更要命的后果是，用户不能方便的知道自己输入的东西对于软件来说到底意味着什么，结果只能有一个，就是“Garbage in, garbage out.”为了避免发生这种情况，用户不得不对软件中含义不明确的输入参数进行额外的测试，甚至去猜它到底是什么意思。
现在要做的，就是通过一些简单的测试算例，去猜测SAP2000中基于我国规范的自动风荷载工况的设置中的一些参数是什么意思。
SAP2000中有两种方式可以定义自动风荷载工况，一种是在受风面（迎风面或者背风面）处建立虚拟面（一般可以用厚度为0的壳单元来建），然后再通过Area Load中的Wind pressure coefficients对该面施加风荷载，这时在风荷载工况的定义应选择Exposure from Area Objects（如图1中的B）；另一种是通过刚性楼板施加风荷载，这时应首先把需要施加风荷载的楼层通过Joint Constrain建立为刚性楼板（Rigid Diaphragm），再在风荷载工况中选择Exposure from Extents of Rigid Diaphragms（如图1中的A），这时不需要再定义任何其它荷载，风荷载会自动施加到各个刚性楼板上。
AB图1 SAP2000中基于我国规范的自动风荷载定义对话框在自动风荷载工况的对话框中，Wind Exposure Parameter，Exposure Height，WindCoefficients以及PhiZ Source等四部分中各个参数的物理意义都比较明确，而T1 Source和Other Parameter两部分就比较诡异了。
各种结构软件对比心得
各种结构软件对比心得- 结构理论（1）在国内PKPM可以将是葵花宝典级别的。
对于多高层结构特别好用，其最大的优点，也是大家所依赖的就是可以很快的配筋并出图。
现在也可以实现一些空间结构的建模与分析，但是使用起来还是有些不方便。
早期人们一直都是用PKPM行遍天下，只是后来随着ETABS等国外软件进来后才有人开始对其有些微词。
因为很多人觉得PKPM算起来有问题，比如不同版本算的结果区别啦、不规则结构建模不方便啦等等。
但是只要是做设计的，没有人能离开PKPM的。
（2）3D3S不知道如何给它定位。
这是同济大学张其林老师开发的，可以计算的结构体系有：轻钢、厂房、多高层结构、空间钢结构、索膜结构等，可以进行中国规范校核。
真是神通广大啊，不过，每个模块都是单独卖的。
个人看来，在国内软件中3D3S算是比较成功的了，至少在商业化方面走到比较靠前。
（3）MST是浙江大学罗尧治开发的，专门用于网架和网壳结构的分析与计算，算是一个专业小软件。
不过在空间结构领域可以使用以下，特别是可以用它来建模，比自己画方便多了。
（4）MTS是同济大学李国强老师开发的，可以认为是针对多高层建筑结构开发的。
在国内也有一定的用户，不过早期听说使用不是很方便，不知道现在改进的如何了。
据介绍，这个软件可以很好的考虑阻尼器的计算，由于没有使用过，所以不是很了解。
（5）同济启明星是同济大学编制的一个软件，用于深基坑、桩基础、边坡稳定、天然地基等，方向是向地下发展的。
很不错，用起来挺方便的，而且目前类似的软件不多。
以上是国内软件的简单介绍，下面对老外的软件进行一下梳理：（6）ETABS、SAP2000、SAFE、PERFORM-3D等CSI系列是加州大学Berkeley分校的Wilson教授开发的。
其中ETABS是针对多高层建筑结构开发的。
ETABS对国内的软件行业起到了里程碑式的作用。
ETABS的出现让人们看到在计算中我们原来可以做到更多。
也是ETABS让人们对结构分析提出了更高的要求，比如弹塑性分析等。
结构分析设计软件SAP2000和PKPM在钢混结构中的应用分析
结构分析设计软件SAP2000和PKPM在钢混结构中的应用分析摘要：本文通过应用结构分析设计软件SAP2000对水泥厂窑头进行计算和分析，阐述了SAP2000在钢混结构设计中的直观性和优越性，同时，结合国内结构分析设计软件PKPM进行了结果对比分析，得出了结构分析设计软件SAP2000在钢混结构设计中的可靠性，为实际工程中的结构有限元分析设计软件的选择提供了一些论证，以便大家在今后的工程中根据结构的具体形式采取更加合理的设计软件。
