第三卷SAP使用教程.docx
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第三卷SAP使用教程
SAP2000?
空间结构
线性和非线性
静力和动力
分析设计软件系统
使用教程
ComputersandStructures,Inc.
Berkeley,California,USA
北京金土木软件技术有限公司
北京车公庄大街19号
中国建筑标准设计研究院100044
Version112007-4
版权
计算机程序SAP2000及全部相关文档都是受专利法和版权法保护的产品。
全球范围的所有权属于ComputersandStructures，Inc.（SAP2000中文版版权同属于北京金土木软件技术有限公司）。
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电子邮件（对于技术支持问题）
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TheCSILogoisaregisteredtrademarkofComputersandStructures,Inc.
SAP2000isaregisteredtrademarkofComputersandStructures,Inc.
WindowsisaregisteredtrademarkofMicrosoftCorporation.
AdobeandAcrobatareregisteredtrademarksofAdobeSystemsIncorporated.
2
免责声明
SAP2000的开发及文件编制投入了相当多的时间、努力及费用。
程序已经经过彻底地测试及使用。
然而，在程序使用方面，使用者接受并清楚知道开发者或经销商在程序的准确性或可靠度上没有做任何直接或暗示的担保。
使用者必须明确了解程序的假定并必须独立地核查结果。
SAP2000使用教程
1介绍
使用本手册1-1
程序简介1-1
使用本教程1-2
2教程
工程2-2
界面2-2
第一步建立新模型2-3
定义材料2-5
定义截面自动选择列表2-7
第二步添加框架对象2-10
绘制框架对象2-10
带属性复制对象2-12
修剪对象2-14
指定单元端部释放2-16
保存模型2-18
第三步添加面对象2-18
定义面截面2-18
绘制面对象2-19
剖分面对象2-21
i
第四步施加约束2-23
第五步定义荷载工况2-24
第六步指定重力荷载2-25
第七步指定面刚度修正2-27
第八步运行分析2-28
第九步图形显示分析结果2-30
第十步设计钢框架对象2-34
ii
第一章
使用本手册
本手册介绍SAP2000V11，并逐步引导用户建立第一个模型。
目
的是介绍程序的基本特点，以及建立模型的快捷性与方便性。
本教程
提供SAP2000的第一手资料，对大多数人来说，这是熟悉程序最快的
方法。
我们强烈推荐您打印此文件，不建议以电子文档的方式来查看。
因为毕竟在屏幕上显示此文件的同时又使用SAP2000程序是很不方便的。
程序简介
SAP2000是一个卓越的以有限元为基础的结构分析和设计程序。
它提供了功能强大的交互式用户界面，附带的许多工具可帮助用户快速和精确创建模型，同时具有最复杂工程所需的分析技术。
SAP2000是一个面向对象的有限元程序，即用构件对象来创建模型以模拟物理世界。
例如现实世界中一根梁可能与多个构件相连，而用户在建立此梁对象时，只需用一个对象建立。
与其它对象的连接则需要进行单元的划分（剖分），而此划分（剖分）过程是由程序内部处理完成。
分析和设计的结果对整个对象产生报告，而
1-1
SAP2000V9使用教程
不是对构成对象的子单元，这样分析得到的结果更容易解释并且和实际结构保持一致。
使用本教程
SAP2000功能强大，具有很多特征和功能。
本手册并没有涉及到程序本身的太多功能。
只是大致展示了如何利用程序进行工作，在此过程中提供了一些解释说明。
想要更多了解SAP2000特征，请参考SAP2000文档，包含验证手册。
我们推荐用户边阅读边进行程序的操作。
