结构软件学且思——以SAP2000为例初级培训大纲

雕工培训系列课程结构软件学且思——以SAP2000为例培训大纲主讲人：大亮（五年结构软件开发经验，五年结构设计经验）2012年说明•此大纲还在修改中，如果您看完后，还有想了解的，不妨将您想了解的内容或建议–发邮件到33806142@。

–或者加入QQ讨论群215552035，将疑问整理好，放到群共享区。

•本培训为初级培训，暂定将从2012年4月起通过YY 软件（）进行。

打算分两阶段：–第一阶段5~6次课，重点讲SAP2000的基本功能，不含弹塑性等复杂功能；–第二阶段6~8次课，主要利用SAP2000完成一些简单算例来夯实结构设计中常用的一些概念，比如弯曲变形、剪切变形的估算、振型的物理意义和应用等。

4/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ讨论群21555203524/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ 讨论群2155520353第一节勿在浮砂筑高台4/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ 讨论群2155520354使用软件的四个境界1.1本培训适合谁1.2阅读前的必要基础1.3摆布软件还是被软件摆布——练拳不练功，到老一场空；练功不练拳，犹如无舵船1.4如何看待建筑结构软件——看看结构软件界的大佬们怎么说1.4.1钱令希1.4.2Edward L.Wilson1.4.3Leroy.Z.Emkin1.5 各校结构力学老师怎么说1.5.1 天津大学张蕴美1.5.2 东南大学单建（《趣味结构力学》之5.10 “电脑VS 人脑”）......1.5 结构软件是结构工程师的鸦片和香烟1.5.1曾是田里一枝花1.5.2医家也曾选中它1.5.3如今臭名为毒品1.5.4结构工程师健康自测题——测测中毒有多深1.6 选择什么样的香烟——选择之难1.7 前辈建筑师、结构工程师语录1.7.1 Louis I. Khan1.7.2 Eduardo Torroja1.7.3 Mario Salvadori1.7.4 林同炎1.8 器、术、法、道的四个境界1.8.1器1.8.2技与术1.8.3法1.8.4道1.9 穿越大辩论：荀子之“君子性非异善假于物也” VS 佛教之“明心见性”1.9.1 “器”利“道”钝的时代1.9.2 “夫学贵得之于心”4/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ讨论群21555203552. SAP2000前世今生2.1SAP2000发展极简史2.1.1 1963年，Edward L.Wilson在Ray W. Clough教授指导下完成了其博士论文《二维结构的有限元分析》2.1.2 Edward L.Wilson和Ray W. Clough开发了SMIS（Symbolic MatrixInterpretive System）2.1.3 1969年，Edward L. Wilson教授在SMIS的基础上开发的第二代线性有限元分析程序即SAP（Structural analysis program）2.1.4 1975年，Wilson教授的学生Ashraf Habibullah创立了Computers andStructures (CSI)公司，将SAP系列软件市场化。

2.1.5 1981年，Wilson教授编写了适应微机的程序SAP81（此前的程序一般都是运行在小型机上的）2.1.6 1996年，CSI发布了SAP的第一个集成到微软Windows操作系统的版本......2011年，CSI发布了SAP2000V15版。