关键词：结构分析；SAP2000；钢混结构；PKPM绪论结构的有限元法分析是随着计算机模拟技术的发展逐步兴起的，目前国内外的结构分析设计软件很多，在国内应用最多的由中国建筑科学研究院PKPKCAD工程部编制的PKPM系列软件，它在国内设计行业占有绝对优势，在工业与民用建筑中得到了广泛的应用。
它紧跟行业需求和规范更新，不断推陈出新开发出对行业产生巨大影响的软件产品，使国产自主知识产权的软件十几年来一直占据我国结构设计行业应用和技术的主导地位。
而SAP2000是由美国Computer and Structures Inc.（CSI）公司开发和编制的集成化的通用结构分析和设计软件，它可以对建筑结构、工业建筑、桥梁、管道、大坝等不同体系类型的结构分析和设计，也可以根据需要完成世界大多数国家和地区的结构规范设计。
作为国际化的结构分析设计软件，它与国内软件的概念和体系存在着一定的区别[1]。
SAP2000可以给设计者提供一个直观简洁的视图界面，而且还可以在同一界面中进行结构的建模、分析和设计，同时应用计算机高效准确的分析技术和直观完善的数据展示，已经逐步在国内得到了的推广，特别是从事国外工程项目的设计工作，作为国际通用软件的SAP2000可以更加有效的提高我国设计者的水平和效率，增强我国设计行业在国际平台上的竞争力。
同时它还具有强大的荷载定义和结构分析功能，荷载定义包括面荷载、车道荷载、应变荷载、表面压力荷载、孔隙压力荷载、预应力荷载等，结构分析功能包括了模态分析、反应谱分析、屈曲分析、push—over分析及阶段施工分析、非线性动力分析等。
SAP2000及PKPM风荷载研究对比
SAP2000及PKPM风荷载研究对比发表时间：2019-07-31T10:04:49.247Z 来源：《城镇建设》2019年第9期作者：侯学谦[导读] 详细讨论当建筑物在风荷载控制下需要考虑风振效应时，两软件对风荷载计算参数的设置以及影响因素。
中国华电科工集团有限公司环保分公司北京 100160摘要：利用Sap2000及PKPM对同一结构施加风荷载，研究软件对风荷载计算值的差异，并将计算结果与规范[1]计算值进行对比，用于指导实际工程在风荷载控制下的结构分析与设计。
关键词：SAP2000，PKPM，风荷载，对比绪论SAP2000及PKPM为建筑结构常用的分析设计软件，对风荷载的计算有各自特点。
本文详细讨论当建筑物在风荷载控制下需要考虑风振效应时，两软件对风荷载计算参数的设置以及影响因素。
1 结构模型为了方便比较，模型设定为无支撑纯钢框架结构，平面18m18m（等分3跨3跨），共10层，层高3m，总高30m，钢柱截面HW400400，主轴平行于X轴，钢梁HN500200，材料为Q345B，不考虑楼板作用，只考虑结构自重荷载，不考虑活荷载作用。
2 SAP2000结构分析SAP2000对风荷载计算有两种方法，分别为通过刚性隔板自动生成，以及通过结构表面虚面手动施加。
本文采用第一种方法计算结构风荷载。
材料、截面定义及模型建立完成后，点击定义-荷载模式，分别定义WX及WY荷载模式，类型选择wind，自动侧向荷载选择chinese2012，添加完成后，点击WX，选择修改侧向荷载，出现图1界面。
方向角默认0值，结构宽度18m，体形系数1.3，基本风压0.45，基本周期选择模态分析，阻尼比填0.01，点击确定后再以同样方法完成WY的设置，WY方向角填90，其他参数与WX设置相同。
作用对象由于选择了（准）刚性隔板，点击定义-节点约束，在出现的界面框中选择约束类型为Diaphragm，点击添加约束，勾选准刚性隔板，勾选根据标高Z自动指定多个隔板约束，点击确定。
SAP2000 中的自动风荷载工况测试
SAP2000中的自动风荷载工况测试曲哲2008-5-1越来越发现SAP2000作为一款工程设计类有限元分析软件还是有许多优越性，但任何一个有限元软件，最要命的就是帮助文档不健全。
