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1、程序简介 1-1使用本教程 1-22 教程工程 2-2界面 2-2 步骤一 建立新模型 2-3 定义截面自动选择列表 2-5步骤二 增加框架对象 2-9 绘制框架对象 2-9 复制对象 2-11 剪切对象 2-13 指定单元端部释放 2-16 保存模型 2-17步骤三 添加面对象 2-18 定义面截面 2-18 绘制面对象 2-19 分割面对象 2-20步骤四 施加约束 2-21i步骤五 定义荷载工况 2-22 步骤六 指定重力荷载 2-24 步骤七 指定面刚度修正 2-25 步骤八 运行分析 2-27 步骤九 以图像方式显示分析结果 2-28 步骤十 设计钢框架对象 2-32ii第一章使用本

2、手册本手册介绍 SAP2000 版本 9。逐步教程引导用户建立第一个模 型。目的是介绍程序基本特点和演示快速和容易的建立模型。本教程 给你提供 SAP2000 的第一手资料，对大多数人来说，这是熟悉程序的 最快的方法。SAP2000 是一个功能非常强大和全面的程序，具有很多特点和 功能。本手册不是介绍所有这些功能。而是简要介绍如何使用程 序，同时在介绍过程中提供一些提示。要完全掌握 SAP2000，需要 本教程和 SAP2000 的其它手册一起使用。程序简介SAP2000 是独立的基于有限元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，带有很多工具帮助快速和精确创建 模型，同时具有分

3、析最复杂工程所需的分析技术。SAP2000 是面向对象的，即用单元创建模型来体现实际情况。 一个与很多单元连接的梁用一个对象建立，和现实世界一样，与其 它单元相连接所需要的细分由程序内部处理。分析和设计的结果对1 - 1SAP2000 V 9 使用教程整个对象产生报告，而不是对构成对象的子单元，信息提供更容易 解释并且和实际结构更协调。使用本教程本教程中的例子提供了使用 SAP2000 的一步一步的描述。推荐 阅读本手册时实际操作这些步骤。在开始本教程之前，必须安装 SAP2000 程序。并且开始本教程 前，最好细读其它手册，至少在手边可以在需要时使用。如果 用 pdf 格 式 阅 读 ，建议

4、 开始 本教 程之 前打印 。使 用 SAP2000 的同时在屏幕上阅读本教程不太现实。在本教程的课程中，将展示 SAP2000 的很多基本特点。完成这 个例子至少需要一个小时，如果有事需要停止的话，保存模型以便 于以后继续。欢迎使用 SAP2000。1- 2 使用本教程第二章教程本章介绍一步一步建立一个 SAP2000 模型的步骤。创建模型的 每步是唯一确定的，介绍了建立模型的不同技术。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工程教学用的工程是一个有五个板的斜桁架桥。桥跨 60 英尺，每个 宽和高 12 英尺。支座一端滑动，另一端铰接。桁架及交叉单元由 2L

5、4X4 构成，桥面板为 5 英寸厚混凝土板。 桥只进行静力分析；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 列出的 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 上左侧有图标表明。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 工程第二章 - 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。然后选择一个 双角钢列表作为桁

6、架自动选择列表。A. 点击文件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 模型模板B. 模型模板对话框使用参数化生成技术允许快速建立很多类 型的模型。然而，本教程中将从只建立轴网开始建立模 型。放置轴网时，精确地用定义的几何性质表示模型的主 要几何特性很重要，建议花一些时间仔细地设置轴网线的 数量和间距。选择仅轴网按钮, 将显示图 4 对话框。第一步 建立新模型 2 - 3图 4 新建坐标/轴网系统对话框C. 新建坐标/轴网系统对话框用来指定 X、Y、Z 方向的轴网 线和间距。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

7、网线间距 6 ft 并回车。注意程序自动将 6 ft 转换为 72 以和缺省的英寸单位一致。输入 Y 和 Z 方向 间距 12 ft 或 144。图 5 SAP2000 窗口2- 4 第一步 建立新模型D. 点击确定按钮接受改变，将显示图 5。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，如上所示。窗口的数量可以通过选择选项窗口命令改变。注意在图 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激活一个视窗。同 时 注 意全局 坐标 系也 显示 ， Z 的正 方向 是向 上的 。当 SAP2000 指定重力方向时，是指 Z 轴负方

8、向，或者向下。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，对本教程来说是一组 双角钢截面（2L4X4s）。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。对于本教程的特殊情况，程序将从一组双面角钢截面中分析和 设计，即从如下所示的一个已建立的截面自动选择列表中选择。图 6 框架属性对话框第一步 建立新模型 2 - 5A. 点击定义框架截面命令，将显示框架属性对话框如图 6所示。B. 在属性中向下滚动截面列表，查看是

