sap2000钢结构的材料
基于SAP2000分析的钢拱结构设计
对竖向 荷载作用下框架梁的弯矩进行调幅, 再与 水平作用 产生的 框架梁弯矩进行 组合; 4) 截 面设计 时, 框架 梁跨中 截面 正弯 矩设 计值不应小于竖 向荷载作 用下 按简支 梁计 算的跨 中弯 矩设 计值 的 50% 。
1. 5 梁扭矩折减系数
5 高规6第 5. 2. 4 条规定, 高层建筑结 构楼面梁 受扭计算 中应 考虑楼盖对梁的约束作用, 而对梁的 计算扭矩乘 以折减系 数予以 折减。梁扭矩折 减系数应根据梁周围楼 盖的情况确 定, 一 般可取 0. 40。
1 工程概况
某钢拱结构大门跨度 36 m, 跨 中高度 6 m, 见图 1, 杆件 采用 Q235 方钢管, 弦杆采用 120@80 @5, 腹杆采用 60@5。
4 动力分析
为了分析地震 作用 效应, 采用 振型 分解反 应谱 法, 地震作 用 组合采用 CQC 法, 整 体计 算时取 10 阶振 型, 文 中 仅取 前 3 阶 振 型, 见图 2, 周期见表 1。
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第 34 卷 第 13 期 20 0 8年 5 月
山西 建筑
SHANXI AR CH IT ECTUR E
Vol. 34 No. 13 May. 2008
文章编号: 100926825( 2008) 13200722 02
SATWE 软件的参数选用及计算结果的分析判断
樊 永华
摘 要: 对 SATWE 总信息中周期折减系数、连梁刚度折减系数、梁刚度增大系数、梁端负弯矩调幅系数等参数的取 值进
3. 2 内力分析
最大剪力处位于支座处, 为 5. 32 kN( 仅一根弦杆) , 钢拱结构 主要为二力杆件, 主要 受 轴力, 剪 力 和弯 矩较 小 仅为 0. 4 kN 和 0. 07 kN# m, 按常规方法可以不用考虑此弯矩和剪力。
Sap2000钢结构设计手册_中文资料
SAP2000 的结构分析考虑构件的 P-△效应。无侧移（有支撑）和有侧移（无支撑）框 架结构的 P-△效应加以区分考虑。无侧移框架结构的 P-△效应只限于单个构件的稳定；对 于有侧移框架结构，除了单个构件的稳定外，侧移效应也得到考虑。在 SAP2000 中，假定 无侧移框架结构计算模式仅在恒载和活载起作用，而有侧移框架结构计算模式则在任何其它 荷载作用下都起作用。
柱子的有效长度系数（K）用于建筑结构分析，柱子竖直梁水平，表现为弯矩承载行为 的柱子的有效长度系数（K）的计算十分复杂。为了计算 K，单元分为梁、柱和支撑。所有 与 Z 平行的单元为柱，位于 X-Y 平面内的单元为梁，其它为支撑。梁和支撑的 K 值都被指 定为统一的值。在计算柱单元的 K 值时，程序计算每个节点的下列 4 个刚度值：
5
2.1 荷载组合
设计荷载组合用于结构的设计和校核。荷载系数用于区别所采用的不同规范的系数值， 荷载组合系数用于得到设计荷载组合下放大的轴力、弯矩和剪力值。
对于所组合的多种荷载，包括响应谱分析、时程分析、移动荷载，以及多种组合方式， 如包络、平方和开方或者绝对值，各种参与组合的荷载之间的相互作用的影响被忽略了，程 序自动使用最大最小排列的方法计算多个子组合。对于响应谱分析，程序认为最小为负值中 的最大值为最小值，所以不需要使用负数对响应谱分析单独进行组合。
如果有所需要或者没有其它自定义的荷载组合，缺省的荷载组合包括在设计中。如果缺 省的荷载组合包括在设计中，那么随着用户选择相应的规范或者修改静力和响应谱分析结 果，程序会自动更新缺省的荷载组合。
活荷载折减系数用于缩小构件内力，减少活荷载对荷载组合的贡献。
提醒用户：对于部分或者全部构件，在计算中移动荷载和时程分析的结果如果不需要恢 复，那么所有在所有包含这些荷载的荷载组合中这些荷载的效应为 0。
SAP2000案例教程——钢框架
【定义】>【荷载模式】>(选中“QUAKEX或 QUAKEY”后)【修改侧向荷载模式】
钢框架设计—8
SAP2000 案例教程
工作内容
功能
命令
施加荷载
分析
进行模型分析 首选项
【分析】>【运行分析】 【设计】>【钢框架设计】>【显示/修改首选 项】
设计
钢框架设计—9
SAP2000 案例教程
工作内容 设计组
（6.4.6-1） （6.4.6-2） （6.4.6-3）
n
fy E
1.3 抗震设计等级 根据（GB50011-2010）第 8.1.3 条确定。 1.4 结构重要性系数 0 根据钢结构规范 3.2.1 规定，应按照现行《建筑结构可靠度设计统一标 准》采用。 1.5 忽略宽厚比校核 对应《钢结构设计规范》（GB50017-2003）所有对钢结构宽厚比或高厚 比限值的验算。 1.6 梁按压弯构件设计 梁是否按照压弯构件设计。 1.7 样式活荷载系数 考虑连续梁和悬臂梁活荷载不利分布的参数，适用于国外规范，中国规 范没有相应要求，一般取默认值 0。 1.8 需求/能力 比例限值 设定最大应力比，在自动优化设计中作为应力比控制限值，超出此值将 更换截面或给出警告信息。 2 钢框架设计覆盖项 钢框架设计覆盖项是对单个钢结构构件设计参数的设置及修正，当杆件 的设计参数与首选项参数或程序默认参数不同时，可以直接在覆盖项中进行 修改。修改后，程序可直接基于新的参数对构件进行设计，同时可在设计详 细信息中查看新的设计结果。
功能
命令 【设计】>【钢框架设计】>【选择设计组】
设计/校核
