SAP2000常见问题(武汉报告会)
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Beijing Civil King Software Technology Co.,Ltd.
视图控制及定义命名视图
三维视图是投影关系 ，灵活设置xy，xz，yz的三维 视图 ，平面的效果却显示了更多的对象；
定义命名视图可以实现目标对象的快速查看。
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线性与非线性
项目 结构
属 性
初始 状 态
结构 响 应
线性分析
结构属性（刚度、阻尼等）在 分析中是恒定的。
非线பைடு நூலகம்分析
结构属性可随时间、变形和荷载而 变化。实际发生多大的非线性与用 户定义的属性、荷载大小以及用户 指定的分析参数有关。
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合理的组
组——用户根据需要，对单元或节点进行人为的归类 组的作用：
便于选择 定义阶段施工，激活与移除对象 方便的截面切割定义
注意：
对于复杂模型，要根据功能及操作的需要多分组 要明确组的构成：节点、单元还是节点加单元 在利用组来输出截面切割时，一定要带有节点
节点样式是与节点坐标相关的一组标量。每个数值对应结 构上的一个节点。借助节点样式，可以描述荷载的分布变 化，也可以定义变厚度的面对象。
通过节点样式定义空间分布变化的荷载时，如压力、温度 等，需要将已定义的节点样式指定给相应的节点，然后在 指定荷载时，选择荷载来自节点样式。注意，节点样式本 身不会在结构上产生荷载。
大变形效应：当结构经历大变形（特别是大位移或转动）时，常 规的工程应力和应变计量不再适用，且必须对变形后的几何写平 衡方程。即使应力较小也是如此；
材料非线性：当一种材料的应变超过其恰当的极限时，应力-应变 关系不再是线性的。塑性材料的应变超过其屈服点后表现出依赖 经历的行为。材料非线性会影响到结构的荷载—变形性能；
关于建模
基于轴网； 基于程序自带初始化模板； 常见的建模技巧； 基于交互式数据库； 基于外部程序的数据交互；
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合理利用初始化模板
楼梯、仓筒、异型构件、塔架、管和板……
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交互式数据编辑
编辑 > 交互式数据库编辑
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外部程序的数据交互
面对象的剖分：当面对像使用具有面内和面外两种刚度的壳 单元模拟时，处于计算精度的考虑，需要对其进行单元的剖 分，使得该面对象形成更多的小单元，以满足计算精度的需 要。
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节点样式
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温度荷载
温度荷载在框架、壳、实体等单元中产生热应变，这些热 应变是材料热膨胀系数和单元温度变化的乘积。
温度变化是单元参考温度到单元荷载温度的改变。
温度梯度是单位长度的温度变化。可以在框架单元的两个 横向方向指定，或者在壳单元的厚度方向指定。这些梯度 引起单元的弯曲应变。
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该模型中的下部结构为一 类似筒体结构，刚度相比 上部框架结构而言，非常 大，因此在整体求解结构 振型时，主要以上部结构 振动为主，下部结构在所 取的振型范围内基本没有 参与动态响应，因此质量 参与系数始终不能达到 90%，建议分开计算和设 计，整体分析已经失去了 实际的意义。
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常用束缚类型
体束缚Body：所有受限节点通过刚性连接与其它节 点相连接，所有自由度按照一个三维刚体一起运行。
隔板束缚Diaphragm：所有受限节点在平面内刚性相 连。用于实现结构平面内无限刚的假定。
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温度荷载变化与温度梯度
温度变化＝温度荷载－参考温度
温度梯度＝温度差异/厚度
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约束与束缚
约束 restraint：约束节点的自由度，可约束六个自由度中的 任意一个或多个。常用于模拟各种支座。节点约束不一定局 限于模型底部，可以根据实际情况灵活设置。
束缚constraint：限制结构中某些节点之间的相对自由度， 减少系统中需要求解的方程数量，提高计算效率。常用于模 型的合理简化。
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施加水压力
Z=0 m P=10 kN/m2 Z=10 m P=0 kN/m2
Z
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变厚度的面
指定>面对象>面厚度覆盖项
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截面切割
定义截面切割组——用于输出一组构件的合力
