SAP2000結(jié)構(gòu)工程案例分析

前言

　　SAP2000來(lái)源于SAP，是一款功能強(qiáng)大、久負(fù)盛名的結(jié)構(gòu)分析軟件。SAP軟件最早起源于加州大學(xué)Berkeley分校的Wilson教授的研究開(kāi)發(fā)工作，經(jīng)過(guò)近40年的發(fā)展，已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)分析軟件的代名詞。SAP2000功能強(qiáng)大，使用方便，但要熟練地掌握軟件的各種功能，做到融會(huì)貫通，需要花費(fèi)很多的時(shí)間。因此，編者對(duì)使用SAP2000軟件過(guò)程中遇到的各種問(wèn)題及處理方法進(jìn)行分析總結(jié)，主要內(nèi)容涵蓋了SAP2000高級(jí)建模功能，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)模態(tài)與反應(yīng)譜分析，結(jié)構(gòu)線性與非線性動(dòng)力時(shí)程分析，門式框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及工程結(jié)構(gòu)常見(jiàn)問(wèn)題分析等，以期對(duì)高等學(xué)校結(jié)構(gòu)工程專業(yè)的本科生、研究生以及從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程師、科研人員有所幫助。本書(shū)由西北工業(yè)大學(xué)陳昌宏擔(dān)任主編，西北工業(yè)大學(xué)吳乃森和西安建筑科技大學(xué)黃鶯擔(dān)任副主編。陳昌宏參與了第1章～第4章、第6章、第7章的編寫(xiě)，吳乃森參與了第3章～第6章的編寫(xiě)，黃鶯參與了第3章、第4章、第7章的編寫(xiě)，西北工業(yè)大學(xué)張?jiān)儼矃⑴c了第4章的編寫(xiě)，西北工業(yè)大學(xué)艾兵參與了第2章的編寫(xiě)，西安建筑科技大學(xué)曹繼濤參與了第5章的編寫(xiě)。全書(shū)由陳昌宏統(tǒng)稿。在編寫(xiě)過(guò)程中，編者參考了有關(guān)文獻(xiàn)，在此向文獻(xiàn)作者表示衷心的感謝。由于編者水平有限，書(shū)中不足之處懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書(shū)對(duì)SAP2000軟件的建模、分析設(shè)置及其他功能進(jìn)行了詳細(xì)闡述，例舉了大量案例，如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例，反應(yīng)譜分析案例，時(shí)程分析案例，門式框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例等，以使讀者盡快掌握本軟件的各種功能，并學(xué)會(huì)解決實(shí)際操作過(guò)程中遇到的常見(jiàn)問(wèn)題。    本書(shū)可供高等學(xué)校結(jié)構(gòu)工程專業(yè)的本科生、研究生以及從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程師、科研人員參考。