这也是我当初疏远MARC而转投ABAQUS 的主要原因之一。
帮助文档不健全的一个后果是用户难以方便的学习使用软件；另一个更要命的后果是，用户不能方便的知道自己输入的东西对于软件来说到底意味着什么，结果只能有一个，就是“Garbage in, garbage out.”为了避免发生这种情况，用户不得不对软件中含义不明确的输入参数进行额外的测试，甚至去猜它到底是什么意思。
现在要做的，就是通过一些简单的测试算例，去猜测SAP2000中基于我国规范的自动风荷载工况的设置中的一些参数是什么意思。
SAP2000中有两种方式可以定义自动风荷载工况，一种是在受风面（迎风面或者背风面）处建立虚拟面（一般可以用厚度为0的壳单元来建），然后再通过Area Load中的Wind pressure coefficients对该面施加风荷载，这时在风荷载工况的定义应选择Exposure from Area Objects（如图1中的B）；另一种是通过刚性楼板施加风荷载，这时应首先把需要施加风荷载的楼层通过Joint Constrain建立为刚性楼板（Rigid Diaphragm），再在风荷载工况中选择Exposure from Extents of Rigid Diaphragms（如图1中的A），这时不需要再定义任何其它荷载，风荷载会自动施加到各个刚性楼板上。
AB图1 SAP2000中基于我国规范的自动风荷载定义对话框在自动风荷载工况的对话框中，Wind Exposure Parameter，Exposure Height，WindCoefficients以及PhiZ Source等四部分中各个参数的物理意义都比较明确，而T1 Source和Other Parameter两部分就比较诡异了。
最新SAP2000风荷载测试_pdf
最新SAP2000风荷载测试_pdfSAP2000V14.1自动风荷载工况测试付康2014年7月最近在学习SAP2000，发现SAP2000可以自动计算结构在风荷载下的响应，由于内嵌的规范是CHINESE2002，想校核一下其与现行规范计算结果的差异。
在网上GOOGLE相关资料，发现了曲哲的一篇文章《SAP2000中的自动风荷载工况测试》，其详细描述了SAP2000自动计算风荷载的两种方法，并对需要定义的参数含义做了解释。
在经过自己设计的算例测试后，发现文章中有几处疏漏之处，特别是关于SAP2000风振系数的讨论。
个人认为SAP2000在自动风荷载工况中是可以考虑风振系数的，以下是我的算例和结论。
对象：10层钢筋混凝土框架，长*宽=20*10m，高10m。
梁截面尺寸400*800mm，柱截面尺寸1000*1000mm，模型图如下。
模态：结论：1 采用虚面方式计算风荷载时，需要设置的参数如下图。
中国2002风荷载模式栏：建筑宽度B默认为结构沿X方向的宽度（猜测，含义尚不明确），用户可修改默认值，若用户修改的值小于或等于默认值，程序计算的值均相同，若用户修改的值大于默认值，程序计算的值明显偏小，根据后面的测试结果，个人认为在有合理的解释前，不应修改程序的默认值。
风荷载系数栏按《荷载规范》取值，与结构所处地区有关。
PHI-Z的来源有模态分析和Z/H比两种，与《荷载规范》规定的相符，但两种情况下程序计算的结果是相同的。
第一周期的来源有模态分析和用户定义两种，当用户定义的值为1时，与选择模态分析计算的结果是相同的，当用户定义的值为其他值时，计算的结果与选择模态分析计算的结果不同。
猜测用户定义值的含义应该是初步确定的周期值与模态分析得到的周期值的比例，即用户定义的值为1时，用户定义的周期就是模态计算的周期。
个人认为在SAP2000中进行分析时，模态分析是默认运行的，风荷载的参数就没有必要采取《荷载规范》中指定的经验值，而直接采用模态分析得到的值，所以在选择PHI-Z和第一周期的来源时，应选择模态分析。
PKPM,SAP2000中的楼板
