SAP2000地铁标准框架计算实例
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SAP2000(2维)学习体会
一、研究图纸,选取适当的断面进行2维计算。构件的长度一般为每个构件中线到中线的距离。
二、绘制计算简图————————————————CAD建立几何模型
在CAD中绘制平面框架计算简图,计算跨度、高度取构件中心间距,需要注意的有以下几项:
1、将每跨度、高度范围内的构件绘制为一个线单元,在导入程序后会自动生成节点;
2、不要在“0”图层绘制,需新建一图层进行绘制,图层名可自定义。
计算简图绘制完毕后另存为.dxf文件。
3.画图应以米为单位。
4.曲线,应分段为直线,再导入。
三、导入.dxf文件
1、打开SAP2000程序,在导入.dxf文件之前,先将右下角的单位一栏里的默认单位制改为“KN,m,C”,否则导入文件后会造成节点处出错;
2、选择“文件-导入-AutoCAD.dxf文件”菜单导入.dxf文件,在随之打开的菜单中选择坐标系向上方向为“Y”方向,由于上步已将单位制改为“KN,m,C”,此步中不需再做修改,直接确定;下一选框中frame应选中图层名称。
3、导入完成后点击“XZ”视角,即可看见计算简图。
4、也可以在SAP里面直接画图,点击“绘制特殊节点”先画出需要的节点,
然后点击“绘制框架/索单元”,选择不同的截面连接框架。
四、定义材料
点击“定义-材料”,在对话框中选择“CONC”(混凝土),点击“添加新材料”,在“材料属性数据”对话框中,填写各项参数如下:
材料名称:C35 材料类型:各向同性
密度:2.5 T/m3重度:25 KN/m3
弹性模量:31500000 KN/㎡泊松比:0.2
热膨胀系数:1.000E-05 剪切模量:13125000
设计类型:Concrete(混凝土)
fcuk:35000 KN/㎡(立方体抗压强度标准值)
fyk;335000 KN/㎡ fyks:335000 KN/㎡
C45除以下两项与C30不同外,其余均与C30相同:
弹性模量:33500000 KN/㎡ fcuk:45000 KN/㎡
五、定义框架截面
点击“定义-框架截面”,在“框架属性”对话框中选择“Add Rectangular”(添加矩形截面),点击“添加新属性”,在弹出的对话框中定义截面名称、材料、深度、宽度:
1、截面名称自定义,为方便好记,可取拼音定义,如顶板取名为“DINGBAN”;
2、材料根据真实设计信息选择C30、C45或其它;
3、深度即为构件的厚度,按真实设计信息填写。
六、定义荷载模式
1:恒载定义名称H,活载定义名称L,水浮力定义为F.人防定义为R,地震荷载定义为D。
需要注意的有:程序中已有名为“DEAD”的荷载,其自重乘数为1,代表着构件自重,因此其他各项荷载的自重乘数需为0;
七、指定框架截面
首先点选需要定义截面的构件,然后点击“指定-框架/索/筋-框架截面”,在弹出的“框架属性”对话框中选择之前定义好的框架名称。
框架截面全部指定完毕后,可点击“视图-设置显示选项”,在“激活窗口选项”对话框中,选上“常规”一栏里的“拉伸”,检查截面是否指定正确。
八、指定荷载
首先点选需要布置荷载的构件,然后点击“指定-框架/索/筋荷载-分布”,选择需要布置的荷载工况名称,填写之前计算好的荷载数值,注意荷载的方向,Gravity即为重力方向,也是Z轴的负方向。所有恒载指定为H,所有活载指定为L,水浮力指定为F,人防指定为R,地震荷载指定为D。
九、定义荷载工况
1:基本组合(恒载X1.35+活载X1.1X0.98) 2、准永久组合(恒载X1+活载X0.7)
可能每家设计院还有其他的荷载工况,自重工况,浮力工况,人防工况,地震工况。
十、设置底板土弹簧
1、分割框架:因为弹簧只能设置在节点处,需要在底板构件中增加许多节点。首先点选需要设置土弹簧的底板构件,然后点击“编辑-分割框架”,根据想要设置的弹簧间距,设置分割框架的数目。在本例中将底板分割为1米左右宽度的构件,即节点间距也就是弹簧间距为1米左右。
2、设置弹簧:框选底板上所有的节点,然后点击“指定-节点-弹簧”,弹出“节点弹簧”对话框,选择整体坐标系GLOBAL,在Z方向设置弹簧刚度,弹簧刚度由持力土层的垂直基床系数乘以弹簧所占面积得来。
十一、定义荷载组合
有时需要将几种不同的工况组合在一起进行最不利情况的包络设计,点击“指定-荷载组合-添加新荷载”,荷载组合类型“Envelope”,添加需要组合的荷载工况名称,比例为1,进行组合。
十二、分析计算
1、设置分析选项:由于本例模型为平面框架模型,点击“分析-设置分析选项”,在“快速自由度”中选择“平面框架”即可;
2、设置运行的分析工况:在构件强度计算中不需要考虑地震荷载,点击“定义-设置运行的分析工况”,将地震荷载QX改为不运行;
3、点击“运行分析”,开始计算。
十三、查看计算结果
分析计算完毕后,可以点击右下角的“开始动画”观察框架在各种荷载工况下的变形情况,也可以点击“显示-显示力/应力-框架/索/筋”,弹出“框架的受力图”对话框,通过选择工况组合,可以查看在各种工况或者强度计算组合下的内力图。看剪力点选“剪力2-2”,看弯矩点选“弯矩3-3”。
某车站附属出入口标准断面计算
1、1号出入口:
(1)净宽7m标准段
1)顶板计算
a.顶板覆土计算:(顶板覆土平均厚度取5.08m,土容重取19kN/m3)
Q1=19×5.08=96.5 kN/m2
b.顶板结构自重,板厚600mm(sap2000中自动计算,采用体积力25 kN/m3)
c.地面车辆荷载取20 kN/m2
d.顶板的吊顶荷载取1.0 kN/m2(考虑风管,电缆桥架等装修荷载)
2)底板计算:
a.底板结构自重,板厚700mm(sap2000中自动计算,采用体积力25 kN/m3)。
b.底板水浮力(抗浮水位按要求取至设计地面标高):
f=99.8 kN/m2
3)墙体荷载计算:
a.静止土压力:
Q tk1= 0.66×(19-10)×5.38=32.0 kN/m2
Q tk2=0.66×(19-10)×9.63=57.2 kN/m2
b.水压力:
Q sk1=10×5.38=53.8 kN/m2
Q sk2=10×9.63=96.3 kN/m2
c.墙体自重(sap2000中自动计算,采用体积力25 kN/m3)
2、结构计算简图: