SAP2000建模和分析全过程

1.轴网:

a:文件---新模型---轴网。笛卡尔坐标可以定义立方体矩形,柱面坐标可以定义立方体弧形。

添加局部坐标系:单击鼠标右键---编辑轴网数据---添加新系统(原点位置:0、0、0;在快速绘制,第一个网格位置中可以输入局部坐标相对于总坐标的位置;不可以在一个视窗中同时显示整体坐标、局部坐标,可以通过屏幕右下方的选择区 切换。

b:文件---导入:CAD文件、EXCEL等。

注:cad中定义不能使用0图层定义新的图层;在导入时,cad的铅垂方向和世界坐标wcs中X、Y、Z、轴的哪一个轴对应,相应的选择对应的轴(全局上方向),也可以在cad中进行旋转操作,也可以通过施加重力方向的荷载校核; 结构导入模型时偏离整体坐标原点太远,可以在cad中将模型移到通用坐标系WCS原点,或在sap2000中进行模型整体移动; cad中采用的是浮动坐标,导入sap2000后会出现极少的位差,可在“交互数据编辑功能”里修改; cad中的曲线杆件不能导入sap2000中,可以利用cad的二次开发技术将圆弧、椭圆等线段修改成直线线段;由cad导入的线段必须为直线,不能为多段线。

c:程序自带的已定义属性的三维“框架”。

1.1:修改轴网:

转化为一般轴线:即可完成对整体坐标与局部坐标中轴线的编辑、修改。

编辑数据---修改显示系统----粘合到轴网线:某楼层层高不一样时,可在-修改显示系统 修改z轴坐标,构件会随着轴网一起移动。.

2.定义材料:

定义---材料(有快速添加材料和 添加新材料)。快速添加材料 是程序已经定义好了的,可以定义钢和混凝土,当“快速添加材料” 中没有要定义的材料时,则需要自己手动在“添加新材料” 中定义。

3.定义截面:

框架单元:用来模拟梁、柱、斜撑、桁架、网架等。

面截面: Shell(壳)、plane(平面)、Asolid(轴对称实体)

Shell:膜(仅具有平面内刚度,一般用于定义楼板单元,起传递荷载的作用);

壳(具有平面内以及平面外刚度,一般用于定义墙单元,当h/L

板(仅具有平面外刚度,仅存在平面外变形,一般用来模拟薄梁或地基梁)

4:绘制模型:

一般是定义好某种截面后再绘制该截面。

绘图---绘制框架/索/刚束、快速绘制框架/索/刚束、快速绘制支撑、快速绘制次梁、绘制矩形面单元、快速绘制面单元… 或者点击sap2000左边的快捷键

可以切换不同立面,不同平面,再执行带属性复制命令:框选要复制的构件---编辑---带属性复制。

注:绘制xxx可以自己指点杆件的长度、板的大小而快速绘制xxx只绘制形成节点的杆件和板面。

改节点标高:编辑---编辑点---对齐点。

布置梁、柱时,continuous为固结,pinned为铰接。

绘制一榀框架后,可以利用“拉伸点成框架/索”来完成其它榀框架的绘制:框选---编辑---拉伸---“拉伸点成框架/索”。

绘制板时,选择none则不计板重但可以传递荷载。

柱、梁偏心:框选要偏心对象---指定---框架---插入点,选择偏心方向及偏心长度。墙偏心---框选面对象---指定---面---面厚度覆盖项,选择“自定义节点偏移由对象指定”(先

要显示“局部坐标轴”)。

开洞:框选要分割的面---编辑---编辑面---分割面。

Satwe梁刚度放大:将需要放大刚度的楼面梁选中,并设置为一个组

带属性复制:

有时导入dxf也会出现这样的问题。坐标的精度太高,sap计算会出问题。解决办法:1,在sap中复制全部。2,在excel中打开空表并粘帖。3,在excel中统一调整各列的精度。然后全选并复制。4,在sap中粘帖。

改变框架单元的截面属性:框选构件---指定---框架---框架截面

4.1:楼板、剪力墙剖分单元

把楼板、剪力墙布置完后,框选要剖分的楼板、剪力墙---指定---指定---面---自动面网格剖分,以最大尺寸自动剖分面为单元。(对于膜属性的单元可以自动根据梁、墙位置进行剖分。对于壳和板,需要人工设定剖分)