【设计】>【钢框架设计】>【开始结构设计/校 核】 【设计】 >【钢框架设计】 > 【校核分析与设计 截面】 当存在构件的分析截面与设计截面不一致时，弹 出如下对话框，执行【分析】 >【运行分析】， 【设计】>【钢框架设计】>【开始结构设计/校 核】，直至所有构件的分析截面和设计截面完全 一致。
SAP2000案例操作教程
SAP2000案例一、模型简介原有钢筋混凝土框架结构为一教学实验楼 ,长39.6m ,宽 15m ,房间开间为3.6m ,进深为 6m ,底层层高 4.5m ,其他层层高3.6m 。
结构平面布置如图 1 所示。
上两层为加层轻型钢节后，原框架混凝土 C35 , 弹性模量 E =3.15e10 , 泊松比 ν=0.2 ,密度 ρ=2500 。
加层钢结构Q235B , 设计强度 f =215MPa ,弹性模量 E =2.06e11 ,泊松比 ν=0.3 ,密度 ρ=7850 。
为防止加层钢结构整体失稳 , 在中间跨添加十字形柱间支撑。
原钢筋混凝土框架及钢结构构件截面见表 1 ,其中Z 、L1 、L2 为原混凝土柱、梁 ,GZ 、GL 、ZC 为加层钢柱 、钢梁 、柱间支撑。
楼面附加恒荷载为1.5kN /m2 ,活荷载为 2kN /m2 ;屋面活荷载为0.5kN /m2 。
每层楼受到一个100kN /m2的集中力荷载。
图1 结构平面布置图 表1 原钢筋混凝土框架及钢结构构件截面原框架梁柱截面加层构件截面 编号 截面规格(mm) 编号 截面规格(mm) Z 500 ×500 GZ 220 ×112×9.5×12.3 L1 250 ×650 GL 500 ×162×16×20L2250 ×500ZC75×8二、模型建立1.确定模板参数2.编辑轴网3.定义材料混凝土钢材4.截面定义5.楼板定义6.荷载定义7.约束修改8.截面分配9. 中间跨添加十字形柱间支撑10.添加楼板11.划分楼板12.荷载添加三、运行结果1.轴力最大轴力为11580kN 2.应力。
sap2000钢结构的材料
四、温度影响
N/mm2 800
600 fu
E
400 δ
200 fy
0
200
400
温度对钢材机械性能的影响
1．正温范围
δ% Ex103
80 220
210 60
200
40 190
180 20
170
160 600 T(0C)
200℃以内对 钢材性能无大 影响，该范围 内随温度升高 总的趋势是强 度、弹性模量 降低，塑性增 大。
fu fu-fy
fy
O 0.15%
22%
4.单向拉伸时钢材的机械性能指标 （1）屈服点fy--应力应变曲线开始产生塑性流动时 对应的应力，它是衡量钢材的承载能力和确定钢材 强度设计值的重要指标。
（2）抗拉强度fu--应力应变曲线最高点对应的应 力，它是钢材最大的抗拉强度。
（3）伸长率
Lo
N
N
d
L
E
u y A
B
A CD
O
E
B.对无明显屈服点的钢材
该种钢材在拉伸过程中没有屈服阶段，塑性变 形小，破坏突然。
设计时取相当于 残余变形为0.2%
fu fy=f0.2
时所对应的应力
作为屈服点—
‘条
0.2%
件屈服点’
εp
3.应力应变曲线的简化 （1）钢材可以简化为理想弹塑性体
fy
ε0 ε ε
0.15% 2.5%-3%
(a)梅氏U型缺口 (b)夏比V型缺口
由试件断裂吸收的能量Cv来衡钢材的冲击韧性，
单位：J。Cv受温度的影响
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冲击韧性试验装置
小节
钢材的机械性能指标
SAP2000案例教程——钢框架
【定义】>【荷载模式】
定义荷载模 式
施加荷载
施加恒荷载、活荷载
选中所需施加荷载的面单元，【指定】>【面荷 载】>【均匀分布到框架（壳）】
钢框架设计—7
SAP2000 案例教程
工作内容
功能
命令
施加风荷载
【定义】>【荷载模式】>(选中“WINDX或 WINDY”后)【修改侧向荷载模式】
施加荷载
施加地震荷载
工作内容
功能
命令
指定组
为普通框架单元指定 截面信息 为自动设计框架单元 指定截面信息
选中所需指定的截面的框架单元，【指定】> 【截面】>【框架截面】 【选择】>【选择】>【组】，选中定义好的自 动设计组 【指定】【截面】>【框架截面】，选择定义好 的自动选择列表
指定截面
调整柱子布置方向
选择需要调整布置方向的柱子，【指定】>【框 架】>【局部轴】
建立模型
指定约束
选择需要指定约束的点，【指定】>【节点】> 【约束】
钢框架设计—2
SAP2000 案例教程
工作内容
功能 调整视图
命令 【视图】>【设置二维视图】
绘制楼板 建立模型
【绘制】>【绘制矩形区域】 【绘制】>【绘制多边形】
复制楼板
选中顶部的楼板，【编辑】>【带属性复制】> 【平移】
钢框架设计—3
b' ）应乘以降低系数 0.85； f ——钢材强度设计值，抗震设防时应按本规程第 5.5.2 条的规定除以
RE 。
2.8 稳定系数 b —上翼缘加载？ 根据（GB50017-2003）附录 B 计算梁整体稳定性系数 b 时确定荷载的 作用方式。荷载作用在上翼缘系指荷载作用点在翼缘表面，方向指向截面形 心；荷载作用在下翼缘系指荷载作用点在翼缘表面，方向背向截面形心。
SAP2000在钢结构设计中的若干问题探讨
ｐｔ是平 ｍｍｒｅ ｌ ａ ｅ 板，ｅｂ ｎ是膜， ａ 两者的区别 应该是有无面
外刚度。如板厚 较大 ， 的剪切变 形不 能忽略 时用 ｔｃ 板 ｈｋ ｉ
ｐ ｔ 厚板单元）比如厚板转换层； ｌｅ ａ（ ， 否则可用 ｔｎ ｅ薄板 ｈ ｐｔ ｉｌ（ ａ