PKPM,SAP2000中的楼板一、PKPM1.刚性楼板在采用楼板平面内无限侧刚假定时，每块刚性楼板有三个公共自由度（u,v,θ），那么刚性楼板内每个节点的独立自由度只剩下3个（θ,θ,ω）了，这样极大的减少了结构整体自由度数，结构分析工作得到了很大程度的简化，从而提高了工作效率，这一有点正是刚性楼板假定能够被广泛接受的重要原因。
在采用刚性楼板假定时，忽略了楼板平面外的刚度，使结构总刚度偏小。
事实上，楼板的面外刚度在某种意义上来讲可以理解为楼面梁的有效翼缘，为此，规范给出了用近似梁刚度放大系数形式来间接地考虑楼板的面外刚度。
对于两侧都与刚性楼板相连的梁，取边梁的刚度放大系数; 对于其他情况的梁（包括不与楼板相连的独立梁和仅与弹性楼板6和弹性楼板3相连的梁），梁刚度不放大。
对于复杂楼板形状的结构工程，如楼板有效宽度较窄的环形楼面或其他有大开洞楼面、有狭长外伸段楼面、局部变窄产生薄弱连接的楼面、连体结构的狭长连接楼面等场合，楼板面内刚度有较大削弱且不均匀，楼板的面内变形会使楼层内抗侧刚度较小的构件的位移和内力加大。
2.弹性楼板6弹性楼板6假定是采用壳单元真实地计算楼板的面内刚度和面外刚度。
从理论上讲，弹性楼板6假定是最符合楼板的实际情况，可以应用与任何工程。
但实际上。
在采用弹性楼板6假定时，部分竖向楼面荷载将通过楼板的面外刚度直接传递给竖向构件，导致梁的弯矩减小，相应的配筋也会减小。
这与采用刚性楼板假定不同，因为采用刚性楼板假定时，所有的竖向楼面荷载都通过梁传递给竖向构件。
这点差异造成采用弹性板6假定和采用刚性楼板假定的梁配筋安全储备不用，而过去所有关于梁的工程经验都是在刚性楼板假定前提下配筋安全储备相对应的。
弹性楼板6假定是针对板柱结构和板柱-抗震墙结构提出的采用弹性楼板6假定进行板柱结构或板柱-抗震墙结构分析时，首先要求在PMCAD交互式建模时，在假定的等待梁位置上，布置截面尺寸为100mm*100mm的矩形截面混凝土虚梁。
佳构STRAT和MIDAS_SAP2000_PKPM对比
没有
荷载包络自动生成
有。规范组合，互异组合机制
有，但自定义荷载组合
没有
构件内力图平面表示，PKPM功能
有。多种形式：数值式、三维直方图、平面直方图、轴线颜色图。
有
没有
定义多塔，各单塔分析结果输出
有
有பைடு நூலகம்
没有
几何非线性大位移分析
有
有
没有
动力弹塑性分析
有，当前最快
有，速度慢
没有
STRAT与Midas Building、PKPM比较
没有
没有
单元扩展
有，简便方式，一次操作得到空间曲面、隧道等复杂模型。面->体扩展得到大坝实体模型。
有，简单功能
有，简单功能
空间解析曲线
有，
没有
没有
空间解析曲面
有，柱面、椭球、抛物面、双曲面，以及解析函数输入的任意二次曲面
没有
没有
样条曲线、曲面
有，直接得到分格的空间样条曲面
没有
没有
空间曲面计算
有，任意曲面与已有图形的交点计算
专用软件
功能单一
专用软件
功能单一
材料定义
材料与单元分别定义。Ch命令批量修改，不同类型单元同时修改。
材料属性与单元可以分开定义，可以成批修改材料属性
材料属性与单元绑定，只能按单元单个修改
节点、单元移动、复制等编辑功能
全面，操作简便，完全命令行操作，同AutoCAD。@引导偏移量输入，F8正交xyz偏移输入。
有，但不完全。鼠标操作中图形选择、定位点选择分开，操作繁琐
没有此功能
定义时间依
存性材料
有。特有时间属性定义，不仅材料，所有单元、约束等均有时间定义
下部平接钢结构通廊SAP2000建模分析
下部平接钢结构通廊SAP2000建模分析下部平接钢结构通廊SAP2000建模分析樊正军（中冶北方（大连）工程技术有限公司，辽宁大连116600）摘要：带式输送机通廊有时做成下部平接钢结构通廊，这种结构形式的钢桁架通廊与结构力学平面桁架计算方法稍有不同，文章采用结构结构分析软件SAP2000并结合工程实力对这种结构形式进行了建模分析，并用PKPM对计算结果进行了比较与分析，指出了二者之间的区别并进行了分析，对类似结构的设计和施工具有一定的参考意义。