1 注意指定到组时，除了选择构件，还需要选中相应的节点（如柱 顶或柱底等）。 2 结果以表格的方式输出
利用AutoCAD的DXF数据导入SAP2000，快速生成模 型；
与OFFICE的数据交互，借助EXCEL建立复杂曲线； 与ETABS的数据交互； 与SAFE的数据交互； 与Perform-3D的数据交互； 基于IFC标准的三维建筑信息交换； 与能够生成igs格式文件软件的数据交互。
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非线性分析
造成非线性的原因可能是以下几种情况 ：
P-∆（大应力）效应：当结构中有较大应力（或力和弯矩），即 使在变形很小时，以初始的和变形后的几何写成的平衡方程的差 别可能很大；
• 用体束缚模拟节点板
• 施加隔板束缚
• 不施加隔板束缚
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面对象的分割与剖分
面对象的分割：一般是为了建模的需要将一个面对象分割成 多个面对象，以实现作为面对象的功能，比如剪力墙开洞。
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虚面传风荷载问题？
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实时更新（Modal-Alive）
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SAP2000常见问题
结合工程建模的要点解析
SAP2000
建模
分析
设计
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地震荷载
底部剪力法 振型分解反应谱法 对于特别不规则的建筑，应采用时程分析法进行多遇
地震下的补充验算 罕遇地震作用下结构的弹塑性分析方法：静力弹塑性
分析方法、弹塑性时程分析方法 竖向地震作用计算
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常见的建模技巧
点拉伸成线；线拉伸成面 ；
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面、线对象的编辑功能
线对象的编辑：分 割、合并、剪短/延 长等；
面对象的分割、合 并、扩展/收缩等
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模型组装
巧妙利用模型的组装功能实现建模化繁为简处理，有 助于问题的查找、模型质量及建模效率的提高
直接绘制截面切割
1 默认合力点为起点与终点连线的中点； 2 合力点一般需要人为指定； 3 连线的矢量方向决定左侧右侧； 4 起点终点决定求内力的单元
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绘制截面切割
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定义荷载工况
定义荷载工况需要考虑的几个主要问题：
荷载工况类型：静力、模态、反应谱、时程…… 分析方法类型：线性/非线性 初始刚度：零初始条件/继承前一个非线性工况终点刚度 施加的荷载：一个荷载模式/多个荷载模式组合……
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如何在程序中考虑结构的初始缺陷？
SAP2000中通过“修改未变形几何”来考虑带有初 始缺陷的结构。
修改未变形几何：自动将某工况下的变形几何按一定 的比例系数添加到当前结构中，修改原先的未变形几 何模型，然后基于无应力的变形后几何再进行分析。
分析从零应力状态开始。即使 它用到了先前的非线性分析的 刚度。
所有的位移、应力、反力等直 接与施加的荷载的大小成正比。 不同线性分析的结果可以进行 叠加。
分析可以从一个先前的非线性分析 继续，在这种情况下它包括来自于 先前分析的所有荷载、变形、应力 等。
因为结构属性可能发生变化，而且 可能有初始非零应力状态，所以响 应与荷载可能不成正比。因此，不 同的非线性分析的结果一般不能叠 加。
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自动风荷载
按刚性隔板施加：根据隔板宽度确立风力作用范 围，将各层风荷载施加在隔板质心位置。
按虚面对象施加：虚面对象承担的风荷载将传递 到相应的框架角点上。
虚面对象（none）绘制对结果的影响。
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模态求解问题？
该模型中求解 了300阶振型 ，仍然无法满 足质量参与系 数达到90%的 要求，后来又 增加到1000阶 ，质量参与系 数基本没有增 加。
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模态分析
模态分析是动力分析的基础。 SAP2000中模态分析（Modal）是默认存在的分析工况。 模态分析方法——特征向量法、 Ritz向量法 结构振型比较分散，或者前几阶振型为局部振动（如悬索
结构）。如果采用特征向量法，通常需要相当巨大的振型 数量来保证足够多的质量参与系数。此时推荐采用 Ritz 向量法，提高运算效率。但是Ritz向量荷载非常敏感。 如果结构模型包含诸如阻尼器、隔振器等非线性连接单元 时，必须要用Ritz向量来计算模态。 可以通过模态分析来检查结构的刚度及质量分布情况。