9、否包含 2L4X4s，如 果包含，直接跳到步骤 D。否则继续步骤 C。C. 在选择增加属性类型点击“ Import I/Wide Flange”下拉 框。滚动导入列表直到找到 ”Import Double Angle” 见图 7。点击该项。图 7 导入双角钢D. 在点击到框架截面属性对话框中点击添加新属性按钮，将 打开选择截面属性文件对话框。E. 从 截 面 属 性 文 件 对 话 框 中 选 择 并 打 开 文 件 SECTIONS.PRO ， 此文件包含 本模型中使用 的双角钢 属 性。Sections.pro 截面列表对话框如图 8 所示。F. 在截面标签域中向下滚动直到找到第一个 2L

10、4X4。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 2L4X4。按住 Shift 键在2L4X4X7/16X3/8 上点击一下所有的 2L4X4s 将高亮 显示。2- 6 第一步 建立新模型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。图 8 Sections8.pro 截面列表I. 在框架属性对话框选择属性类型域上点击下拉框“ Add I/Wide Flange”并向下滚动直到找到 Add Auto select。单 击该项。J. 在点击到框架属性对话框域上，点击添加新属性按钮，将 打开截面自动选择列表如

11、图 9 所示。K. 在截面自动选择列表名称中输入 TRUSS。第一步 建立新模型 2 - 7L. 向下滚动截面列表找到 2L4X4X1/2 双角钢，点击一下高 亮该项。M. 继续向下直到找到最后的双角钢 2L4X4X7/16X3/8，按住 Shift 键的同时在该截面点击一下。现在所有的 2L4X4s 都 高亮显示。图 9 截面自动选择对话框N. 点击添加按钮移动选择列表到对话框右侧截面自动选择编 辑框中。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。2- 8 第一步 建立新模型第二步 添加框架对象这一步中，用轴网和捕

12、捉选项绘制框架对象及与之相关联的TRUSS 截面列表，并用编辑菜单命令产生框架对象。绘制框架对象确认 X-Y 平面Z144 视图是激活的（见第一步 D 如何激活 一个视图）。此视图应在左侧窗口。并检查捕捉节点和轴线交点命 令是激活的。有助于精确定位框架对象。当与这个命令相关联的按 钮按下时，命令激活。或者使用绘制捕捉到点和轴网交点命 令。默认情况下，该命令是激活的。A. 点击视图菜单设置二维视图命令1. 在设置 2 维视图对话框中点击 X-Y 平面 选项。2. 在 Z 编辑框内输入 0，显示基础层平面，然后点击确 定按钮。图 10 对象属性对话框B. 点击绘制框架/索/筋按钮或使用绘制绘制框架

13、/索/筋 菜单命令。如果从绘制菜单绘制框架/索/筋执行命令，绘 制框架/索/筋按钮将是按下的，以确认对该命令的选择。 将弹出框架对象属性对话框如图 10 所示。第二步 添加框架对象 2 - 9任何视窗中，如果对象属性对话框盖住了模型的任一 个部位，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（x720，y0）。光标位置在界面右下角显示。一个框架线将在两 个视窗中出现（平面和三维）。点击定义框架对象端点之 后，

14、右键点击将“拿起画笔”，将不再继续绘制，但绘制 框架/索/筋命令仍然是激活的，可以继续增加单元。 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。然后点击编辑撤销框架添加命令，再 重新绘制。E. 重复 C，绘制其它与第一个单元平行的框架对象，从（x0，y144）到（x720，y144）。这些单元构成桁 架的下弦。右击停止绘制。F. 在（x0，y0）和（x0，y144）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/索命令。2- 10 第二步 添加框架对象复制对象图 11 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，

15、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 11。B. 点击编辑复制命令弹出图 12 对话框。第二步 添加框架对象 2 - 11图 12 复制对话框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。注意横向构件在每个网格线上产生。F. 在每个纵向弦杆左边点击一次以选定。G. 点击指定框架/索/筋自动框架细分命令弹出图 13 对话 框。选择自动划分框架选项，勾选在节点位置和在与其它 框架相交处选择框，然后点击确定。这个细分保证了弦杆和其它单元的连接，因为弦杆是作为 一个单独的对象绘制的。从分析的角度看，弦杆现在与所有相 交

16、的框架单元相连，但在设计中，它们仍然是一个单独对象。2- 12 第二步 添加框架对象图 13 指定自动框架划分对话框H. 点击 选择所有 按钮或者用选择选择全部命令选择模 型中所有的对象。I. 点击编辑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。剪切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

17、窗，然 后点击确定按钮。第二步 添加框架对象 2 - 13B. 点击指定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 14 剪切用的选择模式D. 点击命令，弹出剪切延伸所选框架对话框。1. 选择剪切框架选项，点击确定。 选择剪切框架选项，将剪切与最后横向构件相邻的 两个顶部弦杆。剪切一个框架单元时，选择单元，选择 一个单元作为剪切位置，并选择一个点对象，位于点对象一边将被剪切。E. 点击“独立的”最右端横向框架单元，执行编辑删除命 令，按按下键盘上的 DEL（删除）键。F.