在开始本教程之前，必须安装SAP2000程序。
准备至少花1个小时的时间完成此例。
如果用户需要中途暂停，请保存此模型，以便下次学习时从上次保存的模型继续往下进行。
在本教程中，将展示SAP2000的很多基本特点。
我们希望用户在开始使用SAP2000阶段能够沉浸其中，并找到适合于自己的方法。
欢迎使用SAP2000。
1-2使用本教程
第二章
教程
本章一步一步的介绍如何建立SAP2000模型。
建模的每一过程都进行了标识，在不同阶段介绍了不同的建模技术。
在本章结束时，将建立一个如图1所示的模型。
图1教程模型
2-1
SAP2000V11使用教程
工程
教学用的工程是一个具有五块板的斜桁架桥。
桥跨60英尺，每个板长和宽都是12英尺。
一端为滑动支座，另一端为铰支座。
桁架及斜腹杆的截面为2L4×4双角钢，桥面板为5英寸厚混凝土板。
只进行静力分析；桥面恒载每平方英尺10镑（psf），活载100psf。
界面
窗口顶部菜单包含SAP2000的所有命令和选项，包括定义、绘图、选择、指定、分析、显示、设计。
这些菜单包含SAP2000经常使用的命令，大多数最经常用到的命令可以通过绘图区域周围的屏幕上点击一下相应按钮执行。
按钮有效性由主菜单条上左侧图标表明。
右下角显示当前使用的单位。
图2显示界面的布置。
图2显示界面
2-2工程
2B第二章-4B教程
第一步建立新模型
这一步中，定义基本轴网作为建立模型的模板。
定义一种材料，然后选择一个双角钢列表作为桁架自动选择列表。
A.点击文件菜单>新模型命令或新建模型按钮。
将显示图
3的对话框。
确认缺省单位为Kip-in。
图3模型对话框
B.新模型对话框允许用户使用各种参数来生成多种类型的模
型。
在本教程中，从只建立轴网开始建立模型。
设置轴网时，模型主要的几何特征应反应在轴网参数上，建议花一些时间仔细设置轴网线的数量和间距。
点击轴网按钮,显示图4对话框。
C.快速网格线系统对话框用来指定X、Y、Z方向的轴网线
数量和间距。
指定X方向的轴网线数为11，Y和Z方向为2。
输入X方向轴网线间距6ft并回车。
注意程序自动将6ft转换为72以和缺省的英寸单位一致。
输入Y和Z
第一步建立新模型2-3
SAP2000V11使用教程
方向间距12ft或144。
在第一网格位置中输入的数值确定
了网格线的原点坐标——确认本例中这些值被设置为零。
图4快速网格线对话框
D.点击确定按钮接受改变，程序显示如图5所示。
注意轴网
将在两个窗口垂直排列，左侧X-Y平面视图，右侧3-D视图，如上图所示。
窗口的数量可以通过选择选项菜单>窗口命令改变。
图5中平面视窗是活动的。
当窗口活动时，标题栏高亮显示。
在一个视窗中任何位置点击一下便可激活此视窗。
在显示标题栏下是一个显示模型状态的指示器。
指示器会显示：
对象模型（ObjectModel）和分析模型（AnalysisModel）两者之一——对象代表实际构件，也是用户在SAP2000中直接绘制得到的。
而分析模型显示的是对象剖分后形成的单元情况。
2-4第一步建立新模型
2B第二章-4B教程
图5SAP2000窗口
同时注意视图中也显示全局坐标系，Z的正方向是向上的。
当SAP2000指定重力方向时，是指Z轴负方向，或者向下方向。
E.为了查看模型更加清晰，我们减小轴圈尺寸。
点击定义
菜单>坐标系统/轴网命令。
显示坐标/轴网系统对话框。
1．确认Golbal系统处于选择状态，点击修改/显示系统
按钮。
显示定义网格数据系统对话框。
2．在轴圈尺寸编辑框内输入36。
3．点击确定按钮关闭定义网格数据系统对话框。
定义材料
程序预先定义了两种默认材料：
混凝土和钢材。
这里我们为双角钢定义了一种新材料。
定义材料时可能会用到不同级别的复杂参数，包含非线性应力－应变数据。
对于此例，我们使用快速定义材料选项。
A.点击定义菜单>材料命令显示定义材料对话框，如图6所
示。
第一步建立新模型2-5
SAP2000V11使用教程
图6定义材料对话框
B.点击快速添加材料按钮，显示快速材料定义对话框，如
图7所示。
图7快速材料定义对话框
