ETABS知识库

框显示各个楼层的位移值。

N-mm kN-mm

Etabs v9输出的振型关于质量矩阵进行归一化，使得广义质量=1（无量纲），即满足以下公式：

-1/2

N-m N m s Kg

kN-m kN m s 103Kg=Ton

N-cm N cm s 102Kg=0.1Ton

如何在ETABS中得到振型位移信息

编辑者：王龙，最近更新：2014/07/07 18:14:39

问题描述：周期和振型是模态分析能够得到的最基本的结果。通过命令显示>显示表格命令，打开选择表对话框。在该对话框中依次打开分析>结果>结构结果>模态结果等标签，可以查看结构的周期和频率、模态质量参与系数、荷载参与系数、模态参与系数、方向因子等结果。振位移型信息如何查看呢？

解答：

1. 要得到任意节点的振型位移，可通过命令显示>变形形状：在窗口显示结构在模态工况下的变形；然后让鼠标靠近任意节点，程序会显示该节点的振型位移。在该节点右击鼠标，可弹出对应振型下该节点的位移结果。

2. 通过修改表选项可以直接查看任意点的振型位移。具体操作步骤为：1）在模型浏览器中打开表标签；2）在表（红圈位置）上右击鼠标，弹出一个对话框；3）选择修改表选项；4）在弹出的对话框中的，工况区域选择All（默认选项为All Except Modal Cases，所以在通过表格查看节点位移时，一般没有模态工况的输出）；5）通过表格查看模态工况下的节点位移。

3. 通过命令显示>楼层反应图，在工况/组合中选择相应的模态工况，在显示类型中切换，可以查看模态工况下的刚性隔板质心位移、刚性隔板层间位移、最大层位移、最大层间位移等；点击楼层响应图窗口左上角的show table命令，可以通过表格查看对应的位移数值。

根据风洞试验数据自定义风荷载

编辑者：王龙，最近更新：2014/07/04 17:59:48

问题描述：对于重要并且体型复杂的房屋和构筑物，需要通过风洞试验来确定结构在风荷载作用下的响应。风洞试验报告会给出结构的等效静力风荷载。按照这个等效静力风荷载，可以计算出风荷载在每层的作用力，如何将这些风荷载输入到ETABS呢？

解答：

1.通过命令定义>荷载模式，打开定义荷载模式对话框。在该对话框的荷载编辑框输入一个名称，在类型编辑框中选择风，会激活自动侧向荷载下拉列表。在该下拉列表中选择User Loads，点击添加荷载按钮就会增加一个自定义风荷载的荷载模式。

2.高亮显示该荷载模式，点击修改侧向荷载命令，弹出如下图所示的对话框。在荷载集数编辑框中输入风向角数量。通过切换不同的风向角（对话框下端的编号），并在中间区域的编辑框中输入相应的数值（计算得到的风荷载大小、作用点位置等信息），就可以通过隔板将风荷载施加到结构上。注意：通过这种方式只需一个荷载模式就可以将不同方向角的风荷载施加到结构上。

注：在该工况中，每个风向角作为工况的一个分析步，不同风向角的分析结果不进行叠加。

下图以四个风向角的情况（分别对应正负X轴、正负Y轴的风荷载）为例，说明该工况各方向的结果并不叠加。

ETABS中各种位移、位移角间的相互关系

问题描述：ETABS的位移输出包括节点位移、节点位移角、隔板质心位移、隔板位移角、楼层位移比（楼层最大/最小位移）、楼层位移角以及在计算楼层刚度时用到的位移等，各种位移间的关系如何呢？

解答：下面以一个简单模型为例，说明各位移间的关系。

建立了一个不规则的框架结构，层高H为3米，在2号节点施加沿Y向的100kN节点荷载，并对楼板指定了刚性隔板。模型构件布置、承受的荷载以及节点的编号见下图所示，其中3号点为隔板质心。

1. 节点位移（Joint Displacements）是有限元分析得到的最基本的物理量，其他位移结果都是以其为基础进行计算的。当存在隔板时，程序会计算出隔板质心处的节点位移（见下图）

2. 节点位移角(Joint Drifts)为节点位移除以层高H，

3. 隔板质心位移(Diaphragm Center of Mass Displacements)为隔板质心点对应的位移（本例对应3号点的节点位移）。

4. 隔板位移角(Diaphragm)为隔板包含的节点中的最大节点位移与层高的比值

5. 楼层位移比（Story Max/Avg Displacements）为楼层最大位移与楼层平均位移的比值。其中，楼层最大位移为楼层中所有节点的最大位移；楼层平均位移为最大节点位移与最小节点位移的平均值。