单元） 。再有 ， 只要在 ｓｅ 上加了面荷载 ， ｈｌ ｌ 就可以传到支座
了。
结构中 ， 交叉撑的两个杆件在中点设断点相连需注意 ： １程序计算的计算长度不对（ ） 不影响分析 ， 但用程序设 计截面时需修正计算长度 ， 否则偏不安全） 。 幻释放断点处端弯矩 ， 会出现几何瞬变。 ３不释放 则程序假定 ４ ， ） 杆刚接（ 而不单是被断开的构 件连续）要构造保证之。 ， ｔ ｅ ｅｇ／０４ ９ ４ ｏ ｒ ｓ ｎ２０ 一 一 ： ｗ ｄｉ 建议处理办法 ： １ 十字交叉处不要设置节点 ， ） 让两个杆 无节点通过。 截面设计时注意长细比修正。 ２ 主杆有平面节点时作为梁单元计算。截面设计时忽 ）
ｌ ｄｏ２０ ａ ａ ／０ ３一５ ０ ｏ 一１ ：
幻 为什么ｓ ｌ ｈｌ ｅ 的网格划分比较麻烦？它和 ｐ ｔ的网 ｌｅ ａ
格划分有什么性 ， 而只拉单元就不一定非得几何非线性了， 比如我用钢筋作支 撑， 可以是单拉杆 ， 但绝不是索。
很小（ 正常情况是不可能的） 这个修正系数将是很大的， ， 计 算结果是不对的。 另外应该注意 ： 在模拟析架单元时不能将一根杆划分为 两个及以上的单元， 因为衔架单元只有一个自由度 ， 中间节 点在三维分析中将本来一个自由度投影为三个自由度 ， 两维 分析中将本来一个自由度投影为两个 自由度 ， 刚阵是奇 总 异的， 运行时不是除零计算中止就是得到大位移结果（ 因舍 入误差而不出现除零 ， 除一个很小的数得到大位移结果） 。
sap2000钢结构计算书
sap2000钢结构计算书摘要：1.SAP2000 钢结构分析软件概述2.SAP2000 软件的应用范围和功能3.SAP2000 钢结构分析软件实例讲解4.钢结构计算书的编写规范5.结论正文：一、SAP2000 钢结构分析软件概述SAP2000 是一款专门用于钢结构分析的设计软件，它适用于各种类型的钢结构结构，如框架结构、桁架结构、网架结构等。
该软件采用了先进的计算方法和工程理论，可以对钢结构进行精确的分析和计算，为结构设计提供可靠的依据。
二、SAP2000 软件的应用范围和功能SAP2000 软件广泛应用于建筑、桥梁、塔架等钢结构设计领域。
软件的主要功能包括：1.结构模型的建立和修改：可以方便地建立和修改各种类型的钢结构模型，包括节点、杆件、约束等。
2.结构分析和计算：可以进行静态分析、动态分析、屈曲分析、疲劳分析等，计算结果准确可靠。
3.结构可视化：可以实时显示结构模型和计算结果，方便用户观察和分析。
4.输出报告：可以生成详细的输出报告，包括计算过程、计算结果、荷载组合等。
三、SAP2000 钢结构分析软件实例讲解《SAP2000 钢结构分析软件实例讲解》是一本针对SAP2000 软件的实用教程，书中通过多个实际工程案例，详细讲解了软件的使用方法和技巧。
实例包括：1.钢结构框架的分析和计算2.桁架结构的分析和计算3.网架结构的分析和计算4.复杂结构的分析和计算通过学习这些实例，用户可以熟练掌握SAP2000 软件的使用方法，提高钢结构设计的效率和准确性。
四、钢结构计算书的编写规范钢结构计算书是钢结构设计的重要文档，它主要包括以下几个部分：1.设计依据：包括设计规范、标准、图纸等。
2.结构模型：包括结构形式、尺寸、材料等。
3.分析和计算：包括分析方法、计算过程、计算结果等。
4.结论和建议：包括设计方案、材料选择、施工要求等。
五、结论SAP2000 钢结构分析软件是一款功能强大、易于操作的设计软件，广泛应用于钢结构设计领域。
sap2000钢结构廊架计算书
彩虹廊架结构计算书一、设计依据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）《高耸结构设计规范》（GB50135-2006）《户外广告设施钢结构技术规程》（CECS 148:2003）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）《钢结构焊接规范》（GB50661-2011）工程基本条件：1、设计概况工程名称:工程所在地:武汉建筑物安全等级:一级建筑物设计使用年限:25年基本风压:0.40kN/㎡（取100年）地面粗糙度:B基本雪压:0.50kN/㎡地震基本烈度:6度结构构件应力比控制:0.90二、计算简图采用sap2000 v15.1.1软件进行计算总高3米，顶蓬高2.9米。
黄色杆件为∅168x12圆管，蓝色杆件为120x80x4矩形钢管，青色杆件为120x60x4矩形钢管，材质均为Q235B。
三、荷载计算 1、 恒载顶蓬面板为2.5mm 厚铝单板，龙骨加面板恒载Gk=0.4kN /m ²； 构件自重由软件自动添加。
2、活载、雪载顶蓬为不上人屋面，活载为0.5KN /m ²； 雪载为0.5kN/m ²；两者取较大值L=0.5kN/m ²。
3、检修荷载悬挑雨篷最外端横梁处添加施工或检修荷载L2=1.0/m 。
4、风荷载顶蓬面风荷载：《建筑结构荷载规范》8.1.1：垂直于建筑物表面上的风荷载标准值应按下列规定确定： 1 计算主要受力结构时，应按下式计算：0K z S Z ωβμμω=根据《建筑结构荷载规范》8.4.1条规定，本工程可不考虑风压脉动对结构产生顺风向风振的影响，故风振系数βz 按1考虑。
风荷载体型系数参照《建筑结构荷载规范》表8.3.1第29项次体型，取较大值负风压μs=-1.3及正风压μs=1.3两种工况体型系数。