圆板进行网格划分:如果采用柱坐标,板中心处会有不合理的三角形单元;在sap中要建立圆板模型,最好使用模板中的圆板模型,那个是已经划分好的模型,能够保证足够的计算精度。

4.2:特殊定义:

端部弯矩、扭矩释放(指定---框架---释放/部分固定);刚域(指定---框架---端部偏移,弹出框架端部长度偏移对话框---刚域系数);

节点限制(指定---节点---束缚):

body(刚体限制):所有被限制节点作为一个三维刚体一起移动,模拟刚性连接。

Diaphragm(刚性隔板限制):刚性楼板与整体坐标系X-Y平面为刚性平面,位于X-Y平面各节点无相对位移,但不影响平外面变形。一般用来模拟楼板,每一层加一个diaphragm,否则计算出来的周期相差很大。

Plate(刚性板限制):可以抵抗平面外变形,但不影响平面内变形。

Rod(刚性杆限制)、

Beam(刚性梁限制)、

Equal(相等限制)。

定义刚性楼板:选中一层所有节点,通常constraint Z轴,注意这样定义的楼板在垂直Z轴平面内刚度无限大。

自动线束缚:sap中自动线束缚是针对面与面间剖分不一致,而去施加边界强制协调的。自动线束缚就是把两个独立绘制的面合二为一一样。如果本身就是一块整的板单元,人为剖分后再施加线束缚那是没什么意义。sap2000按三维框架模板建模后不需要定义板自动边束缚,模型建好后,壳单元和框架单元自动耦合。

5:施加支座约束:

切换到最顶层----框选要定义支座的节点----指定---节点---约束(固接、铰接、滑动…)

6:定义荷载工况:

定义---荷载模式;类型有:DEAD(恒载)、SUPER DEAD(附加恒载)、 LIVE(活载)、 ROOF LIVE(屋顶活载)、WIND(风载)、QUAKE(地震)、SNOW(雪载)…

注:自重乘数,般都填写0,

地震、风荷载定义时都要选择规范,可以单击右侧的“修改侧向荷载模式”,选择x或y方向底部剪力法、基本地震和风信息等。底部剪力法:即荷载为倒三角形分布。

ROOF LIVE(屋顶活载):质量源组合中不能组合屋面活荷载。

7:施加荷载:

面荷载:框选面---指定---面荷载---均匀(壳)

线荷载:框选杆件---指定---框架荷载---分布

点荷载---框选节点---指定---节点荷载---力

温度荷载---框选杆件---指定---框架荷载---温度

风荷载:自动计算风荷载不能随便用,根本不知道自动计算的荷载准不准确,只能手动加面荷载。----选择风力作用来自于面对象,之后定义体型系数。风荷载一种是通过刚性隔板,通过点束缚,假定平面内无限刚,通过刚性隔板宽度、高度,把风荷载施加在隔板的质心上,属于简化计算; 另一种是通过虚面none(有剪力墙时就直接通过剪力墙面对象),来传力,通过四个角点传力。此种方法需要指定给风荷载体形系数。

面荷载: 如果采用“均匀壳”方式加荷载,计算时采用的是有限元那一套理论,壳的刚度会参与了整体受力,并影响面荷载分配,楼板剖分愈精细,愈精确;“均匀导荷到框架”应该是按照塑性铰线概念,将每一块壳上的荷载按塑性铰区范围加载到相应的梁上(注意采用此种方法时,同一“区格”内的楼板不要剖分,否则导荷结果是错误的),壳的刚度不会影响荷载的分配。对于通常结构,建议同一“区格”内的楼板不要剖分,面荷载采用“均匀导荷到框架”的方法施加,楼板的面外刚度贡献可以通过修正梁的刚度实现,楼板的面内刚度贡献可以通过施加隔板约束实现。但这样会导致楼板自重通过膜节点直接传到支座(柱子)上了。均匀分布到框架只针对于施加荷载使用。想要楼板传力到梁,可以对楼板剖分。或者用none楼板,自重手动做荷载施加时指定分布到框架。