C.用户可以在快速材料定义对话框中快速选取规范中规定
的材料类型。
从材料类型下拉列表中选取steel材料。
D.从规范下拉列表中选取ASTMA36；程序具有预先定义
材料的所有必需属性。
E.点击确定按钮，关闭快速材料定义和定义材料对话框。
2-6第一步建立新模型
2B第二章-4B教程
定义截面自动选择列表
一个截面自动选择列表是一个截面列表。
用与单独截面相同的方式将截面自动选择列表指定给框架对象。
当一个截面自动选择列表指定给框架对象时，程序进行构件设计时可以自动从列表中选择最经济、适当的截面。
当运行初步分析时，程序从列表中指定中间截面作为分析特性。
对于本教程，程序将以一组双角钢截面（2L4×4）来进行分析和设计。
A.点击定义菜单>框架截面命令，将显示框架属性对话框如图8所示。
图8框架属性对话框
B.点击导入新属性，导入框架截面属性如图9所示。
C.确认导入截面属性对话中，Steel显示在框架截面属性类型的下拉列表中。
在点击导入钢截面栏内，点击双角钢按
钮，打开截面属性文件对话框。
D.使用截面属性文件对话框寻找文件，此
文件包含模型中要使用的双角钢截面属性。
文件一般存储在SAP2000的安装目录下。
高亮显示此文件，点击打开按钮。
文件列表如图10所示。
第一步建立新模型2-7
SAP2000V11使用教程
图9导入框架截面属性对话框
E.从材料下拉列表中选择A36——此材料为先前定义。
点击＋将显示定义材料对话框，然后可以修改和添加材料。
F.在截面标签域中向下滚动直到找到第一个2L4×4。
在构
件上点击一下高亮显示它。
G.向下滚动列表直到找到最后一个2L4×4。
按住Shift键在
2L4×4×7/16×3/8上点击一下——所有的2L4×4截面将
高亮显示。
H.点击确定按钮，然后在双角钢截面对话框中点击确定按
钮，将选择的角钢增加到框架属性对话框中的截面属性域
中。
I.点击增加新属性按钮，显示添加框架截面属性对话框。
J.在框架截面属性类型下拉列表中，选择Steel。
2-8第一步建立新模型
2B第二章-4B教程
图10截面列表
图11自动选择截面对话框
第一步建立新模型2-9
SAP2000V11使用教程
K.在自动截面名称编辑栏中输入TRUSS。
L.在截面列表栏中，定位2L4×4×1/2双角钢截面，单击高
亮显示。
M.向下滚动列表直到找到最后一个双角钢截面2L4×4×7/16
×3/8，按住Shift键在上点击一下——所有的2L4×4截面
将高亮显示。
N.点击添加按钮，将选择的截面添加到对话框右侧的自动选
择编辑框内。
O.点击确定按钮，然后点击框架属性对话框中的确定按钮接
受改变，并将TRUSS截面自动选择列表增加到属性编辑
框中。
第二步添加框架对象
这一步中，用轴网和捕捉选项绘制截面属性为TRUSS的框架对象，并用编辑菜单中的命令来编辑框架对象。
绘制框架对象
确认×-Y平面@Z＝144视图是激活的（见第一步D如何激活一个视图）。
此视图应位于左侧窗口。
检查捕捉节点和轴线交点命令是否激活。
捕捉有助于模型的精确定位。
当按钮按下时，该捕捉激活。
或者使用绘制菜单>捕捉到>点和轴网交点命令来激活此种捕捉方式。
默认情况下，该捕捉是激活的。
A.点击视图菜单>设置二维视图命令
1.点击X-Y平面选项。
2.在Z编辑框内输入0，显示底层平面，然后点击确定按钮。
B.点击绘制框架/索/钢束按钮或使用绘制菜单>绘制框架/索/钢束命令。
如果从绘制菜单>绘制框架/索/钢束执
2-10第二步添加框架对象
2B第二章-4B教程
行命令，绘制框架/索/钢束按钮将是按下的，以确认对该命令的选择。
将弹出框架对象属性对话框如图12所示。
图10对象属性对话框
任何视窗中，如果对象属性对话框盖住了模型的某一部位，用户可以将它拖开。
C.在对象属性对话框中点击属性编辑框，向下滚动到
TRUSS。
单击将TRUSS自动选择列表赋给绘制的构件。
D.绘制第一个框架对象，在X-Y平面视窗的X-Y原点点击
一下，然后在同一水平轴网线的最远端点击（x＝720，y＝0）。
光标位置在界面右下角以坐标形式显示。
一个框架线对象将在两个视窗中显示（平面和三维）。