风压高度变化系数μz=1.0基本风压按100年取W0=0.4 kN/m2顶蓬负风压风荷载标准值Wk=1x （-1.3）x1x0.4=-0.52 kN /m ²，放大按-1.0 kN/m ²计取； 顶蓬正风压风荷载标准值Wk=1x1.3x1x0.4=0.52 kN /m ²，放大按1.0 kN/m ²计取。
SAP2000讲义课件2_操作指南_快速入门案例
操作指南：钢框架结构0例题概况模型为一个钢框架结构（图0-1）。
X向为4跨，轴间距6m；Y向为2跨，轴间距8m。
结构共3层，层高均为4m，屋脊处层高5m。
楼面恒荷载3kN/m2，楼面活荷载2kN/m2；边梁线荷载6kN/m。
地震烈度8度，仅考虑Y向地震，不考虑风荷载。
图0-1 模型概况1几何建模1.1定义属性✓材料属性●钢材Q235●混凝土C30✓截面属性●框架截面型钢柱截面H500×300×12×20型钢梁截面为H400×300×10×16●面截面楼板（C30）：薄壳单元，厚度0.1m✓轴网布置（单位：m）●X方向间距（5条）：6m●Y方向间距（3条）：8mZ方向间距（5条）：4m、4m、4m、1m1.2对象绘制该步骤中将完成模型中所有构件的绘制，包括梁、柱及楼板。
具体操作如下：1.激活左侧窗口，命令路径：【视图】>【设置2D视图】，设置显示Y-Z平面X=0立面视图。
2.点击【绘制框架/索/钢束】按钮，在【截面属性】下拉列表中选择柱截面“H500×300×12×20”。
3.沿竖向轴线按层以两点连线方式绘制柱（图1-1）。
图1-1 绘制柱4.将【截面属性】切换为“H400×300×10×16”5.沿水平向轴线以两点连线方式，绘制一、二层梁及屋面斜梁（图1-2）。
6.点击【选择模式】按钮，退出当前的绘图状态。
7.点击左侧工具条【全选】按钮，选中所有构件。
8.命令路径：【编辑】>【带属性复制】，选择线性复制方式，坐标增量dx=6m，增量数据输入4。
利用带属性复制功能，快速生成其余4榀框架对象。
在右侧三维视图中可以看到5榀框架。
9.再次确认视图显示为YZ立面（X=0），框选除柱底节点外的梁柱节点（图1-2）。
图1-2 选择节点10.命令路径：【编辑】>【拉伸】>【拉伸：点→线】，弹出【拉伸：点→线】对话框。
SAP2000荷载、温度、位移不同截面,不同材料的分析
均布荷载第一种：钢材，工字钢
均布荷载弯矩图
均布荷载剪力图
第二种：钢材，箱梁
均布荷载弯矩图
均布荷载剪力图
第三种：钢材，钢管
均布荷载弯矩图
均布荷载剪力图
dFs/dx=-q(x),
dM/dx=Fs,
可见在均布荷载（或者集中荷载（集中荷载为均布荷载的特殊性））的作用下，弯矩与剪切力只与力的大小和作用距离有关，与材料E（弹性模量）（未做模型确认，需验证）、I（惯性矩）等无关。
因此，以上三种情况，弯矩和剪力均一样，未产生本质的改变。
温度变化
第一种：钢材，工字钢
温度变化弯矩图
温度变化剪力图
第二种：钢材，箱梁温度变化弯矩图
温度变化剪力图
第三种：钢材，钢管温度变化弯矩图
温度变化剪力图
根据《材料力学》可知，温度变化下M=M1X1+ M2X2……，Xi=f(a,E,I,L),由于各截面惯性矩不一样，因此产生差异。
位移变化
第一种：钢材，工字钢
位移变化弯矩图
位移变化剪力图
第二种：钢材，箱梁
位移变化弯矩图
位移变化剪力图
第三种：钢材，钢管
位移变化弯矩图
位移变化剪力图
根据《材料力学》可知，温度变化下M=M1X1+ M2X2……，Xi=f(a,E,I,L),由于各截面惯性矩不一样，因此产生差异。
混凝土T梁，均布荷载、温度与上三者一样
均布荷载弯矩图
均布荷载剪力图
温度弯矩图
温度剪力图。
钢桁架结构设计使用SAP-2000
钢桁架的静载实验实验目的：1，掌握常用的静态测试仪器仪表的使用方法。
2，学习结构静载实验的加载方案制定，测点布置和观测方法。
3，掌握结构静载实验数据整理和分析方法。
实验的试件与仪器设备1，试件：钢桁架，如图，试件跨度L，高度h ，杆件截面均为双双支等边角钢。
材料HPB235(2.1*10 5)L=2700mmh= 700mmA =675mm厚度为6mm 3 mm直径粗的为152mm ,细的为6.35mm钢桁的上，下弦，垂杆均采用等边角钢2L40× 4钢桁架试件示意图单位mm加载设备液压千斤顶1 台，何在传感器1 只，电阻银边片2 台，竖向加载加1 套。
测试设备：位移计2只，磁性表座2 只，仪表支架。
实验方案：加载装置：如下面的图，试件一端采用滚动铰支座，另一端采用固定铰支座，在试件跨中施加竖向中力，采用液压千斤顶加载，千斤顶与试件间有荷载传感器以测定力值。
加载步聚：正式实验前应先预载一次，预载为一个荷载值，检查实验装置，实验时间，分五级施荷载，每及为2KN ,每级荷载继续不少于10min,加值满载10KN时，持荷20 min ,然后两级缺载。
注意安全。
观测方案：观测项目主要是桁架的饶度荷杆件内里。
A : 饶度量测采用位移计，在桁架的跨中布设位移传感器1 和2 。
位移计用磁性表座固定在支架上，支架应与试件分开，固定于试验台座上，整个试验过程中应保持仪表支架稳固不动。
B：杆件内里通过量侧杆件抽向应变片直径计算而得。
在下面图在桁架1-1 ，2-2 ，3-3，……….. 8-8 杆件截面处均1/4 桥路布设应变测点。