节点荷载:建筑物而言,外加荷载如隔墙和楼面活荷载等,在做静力分析时,可以通过荷载方式计算其效应,但当做动力分析时,必须将它们的质量考虑进去,因为质量会影响结构周期的,这就是要人为施加点质量或线质量的原因。

恒载输入:一般情况下是按照楼面(不计构件自重)荷载指定给构件。然后在定义荷载模式时,DL自重系数取1,代表自动计算并加入构件自重。然后定义质量源的时候采用“来自荷载”,定义为"1DL+0.5LL"。

8.定义质量源:

定义---质量源---来自荷载(一般都选择来自荷载);质量源组合时有一个“乘数”即荷载组合系数。

sap2000时程分析时框架结构填充墙:地震力只与每层质量有关,时程分析时所加荷载根本不影响结构的周期振型等一些特性,模态分析和时程分析都是基于结构的质量信息。在中国规范中,重力荷载代表值就定义了求解地震作用时结构质量的计算方法。所以,质量源的定义是很重要的,将自重、附加恒载定义为dead load,在质量源定义中选择来自荷载,按规范考虑恒活组合,结构质量就等于组合后求得的荷载除以重力加速度。

9.荷载工况

定义---荷载工况---可以定义不同的分析类型,如下所示:

静力分析(static):不考虑惯性力的影响,内力、位移不是时间的函数。

模态分析(modal):计算结构振动的模态,有特征值法和Ritz向量法。

反应谱分析(Response Spectrum):静力方法计算由加速度荷载引起。求出各阶振型的结构反应,再进行组合,以确定结构地震内力和变形。

时程分析(time history):荷载随加载时间变化,需要时程函数,求解方法是振型叠加或直接积分,要输入地震波或人工振动。

弹性屈曲分析(Buckling):在荷载作用下屈曲形态的计算。

首先要定义“时程分析函数”、“ 反应谱分析分析函数”----定义----函数---选择需要的函数、填写相关参数。

其次再定义“荷载工况”:其中时程分析 与反应谱分析 都选择从Modal 中得到分析工况的振型,都要选择已定义的相关函数;反应谱分析中有些参数的含义:CQC(耦联)、SRSS(非耦联),方向组合:修正后的SRSS。

注:定义荷载工况“时程分析”、“ 反应谱分析分析”时要填写:加速度(Accel)比例系数。比例系数即规范中规定的加速度/人工波的加速度;结构质量转换成重力荷载代表值要乘以加速度g,因此规范中规定的加速度和人工波的加速度都转换成以g为单位的加速度后再相比,再乘以系数9.8(sap的单位为N/m/s) 或者9800(sap 的单位用的是N/mm/s)。规范中的加速度单位g为gal,单位为cm/s2,比如规程中的 8度罕遇要求是400g,即400gal=0.4g。

时程分析“输出时段大小”一般为0.01或0.02,根据总持续时间为10s左右填写“时间段”, 对于同一个工程,地震波作用的总时间t可以不同,但输出时段大小应该一致。

时程分析首先应在 “定义---函数”中定义几组地震波函数,可以选择从文件中读取地震波函数,再在“施加的荷载”中填写对应地震波函数,一般都是线性“弹性时程分析”,也可以进行非线性分析。“显示荷载高级参数”中可以填写其它参数,一般横波要晚于纵波到达结构,可以通过“到达时间“来定义实现。

pushover(静力非线性分析)过程:选择要添加塑性较的梁---指定---框架---铰—添加; 定义---分析工况---静力非线性工况(采用荷载控制),再次定义一个静力非线性工况(push over),荷载类型为Modal(采用位移控制);先运行其它工况,查看没有超筋等后(必须要运行),再修改push工况(刚度来自重力非线性工况)---运行这2个静力非线性工况---显示---显示静力pushover曲线---查看(视图---设置三维视图,选择push工况)。

在sap输入与X或Y轴成一定角度的反应谱:点击分析工况中修改反应谱工况,在分析工况数据中选中显示高级荷载参数后可输入反应谱的角度。

sap中材料阻尼、反应谱阻尼和反应谱工况阻尼:反应谱曲线中阻尼对计算结果影响比较大,而反应谱工况中的阻尼对计算结果影响不大,甚至可以认为影响可以忽略不计。

10.荷载组合:

定义---荷载组合---添加新组合;ADD:相加;Absolute:组合中的分析结果绝对值相加;SRSS;、分析结果平方和相加再开平方根;Envelope:组合中的结果得到最大和最小包络值。(也可以在运行完后,要查看结果时定义荷载组合)

11:运行:

可以选择一种或几种分析工况运行。

12:查看运行结果:

12.1:内力:

显示---显示力/应力---框架/索:可以查看不同荷载模式下构件的弯矩、剪力、轴力图。

层间剪力输出:先将各层的柱子及其上部的点定义为一个组,模型分析完成之后在

定义菜单中的“截面切割”定义成各个组,这样就可以在时程分析的结果中查看截面切割的

力,即各层的层间剪力。

12.2:挠度

显示---显示变形形状(不同工况下的变形形状)。

挠度限值:首先sap2000只能生成一些基于强度校核的默认组合,生成基于挠度校核的组合需要你先自行定义-》荷载组合;然后设计-》钢框架设计/混凝土框架设计-》选择设计组合,在荷载组合类型中下拉菜单中选择“挠度”,将下部左侧荷载组合列表中先前自行定义的挠度荷载组合选中,添加到右侧设计组合列表中然后在首选项中选择考虑挠度,进行设计以后就可以显示挠度了。

12.3:钢框架设计:

设计---钢框架设计---查看/修改首选项

设计---钢框架设计---开始结构设计/检查----修改荷载组合--设计---钢框架设计---开始结构设计/检查-。

钢结构中应力比:设计--->钢框架设计--->显示设计信息: 设计输出:P-M Ratio Colors & Values-----屏幕上显示的是强度稳定应力比小于1,而红色是表示挠度的应力比超了。查看挠度的应力比。

sap2000配筋:SAP/ETABS配筋结果只给出四角和内部配筋,但没有分别给出两个方向的配筋,建截面时输入两个方向的钢筋,但钢筋根数和直径都可以变。

13.其它:

局部坐标:

框架单元: 1轴沿杆方向,2、3轴在垂直于杆轴平面内。 1-2平面竖直;除非杆件竖直(2轴沿+X方向),否则2轴一般为+Z方向;3轴水平,即处于X-Y平面内。 截面特性中1轴沿单元轴线,一般2轴为弱轴、3轴为强轴,但并非必须如此。 壳单元: 3轴为壳单元平面的法向。 3-2平面竖直;除非单元水平(2轴沿+Y方向),否则2轴一般为+Z方向;1轴水平,即处于X-Y平面内。 节点与自由度: 局部坐标轴用于定义节点自由度、约束、特性、节点荷载和表达输出,1、2、3轴默认与X、Y、Z轴相同。 刚片约束: 3轴为平面法向轴,1、2轴程序自动任意在平面内选择,因为平面轴的实际方向并不重要,只有法向方向影响约束方程。

点击视图>设置建筑视图选项,在对话框中勾选框架/索/钢束前面的局部坐标轴选项,可以显示红、白、蓝三个颜色的箭头,代表1,2,3 轴。参考美国国旗的颜色来记住这个是有效的方法,红色对应1轴;白色对应2轴;蓝色对应3轴。请注意这个视图菜单>设置建筑视图选项命令,设置局部坐标轴的显示不仅适用于框架对象,也适用于节点、壳面及连接对象。

14.理论、程序操作延伸;

14.1: sap对桁架结构进行稳定性分析: bucking分析相当于我们理解中的第一类稳定,这在实际应用中可以作为参考。真正的极值点失稳在sap中可以考虑的,根据沈教授写的网壳稳定分析中的一句话:结构的稳定性可以从荷载-位移全过程曲线中得到完整的概念。那么我们也可以这么理解,只要sap能做出这条曲线那么就可以解决问题,于是就利用到了sap基于位移控制的非线性分析。------当用户知道所期望的结构位移,但不知道施加多少荷载时,选择位移控制。这对于在分析过程中可能失去承载力而失稳的结构,是十分有用的。但是问题:一个是sap极值点分析的初始条件(即初始缺陷的处理)不好弄,比如网架规范要求考虑第一模态。但是sap无法象ansys那样将考虑的模态位移做为初始缺陷。另一个是无法准确的考虑材料非线性,目前常用的是采用非线性link单元和塑性铰来模拟,当然在某些情况下,比如只考虑几何非线性的稳定分析,这也足够了。