关键词：带式输送机；下部平接钢通廊；SAP2000；PKPM；建模分析比较引言带式输送机又称胶带输送机，可用于水平运输或倾斜运输，由于使用方便，被广泛应用于现代各种工业企业中，如矿山井下巷道、地面运输系统、露天采矿场及选矿厂等。
带式输送机大多安装在通廊内，由于运输距离长，其通廊长度大，有时要跨越地面建筑物、道路河流等，这种情况下大多采用钢结构通廊（简称钢通廊）。
钢通廊相比混凝土结构通廊而言，由于具有自重轻、跨度大、节省材料、施工方便以及可以合理利用场地等优点，近年来带式输送机钢通廊的应用越来越广泛。
钢结构通廊的结构形式一般采用空间桁架，为减小桁架高度、减少外侧墙面彩板面积及节约钢材量，桁架下弦杆件可选用工字钢或H型钢，将支承带式输送机支腿荷载的梁和起横向联系作用将荷载传至桁架节点的水平横梁布置成顶面与桁架下弦工字钢或H型钢顶面平齐，我们将这种钢结构通廊称之为下部平接钢结构通廊。
本文将结合工程实例，运用结构分析软件SAP2000对这种结构形式的钢通廊进行了建模分析，同时用PKPM进行了校核，为此类结构的设计分析提供一种方法和思路，具有一定的借鉴和参考意义。
1 工程实例概况某钢厂烧结工程项目中一段跨度为30m的胶带机通廊，胶带机支腿荷载为5kN/m，两侧走人处活荷载为3.0kN/m2，该段通廊要求不封闭不采暖。
根据以上要求选用结构形式为下部平接钢桁架通廊，结构布置方案如下：由于工艺要求净宽度3.5m，考虑钢桁架端部门型架宽度等布置两侧桁架中心线距离为3.8m；上弦布置十字交叉水平支撑L75x6，上弦水平连接横梁选用2[12.6背对背组合；桁架下弦布置胶带机支腿梁I16和水平连接横梁HW175x175x7.5x11，满铺-5纹钢板（下方设-60x6@500加劲板，纹钢板及加劲板与钢梁焊接牢固可靠，可假定纹钢板平面内刚度无穷大）；桁架高度取2.7m，桁架端竖杆HM294x200x2x12，端斜腹杆2L125x8，其他斜腹杆2L90x6，桁架所有直腹杆均为2L75x6。
SAP2000与MIDAS的优缺点
SAP2000与MIDAS 的比较两者的优缺点如下：技术角度:1、Midas：要一层一层的给墙单元编号，不能整体或者默认为墙单元编号（在前处理模型，建筑物数据，自动生成墙号，此开关最好程序能够默认处理，以避免用户人为操作很不方便）；Sap2000：能为墙单元编号，操作要方便的多。
2、Midas: 多塔模型分块刚，刚心程序不能自动计算;Sap2000: 可以为多塔结构指定分块刚的假定。
3、Midas: 风荷载体型系数不能分层或者分段考虑。
Sap2000: 风荷载体型系数可以分层或者分段考虑。
4、Midas，Sap2000:都不能考虑吊车荷载。
5、Midas: 单元相交时所形成的节点不能自动分割单元，比如梁单元与墙单元相交时形成的节点不能自动分割墙单元；Sap2000:可以。
6、梁的裂缝验算两者都不能实现。
7、Midas:对于定义了弹性楼板的楼层，在建立了板单元之后对于周边单元形成了节点，不能自动分割周边单元；Sap2000: 可以。
8、Midas:不能考虑框架梁抗扭计算功能；Sap2000: 可以。
9、Midas:用户不能编辑钢筋设计强度值的功能；Sap2000: 可以。
10、Midas:在模型窗口利用鼠标快捷键动态显示放大、缩小及旋转时，定位点不准确，没有按鼠标所在点放大、缩小及旋转；Sap2000: 没有此问题。
11、Midas:定义弹性楼板后，风荷载输入存在困难。
Sap2000: 没有此问题。
12、两者都不能输出各个振型对各层所贡献的地震力及基底总剪力。
13、Midas:空间网格结构面荷载的施加只能按节点荷载输入，太麻烦。
Sap2000:可以按体型系数施加。
14、Midas:风荷载的输入不能由用户定义风载作用面；Sap2000:可以。
15、Midas：计算内核不如sap2000的精确。
16、Midas：对于混合结构分别指定阻尼比是不适合中国规范的。
中国规范阻尼比都是对于整个结构而言的。
17、Midas：墙单元的塑性铰不能考虑铰的强度退化。
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SAP2000及PKPM风荷载研究对比
