学习sap2000的总结

学习sap2000的总结

1，荷载工况(load case)：是对各种荷载类型的定义（define），然后通过指定(assign)建立模型中空间分布的力、位移或其他作用(例如：温度)。这仅仅是建立了作用，荷载工况本身不在结构上产生响应。

2，分析工况（analysis case）：是定义荷载作用方式（静力或动力）、结构的响应方式（线性或非线性）、分析方法（模态分析法或直接积分法）。分析工况中包含荷载工况，分析工况可以对应一个荷载工况，也，可以是荷载的组合（多点风荷载、多维地震动）。运行分析工况才能得到结构关于荷载的响应。

3，定义组合(define combination ):是将分析工况的计算结果进行组合（计算机运行减少人工进行计算的工作量），常用的组合形式是线性（linear）叠加或者包络(envelope)。

扭转与振型耦联基本概念解释

结构扭转是结构的固有属性，如果是三维结构分析软件，都会考虑扭转效应的，如Rz，完全对称规则的结构（即质心和刚心重合，也有扭转振型，只不过振型是完全解耦的），如果作用的荷载不通过质心，一样可以造成结构扭转效应。CQC方法的真实含义并非是“考虑扭转效应”，确切的说法是“考虑振型间的耦联”，咱们规范的用语容易使人误解为CQC是考虑扭转，SRSS是不考虑扭转，这是不对的（至少是不确切）。所以，只要是真正的三维软件（比如框架单元每节点有六个自由度，三平动，三转动），结构的真实效应都可以体现，扭转亦不例外。

位移型多点输入

（1）将加速度是时程函数二次积分得到位移时程函数，对位移函数进行基线修正（消除位移偏移项），然后才能作为位移时程函数输入。

（2）在支座给定单位位移（确定位移输入方向），每个支座给定不同的荷载工况名称（体现多点输入）

（3）建立时程分析荷载工况，按支座距离震中的远近给定相对的地震波到达时间。（不同点时程函数计算出来后，要有时间间隔，此时间间隔内后到达点输入时程函数为0层间剪力输出，在SAP中没有直接的层间剪力结果显示，但是可以通过“截面切割”定义选项来查看层间剪力。我的做法是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。组定义在分析前做，但是截面切割的定义最好是在分析完成之后做。

粘弹性阻尼器实现

线性分析也是考虑阻尼的，只是与非线性的计算方法不同而已，线性分析时是在矩阵方程组强行解偶的过程中产生误差，但误差一般都是在5％以内；非线性分析我就不用说了，反复迭代求解，精度比较高。

1 .线性分析时在线性属性中输入参数，粘滞阻尼器只需输入阻尼系数，粘弹性阻尼器即需要输入阻尼系数又要输入线性有效刚度，按阻尼与弹簧并联模型设置参数；

2 .非线性分析时需要输入刚度、阻尼系数、阻尼指数（阻尼指数跟粘弹性材料有关，需厂家提供），粘滞阻尼器刚度应为阻尼系数的100～10000倍，一般按1000倍输入；粘弹性阻尼器需要按阻尼、弹簧串连模型设置刚度和阻尼系数。

时程分析输出步长与输出点数

如果是采用sap2000中自带的地震波时，在导入地震波后，通过点击显示文件（View File）可以显示该地震波的总时间t和时间步长s（输出步长大小），通过这两个数据可以计算输出时段数( )。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s应该一致。否则，两次时程分析输出的是不同时间点处的结果，其值当然是不同的。一般来说，输出时段大小一般取0.01或0.02。输入的是同一个地震波,只不过输出的时段数n和时段大小s不同,那么输出的分析点就不同，各个分析点所连成的图形(如时间-位移图形)自然不同；另外，如果选择的输出时段数和时段大小不同，导致反应最大点漏掉，那么输出的最大值也与本来的最大值不同。因此，想得到相对全面和真实的分析结果，建议输出时段数和时段大小,选择和输入的一致。不过这样可能比较费时/费空间。输出时段数（Number of Output Time Steps）输出时段大小（Output Time Step Size）是在分析工况下面出现的（默认100段，段大小0.1，共10s），时程定义里面的“..的等间隔值”就是指时程波的步长（比如取0.02，1000点共20s）。