14.2:在sap里模拟预应力索的周期:将施加索力的那个工况作为非线性工况。然后在模态分析中,初始刚度源自添加索力的那个工况。否则通过在sap里施加负温度来给索施加预应力的! 温度只是以荷载的形式加上去的,并不能影响计算出的索的周期!但是实际上,索由于施加了预应力,自身的刚度增加,周期减小了。

14.3:时程分析方法:时程分析法中的振型叠加法和直接积分法的结果应该是差不多的。算出差很远可能是一些参数:例如阻尼比、scale、直接积分的各种方法如willon—theta的theta值取的不恰当。振型叠加法计算必须算出足够多的振型,使各方向的质量参与系数达到90%以上。否则计算结果不正确。理论上,只要算的振型足够多,两者的差别不应该很大。SAP2000推荐使用振型叠加法,其计算效率和结果都要好于直接积分法。直接积分会出现迭代误差。

14.4:时程分析方法:时程分析法中的振型叠加法和直接积分法的结果应该是差不多的。算出差很远可能是一些参数:例如阻尼比、scale、直接积分的各种方法如willon—theta的theta值取的不恰当。振型叠加法计算必须算出足够多的振型,使各方向的质量参与系数达到90%以上。否则计算结果不正确。理论上,只要算的振型足够多,两者的差别不应该很大。SAP2000推荐使用振型叠加法,其计算效率和结果都要好于直接积分法。直接积分会出现迭代误差。

14.5非线性:pushover中是定义塑性铰;动力分析有中有材料非线性和几何非线性两种,考虑材料的本构关系为一。考虑结构的大变形大位移小转角为结构p-d 效应即可。动力分析可以用link单元或hinge来考虑材料非线性,link可以用于振型叠加和直接积分两种情况,不能考虑下降段,计算效率高。hinge可以只能用于直接积分,能考虑下降段,经常处出现不收敛的情况。

14.6:在sap2000中进行时程分析时,结构构件否屈服:塑性铰(hinge)一般不用来作时程分析,而只用来作静力分析。针对钢框架结构,进行弹塑性时程分析,在SAP2K中可以采用塑性铰来考虑塑性问题, SAP2K中的塑性铰,是根据FEMA-273和ATC-40的规范的规定定义的。目前在SAP2K中主要针对 frame单元的塑性铰,还没有shell单元的塑性铰类型。

14.7:RITZ向量法和特征向量法求解结构周期:用RITZ向量法和子空间叠代法都是近似的数值计算方法,振型阶数越高,误差越大。两者高阶振型应该是有差别的。一般来说,高阶振型地震响应很小,不必过分追求高阶振型的精确度。

当选取的里兹向量数目和结构的自有度数目相等时,里兹方法得到的结果和特征值的结果相同,因为此时里兹向量的基向量数目和结构的自有度数目相等,其空间和特征向量的空间相等,而对应于结构的满自有度空间对应只有一种空间展开形式,因此二者相同。用里兹向量方法进行地震响应分析时,其荷载空间分布模式为和结构质量相关量,其缺陷是当高阶模态对结构贡献较大时,其无法考虑。

14.8:时程分析:进行结构非线性分析时,重力荷载是必须要加的,因为结构首先是承受重力荷载,再在地震作用下反应。重力荷载的施加可以通过静力非线性分析工况,设置为时程分析的初始状态。考虑重力的非线性地震分析,先进行重力荷载的静力非线性分析,再进行时程分析。

14.9:型钢混凝土柱:采用自定义截面的两种材料组合,塑性铰可以自定义;默认PMM铰是不考虑压弯失稳的。 可以添加一个新铰不采用默认参数,可以改里面的屈服模型,有ASCI模型和FEMA模型,也有自定义模型-----是梁端铰,用RESPONSE算出截面的弯矩曲率曲线,输入SAP中;若需要的是柱端PMM铰,用RESPONSE算出截面的弯矩-轴力曲线以及弯矩-曲率曲线,输入SAP中,均用用户自定义。

14.10:框架柱所承担的底部倾覆力矩:框架承担的弯矩可以从截面切割中得到,楼层总弯矩可以在story shear中输出!----定义组 --然后选中柱子和柱子底部节点,再进行截面切割。