2.2CSI公司简介1975年，Wilson教授的学生Ashraf Habibullah创立，2.3SAP系列软件的徒子徒孙2.3.1 SAP81-CH，SAP84，北大袁明武，陈璞等2.3.2 SAP5P，1986年由北大力学系曲圣年，吴良芝移植到IBM-PC/XT微型机上，2.3.3 SAP90，SAP91......4/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ讨论群21555203563 第二节起手式——从一个简单模型入手3.1吾未见好德如好色者也——初识SAP2000的色与艺3.1.1 详尽且不过气的帮助文件——非开裆裤软件的标志之一3.1.2 详尽的测试算例——做人要厚道，搞软件也是3.2例题描述3.2.1步骤一：运行SAP2000，进行初始设置3.2.2步骤二：建立大致骨架、设定梁柱基本截面、定义支座3.2.4步骤三：布置楼板3.2.5步骤四定义荷载工况3.2.6运行分析，查看结果按中国规范设计3.2.7步骤五4/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ讨论群2155520357操作步骤编辑->编辑点->对齐点V15中取消了V14中用键盘上的上下左右键来转动视图的功能，非常脑残非常不爽。

SHIFT+鼠标中键旋转4/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ讨论群21555203584/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ 讨论群2155520359修改支座约束视图->设置三维视图指定->节点->约束布置楼板定义 -> 截面属性 -> 面截面4/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ讨论群21555203510楼板剖分指定 -> 面 -> 面自动网格划分选择 -> 选择 -> 属性 -> 面截面4/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ讨论群21555203511荷载定义 -> 荷载模式指定 -> 框架荷载 -> 分布4/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ讨论群21555203512面荷载指定 -> 面荷载 -> 均布（壳）4/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ讨论群21555203513荷载是从天上掉下来的吗？——为什么需要定义质量源定义 -> 质量源4/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ讨论群21555203514定义荷载组合定义 -> 荷载组合4/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ讨论群21555203515查看内力、变形结果显示 -> 显示力/应力 -> 节点或F7显示 -> 显示力/应力 -> 框架/索/钢束或F8显示 -> 显示变形或F64/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ讨论群215552035164/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ 讨论群21555203517表格方式输出内力等信息及过滤按中国钢结构规范设计——梁的参数的指定V15 中国规范4/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ讨论群215552035184/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ 讨论群21555203519按中国钢结构规范设计——柱的参数的指定4/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ 讨论群21555203520设计参数集中显示4/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ 讨论群21555203521设计结果查看及详细解读调模型——靠人还是靠机？•Edward L.Wilson：The idea that an expert-system computer program，with artificial intelligence， will replace a creative human is an insult to all structural engineers.•“那种认为计算机专家系统，所谓的人工智能将要取代具有创造力的人的观点是对结构工程师的侮辱”。