钢桁架家在装置1试件, 2支座，3支，4 ，5千斤顶, 6荷载传感器，7试验台座，8 , 电阻应变计，9百分表理论计算：钢桁架的计算简化模型如下面图：在sap2000 软件出来的结构如下面图：结果图每一点的受力图单位KN 杆件的内力：F1= -0.21F2 =-0.17F3 = -0.33F4 = -0.35F5 = -0.23F6 = - 0.28F7 = -0.43 F12=- 0.28杆件挠度表:杆件挠度计算利用结构力学虚位移原理可以求出桁架的位移公式如下：∆=ΣF N F P L EA1)求G点的挠度：2)求F点的挠度：实验方案：加载装置试件一端采用滚动铰支座、另一端采用固定铰支座，在试件跨中施加竖向集中力，采用液压千斤顶加载，并使用分配梁将荷载平均分配到中间两结点上，千斤顶与试件间装有荷重传感器，控制和测定荷载的大小。
最新sap2000钢结构设计手册
第三章介绍了AISC ASD（1989）规范
第四章介绍了AISC LRFD（1994）规范
最后介绍了SAP2000钢结构设计方面的图形和表格输出。
第二章设计方法
本章介绍了SAP2000采用的钢结构设计和校核的过程。钢结构设计和校核的过程以下列规范的应用为依据：
美国钢结构协会的“建筑钢结构容许应力设计和塑性设计规范”AISC-ASD(AISC 1989)
设计校核是在程序缺省或用户指定的荷载工况组合的基础上进行的，承载能力比的最大，最小的值用来进行构件截面的优化设计。
程序自动计算构件受轴向力、双向弯矩、和剪力作用下的容许应力。计算框架柱有效长度系数的繁重的工作也由程序自动完成。
结果的输出简洁明了。输出的信息能够让设计人员在应力超限时作适当的调整。程序提供的设计信息的备份同样提供了结果验证。
受压抗力
受弯屈曲
弯扭屈曲
扭转和弯扭屈曲
受拉抗力
受弯抗力
屈服
侧向扭转屈曲
翼缘局部屈曲
腹板局部屈曲
受剪抗力
4.5应力比计算
轴向和受弯应力
剪切应力
第一章绪论
1.1概述
SAP2000功能强大，完全整合了钢结构和混凝土结构建模和设计。程序提供了一体化集成的结构模型建立、修改、分析、设计用户界面。程序不仅可以设置初始构件尺寸，还能在同样的界面下对其进行优化。
设计过程中，程序从一组用户定义的截面中选择满足强度条件下重量最轻的截面作为构件设计结果。可以为不同的单元组指定不同的可选截面，同样单元也可以成组的设置成同样的截面。
设计校核过程中，程序计算构件受轴向力、双向弯矩、和剪力作用下的承载能力比（荷载作用/构件抗力）。承载能力比采用按照极限状态设计方法，由单元应力、设计容许应力、荷载系数以及抗力等系数得到。
SAP2000一步一步计算张弦粱结构
SAP2000钢结构结算软件在外装饰工程中的运用一、SAP2000设计步骤：1. 按照cad中图层导入模型，或者直接在sap2000中建立模型；2. 定义材料（Q235/345、混凝土、玻璃、拉索）；3. 定义截面--框架截面、面截面、索截面；部分截面可以利用sap2000自带的截面库；4.指定框架截面、面截面；5.计算荷载，定义荷载工况，指定荷载（先选择节点或构件，再指定荷载）。
恒载、活载、风载、地震、温度、活荷载不利布置；6.边界条件--指定节点约束，单元本身自由度释放（铰接）；7.定义荷载组合，检查是否有不对或不合实际情况的荷载组合；8.运行分析，检查有无异常情况，更正模型中节点没有连接上的情况；9.查看内力及节点反力；10.构件设计，查看应力比超限构件及不满足规范要求的构件；11.检查柱子的计算长度系数及梁的平面内、平面外无支撑计算长度，在查看覆盖项中进行修改；12.检查整体结构水平、竖向变形，检查梁竖向变形（显示变形）；13.根据设计结果优化构件；14.整理计算书；①.材料②.截面③.荷载④.荷载组合⑤.边界条件⑥.计算……节点反力、单元反力⑦.设计结果……构件应力比⑧.水平及竖向变形校核二、张弦梁计算实例1、基本情况：A、荷载情况：屋面恒载：0.8KN/m2屋面活载：0.5 KN/m2基本风压：0.65 KN/m2基本雪压：0.2 KN/m2抗震设防烈度：8（0.2g）度，地震分组：一组，场地类别：二类 B、设计简图：C、选用的材料D、材料种类①、Q345钢材（《钢结构设计规范》GB 50017━2003）②、钢绞线（《混凝土结构设计规范》GB 50010-2002）③、混凝土（《混凝土结构设计规范》GB 50010-2002）E、CAD建立空间三维模型①、建立相应的构件图层，默认情况下，0层是不能导入SAP2000的；②、建立三维线计算模型，并将文件另存为：格式；建议在CAD中建立模型的整体向上的坐标方位为Z轴；2、在SAP2000中导入计算模型：A、打开SAP2000，在右下角将单位调整为，B、文件/导入/AutoCAD.dxf文件C、选择“AutoCAD.dxf文件（f）”菜单，找到CAD中建立的三维线计算模型(文件名后缀dxf)，弹出对话框：该对话框是选定整体坐标系的方位，如在CAD中整体向上的坐标方位为Z轴，则不用做任何修改，D、直接点击“OK”按钮，弹出如下对话框：共五项分别为导入特殊节点、杆件、NL LINK单元、壳、实体，对于杆件类，E、如本例题在Frames下拉框中选择“ZHJ-上弦”，F、点击“OK”，如下图：G、不做任何改变，按下图操作定义杆件组：F、选择“制定到组”弹出如下对话框：H、点击“添加新组”按钮，弹出对话框：I、定义好“组名称”——ZHJ-SX，组名称可以同层名称，也可以为其他名称，自己要清晰，只能输入字母和数字，不接受中文，J、输好组名称后直接点击“确认”回到如下对话框：建立新组成功，在“组”对话框中有显示刚刚建立的组，点击“确定”，完成上弦杆的导入；K、重复B~J步骤，依次将下弦、腹杆1、腹杆2、腹杆3、撑杆、拉索导入并分别建立好组，如下：存盘，定好文件名；3、在SAP2000中定义材料：A、菜单栏选择“定义/材料”，弹出如下对话框：B、选择“快速添加材料”，弹出如下菜单：C、选择“材料类型”为“Steel”，选择“规范”为“Chinese Q345”，点击“确定”，回到对话框：Q345材料已经添加成功，也可以通过“添加新材料”对话框设置材料特性，如下：点“确定”即定义成功，如下：D、索材料在SAP2000中没有现成的，需要按照定义Q345-1的方法定义，具体如下：点“确定”即定义成功，如下：E、定义混凝土，方法同上，点击快速添加材料，弹出如下对话框：如上图中选择，点“确定”，回到对话框：混凝土C30定义完成，点击“确定”后材料属性定义全部完成。