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视图控制及定义命名视图
三维视图是投影关系 ，灵活设置xy，xz，yz的三维 视图 ，平面的效果却显示了更多的对象；
定义命名视图可以实现目标对象的快速查看。
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线性与非线性
项目 结构
属 性
初始 状 态
结构 响 应
线性分析
结构属性（刚度、阻尼等）在 分析中是恒定的。
非线பைடு நூலகம்分析
结构属性可随时间、变形和荷载而 变化。实际发生多大的非线性与用 户定义的属性、荷载大小以及用户 指定的分析参数有关。
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合理的组
组——用户根据需要，对单元或节点进行人为的归类 组的作用：
便于选择 定义阶段施工，激活与移除对象 方便的截面切割定义
注意：
对于复杂模型，要根据功能及操作的需要多分组 要明确组的构成：节点、单元还是节点加单元 在利用组来输出截面切割时，一定要带有节点
节点样式是与节点坐标相关的一组标量。每个数值对应结 构上的一个节点。借助节点样式，可以描述荷载的分布变 化，也可以定义变厚度的面对象。
通过节点样式定义空间分布变化的荷载时，如压力、温度 等，需要将已定义的节点样式指定给相应的节点，然后在 指定荷载时，选择荷载来自节点样式。注意，节点样式本 身不会在结构上产生荷载。
大变形效应：当结构经历大变形（特别是大位移或转动）时，常 规的工程应力和应变计量不再适用，且必须对变形后的几何写平 衡方程。即使应力较小也是如此；
材料非线性：当一种材料的应变超过其恰当的极限时，应力-应变 关系不再是线性的。塑性材料的应变超过其屈服点后表现出依赖 经历的行为。材料非线性会影响到结构的荷载—变形性能；
关于建模
基于轴网； 基于程序自带初始化模板； 常见的建模技巧； 基于交互式数据库； 基于外部程序的数据交互；
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合理利用初始化模板
楼梯、仓筒、异型构件、塔架、管和板……
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交互式数据编辑
编辑 > 交互式数据库编辑
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外部程序的数据交互
面对象的剖分：当面对像使用具有面内和面外两种刚度的壳 单元模拟时，处于计算精度的考虑，需要对其进行单元的剖 分，使得该面对象形成更多的小单元，以满足计算精度的需 要。
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节点样式
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温度荷载
温度荷载在框架、壳、实体等单元中产生热应变，这些热 应变是材料热膨胀系数和单元温度变化的乘积。
温度变化是单元参考温度到单元荷载温度的改变。
温度梯度是单位长度的温度变化。可以在框架单元的两个 横向方向指定，或者在壳单元的厚度方向指定。这些梯度 引起单元的弯曲应变。
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该模型中的下部结构为一 类似筒体结构，刚度相比 上部框架结构而言，非常 大，因此在整体求解结构 振型时，主要以上部结构 振动为主，下部结构在所 取的振型范围内基本没有 参与动态响应，因此质量 参与系数始终不能达到 90%，建议分开计算和设 计，整体分析已经失去了 实际的意义。
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常用束缚类型
体束缚Body：所有受限节点通过刚性连接与其它节 点相连接，所有自由度按照一个三维刚体一起运行。
隔板束缚Diaphragm：所有受限节点在平面内刚性相 连。用于实现结构平面内无限刚的假定。
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温度荷载变化与温度梯度
温度变化＝温度荷载－参考温度
温度梯度＝温度差异/厚度
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约束与束缚
约束 restraint：约束节点的自由度，可约束六个自由度中的 任意一个或多个。常用于模拟各种支座。节点约束不一定局 限于模型底部，可以根据实际情况灵活设置。
束缚constraint：限制结构中某些节点之间的相对自由度， 减少系统中需要求解的方程数量，提高计算效率。常用于模 型的合理简化。
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施加水压力
Z=0 m P=10 kN/m2 Z=10 m P=0 kN/m2
Z
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变厚度的面
指定>面对象>面厚度覆盖项
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截面切割
定义截面切割组——用于输出一组构件的合力
1 注意指定到组时，除了选择构件，还需要选中相应的节点（如柱 顶或柱底等）。 2 结果以表格的方式输出