4/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ讨论群21555203522第三节 SAP2000软件功能问与答• 4.1授人以鱼不如授人以渔——如何利用软件的帮助文件？• 4.2SAP2000中整体坐标系(Global Coordinate)的定义• 4.3SAP2000中局部坐标系（Local Coordinate）的定义• 4.4SAP2000中的杆• 4.5软件设置相关问题– 4.5.1吾未见好德如好色者也——界面的重要性– 4.5.2如何设置荷载以及内力、位移的显示比例4.6结构建模常见问题之一——几何信息 - 4.6.1如何修改单位？–4.6.2如何显示任意两点间的距离？–4.6.3如何合并几个点–4.6.4如何生成坡屋顶–4.6.5如何在界面上显示杆件的起始端和末端、杆件编号、杆件、杆件局部坐标系以及杆件两端的约束情况–4.6.6如何将一根杆件分成几份？–4.6.7如何调转杆件的起末点？–4.6.8如何将几根杆件合并为一根？–4.6.9如何在两根杆件交叉处生成节点？• 4.6.10 如何使两根共面的杆件相交（类似于AutoCAD的extend命令）？• 4.6.11 如何给不同截面的杆件指定不同的颜色• 4.6.12 如何只显示模型中的一部分结构• 4.6.13 如何查询某节点、某杆件、某板单元、面单元、体单元的信息等？• 4.6.14 如何在屏幕上以提示条的方式显示节点、杆件、板、面的信息• 4.6.15 如何显示节点、杆件、块体的编号，以及如何调整编号的字体和颜色？• 4.6.16 什么时候需要对节点、杆件、板单元、块体单元进行重新编号？• 4.6.17 如何将节点、杆件、板单元、块体单元重新编号• 4.6.18 如何将多个模型合并为一个模型• 4.6.19 如何显示板单元（Plate Element）的局部坐标系• 4.6.20 如何反转有限单元的局部坐标系• 4.6.21 如何进行过滤选择• 4.6.22 SAP2000提供的快捷选择点、杆、板、面、块的快捷方式第四节结构建模常见问题之二——约束信息4.7.1如何设置杆端的约束情况4.7.2如何设置柱脚的约束情况4.7.3如何设置斜向支座4.7.4如何模拟土弹簧支座4.8结构建模常见问题之三——截面库与自定义截面4.8.1如何查看标准型钢库中的型钢名称和截面特性？4.8.2如何查看或修改截面库中截面的参数4.8.3如何定义和修改用户截面库4.8.4如何估选型钢的截面4.9结构建模常见问题之四——荷载• 4.9结构建模常见问题之四——荷载–4.9.1如何修改荷载信息–4.9.2如何按中国规范定义反应谱曲线• 4.10结构建模常见问题之五——其他问题–4.10.1如何创建组–4.10.2只拉构件、只压构件、桁架构件如何定义–4.10.3如何设置和显示主从节点–4.10.4如何把EXCEL中的数据导入SAP2000中？4.11内力分析及后处理常见问题• 4.11.1如何给不同的振型设置不同的阻尼比• 4.11.2如何找出Muti-structure、孤立节点、重叠杆件等• 4.11.3如何查看振型• 4.11.4如何设定所求振型数的多寡？• 4.11.5如何只显示部分节点或杆件或单元的分析结果• 4.11.6如何显示各种工况下的节点位移• 4.11.7如何显示杆端的剪力、弯矩图以及相应的值• 4.11.8如何只显示支座反力中的某几项?• 4.11.9 如何以图形方式直观显示某根杆件在某种工况下的内力？• 4.11.10如何对一些分析结果进行排列？• 4.11.11如何只输出某些荷载作用下的计算结果？• 4.11.12如何显示一根梁中部某截面处的内力？• 4.11.13如何输出楼层的层间位移？• 4.11.14如何统计材料用量第五节• 5.1 中国钢结构规范验算细节详析4/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ讨论群21555203529一个好汉三个帮——与SAP2000接力的软件6.1 DXF6.2 Prosteel6.3 FrameWorks Plus6.4 IFC6.5 IGES6.6 NASTRAN6.7 STAAD& GTSTRUDL6.8 Strucad*3d6.9 钢结构模型的世界语——SDNF格式简介第二阶段由器入道•练拳不练功，到老一场空4/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ讨论群21555203531第一节结构软件测试7.1为什么要测试软件——所有软件都有缺陷7.2什么是“Bug”？