SAP2000应用(桁架)
点击在材料 下拉菜单旁边的 + (加号)，进入定义材料
对话框。在这个对话框中：
点击 快速添加新材料 按钮，进入快速材料定义 对话框。
如果尚未选择Steel，那么在材料类型 下拉菜单中 选择Steel。在规格下拉菜单中选择Chinese Q245或
Chinese Q345，然后点击确定
显示
点击“确定” 按钮
填入文件名（自定义如LQ）
点击保存
点击OK，回到窗口：
点击显示按钮，可以显示计算结果和变形形状等。 点击显示节点荷载就有：
点击变形形状有： 点击确定
点击显示力/应力进入节点或框架按钮有
点击确定，显示 支座约束力
选轴力和在图表上 显示值后，点击确 定有
点击杆件，可以显示对应杆的应力
显示
点击确定
选择材料及截面尺寸型号 点击确定按钮
再次点击确定按钮，显示 击确定按钮，显示
截面杆件设计完成！ 点击确定显示：
右下角单位改成kN,m,C
节点加荷载：右击施加荷载的节点，
点击荷载有：
再点击指定荷载按钮有： 点击确定 点击确定
点击分析按钮选运行分析（A）有： 点击现在运行按钮有
例题 A 平面桁架
单位：kN,m,C；材料：钢，Q345。 最小屈服应力：Fy=345000Pa;最小拉应力：Fu= 450000Pa;有效屈服应力:Fye=379500；有效拉应力： Fue=495000；E=2000E+08Pa, 泊松比=0.3 杆件截面：等边角钢，L2*2*3/6。 荷载为结点荷载 求 确定杆件应力
点击 导入新属性 按钮进入 导入框架截面属性 对话框。 显示
如果尚未选择Steel，那么在 框架截面属性类型 下拉菜单 中选择Steel。
sap2000 轴心受力构件
第一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 概
述
轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件，作为一种受力构 件，就应满足承载能力与正常使用两种极限状态的要求。 正常使用极限状态的要求用构件的长细比来控制；承载能力 极限状态包括强度、整体稳定、局部稳定三方面的要求。 稳定问题是钢构件的重点问题，所有钢构件都涉及到稳定问 题，是钢构件设计的重点与难点。本章将简单讲述钢结构的 钢结构稳定理论的一般概念，为下序章节打基础。 轴心受力构件的截面分：实腹式与格构式两类（P97图4.2） 实腹式又分型钢截面（包括普通型钢与薄壁型钢），组合截 面（钢板组合与型钢组合截面） 格构式截面又分缀条式截面与缀板式截面
4、实际轴压构件的工程计算方法 初始弯曲与初始偏心的影响规律相同，按概率理论两 者同时取最大值的几率很小，工程中把初弯曲考虑为最大 （杆长的千分之一）以兼并考虑初弯曲的影响；按弯曲失 稳理论计算，考虑弯扭失稳的影响，同时考虑残余应力的 影响，根据各类影响因素的不同将构件截面类型分为a、b、 c及d四类（详见p112，图4.16及p113，表4.4a）。 a类为残余应力影响较小，c类为残余应力影响较大， 并有弯扭失稳影响，a、c类之间为b类，d类厚板工字钢绕 弱轴。 《规范》计算公式
第四章轴心受力构件
一、轴心受拉 外力通过截面中心，截面上各点受力均匀，材料强度可以被充分 利用。所以，对于适合抗拉的材料（如钢材），轴心受拉是最经济合 理的受力状态。 采用高强钢丝，碳纤维等等材料。 二、轴心受压 对于适合受压的材料（如混凝土、砌体以及钢材等）也是很好的 受力状态。但是受压构件较细长时会有稳定问题，偶然的附加偏心会 降低构件承载力，甚至引起失稳。由于压杆失稳总是在截面回转半径 最小的方向发生，所以对于轴心受压构件，环形截面最为合理，圆形 或方形截面也较为合理。工字型截面、角钢或双角钢等也可以做压杆 使用，但由于两个方向的回转半径不同，往往首先在回转半径小的方 向引起失稳。 对于混凝土来说，适于抗压，但当压力很大时，截面也非常大， 结构自重大，影响结构的性能。
SAP2000钢结构分析-全面教程
钢结构分析步骤示意步骤一：运行SAP2000，进行初始化设置点击，将单位改为“KN，m，C”。
然后点击“轴网”步骤二：定义轴网数据设置轴网数量、间距。
点击“确定”。
在右边3D图示中左键双击图形，弹出“定义网络系统数据”对话框，修改“Z5”坐标为“13”。
点击“确定”来关闭对话框。
轴网定义完毕。
点击“定义”----“材料属性”，弹出定义材料对话框，选择“快速添加材料”，弹出“快速材料定义”对话框，料”，修改相关系数，如下图。
点击“确定”，回到“定义材料”对话框。
点击“快速添加材料”，在材料类型里面选择“Concrete”，规范为“Chinese C30”,点击“确定”。
如下图。
点击“确定”，“确定”，材料定义完成。
步骤四：定义框架截面点击“定义”---“截面属性”---“框架截面”，弹出“框架属性”点击“添加新属性”，然后点击第一个图形，弹出下图，修改相关参数。
并点击“确定”。