利用AutoCAD的DXF数据导入SAP2000，快速生成模 型；
与OFFICE的数据交互，借助EXCEL建立复杂曲线； 与ETABS的数据交互； 与SAFE的数据交互； 与Perform-3D的数据交互； 基于IFC标准的三维建筑信息交换； 与能够生成igs格式文件软件的数据交互。
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非线性分析
造成非线性的原因可能是以下几种情况 ：
P-∆（大应力）效应：当结构中有较大应力（或力和弯矩），即 使在变形很小时，以初始的和变形后的几何写成的平衡方程的差 别可能很大；
• 用体束缚模拟节点板
• 施加隔板束缚
• 不施加隔板束缚
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面对象的分割与剖分
面对象的分割：一般是为了建模的需要将一个面对象分割成 多个面对象，以实现作为面对象的功能，比如剪力墙开洞。
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虚面传风荷载问题？
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实时更新（Modal-Alive）
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SAP2000常见问题
结合工程建模的要点解析
SAP2000
建模
分析
设计
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地震荷载
底部剪力法 振型分解反应谱法 对于特别不规则的建筑，应采用时程分析法进行多遇
地震下的补充验算 罕遇地震作用下结构的弹塑性分析方法：静力弹塑性
分析方法、弹塑性时程分析方法 竖向地震作用计算
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常见的建模技巧
点拉伸成线；线拉伸成面 ；
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面、线对象的编辑功能
线对象的编辑：分 割、合并、剪短/延 长等；
面对象的分割、合 并、扩展/收缩等
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模型组装
巧妙利用模型的组装功能实现建模化繁为简处理，有 助于问题的查找、模型质量及建模效率的提高
直接绘制截面切割
1 默认合力点为起点与终点连线的中点； 2 合力点一般需要人为指定； 3 连线的矢量方向决定左侧右侧； 4 起点终点决定求内力的单元
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绘制截面切割
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定义荷载工况
定义荷载工况需要考虑的几个主要问题：
荷载工况类型：静力、模态、反应谱、时程…… 分析方法类型：线性/非线性 初始刚度：零初始条件/继承前一个非线性工况终点刚度 施加的荷载：一个荷载模式/多个荷载模式组合……
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Beijing Civil King Software Technology Co.,Ltd.
如何在程序中考虑结构的初始缺陷？
SAP2000中通过“修改未变形几何”来考虑带有初 始缺陷的结构。
修改未变形几何：自动将某工况下的变形几何按一定 的比例系数添加到当前结构中，修改原先的未变形几 何模型，然后基于无应力的变形后几何再进行分析。
分析从零应力状态开始。即使 它用到了先前的非线性分析的 刚度。
所有的位移、应力、反力等直 接与施加的荷载的大小成正比。 不同线性分析的结果可以进行 叠加。
分析可以从一个先前的非线性分析 继续，在这种情况下它包括来自于 先前分析的所有荷载、变形、应力 等。
因为结构属性可能发生变化，而且 可能有初始非零应力状态，所以响 应与荷载可能不成正比。因此，不 同的非线性分析的结果一般不能叠 加。
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自动风荷载
按刚性隔板施加：根据隔板宽度确立风力作用范 围，将各层风荷载施加在隔板质心位置。
按虚面对象施加：虚面对象承担的风荷载将传递 到相应的框架角点上。
虚面对象（none）绘制对结果的影响。
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模态求解问题？
该模型中求解 了300阶振型 ，仍然无法满 足质量参与系 数达到90%的 要求，后来又 增加到1000阶 ，质量参与系 数基本没有增 加。
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模态分析
模态分析是动力分析的基础。 SAP2000中模态分析（Modal）是默认存在的分析工况。 模态分析方法——特征向量法、 Ritz向量法 结构振型比较分散，或者前几阶振型为局部振动（如悬索
结构）。如果采用特征向量法，通常需要相当巨大的振型 数量来保证足够多的质量参与系数。此时推荐采用 Ritz 向量法，提高运算效率。但是Ritz向量荷载非常敏感。 如果结构模型包含诸如阻尼器、隔振器等非线性连接单元 时，必须要用Ritz向量来计算模态。 可以通过模态分析来检查结构的刚度及质量分布情况。