7.3工具的功与过？7.4如何评判建筑结构软件的品质——鉴定会靠谱吗？7.5做人要厚道，做软件也是——看看洋软件是咋控制质量的7.5.1SAP2000提供的验证例题7.5.2GTSTRUDL的测试例题7.6定性测试举例7.7定量测试举例7.7.1简支梁振型计算7.8单层单跨平面框架顶点位移算例7.9剪力墙侧向刚度算例7.10板的挠度跟啥有关？7.11把把脉：国产软件的质量为什么真的这么“软”？7.11.1北大力学系袁明武教授的分析7.11.2笔者看法7.11.3给有志于投身软件开发的年轻同志的忠告7.12冷眼看中国软件行业7.12.1致软件开发商——做事先做人7.12.2写给软件用户7.12.3给致力于盗版事业的同志——盗亦有道，多行不义必自毙7.12.4思考8把繁琐交给计算机，我们留下创造力？•8.1费米问题——芝加哥有多少钢琴调音师–8.1.1从经验中总结概念——圆钢管直径多粗比较合适？–8.1.2 北京市有多少加油站•8.2这年头，手算还有必要吗？•8.3键盘代替笔杆子的后果——手写时代渐行渐远，数字时代提笔忘字•8.4君子性非异，善假于物也？——物极必反，过犹不及9斜撑——结构侧向刚度的骨干分子•9.1说文解字——撑与樘•9.2在建厂房、脚手架垮塌事故分析——忽视支撑的惨痛教训–9.2.1国内钢结构倒塌事故实例–9.2.2澳洲预制墙板施工过程中Prop支撑的应用•9.3预备知识–9.3.1等截面直杆的形常数（Shape Constant）–9.3.2郑玄-胡克定律•9.4单跨单层平面框架中斜撑对侧向刚度的贡献–9.4.1算例数据–9.4.2单层单跨无斜撑平面框架侧向刚度区间的快速估算–9.4.3单层单跨有斜撑平面框架侧向刚度的估算–9.4.4单层单跨有斜撑平面框架与无斜撑平面框架侧向刚度的比值–9.4.5斜撑角度多少最有效？–9.4.6提示：别让节点板成为薄弱环节–9.4.7电算结果与手算结果的比较–9.4.8小结——靠斜撑还是靠刚接柱脚来提供侧向刚度？–9.4.9“哪个软件算的用钢量更省”？–9.4.10门式刚架倒塌事故分析•9.5思考：平面简化计算的功与过•9.6各地带斜撑的建筑一瞥–9.6.1大连–9.6.2南京–9.6.3香港–9.6.4美国–9.6.5英国–9.6.6日本–9.6.7阿拉伯塔（迪拜帆船酒店）•9.7斜撑在振动台上的表现–9.7.1日本地震台•9.8中国的建筑师为什么不喜欢斜撑•9.9附单层单跨平面框架的顶点水平位移的精确解–9.9.1力法求弯矩图–9.9.2图乘法（Graph multiplication method，Vereshchagin rule）求顶点位移–9.9.3结构力学中的“见肝之病，知肝传脾，当先实脾”•9.10思考题：哪个结构侧向刚度更大？•9.11思考题：24m跨厂房如何优化？•9.12思考题：楼板对侧向刚度有何影响4/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ讨论群21555203535第二节彻底搞清弯曲变形和剪切变形•10.1说文解字“弯”、“曲”与“剪”、“切”–10.1.1弯–10.1.2曲–10.1.3剪–10.1.4切•10.2框架（框撑）结构的弯曲变形和剪切变形的估算——转个角度看高楼–10.2.1预备知识–10.2.2估算和电算对比：单跨多层平面框撑结构顶点水平位移（水平均布力下）–10.2.3估算和电算对比：单跨多层平面框撑结构中部水平位移（顶部集中力）–10.2.4估算和电算对比：单跨多层无斜撑平面框架顶点水平位移（水平均布力）–10.2.5单跨多层平面框架顶点水平位移估算小结–10.2.6估算和电算对比：双跨多层平面框撑结构顶点水平位移（水平均布力下）–10.2.7估算和电算对比：多跨多层平面框架顶点水平位移（水平均布力下）–10.2.8思考题：怎样布置斜撑最有效？–10.2.9思考题：哪个桁架更“扎壮”？–10.2.10思考题：几种悬挑方案各有什么优劣？–10.2.11思考题：杆件1和杆件2所受的拉力哪个更大？