地震波的输入格式

1、地震波数据按5列给(5个加速度函数值)

the number of points per line =5，

选择the function at equal time step option ,

Function at equal time step =0.02

2、地震波数据按6列给(3个时间点，3个加速度函数值)

the number of points per line =3

选择time and function values

3、有些地震波是两列的，第一列是时间，第二列是加速度值。这时在定义fuction-time history

中有一项time and fuction value一定要选中。这样程序先读时间，然后读加速度值。在

number of point per line=是填1而不是2（如2）。

4、系统自定义波动输入的时间间隔是0.005秒，0.01或0.02秒是一般地震加速度记录的时间

间隔，注意修改。

5、每行数据如出现空行，程序自动结束数据输入。

风荷载时程的输入

1、确定脉动风模拟无误，实际风速=脉动风速+平均风速。将实际风速转化为风荷载，保存风荷载时程。

2、按照以下步骤实现风荷载输入：

（1）、define_ load case 定义一个名为1的荷载；

（2）、define_ function _ time history 定义一个名为2的时程；

（3）、define_ analysis case 定义一个case名称，load_ type（加载方式）选load，load name选1，function选2；

（4）、选择预施加节点，assign_ joint load ，load case选1；此时，LOADS下面

编辑框中的FORCE GLOBAL或moment about global x(y,z)中6个参数不能全为0，具体应根据所施加得风荷载时程得方向而定，如输入时程数据不需修正，对应参数设为1。

静力非线性收敛问题

初始条件（Initial Condition）：初始条件选为零，这就意味着索初始应力为零，索很柔。这种情况下，在此基础之上的工况分析，就很难收敛；如果给出一点初应力（施加应变或降低温度），使索具有一定的初始刚度，再以此应力为初始条件进行工况分析，计算速度就大有提高。但是会与零初始条件计算结果有一定差别，这需要变动初应力和工况荷载进行反复试算。

荷载的施加(Load Application) ：这里只讨论载控制（程序默认），在这种情况下,注意节点监测位移（monitored displacement）(迭代过程中，对此节点位移容差进行判断)可以自己选择；如果在水平荷载作用下，选择结构顶点和离地面较低点，一般前者收敛速度会慢（带有索的的结构会明显感觉到这一点），如果将监测位移的节点选择在索上，那就更慢（此时，因为有索，一般把P-delta+大变形打开；在竖向荷载下，只要不选择为索的节点，差别不大。

非线性参数（Nonlinear Parameters）：

（1）几何非线性参数。这个就是按照“无”、“P-delta”和“P-delta+大变形”顺序收敛速度减慢，有索的结构体系也应该选择“P-delta+大变形”。

（2）求解控制参数。如果默认参数情况下，不能够收敛，先不要改变收敛容差，先将最大总步、最大空步和每步最大迭代次数加大，一般情况下，都可以得到收敛的结果；否则，改变收敛容差，一般不小于5.0E-3。

动力非线性直接积分法收敛问题

SAP2000动力分析方法有四种：

（1）线性振型叠加法，是大多数教材里讲到的振型叠加法，它只适用于线性结构。

（2）非线性振型叠加法，针对于结构中加有非线性单元(粘弹、粘滞、摩擦、阻尼单元、隔震支座)的一种快速非线性解法（FNA），它适用于结构本身必须是线性的，非线性单元里的刚度可以为非线性（例如：考虑屈服刚度的隔震支座）的结构体系。

（3）线性直接积分法，如果结构在和整个荷载作用过程中均表现出线性，可以选用该方法。

（4）非线性直接积分法，如果结构或结构中的一部分结构（例如：索）体现非线性，选用该方法，这种方法就是算速度慢，甚至难以得到收敛结果。下面是关于该方法参数问题：

初始条件（Initial Condition）：与静力非线性同。

积分方法（Time Integration）: 首选Hilber-Hughes-Taylor方法（容易收敛），该方法中的alpha不得小于-1/3 。需要将alpha值逐渐变大，保证选择不同alpha 值时的计算结果相差不大；需要指出的是方法中theta并不是只要大于1.37就能保证无条件稳定。分析表明，当theta>1.5时算法才是无条件稳定的（王光远

院士在译克拉夫的第二版结构动力学时有此注解，见此书P258，我曾经计算一个比较大的带索的模型，发现确实如此，不过Wilson教授现在也不推荐使用这种方法）。

非线性参数（Nonlinear Parameters）：

（1）几何非线性参数。与静力非线性同。

（2）求解控制参数。最大子步长（最大积分步长），对于几何非线性而言，收敛性对它极为敏感，调试相对小的积分步长，保证计算结果收敛；最小积分步长，程序最开始选择最大积分步长来计算，当不收敛时会将步长减小，如果减小到最小积分步长还不收敛，则该时程计算中止；每步的迭代次数，可以适当加大，试探是否能够收敛；一般而言，收敛容差取得较小，越容易收敛。采用HHT直接积分方法计算结构动力响应，需要满足以下条件才可得到精度较高解.但对于大型带有索的结构的时程分析，尤其是计算时间很长的情况下，虽然较小的容差使得计算开始收敛很快，但由于误差积累，导致后面不能够收敛（被迫中止计算）。如果采用更小的收敛容差，虽然开始收敛相对较慢，但由于误差积累较小，能够保证计算到底。