发表时间：2019-07-31T10:04:49.247Z 来源：《城镇建设》2019年第9期作者：侯学谦[导读] 详细讨论当建筑物在风荷载控制下需要考虑风振效应时，两软件对风荷载计算参数的设置以及影响因素。
中国华电科工集团有限公司环保分公司北京 100160摘要：利用Sap2000及PKPM对同一结构施加风荷载，研究软件对风荷载计算值的差异，并将计算结果与规范[1]计算值进行对比，用于指导
实际工程在风荷载控制下的结构分析与设计。
关键词：SAP2000，PKPM，风荷载，对比
绪论
SAP2000及PKPM为建筑结构常用的分析设计软件，对风荷载的计算有各自特点。
本文详细讨论当建筑物在风荷载控制下需要考虑风振效应时，两软件对风荷载计算参数的设置以及影响因素。
1 结构模型
为了方便比较，模型设定为无支撑纯钢框架结构，平面18m18m（等分3跨3跨），共10层，层高3m，总高30m，钢柱截面HW400400，主轴平行于X轴，钢梁HN500200，材料为Q345B，不考虑楼板作用，只考虑结构自重荷载，不考虑活荷载作用。
2 SAP2000结构分析
SAP2000对风荷载计算有两种方法，分别为通过刚性隔板自动生成，以及通过结构表面虚面手动施加。
本文采用第一种方法计算结构风荷载。
材料、截面定义及模型建立完成后，点击定义-荷载模式，分别定义WX及WY荷载模式，类型选择wind，自动侧向荷载选择chinese2012，添加完成后，点击WX，选择修改侧向荷载，出现图1界面。
方向角默认0值，结构宽度18m，体形系数1.3，基本风压0.45，基本周期选择模态分析，阻尼比填0.01，点击确定后再以同样方法完成WY的设置，WY方向角填90，其他参数与WX设置相同。
作用对象由于选择了（准）刚性隔板，点击定义-节点约束，在出现的界面框中选择约束类型为Diaphragm，点击添加约束，勾选准刚性隔板，勾选根据标高Z自动指定多个隔板约束，点击确定。
选择全部构件，点击指定-节点-节点约束，点击确定。
为了方便后续对风荷载计算结果进行比较，需对整个结构按照层进行截面切割。
[2] 首先对每层梁柱构件指定为组，并点击定义-截面切割，如图2所示。
定义质量源及荷载组合后，点击运行分析。
点击显示-变形图，选择MODLE，查看第一振型，点击确认。
可以查看结构第一振型变形图，并可以看到周期为0.5078、频率值1.969，点击界面下方右向箭头可以查看下一振型变形、周期及频率，并可查看其变形动画。
点击显示-表格，选择other output items ,点击确定后在出现表格中可以查看各层WX及WY风荷载作用值，该表格可以导出为EXCLE文件，方便编辑使用。
经过整理后WX作用荷载值F10~F2分别为，86kN、77kN、72kN、67kN、56kN、51kN、45kN、39kN、34kN。
将计算结果，第一模态振型周期0.5078，代入荷载模式-侧向风荷载，基本周期T1的用户指定值。
重新运行分析，风荷载计算结果值与前相同。
3 PKPM结构分析
利用PKPM软件建立相同结构模型，风荷载参数设置图3所示。
X向结构基本周期及Y向基本周期为首次运行分析后，得到的结构周期值，其默认值是根据简化公式得到的周期，计算结果有误差。
阻尼比填写1%，体形系数填写1.3，分段数1，勾选考虑顺风向风振效应。
点击运行计算。
点击计算结果-文本查看，风荷载信息，可得WX作用荷载值F10~F2分别为，86kN、81kN、75kN、69kN、64kN、58kN、52kN、47kN、43kN。
4 计算对比
根据计算结果，SAP2000模型周期T1=0.5078，PKPM模型周期T1=0.5142，相差1.26%,可见两种软件对周期计算结果接近。
按照周期值T1=0.5078，根据《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）式8.1.1-1 [1] 对X方向计算结构楼层风荷载，对比两种软件计算结果汇总与表1。