•10.3剪力墙——混凝土结构抗侧刚度的中坚–10.3.1单片无洞口剪力墙侧向刚度•10.4见山是山，见山不是山，见山还是山——浅谈弯曲变形与剪切变形4/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ讨论群2155520353611己所不能，己所不欲，勿施于楼•11.1建筑设计的原则–11.1.1罗马人维特鲁威–11.1.2林徽因（1904-1955）–11.1.3国务院、建设部–11.1.4P.L.Nervi–11.1.5吕志涛–11.1.6沈祖炎–11.1.7江欢成——结构工程师在建筑设计中的责任和贡献•11.2将心比心，将身比楼——帮建筑师体验力–11.2.1扎马步（地盆功）–11.2.2金鸡独立–11.2.3一指禅、二指禅、高跟鞋、踩高跷与底框结构–11.2.4铁板桥–11.2.5体操动作十字支撑•11.3再读龚自珍的《病梅馆记》第三节删繁就简三秋树，提纲挈领振型图12.1特色菜、特产、特务、特权、特殊12.2说文解字“特”与“征”12.3滚滚红尘，千头万绪，如何透过现象看本质、抓特征12.3.1举一纲而万目张，解一卷而众篇明12.3.2大步流星还是步履蹒跚？12.3.3振型（模态）的物理意义12.3.4一个不严格但形象易懂的例子——五十六个民族五十六朵花12.3.5振型坐标(Coordinate)12.3.6振型的正交(orthogonality)——对牛弹琴，鸡与鸭讲12.3.7振型的激发12.3.8振型的测量与“八观六验”和“六戚四隐”12.4由感性认识跃进到理性认识——振型的数学意义12.4.1数学是什么？12.4.2关于数学的两个笑话12.4.3振型（mode shape）在数学家那里叫什么12.4.4特征向量的几何意义12.4.5生活中的特征值和特征向量4/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ讨论群2155520353812 矩阵特征值求解方法–12.5.1特征值求解方法极简史–12.5.2矩阵特征值和特征向量求解工具–12.5.3算例描述–12.5.4手算方法（柔度法）–12.5.5Excel解法–12.5.6思考：建筑物上的设备对自振频率有没有影响•12.6SAP2000中求振型的两个方法•12.7思考：Excel和SAP2000求算振型的结果的比较•12.8从理性再到感性——快速估出振型的方向和模样–12.8.1模糊未必不靠谱–12.8.2预备知识–12.8.3老太太挑柿子——从瑞利法求振型及最小势能原理谈起–12.8.4草民、疾风知劲草、铁腕——汉语中的启发–12.8.5思考题–12.8.6振型的感知–12.8.7“相楼”——给结构把把脉–12.8.8结构的振型和频率如何测量？12.9文学描述赛过数学描述的例子–12.9.1智与慧，有不同–12.9.2濒湖脉学，凭脉辨病–12.9.3相马经与麻衣神相–12.9.4相面与特征脸（EigenFace）——形、色–12.9.5地震前兆–12.9.6见字如晤、字如其人，画如其人、OCR–12.9.7文如其人——苏东坡与柳永–12.9.8风格、性格、风味–12.9.9成语中的特征描述–12.9.10察言观色与模式识别•12.10文学、语言难以描述的例子–12.11自测题与思考题–12.12附：中医中的特征值与特征向量第四节联想与思考：建筑结构力学中的比和兴•13.1想象力比知识更重要•13.2梓匠轮舆，能与人规矩，不能使人巧•13.3板厚与板的平面外刚度有没有关系？•13.4主应力迹线与桁架弦杆走向•13.5地震X形裂缝——摩尔应力圆•13.6剪力滞后与鸭子划水图•13.7混凝土梁裂缝，剪力滞后，贫富差距与和谐社会•13.8气流、磁力线、水流、电流•13.9挑水扛米与轴压比和延性•13.10绑腿与箍筋•13.11“柱、现浇板”与板凳•13.12弯曲变形与驼背；剪切变形与椎间盘突出•13.13随处可见的振动台•13.14褥垫层与鞋垫14概念设计与“治大国如烹小鲜”•14.1说文解字——“Concept”•14.2说文解字——“概”与“念”–14.2.1念–14.2.2心•14.3名人论“概念”–14.3.1毛泽东的《实践论》–14.3.2康德–14.3.3国家标准对“概念”的定义•14.4概念设计，无处不在–14.4.1概念飞机和概念跑车–14.4.2会飞的苹果楼——五岁小朋友送我的一幅建筑概念设计图–14.4.3“药与方”以及概念设计–14.4.4直觉->精确计算->概念设计，模糊->精确->再模糊的螺旋上升–14.4.5从明察秋毫到“一览众山小”14.5禅门公案两则–14.5.1庖丁解牛的三个境界–14.5.2苏东坡参禅三偈•14.6结构概念设计举例–14.6.1侧向刚度选谁来提供？