STAADCHINA基础入门

STAAD/CHINA基础入门

STAAD/CHINA结构类型

STAAD有四种结构类型供使用者选择：

·空间（Space）

·平面（Plane）

·平板（Floor）

·桁架（Truss）

空间（SPACE）结构，即结构可以是三维的，荷载可作用在任一平面内的三维结构模型。STAAD的整体坐标系如图所示。STAAD中其他部分的坐标（荷载方向，构件局部坐标等）都是以这个整体坐标为参考坐标的。

CAD的使用者会发现它的坐标系与AutoCAD中的坐标系统不同，在STAAD.pro 中，Y轴是竖直方向，XZ构成平面。因为STAAD可以直接读入AutoCAD图形作为结构模型，所以STAAD为AutoCAD的使用者提供了一个“设置Z轴为竖直轴（set Z up）”的命令，但这会使其他一些操作不能执行，生成风荷载就是一例。为了适应AutoCAD的工作要求，STAAD可以转动自己的坐标轴，但在STAAD环境下还是默认的坐标系统使用起来比较方便。

平面（PLANE）结构，所有的单元都作用在整体坐标系X-Y平面内，且荷载也作用在这个平面内。你也许会想为什么有了空间结构还要有平面结构，这是因为平面结构可以确保结构在静力平衡状态下不会产生平面外变形。当然你可以在空间结构体系下建立平面结构，但为了保证不产生平面外变形，需要加设平面外支撑。

楼板（FLOOR）结构跟平面结构类似，只不过结构单元作用在X-Z平面，也可以在Y方向有变形。其实平面结构和平板结构都可以用空间结构代替，只是以前的计算机功能远不如现在的强大，计算速度也比较慢，选用简单的结构比较适合，另外之所以还保留这两个结构形式是考虑到老用户的习惯。

桁架（TRUSS）结构，桁架构件只有轴向刚度，不能承受剪力和弯矩。如果结构全部由桁架构件组成，可以选用桁架结构形式，但只有一部分是桁架构件时，就要选空间结构形式，并对桁架构件进行定义。

STAAD结构单元

STAAD提供了四种单元类型：

·梁单元（Beams）

·板单元（Plate）

·块体（Solid）

·面单元（Surface）

梁是线性构件，构件（member）与梁（beam）的概念可以交换使用。梁可以承受轴向荷载，即柱。

板是一个有限单元，通常用于板/壳结构的建模。STAAD的板单元可以是三角形（三节点）或四边形（四节点）。若一个四边形单元的4个节点不在同一平

面内，我们建议最好将它划分为三角形单元。单元在不同节点处的厚度可以是不同的。对于含有板的结构，如墙、水泥板、薄板和壳等，须用有限单元来模拟。为了能方便地将一个较大的结构面自动剖分成精细的三角形或四边形板/壳单元网格，可采用程序中提供的MESH GENERATION（网格生成）的工具来自动实现。

利用板/壳单元进行几何建模时，应记住与单元几何形状有关的规则：

1）单元长宽比不能过大，应该接近1：1，一般不能大于4：1；

2）单个单元不应太扭曲，单元两相邻边之间的夹角不宜超过90°过多，而且在任何情况下不得大于180°。

STAAD的块体有限单元可以在三个方向受力，一般应用于计算混凝土大坝，土壤或岩石地层中的应力分配。STAAD的块体由8个节点构成，一般为立方体，也可以用4到7个节点分成各种形状的立体模型。

在板的基础上，STAAD.pro提出了面单元的概念。它对墙、板结构的快速建模很有用。面单元在以下几方面与板单元有所不同：

为了进行分析，平面结构需要分成一系列的板单元，也就是所谓的网格生成。如果用户选择用平面构件建模，就要进行适当的网格划分，以确保分析的准确。

由于面单元的使用，在分析整个墙或板时就不需要成百个板单元了，只需几个面单元就够了。当进入分析阶段，分析程序会将面单元会自动分成板单元，用户无需指示程序进行网格划分。

一些结构可以用板来建模，也可以用块体来建模，但到底该怎么区分呢？有一个基本原则：当最小宽度与厚度之比小于10的时候用块体单元来建模。

上面这4种单元形式都是通过节点定义的，一个节点是连通结构实体的点。两个实体必须通过节点相连。

STAAD/CHINA的操作过程

结构模型的过程是一个比较艰巨的任务，尤其对大型结构而言。下面是一个基本的操作过程：

1、建立基本模型：用梁，柱，板或块体建立结构模型。

2、定义构件截面属性：定义构件截面的大小，截面类型，以及截面的厚度，

宽度及截面形状等。

3、指定材料常数：指定构件材料（木，钢，混凝土，铝），泊松比，密度，

热膨胀系数等。

4、定义构件特性：结构的特别之处，例如内力形式特别（只拉/压），或连

接处弯矩释放等。

5、指定荷载：结构自重，恒荷载，活荷载，风荷载及各种荷载组合。

6、指定分析命令，添加分析命令（线性分析，P-Delta分析等）。

7、指定设计命令(钢结构，混凝土结构，木结构等等)；或在SSDD中进行钢

结构规范检验。

STAAD/CHINA中经常使用的程序功能在屏幕上有序的列了出来，再加上各种菜单和对话框的帮助，使用者会轻松地完成一般的结构设计工作。