書(shū)籍目錄

1　SAP2000高級(jí)建模功能　1.1　初始化模板利用　　1.1.1　模板利用　　1.1.2　模板利用要點(diǎn)說(shuō)明　1.2　AutoCAD模型導(dǎo)入與導(dǎo)出　　1.2.1　導(dǎo)入與導(dǎo)出方法　　1.2.2　AutoCAD模型導(dǎo)入與導(dǎo)出要點(diǎn)說(shuō)明　1.3　模型的交互式編輯　　1.3.1　Excel格式文件輸入與輸出　　1.3.2　模型的交互式編輯要點(diǎn)說(shuō)明　1.4　軟件數(shù)據(jù)接口　　1.4.1　導(dǎo)入/導(dǎo)出其他軟件模型　　1.4.2　軟件數(shù)據(jù)接口要點(diǎn)說(shuō)明　1.5　工程報(bào)告編制　　1.5.1　報(bào)告編制方法　　1.5.2　報(bào)告編制要點(diǎn)說(shuō)明　1.6　特殊功能要點(diǎn)　　1.6.1　端部（彎矩、扭矩）釋放　　1.6.2　端部偏移（剛域）2　鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　2.1　工程概況　　2.1.1　工程基本概況　　2.1.2　設(shè)計(jì)依據(jù)及條件　　2.1.3　荷載及荷載效應(yīng)規(guī)范組合　2.2　SAP2000模型建立　　2.2.1　三維幾何模型　　2.2.2　材性指標(biāo)　　2.2.3　截面參數(shù)　　2.2.4　截面指定　　2.2.5　荷載傳導(dǎo)　2.3　計(jì)算結(jié)果　　2.3.1　內(nèi)力分析結(jié)果　　2.3.2　結(jié)構(gòu)配筋結(jié)果3　結(jié)構(gòu)模態(tài)與反應(yīng)譜分析　3.1　基本理論　　3.1.1　模態(tài)分析　　3.1.2　反應(yīng)譜分析　3.2　SAP2000模態(tài)操作　　　3.2.1　質(zhì)量矩陣定義　　3.2.2　模態(tài)分析工況定義　　3.2.3　模態(tài)操作要點(diǎn)說(shuō)明　3.3　SAP2000地震反應(yīng)譜操作　　3.3.1　反應(yīng)譜定義　　3.3.2　反應(yīng)譜分析工況定義　　3.3.3　地震反應(yīng)譜操作要點(diǎn)說(shuō)明　　3.4　反應(yīng)譜算例　　3.4.1　平面鋼框架反應(yīng)譜分析　　3.4.2　三維混凝土框架結(jié)構(gòu)反應(yīng)譜分析4　結(jié)構(gòu)線性與非線性動(dòng)力時(shí)程分析　4.1　基本理論　　4.1.1　線性時(shí)程分析理論　　4.1.2　非線性時(shí)程分析理論　4.2　SAP2000地震波　　4.2.1　地震波函數(shù)建立　　4.2.2　地震波要點(diǎn)說(shuō)明　4.3　SAP2000時(shí)程工況　　4.3.1　時(shí)程工況建立　　4.3.2　時(shí)程工況要點(diǎn)說(shuō)明　4.4　時(shí)程分析算例　　4.4.1　平面鋼框架時(shí)程分析　　4.4.2　三維混凝土框架結(jié)構(gòu)5　門式剛架設(shè)計(jì)6　起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7　工程常見(jiàn)問(wèn)題分析參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　確定地震作用的計(jì)算方法，在工程上一般可分為靜力法、底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜和時(shí)程分析法?！　§o力法是以地震動(dòng)的最大水平加速度與重力加速度的比值作為地震烈度系數(shù)，以工程結(jié)構(gòu)的重力和地震烈度系數(shù)的乘積作為工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用的地震作用?！　〉撞考袅Ψǎ〝M靜力法）是根據(jù)地震反應(yīng)譜理論，按地震所引起的工程結(jié)構(gòu)底部總剪力與等效單質(zhì)點(diǎn)體系的水平地震作用相等，以及地震作用沿結(jié)構(gòu)高度近似倒三角形分布，來(lái)確定地震作用分布，并求出相應(yīng)的地震內(nèi)力和變形方法?！　≌裥童B加法是以結(jié)構(gòu)的各階振型為廣義坐標(biāo)，分別求出與其對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)反應(yīng)，然后將對(duì)應(yīng)于各階振型的結(jié)構(gòu)反應(yīng)組合，以確定結(jié)構(gòu)地震內(nèi)力與變形的方法。當(dāng)采用反應(yīng)譜進(jìn)行結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)計(jì)算時(shí)，又稱振型分解反應(yīng)譜法?！　r(shí)程分析法（直接動(dòng)力分析法）是對(duì)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程輸入地震動(dòng)或人工地震動(dòng)，并通過(guò)時(shí)域分析或者頻域分析求解，以獲得整個(gè)時(shí)間歷程內(nèi)的結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)方法。　　結(jié)構(gòu)的模態(tài)（振型）分析用于確定結(jié)構(gòu)的振型，其是結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析的基礎(chǔ)。用底部剪力法計(jì)算地震作用時(shí)，需要使用基本周期；用反應(yīng)譜振型組合時(shí)，需要知道前幾階振型。振型還是后續(xù)時(shí)程分析中振型疊加的基礎(chǔ)?！　?.1基本理論　　3.1.1模態(tài)分析　　在SAP2000軟件中，結(jié)構(gòu)模態(tài)求解方法有兩種，即特征值向量和Rilz向量分析方法?！　√卣髦迪蛄糠治龃_定系統(tǒng)無(wú)阻尼自由振動(dòng)的振型和頻率。特征值向量分析在確定結(jié)構(gòu)體系的振型和頻率時(shí)，特征值方程為：　　式中采用的剛度矩陣K與靜力分析一樣，質(zhì)量矩陣M采用集中質(zhì)量法，為對(duì)角矩陣，且僅僅考慮線自由度，不考慮轉(zhuǎn)角自由度?！　itz向量分析尋找由特定荷載激勵(lì)的振型。在基于振型疊加法的反應(yīng)譜和時(shí)程分析中，Ritz向量法比特征向量提供更精確的振型基礎(chǔ)。Ritz向量能夠產(chǎn)生更精確的結(jié)果的原因是它考慮了動(dòng)力荷載的空間分布，而自由振動(dòng)的特征值向量方法則沒(méi)有考慮這一重要的條件信息。

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