•14.7结构概念设计——忘掉力学，化作直觉–14.7.1结构概念设计与服装概念设计的异同–14.7.2结构设计中的理、法、方、药–14.7.3从濒湖脉学中学习对力学的直觉–14.7.4从汉字和生活中感知刚、柔第五节应用举例——有限元分析•15.1SAP2000有限元分析测试算例•15.1.1板壳理论发展简史•15.1.2算例一 ——四边简支方板–15.1.2.1描述–15.1.2.2理论解–15.1.2.3结果对比•15.1.3算例二——三跨连续板–15.1.3.1描述–15.1.3.2理论解–15.1.3.3结果对比•15.1.4算例三——温度荷载下的四边简支板15.2浇筑T形深梁的钢模板的应力分析–15.2.1有限元网格的划分–15.2.2荷载–15.2.3底部单元应力云图–15.2.4如何解读花花绿绿的应力云图•15.3混凝土水池–15.3.1结合->生成板墙连接–15.3.2水压荷载–15.3.3弯矩等值线图16西瓜芝麻都要抓——主从节点的应用16.1简支梁算例–16.1.1节点位移对比–16.1.2应力对比–16.1.3结论•16.2钢管和半球相贯节点分析第六节美、澳规范概览17.1美国地震规范–17.1.1在SAP2000中施加UBC地震荷载的注意事项–17.1.2CBC2001与CBC2007之比较–17.1.3USGS网站提供的计算Spectral ResponseAccelerations等参数的程序–17.1.4美国地震动参数图–17.1.5基于IBC-2006的反应谱输入–17.1.6美国钢结构节点设计读物简介18澳大利亚规范AS4100及新西兰规范NZS3404:199718.1梁–18.1.1简支梁 (参照 AS4100/NZS3404:1997第 5章和第 8章)–18.1.2I字梁的剪切和弯曲 (参照AS4100/NZS3404:1997 第 5章和第 8章 )•18.2轴心压杆–18.2.1UB 压杆(根据 AS4100/NZS3404:1997 第6章)–18.2.2UC 压杆 (根据AS4100/NZS3404:1997 第6章)–18.2.3UB拉杆 (根据AS4100/NZS3404:1997 第7章)•18.3双向弯曲构件–18.3.1验算双向受弯构件承载力 (根据 AS4100/NZS3404:1997 第8章)第七节建筑设计管理20.1版本控制与协同工作——纪录片与史记–20.1.1传统备份方式的缺点——你改你的，我改我的–20.1.2版本控制——各种文档的照相机–20.1.3局域网内的协同工作–20.1.4异地协同工作——来自五湖四海，为了同一个目标20.2任务追踪与过程管理——来龙去脉，尽在掌控–20.2.1像看球赛一样进行任务管理–20.2.2物有本末，事有始终，知所先后，则近道矣–20.2.3开源的任务追踪软件BugFree–20.2.4开源的项目管理软件ZenDao21材料力学、结构力学分析发展简史• 1570，较早的桁架模型提出者Andrea Palladio•1715，虚位移原理，Johann (Jean) Bernoulli•柱的屈曲理论，Leonhard Euler （1707-1783）•1826，中性轴位置，弹性模量Claude-LouisNavier•1872，互等定理（Maxwell-Betti reciprocal work）Enrico Betti •桁架结点法求解 S.Whipple (1804 – 1888)•截面法A.Ritter(1862)•1936，力矩分配法，Hardy Cross•1942，Alexander Hrennikoff 其在 MIT的博士论文：the discretization of plane elasticity problems using a lattice framework.•1956，J. Turner， R. W. Clough， H. C. Martin， and L. J. Topp's "Stiffness and Deflection of Complex Structures". This paper introduces the name "finite-element method"4/7/2012结构软件学且思——以SAP2000为例， QQ讨论群21555203550。