SAP2000程序工程应用介绍（一）

2.4 材料类型库

    SAP2000材料库中有如下材料：

    1．ALUM  铝材

    2．CLDFRM  冷轧钢材

    3．CONC  混凝土

    4．OTHER  其他

    5．STEEL  钢材

    6．REBAR  钢筋

    上述材料的属性分为物理性能属性、设计性能属性和高级性能属性。这些材料性能属性是固定的，但可以修改。如果不修改，不用单独定义可直接使用，在指定截面属性时选择材料名即可。

    2.5 截面类型列表和截面类型文件

    SAP2000的截面类型，一部分存放在截面类型列表中，大部分存放在截面类型文件“Sections.pro”中。在定义截面时，如果截面类型列表中没有，可从截面类型文件“Sections.pro”中提取，增加在截面类型列表中。

    无论从截面类型文件中定义，或从截面类型列表中定义，都可以修改截面属性，以适应计算要求。在指定截面属性时，截面属性帮定材料属性，一起指定给构件对象。

    从文件中输入截面类型时，选择“Import I/（截面类型）”和点击“Add New Property”；而增加截面属性时，选择“Add I/（截面类型）”和点击“Add New Property”。

    SAP2000的截面类型如下，截面的原始数据为英制单位，但是使用国际单位时，程序有自动转换功能，不需要人为干预。使用的截面尺寸单位和材料单位，随单位设置而变化。

    1．Flange 工字钢截面：为默认设置，部分存放在截面类型列表中，可直接选用。如果列表中没有，再从文件中选取，增加在截面类型列表中；

    2．Channel  槽钢截面：从截面类型文件中选取；

    3．Tee  T形钢截面：从截面类型文件中选取；

    4．Angle  角钢截面：从截面类型文件中选取；

    5．Double Angle  双角钢截面：从截面类型文件中选取；

    6．Box/Tube  方管钢截面：从截面类型文件中选取；

    7．Pipe  圆管钢截面：从截面类型文件选取；

    8．Rectangular  矩形钢截面：截面类型文件中没有，直接修改截面尺寸；

    9．Circle  圆形钢截面：截面类型文件中没有，直接修改截面尺寸；

    10．General  普通截面：截面类型文件中没有，直接修改截面尺寸；

    11．Double channel  双槽钢截面：截面类型文件中没有，直接修改截面尺寸。

    2.6 边界位移约束条件

    SAP2000的位移约束条件分为节点约束和节点限制两种。节点约束是指约束六个方向的自由度，3个移动和3个转动自由度。节点限制是指限制结构中某些节点间相对自由度，减少系统中需要求解的方程数，提高计算的效率。

    2.7 载荷工况和分析工况

    SAP2000把工况的设置纳入程序中，这是有限元发展初期的作法，当前任何大型结构分析程序几乎都不采用这样的方式。因为根据有限元理论，载荷主要包括集中载荷、分布载荷、惯性载荷、温度载荷等。用户完全可以根据实际受力情况，自行安排受力状态，组合成工况进行计算。

    在SAP2000中把载荷的输入划分为载荷工况和分析工况。而载荷工况只是一种设置，计算时并不起作用。计算时真正起作用的是分析工况，而分析工况又分为固定载荷和活动载荷等。这样以来，计算所用载荷就被限定在工框之中，为输入、输出数据带来很多麻烦。

 

分页

3. SAP2000分析例题

    下面以一个三维桁架桥为例，介绍SAP2000结构分析的一般步骤。三维桁架桥结构使用格栅（Grid Only）建模，其原始数据如下：

    （1）格栅线距；X=11  Y=2  Z=2；格栅位置：X向为1830， Y向为3660 ，Z向为3660。

    （2）材料有两种：普通钢材：E=2.06E5，μ=0.3，ρ=7.85E-9，屈服强度σ0.2=235MPa。

    混凝土材料：E=0.24E5，μ=0.2，ρ=2.0E-9，其余采用默认设置。

    （3）截面类型：桁架杆截面有四种：下横梁为工字钢截面W8×15，立柱为方管钢截面HSS4×4×250，上横梁为钢管截面HSS4×250，斜拉杆为钢筋，直径为Φ30；平面为混凝土，截面厚度为t=250。

    （4）载荷：为集中载荷，作用在底平面中间10个节点上，每个为10000N。模拟10吨大卡车行驶在桥中间时的情况。

    （5）单元类型：为杆单元（其中斜拉杆不受弯矩）和平面壳单元。

    （6）边界条件：为简支。

    3.1 建立计算模型

    1. 打开模板，设置计算单位，建立几何模型（包括定义单元类型）

    (1)打开模型模板，设置计算单位（N.mm.C）

    操作：点击模板图标（New Model），显示模型模板，修改单位。

    图1 模型模板

    (2)选择格栅模板

    操作：点击格栅模板图标（Grid Only），显示格栅模板对话框。

    图2 输入格栅模型尺寸对话框

 

分页

    (3)显示格栅模型

    操作：在格栅模板对话框中点击OK按钮后，显示格栅模型，保留3-D视图。

    图3 仅格栅（非几何模型）

    2. 定义材料和修改数据

    操作：执行【Define】→【Materals…】，选择钢材。

    图4 定义钢材对话框

    选择“STEEL”后，点击“Dodify/Show Material”，出现对话框后，可修改材料数据。

    图5 修改钢材数据对话框

 

分页

    用同样方法可定义混凝土材料。

    图6 定义混凝土材料对话框

    图7 修改混凝土材料数据对话框

    3. 定义截面类型和修改截面属性（截面类型从文件中提取）

    操作：执行【Define】→【Frame Sections…】，弹出截面类型列表。

    图8 截面类型列表中工字钢截面类型

    从工字钢截面类型可知，截面类型列表中没有W8×15截面类型，这时需要从文件中增加这个截面类型。

 

分页

    选择“Import I/Wide Flange”和点击“Add New Property”，可以打开SAP2000自带的文件，选择“SECTIONS8.PRO”文件。

    图9 打开截面类型文件对话框

    点击 按钮，弹出文件中的截面类型（Section Types）对话框，如图11。选择W8×15截面，点击 按钮，弹出工字钢截面属性对话框，如图10。

    图10 工字钢截面属性对话框

SAP2000程序工程应用介绍（三）

SAP2000程序工程应用介绍（四）

SAP2000程序工程应用介绍（五）