点击定义框架对象端点之后，右键点击将“拿起画笔”，即不再继续绘制，但绘制框架/索/钢束命令仍然是激活的，可以继续绘制对象。
如果绘制这个对象时出错，点击选择对象按钮，离开绘
制模式进入选择模式。
然后点击编辑菜单>撤销框架添加命
令，再重新绘制。
E.重复D，绘制其它与第一个单元平行的框架对象，从（x
＝0，y＝144）到（x＝720，y＝144）。
这些单元构成桁
架的下弦。
右键单击停止绘制。
F.在（x＝0，y＝0）和（x＝0，y＝144）点击绘制第一个横
杆。
G.点击选择对象，或者按下Esc键退出绘制框架/索/钢束
命令。
第二步添加框架对象2-11
SAP2000V11使用教程
带属性复制对象
图13选择选项
确认程序处于选择模式。
A.直接在单元上点击选择跨越纵弦的横向单元，或者在对象
的右侧点击，然后按住鼠标左键，拖过单元。
选择选项见
图13。
图14复制对话框
2-12第二步添加框架对象
2B第二章-4B教程
B.点击编辑菜单>带属性复制命令弹出图14对话框。
C.在线性栏中，在dx编辑框中输入144。
D.在数量编辑栏中输入5。
E.点击确定按钮。
注意横向构件在每隔一个网格线上产生。
F.点击选择菜单>选择>选择线平行于>点击直线对象，左键
单击沿x轴的纵弦杆。
此选择命令将选择另外一根平行弦
杆。
G.点击指定菜单>框架/索/钢束>框架自动划分命令弹出图15
对话框。
选择自动划分框架选项，勾选在节点位置和在和
其它框架，面的边，和实体的边的交点复选框，然后点击
确定。
此种划分保证了弦杆和其它单元的连接，因为弦杆是作为
一个单独的“物理”对象绘制的。
从分析的角度看，弦杆现在
与所有相交的框架单元相连，但在设计中，它们仍然是一个单
独对象。
图15指定框架自动划分对话框
H.点击选择所有按钮或者用选择菜单>选择>全部命令选
择模型中所有的对象。
第二步添加框架对象2-13
SAP2000V11使用教程
I.点击编辑菜单>带属性复制命令弹出复制对话框
1.在dx编辑框中输入72，在dy编辑框中输入0，在dz编辑框中输入144。
2.在数目编辑框中输入1。
3.点击确定接受选择。
框架底平面将复制到顶部，在X方向有72英寸的偏
移。
修剪对象
确认程序处于选择模式，X-Y视窗是激活的。
A.点击视图菜单>设置二维视图命令
1.在设置二维视图对话框中点击X-Y平面选项。
2.在Z＝编辑框中输入144，显示最顶层平面视窗，然
后点击确定按钮。
B.点击指定菜单>清除指定显示命令去掉框架细分标志。
C.点击两个与右侧上一个横向单元相邻的顶部上弦杆，以及
最右端两个弦杆的两个点对象，如图14所示。
选择的对
象用虚线显示。
图16修剪用的选择模式
2-14第二步添加框架对象
2B第二章-4B教程
D.点击编辑菜单>编辑线>修剪/延伸框架命令，弹出修剪/
延伸所选框架对话框。
1.选择修剪框架选项，点击确定。
选择修剪框架选项，将修剪与最后横向构件相邻的两个顶部弦杆。
修剪一个框架单元时，选择该单元，选择另外一个单元作为修剪位置，并选择一个点对象，位于点对象一边将被修剪。
E.点击“独立的”最右端横向框架单元，执行编辑菜单>删
除命令，按键盘上的DEL（删除）键。
F.确认平面视窗激活，点击视图菜单>设置二维视图命
令。
1．在设置2D视图对话框中选择X-Z平面选项；
2．在Y=编辑框内输入0，点击确定按钮。
模型如图17所示。
图17添加框架对象后模型
G.点击绘制框架/索/钢束按钮或用绘制菜单>绘制框架/索/钢束命令。
弹出框架对象属性对话框。
H.确认对象属性对话框的属性项设为TRUSS。
第二步添加框架对象2-15
SAP2000V11使用教程
I.绘制第一个斜腹杆，在X-Z平面视窗的X-Z原点，然后再
点击最近的顶弦杆（x＝72，z＝144）。
不点右键，在点（x＝144，z＝0）增加第二根斜腹杆。
这样就绘制了一对斜腹杆。
J.右键点击并点击选择对象按钮，按Esc键退出绘制框架/索/钢束命令。
K.从右到左拉出一个选择框，以选定刚画的两个斜腹杆，见
图13选择选项。
L.点击编辑菜单>带属性复制命令弹出复制对话框。
