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STAAD结构建模及分析

结构类型选择

Staad中常见的有space、plane、truss、floor等四种结构类型：

Space(空间结构)：荷载可作用在任一平面内的三维结构形式

Plane(平面结构)：所有的单元都作用在整体坐标系X-Y平面内

Truss(桁架结构)：只含有二力杆单元，杆件只能承受轴向力而不能承受弯矩

Floor(平板结构)：是一种二维或三维结构，其上不能作用侧向荷载(整体坐标X或Z方向)或任何引起结构水平运动的荷载。

单位系统

Staad包含了工程中所有常用的单位系统，在建模过程中可以按需要随时改变单位系统，不同的单位制的长度单位和力的单位也可以混合使用。角度(或转角)的输入单位是度，但在节点位移输出时，转角单位是以弧度为单位的。

整体坐标系与局部坐标系

在Staad中，坐标轴的方向符合右手法则，但Y轴方向默认为是竖直的方向，而X和Z 轴的方向为水平方向。

Staad采用整体坐标和局部坐标两种坐标系统来定义结构的几何形状和荷载模式。整体坐标(GLOBAL)系统是一任意的空间坐标系统，来定义结构的整体几何形状和荷载模式；局部坐标(LOCAL)系统只与每个构件或单元有关，其三个轴方向的定义与ETABS(或SAP2000)的定义方式相类似，用于构件内力的输出或定义局部荷载方向。局部和整体坐标系统之间的关系可用Beta角来表示，可按下面方式定义：

当局部坐标x轴平行于整体坐标Y轴时，如整体结构中的柱，Beta角这样定义：局部坐标z轴绕局部坐标x轴旋转到与整体坐标Z轴的正方向相一致所转过的角度。

当局部坐标x轴与整体坐标Y轴不平行时，Beta角这样定义：使局部坐标z平行于整体坐标X-Z平面，并且将局部坐标y轴指向整体坐标Y轴的正方向时，局部坐标系绕局部坐标x轴所旋转的角度。

建模步骤与方法

Staad建模是十分方便的，一般来说建立整个几何模型包含如下两个步骤：

①定义与描述节点(Joints)或节点(Nodes)的编号和坐标

②通过定义节点间的连接关系形成梁、柱、板和墙体单元

在Staad中，整个输入数据可以通过图形(GUI)方式、CAD导入、Excel输入或通过以英

文单词为命令的文本(命令流)方式输入。Staad与ETABS、SAP2000最大的区别就是它可以采用命令流的方式来建立几何模型，采用命令流建模简捷、便于修改。

一图形环境下建模计算

1、建立节点：

选择‘Geometry|Beam(或Plate、Solid)’,在‘nodes’列表中输入节点的坐标，建立节点，随着数据的输入相应的节点将在屏幕窗口中显示出来。

右键单击选中Labels，在弹出的对话框中勾选Nodes Numbers (或Beam Numbers、Plate Numbers等)，即可在窗口中看到节点(梁或板)编号。如下图所示

2、建立梁/柱

在Staad中，梁单元和柱单元是不分的，统一用Beam建模，这一点与Etabs是有所区别的。

选择Geometry/ Beam，使程序处于建立梁单元的状态下，有2种建梁单元的方法：

①在Structure beam对话框中，分别输入起点(Node A)和终点(Node B)的编号，程序

就自动在两点之间生成梁或柱，如下图所示：

②在窗口左上侧工具条的第一

个或第二个添加直梁或曲梁按钮，即可在节点之间手动建立梁或柱

3、建立Plate板单元

Plate单元一般用来模拟楼板，可以建立三角形或四边形的单元。在建模时，单元编号按照顺时针或逆时针的方向依次标定；单元的长宽比应接近1，不宜过大，一般不能大于4；单元相邻边的夹角不宜超过90度过多，在任何情况下不能大于180度。板单元也有2种建模方法：

①在Structure Plates对话框中，依次输入板单元的节点，即可在所输入的节点中间生成所需要的板，如下图所示：

②在窗口左上侧工具条的第三或第四个添加三单元或四单元板的按钮，即可在节点之间手动建立Plate单元。

4、建立Surface单元

Surface单元一般用来模拟混凝土剪力墙，可以由程序自动划分单元。在窗口左上侧

工具条的第五添加Surface单元的按钮，即可在节点之间手动建立Surface单元。

5、构件材料属性的定义

在staad中，可以定义多种不同性质的材料，方法如下：

在窗口左侧，点击General/ Material使程序处在定义材料的状态，点击弹出的对话框中的Create按钮，就可以在弹出的对话框中输入材料名、弹性模量、泊松比、密度等等。

6、构件截面特性的定义

材料属性定义结束后，即可定义构件截面的特性，方法如下：

①梁柱截面的定义：在窗口左侧，点击General/ Property按钮，处于定义截面特性的状态，在弹出的Properties对话框中，选择Section/ Define后，就可以在后面弹出的对话框中定义各种类型的截面形式，另外在定义截面大小的同时，注意选择正确的材料性质。如下图所示：