18、确认平面视窗激活，点击 XZ 视图 按钮。模型如图 15 所示。2- 14 第二步 添加框架对象图 15 添加框架对象后模型G. 点击绘制框架/索/筋按钮或用绘制绘制框架/索/筋命 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。I. 绘制第一个对角线，在 X-Z 平面视窗的 X-Z 原点，然后再 点击最近的顶弦杆（x72，z144）。不点右键，在点（x144，在0）增加第二条对角线。这样就绘制了一 跨的对角线。J. 右键点击并点击选择对象按钮，按 Esc 键退出绘制 框 架/索 命令。K. 从右到左拉出一个选择框，以选定刚画的两个对角线，见 图 11 选择选项。

19、L. 点击编辑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。第二步 添加框架对象 2 - 153. 点击确定接受改变。 绘制完成了一个桁架的所有对角线。M. 从右向左拉出一个选择框，覆盖所有的对角线。N. 点击编辑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。 当前的模型如图 16 所示。图 16 所有框架对象加入后的模型指定单元端部释放当 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. 单击指

20、定框架/索释放/部分固定命令弹出图 17 所示菜 单。检查 M33（主轴）起点和终点释放定义框。2- 16 第二步 添加框架对象通过释放主轴方向的弯矩，桁架单元将表现为铰接性质。图 17 指定框架释放表格C. 单击确定键接受修改并且返回选择模式。D. 单击视图设置二维视图命令。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. 从右向左用框选选中整个图形。F. 单击指定检查 M33（主轴）起点和终点释放定义。单击确定接受 修改。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

21、况下用户可将其 存为同一个文件名，但在有些时候用户建模工作的不同阶段，还可 以将它存为不同的名字。第二步 添加框架对象 2 - 17A. 用户可以点击文件保存命令，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 DECK 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 DECK 的性质。A. 点击 XY 视图按钮，显示最低平面视图。B. 点击定义面截面命令，面对象表格将被弹出。C. 在面对象表格中，点击添加新的截面按钮。图 18 显示了 面对象

22、表格。1. 在截面名称中键入 DECK。2. 设置厚度参数（膜厚度和弯曲厚度）为 5，来指示 混凝土 DECK 厚度为 5 英尺。 通过定义，一个壳单元具有膜和弯曲双重特性。3. 点击确定按钮，并且点击面对象表格中确定按钮接 受用户的修改。2- 18 第三步 添加面对象图 18 面截面表绘制面对象确认 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. 点击绘制矩形面对象按钮，或者执行绘制绘制矩形面命 令。图 19 中所示为面对象属性表。确认表中项目名为 DECK。如果不是，点击编辑栏将弹 出滚动菜单，从列表中选择 DECK。图 19 对

23、象属性框第三步 添加面对象 2 - 19B. 检查捕捉节点和轴线交点命令是否被激活。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. 单击选择对象 按钮，或者敲击键盘上的 Esc 键，退出 面对象绘制命令。E. 为了更好地显示 DECK 面对象，点击设置显示选项 按 钮，当表格弹出后，勾选填充对项选项，并且勾选适用所 有窗口，如图 20 所示。图 20 活动窗口的显示选择表格F. 点击确定键接受修改，当前模

24、型将如图 21 所示。分割面对象面对象将被分割，而非 象框架对象那样细分。A. 通过框选操作，选中模型下弦面上的所有框架对象节点。B. 点击面对象的任意位置选择 DECK 面对象，当前被选中的 项目将在截面左下角显示出来。C. 点击编辑剖分面命令，将弹出分割面对象类型表格。2- 20 第三步 添加面对象表征 DECK 的面对象只被绘制为单一对象，它需要被 分割为附属对象，以便使面对象和弦杆的节点之间能够成 功连接。面对象的剖分产生新对象，而细分不产生。D. 点击应用所选节点进行剖分选项，然后点击确定按钮。图 21 面对象全部绘出后的模型第四步 施加约束在这一步骤中，桁架桥的支撑将被定义。确认 X-Y 平面在 Z=0视图是激活状态，并且程序处于选择模式。A. 点击桁架底层右端的两个节点。节点约束 命令弹出节点约束表格如图 22 所 示。第四步 施加约束 2 - 21图 22 节点约束表C. 点击滚动按钮，来指定这两个节点三轴方向平动的约 束，点击确定来确认修改。D. 点击模型底层左端的两个节点。截面左下角将显示“两个 节点被