1.在dx输入框中输入144，dy框中输入0，dz框中输
入0。
2.在数量框中输入4。
3.点击确定接受改变。
绘制完成了一榀桁架的斜腹杆。
M.从右向左拉出一个选择框，覆盖所有的斜腹杆。
N.点击编辑菜单>带属性复制命令弹出复制对话框。
1.在线性栏中，在dx框中输入0，在dy框中输入144，在dz框中输入0。
2.在数量框中输入1。
3.点击确定接受复制。
当前的模型如图18所示。
指定单元端部释放
在X-Z视图激活的情况下，确保程序处于选择模型状态。
A.从右向左用框选选中整个图形。
B.点击指定菜单>框架/索/钢束>释放/部分固定命令弹出图
19所示菜单。
检查M33（主轴）起点和终点释放定义框。
通过释放主轴方向的弯矩，桁架单元将表现为铰接性质。
2-16第二步添加框架对象
2B第二章-4B教程
图18所有框架对象加入后的模型
图19指定框架释放对话框
C.点击确定键接受修改并且返回选择模式。
D.点击视图菜单>设置二维视图命令。
在二维视图中点击X-
Z平面并且在Y=位置输入144，显示另一个立面图。
也可
以通过在列表中上移按钮选择另一个立面图。
E.从右向左框选选中整个图形。
第二步添加框架对象2-17
SAP2000V11使用教程
F.点击指定菜单>框架/索/钢束>释放/部分固定命令弹出图
19所示菜单。
检查M33（主轴）起点和终点释放定义。
点击确定接受修改。
G.点击指定菜单>清除指定显示命令去除框架单元释放指
定。
保存模型
在建模过程中，需经常保存模型。
虽然一般情况下用户可将其存为同一个文件名，但在用户建模工作的不同阶段，还可以将它存为不同的名字。
A.用户可以点击文件菜单>保存命令，或者点击保存按
钮，来保存模型。
指定目录来保存用户的模型，在此教程
中，定义文件名为Truss。
第三步添加面对象
在这一步骤中，一个混凝土板面对象将被添加于模型中。
定义面截面
确认X-Z视图是激活状态的。
现在切换到平面视图，并且指定混凝土板的性质。
A.点击视图菜单>设置二维视图命令。
在二维视图中点击X-
Y平面并且在Z=位置输入0，点击确定按钮。
B.点击定义菜单>面截面命令，面对象对话框将被弹出。
C.确认选择要加入的截面类型栏内为shell。
点击添加新的截
面按钮。
图20显示了面对象对话框。
1.在截面名称中键入DECK。
2.确认材料名称为4000Psi，点击＋将显示定义材料
对话框，然后可以修改和添加材料。
3.设置厚度参数（膜厚度和弯曲厚度）为5，表明混
凝土板厚度为5英寸。
2-18第三步添加面对象
2B第二章-4B教程
通过定义，一个壳单元具有膜和弯曲双重特性。
4.点击确定按钮，并且点击面对象对话框中确定按钮
接受用户的修改。
图20壳截面数据对话框
绘制面对象
确认X-Y平面在Z=0视图是激活状态。
通过以下的操作建立一个具有所定义的DECK性能的面对象。
A.点击绘制多边形面对象按钮，或者执行绘图菜单>绘
制多边形面命令。
图21中所示为面对象属性表。
确认表中截面名为DECK。
如果不是，点击编辑栏将弹出滚动菜单，从列表中选择DECK。
第三步添加面对象2-19
SAP2000V11使用教程
图19对象属性框
B.检查捕捉节点和轴线交点命令是否激活。
这将辅助用户在
绘制面对象时保证一定的精度。
C.在原点（x=0,y=0）单击，然后围绕模型顺时针转动，为了绘
制面对象的边界，在对象每一个角点（x=0,y=144）,（x=720,y=144）和（x=720,y=0）.点击。
D.停止绘制后，按回车键。
E.点击选择对象按钮，或者敲击键盘上的Esc键，退出
面对象绘制命令。
F.为了更好地显示DECK面对象，点击设置显示选项按
钮，当弹出对话框后，勾选对象填充和应用到所有窗口选
项如图22所示。
图22活动窗口的显示选择对话框
G.点击确定键接受修改，当前模型将如图23所示。
2-20第三步添加面对象
2B第二章-4B教程
图23面对象绘制完成后的模型显示
剖分面对象
确认X
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