回到“框架属性”界面后，再次点击“添加新属性”，选择第一个图形，弹出下图，修改相关系数，然后点击“确定”。
点击“确定”。
框架截面定义完成。
步骤五：定义版界面属性点击“定义”---“截面属性”---“面属性”，弹出“面界面”对话框点击“添加新界面”，弹出“壳截面数据”，并修改相关参数。
点击“确定”。
再点击“确定”，定义板截面完成。
步骤六：绘制构件点击左侧窗口，使其激活。
点击界面上不工具条中设置“YZ视图”，使左侧视图进入YZ（X=0）立面。
点击绘制“框架/索单元”按钮，弹出“对象属性”浮动窗，在Section下拉列表选择“H500X300X12X20”分别在竖向轴线分层以两点方式绘制柱子。
柱子绘制完成后，在“绘制属性”浮动窗中Section下拉列表选择“H400X300X10X16”，将一、二层的梁和屋面梁绘制上去。
在接卖弄左侧工具条中点击“选择全部”按钮，选中所选构件，点击“编辑”---“带属性复制”，弹出“复制”，修改相关参数，点击“确定”。
SAP2000案例操作教程
SAP2000案例一、模型简介原有钢筋混凝土框架结构为一教学实验楼 ,长39.6m ,宽 15m ,房间开间为3.6m ,进深为 6m ,底层层高 4.5m ,其他层层高3.6m 。
结构平面布置如图 1 所示。
上两层为加层轻型钢节后，原框架混凝土 C35 , 弹性模量 E =3.15e10 , 泊松比 ν=0.2 ,密度 ρ=2500 。
加层钢结构Q235B , 设计强度 f =215MPa ,弹性模量 E =2.06e11 ,泊松比 ν=0.3 ,密度 ρ=7850 。
为防止加层钢结构整体失稳 , 在中间跨添加十字形柱间支撑。
原钢筋混凝土框架及钢结构构件截面见表 1 ,其中Z 、L1 、L2 为原混凝土柱、梁 ,GZ 、GL 、ZC 为加层钢柱 、钢梁 、柱间支撑。
楼面附加恒荷载为1.5kN /m2 ,活荷载为 2kN /m2 ;屋面活荷载为0.5kN /m2 。
每层楼受到一个100kN /m2的集中力荷载。
图1 结构平面布置图 表1 原钢筋混凝土框架及钢结构构件截面二、模型建立1.确定模板参数2.编辑轴网3.定义材料混凝土钢材4.截面定义5.楼板定义6.荷载定义7.约束修改8.截面分配9. 中间跨添加十字形柱间支撑10.添加楼板11.划分楼板12.荷载添加三、运行结果1.轴力最大轴力为11580kN 2.应力最大主应力值在40.1MPa 3.变形4.弯矩杆单元最大3-3弯矩值为384kN m ⋅四、结果检验由于结构复杂，通过最大杆件轴力进行检验。
软件计算最大轴压力为11580.1kN粗算结果为++6 3.66/2++3 3.66/20.56 3.6/20.53 3.6/210068.3kN⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=（21.5100）（21.5100） 考虑粗算计算误差大，两者差异合理，故模型检验合格。
SAP2000钢结构分析
钢结构分析步骤示意步骤一：运行SAP2000，进行初始化设置点击，将单位改为“KN，m，C”。
然后点击“轴网”步骤二：定义轴网数据设置轴网数量、间距。
点击“确定”。
在右边3D图示中左键双击图形，弹出“定义网络系统数据”对话框，修改“Z5”坐标为“13”。
点击“确定”来关闭对话框。
轴网定义完毕。
点击“定义”----“材料属性”，弹出定义材料对话框，选择“快速添加材料”，弹出“快速材料定义”对话框，料”，修改相关系数，如下图。
点击“确定”，回到“定义材料”对话框。
点击“快速添加材料”，在材料类型里面选择“Concrete”，规范为“Chinese C30”,点击“确定”。
如下图。
点击“确定”，“确定”，材料定义完成。
步骤四：定义框架截面点击“定义”---“截面属性”---“框架截面”，弹出“框架属性”点击“添加新属性”，然后点击第一个图形，弹出下图，修改相关参数。
并点击“确定”。
回到“框架属性”界面后，再次点击“添加新属性”，选择第一个图形，弹出下图，修改相关系数，然后点击“确定”。
点击“确定”。
框架截面定义完成。
步骤五：定义版界面属性点击“定义”---“截面属性”---“面属性”，弹出“面界面”对话框点击“添加新界面”，弹出“壳截面数据”，并修改相关参数。
点击“确定”。
再点击“确定”，定义板截面完成。
步骤六：绘制构件点击左侧窗口，使其激活。
点击界面上不工具条中设置“YZ视图”，使左侧视图进入YZ（X=0）立面。
点击绘制“框架/索单元”按钮，弹出“对象属性”浮动窗，在Section下拉列表选择“H500X300X12X20”分别在竖向轴线分层以两点方式绘制柱子。
柱子绘制完成后，在“绘制属性”浮动窗中Section下拉列表选择“H400X300X10X16”，将一、二层的梁和屋面梁绘制上去。
在接卖弄左侧工具条中点击“选择全部”按钮，选中所选构件，点击“编辑”---“带属性复制”，弹出“复制”，修改相关参数，点击“确定”。
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（3）塑性阶段（ CD) ?
该段σ基本
保持不变（水
E
平), ε急剧
B
增大,称为屈
A CD
服台阶或流 幅段,变形模
?u ?y ?A
量E=0
O
?
? ? E?
（4）强化阶段 (DE段) 随荷载的增加σ缓慢增大 ,但ε增加较快
（5）颈缩阶段 (EF段)
极限抗拉强度 fu ?
E
?u ?y ?A
B
A CD
O
?