14.11:框-剪:剪力墙用壳单元模拟,直接输入面单元分析;剪力墙里面的配筋在内力分析的时候是不需要建到模型里面的。这个是目前结构计算所默认的基本原则。有限元分析可以得到shell单元的应变和应力,在指定位置(比如某个截面)积分可以得到该截面的内力。有了内力可以根据规范给出墙肢配筋。

14.12:pushover(静力非线性分析)分析,后如何得到顶点的最大位移,如何得到层间位移角?---- 点菜单 File>DisplayTables在Table对话框 File> Print Table to File. 然后将文件导入 Excel 或者 Origin 进行数据处理,并绘制图线------可以从图形判断顶点位移,但是无法判断层间位移。 在能力谱的下方,有一个 PerformancePoint(V,D),那个V就是对应性能点的底部剪力,D就是顶点位移。 层间位移的求法,是通过这个性能点,找对应的pushover的step,然后把那个step下的各层位移导出,用excel表格处理。 还有一个方法,就是事先定义广义位移( 每个广义位移对应一个层间位移),最后通过SAP的显示>绘图函数,绘制相应的图示。但是此法不推荐,个人感觉sap数据处理功能太差,拿它绘图太烦琐,也不好看。

pushover(静力非线性分析):荷载施加控制 Pushover 分析一般需要多个分析工况。一个典型的Pushover 分析可能由3个工况构成:第一个将施加重力荷载给结构,第二个和第三个可施加不同的横向荷载。 Pushover 工况可以从零初始条件开始,或从前一个Pushover工况结束处的结果开始。例如,重力工况从零初始条件开始,而两个横向工况的每一个从重力工况的结束处开始。因为Pushover分析是非线性的,所以将其分析结果和其它线性或非线性分析叠加是不合理的。当按规范要求比较Pushover的结果时,需要在Pushover工况内施加所有适当的设计荷载组合。这可能需要多种不同的Pushover工况来考虑所有规范规定的设计规范荷载组合。当进行Pushover 分析时,必须在结构上施加代表惯性力的分布静荷载。一般地,将荷载定义为下面一个或多个的比例组合:1)自定义的静荷载工况或组合。2)作用于任意的整体X、Y、Z方向的均匀加速度。在每一节点的力和分配给节点的质量成比例,且作用在指定的方向。3)从指定特征类型或RITZ类型振型的振型荷载。在每一节点的力和振型位移,振型角频率平方,及分配给节点的质量成比例。力作用于振型位移方向。对其他类型的分布形式,可以定义OTHER类型的静力荷载工况,分布为侧向分布的均匀或倒三角形分布,然后使用此静力荷载工况作为侧向荷载的分布。比例系数在位移控制情况下只表示相对比例,不代表荷载的绝对数值。

在Pushover分析中,荷载与指定的荷载样式成比例的施加给结构。指定荷载样式的初始乘数为零。随着Pushover 分析的进行,此乘数逐步增加,直至到达指定的Pushover 结尾,或在某些情况直至结构不能承受附加的荷载。可使用两种不同的方法来控制Pushover分析中施加在结构上的荷载:荷载控制和位移控制。每一个Pushover工况可使用力控制或位移控制。选择一般依赖于荷载的物理性质和期望的结构行为。在力控制时,需施加一定的荷载样式。使用此种荷载控制方法可以简单地将当前力的增量施加给结构。例如,假定当前施加给结构的力为150kN。在力控制时,SAP2000可简单的施加此荷载的50kN的增量于结构。在已知期望的荷载水平(如重力荷载),且结构可以承受此荷载时,应该使用力控制。若结构因材料屈服或失效,或几何不稳定而不能承受指定荷载,Pushover分析将停止。当位移控制时,将施加荷载直至在监控点的位移等于预先指定的位移。使用此种控制方法时,SAP2000先计算需要产生此位移增量的力增量,并施加此力增量至结构。例如,假定结构监控点的当前位移为3cm。进行位移控制时,SAP2000可简单地添加1cm的增量至此位移,来得到4cm的总位移。然后SAP2000估计得到此位移所需的力,并施加此力于结构。因为在此荷载增加过程中可能发生结构的屈服或失效,SAP2000可进行试算和迭代来找到产生期望位移增量的荷载。若结构不稳定,则荷载增量可能为负。当寻求指定的位移(如在地震荷载中),所施加的荷载预先未知,或当结构期望失去强度或失稳时,应使用位移控制。虽然随着结构承载力的变化,所施加荷载可以增加或减少,预先存在的荷载(如重力)不会改变。若结构失去重力承载力,Pushover分析在到达目标位移前将停止。耦合位移通常是在一个给定的指定荷载下,对结构中最敏感位移的测量。它是结构中所有位移自由度的一个加权总和:每个位移分量乘以在那个自由度上施加的荷载,并对结果求和(所施加荷载作的功)。若选择使用共轭位移来进行荷载控制,其将被使用来决定是否荷载应被增加或减少。所指定的监控位移将用来设置位移目标,即结构应移动多远。推荐使用耦合位移,即勾选使用耦合位移选项,对分析的收敛有帮助。在监测位移区域中的监测一行上,定义要监测的点及其自由度位移分量。应选择一个对荷载(即荷载样式中定义的荷载)敏感的监测位移。例如,当荷载作用在方向UY上的时候,通常不应该监测自由度UX。同样不应监测靠近约束的节点。如果可能,监测位移在分析过程中最好是单调增加的。保存分析结果时,仅保存正位移增量表示SAP2000将不保存位移增量为负时的分析结果。