N
N
d
L
? ? l ? l0 ? 100%
N
(2 ? 1)
N
l0
d
当l0/d=5时，用δ 5表示，当 l0/d=10 时，用δ 10表示。
它是衡量钢材塑性应变能力的重要指标。
A1
（4）断面收缩率 ? ? A0 ? A1 ? 100% (2 ? 2)
A0
A0
（二）受压时的性能 采用短试件 l0/d=3, 屈服点同单向拉伸时的屈服点。
(a)梅氏U型缺口 (b)夏比V型缺口
由试件断裂吸收的能量 Cv来衡钢材的冲击韧性，
单位：J。Cv受温度的影响
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冲击韧性试验装置
小节
钢材的机械性能指标
1、屈服点 fy； 2、伸长率δ； 3、抗拉强度 fu； 4、冷弯试验； 5、冲击韧性 Cv
(包括常温冲击韧性、 0度时冲击韧性 负温冲击韧性）。
(1)弹性阶段 (OB 段)
OA段材料处于纯弹性，?
即:
E
? ? E?
B
A CD
AB段有一定的 塑性变形, 但
?u ?y
?A
整个OB段卸载
时，ε=0；
O
E=206 ×103N/
?
? ? E?
mm2
（2）弹塑性阶段（ BC)
该段很短,表现出钢材的非弹性性质 ;
σB—屈服上限 ; σC—屈服下限 (屈服点)
7.氧（O）：有害杂质，与 S相似。 8.氮（N）：有害杂质，与 P相似。 9.铜（Cu）：提高抗锈蚀性，提高强度，对可焊性有
影响。
二．冶金缺陷 常见的冶金缺陷有： 偏析：化学成分分布的不均匀程度； 非金属夹杂； 气孔； 裂纹等。
三、钢材的硬化
冷作硬化 ——当荷载超过材料比例极限卸载后，出现 残余变形，再次加载则比例极限（或屈服点）提高的 现象，也称“ 应变硬化”。 时效硬化 ——随时间的增长，碳和氮的化合物从晶体 中析出，使 材料硬化的现象 。 应变时效 ——钢材产生塑性变形时，碳、氮化合物更 易析出。即冷作硬化的同时可以加速时效硬化，因此 也称“人工时效”。
（三）受弯时的性能 同单向拉伸时的性能，屈服点也相差不多。
（四）受剪时的性能
抗剪强度可由折算应力计算公式得到：
fv?
f y
y
3
(2 ? 3)
G ? 79? 1量钢材塑 性性能和质 量优劣的综 合指标。
a d+2.1a
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三、冲击韧性
衡量钢材在动力（冲击）荷载、复杂应 力作用下抗脆性破坏能力的指标，用断裂时吸 收的总能量（弹性和非弹性能）来表示。
? ? E?
B.对无明显屈服点的钢材
该种钢材在拉伸过程中没有屈服阶段，塑性变 形小，破坏突然。
?
设计时取相当于 残余变形为 0.2%
fu fy=f0.2
时所对应的应力
作为屈服点 —
‘条
0.2%
?
件屈服点'
εp
3.应力应变曲线的简化 （1）钢材可以简化为 理想弹塑性体
fy
ε0 ε ε
0.15% 2.5%-3%
§2.3 钢材的主要性能
一、受拉、受压、受弯及受剪时的性能 （一）一次拉伸时的性能
1.条件： 标准试件（ GB228—63），常温（ 20℃） 下缓慢加载，一次完成。含碳量为 0.1%－0.3%。
标准试件： lo/d=5、10；lo-标距； d --直径
Lo
d
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2.阶段划分 A.有屈服点钢材σ --ε曲线可以分为 五个阶段：
1)fy与fb相差很小； 2)超过 fy到屈服台阶终
止的变形约为 2.5%-3%，足以满足考虑结 构的塑性变形发展的 要求。
（2）钢材在静载作用下：
强度计算以 fy为依据;fu为结构的安全储备。
（3）断裂时变形约为弹性变形的 200倍，在破坏前
产生明显可见的塑性 变形， 可及时补救， 故几乎不可能发生。
§2.1 钢结构对材料的要求
1.较高的抗拉强度fu和屈服点fy； 2.较好的塑性、韧性； 3.良好的工艺性能（冷、热加工，可焊性）； 4.对环境的良好适应性。
§2.2 钢材的破坏形式
一、塑性破坏 破坏前有明显的塑性变形，破坏过程长，
断口发暗，可以采取补救措施。 二、脆性破坏
坏前没有明显的变形和征兆，破坏时的变形 远比材料应有的变形能力小，破坏突然，断口 平直、发亮呈晶粒状，无机会补救。
四、温度影响
N/mm 2 800
600 fu
E
400 δ
200 fy
0
200
400
温度对钢材机械性能的影响
1．正温范围
δ% Ex103
80 220
210 60
200
40
190
180 20
170
160 600 T(0C)
200℃以内对 钢材性能无大 影响，该范围 内随温度升高 总的趋势是强 度、弹性模量 降低，塑性增 大。
§2.4 各种因素对钢材性能的影响
一、化学成分 普通碳素钢中 Fe占99%，其他杂质元素占 1%；
普通低合金钢中合金元素＜ 5%。 1. 碳（C）：钢材强度的主要来源， 随其含量增加，强 度增加，塑性降低，可焊性降低，抗腐蚀性降低 。 一 般控制在0.22%以下， 在0.2％以下时，可焊性良好。
2.硫（S）：有害元素，热脆性。不得超过 0.05%。 3.磷（P）：有害元素，冷脆性。抗腐蚀能力略有提高， 可焊性降低。不得超过 0.045%。 4.锰（ Mn）：合金元素。弱脱氧剂。与 S形成 MnS ， 熔点1600℃，可以消除一部分 S的有害作用。 5.硅（Si）：合金元素。强脱氧剂。 6.钒（ V）：合金元素。细化晶粒，提高强度，其碳 化物具有高温稳定性，适用于受荷较大的焊接结构。
250℃左右抗拉强度略有提高，塑性降低，脆性 增加—兰脆现象，该温度区段称为“ 兰脆区”。
260～320℃产生徐变现象。
?
fu
fu-fy
fy
O 0.15%
22%
?
4.单向拉伸时钢材的机械性能指标 （1）屈服点 fy--应力应变曲线开始产生塑性流动时 对应的应力，它是衡量钢材的 承载能力和确定钢材 强度设计值 的重要指标。
（2）抗拉强度 fu--应力应变曲线最高点对应的应 力，它是钢材最大的抗拉强度。
（3）伸长率
Lo