求解控制在每个时间步求解非线性方程。这可能需要重新形成和重新求解刚度矩阵,进行迭代直至解收敛。若不能实现收敛,则程序将步分割为更小的步再次运行。每阶段最大总步数是分析中允许的最多步数,可以包含保存的步和结果未被保存的中间子步。此值对分析时间进行控制。以一个较小值开始,得到分析所用时间的认识。如果分析在最大总步数里没有达到它的目标荷载或位移,可以用比较大数目的步数再一次运行分析,运行一次非线性静力分析的时间大致和总步数成正比。每阶段最大空步数表示在非性求解过程中,每步允许的空步数。空步发生于:1)一个框架铰试图卸载2)一个事件(屈服、卸载等)引发另一事件3)迭代不收敛和尝试了一较小的步。过多的空步数可能表示,由于灾难性的失效或数值敏感而导致求解停止。可设置一定的空步数,这样若收敛困难,求解将结束。如果不想分析由于空步数到达而结束,则设置此值等于最大总步数。每步最大迭代数用来确保在分析的每一步达到平衡。在程序试图使用一个较小的子步前,用户可控制在每步允许的迭代数目。在多数情况默认值是适用的。迭代收敛容差(相对)用来确保在分析的每一步建立平衡。可设置相对收敛容差来比较作用在结构上的力值和它的误差。对于大变形问题,需要使用比其他非线性类型小得多的收敛容差值,以得到好的结果。尝试减小此值直至得到一致的结果。事件凝聚容差(相对)是非线性解算法对于框架铰使用“事件到事件”的策略。若模型中有大量的铰,则会产生大量的求解步。事件凝聚容差用来将事件聚合在一起,从而减少求解时间。当一个铰屈服或移至力—位移(弯矩—转动)曲线的另一段时,触发一个事件。若其他的铰接近经历自己的事件时,在事件容差内,它们将被视为好象它们到达了事件。这会引起在力(弯矩)水平的小量误差,在这些水平发生屈服或节段的改变。指定一个较小的事件容差将增加分析的准确性,代价是需要更多的计算时间。

Pushover分析方法与地震反应谱相结合,成为一种结构非线地震.响应的简化计算方法,能够计算出结构从线弹性、屈服一直到极限倒塌状态的内力、变形、塑性铰位置和转角,找出结构的薄弱部位,甚至能够得出比非线性时程分析更多的重要信息。通过Pushover分析,可以确定结构所能承受的地震烈度及在地震作用下能否达到抗震性能标准,从而判断桥梁是否需要进行加固及加固的先后顺序。这种方法主要用于进行地震作用下的变形验算,尤其是大震作用下的抗倒塌验算。早在70年代初,Freeman就首次提出了Pushover方法,并将其与地震反应谱相结合,称之为能力谱方法。

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  • 原文链接:http://kuaibao.qq.com/s/20180130B0MYY400?refer=cp_1026

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