注：目前ETABS只输出了楼层位移比，在未来的版本中还将输出层间位移的比值。

6. 楼层位移角(Story Drifts)为楼层最大位移与层高的比值：

7. 楼层刚度计算时用到的位移为所有位移取绝对值后最大位移与最小位移的平均值，具体计算公式如下：

注：楼层刚度的计算方法在结构总信息中进行设置，按照高规（JGJ3-2010）3.5.2条进行计算。此计算中不包括隔板质心的位移。

荷载组合结果的类型

问题描述：在ETABS 2013中显示分析结果时，对某些荷载组合需要选择结果类型（Max，Min，Absolute Max），为什么会有这个选项？什么样的荷载组合会有该选项呢？不同的选择对应什么样的结果呢？为什么Absolute Max的结果并不是最大的呢？

解答：

首先，荷载工况可分为单值工况和双值工况，如：线性静力工况为单值工况；而反应谱工况为双值工况。这样，不同的荷载组合类型会使用荷载工况的不同取值，可能用最大值或最小值，也可能使用最大的绝对值。

由于荷载工况存在双值工况，所以荷载组合的结果也可能是双值的。事实上，只有单值工况的线性叠加才会产生单值的荷载组合，其余的荷载组合类型或有双值工况参与的线性叠加都会产生双值的荷载组合。具体各种荷载组合类型对双值工况的取值，可以参阅《CSI分析参考手册》中的荷载组合相关内容。

因此，只要荷载组合不是线性叠加类型或有双值工况参与的线性叠加类型，其荷载组合的结果都是双值的，都有最大值和最小值，在显示结果时就有相应的结果类型选项。而对单一的荷载工况或无双值工况参与的线性叠加的荷载组合，不会存在该选项，因为该荷载组合的结果是单值的。

最后，对于Absolute Max需要注意的是：绝对值最大值并非显示最大的绝对值，而是显示具有最大绝对值的代数值。所以，该选项下显示的结果可能有正值也有负值，只是其绝对值较大，其代数值并非最大。这样，选择Absolute Max比选择Max或Min得到更小的结果，也就不足为奇了！

框架的默认局部轴

问题描述：在ETABS 2013中，框架对象的默认局部轴是怎样定义的？为什么有时局部1轴与绘制框架对象时的起点至终点的方向不一致呢？

解答：

首先，框架单元的局部轴的作用主要包括：

1.指定单元属性，如：端部释放、插入点等

2.施加单元荷载，如：集中荷载、分布荷载等

3.输出结果，如：轴力、剪力、弯矩、扭矩等

在ETABS 2013中，框架对象的默认局部轴方向与框架对象的类型（梁、柱、支撑等）有关，也与框架对象的自身方向有关。具体可分为三类：

1.竖直框架

1.局部1轴沿框架轴向，其正向与全局Z轴正向（竖直向上）保持一致

2.局部2轴垂直于框架，其正向与全局X轴正向保持一致

3.局部3轴由局部1、2轴通过右手法则确定

2.水平框架：平行于X-Y平面

1.局部1轴沿框架轴向，其正向与全局X轴正向的夹角＜90°，即在全局X轴有正的投影。框

架对象垂直于全局X轴时，局部1轴的正向为绘制该对象时的起点至终点方向。

2.局部2轴垂直于框架，其正向与全局Z轴正向（竖直向上）保持一致

3.局部3轴由局部1、2轴通过右手法则确定

3.其他框架：非竖直框架也非水平框架

1.局部1轴沿框架轴向，其正向与全局Z轴正向的夹角＜90°，即在全局Z轴有正的投影。

2.局部2轴垂直于框架，位于1-Z平面内，其正向与全局Z轴正向的夹角＜90°，即在全局Z

轴有正的投影。

3.局部3轴由局部1、2轴通过右手法则确定

上述默认局部轴的方向基本上与SAP2000是一致的，只是对局部1轴有更多的限制，2轴和3轴没有区别。另外，虽然ETABS 2013中默认的框架局部轴方向略显繁琐，但通常默认的方向符合一般的工程需求。

如果默认的局部轴方向不满足使用要求，我们可以使用编辑> 编辑框架> 框架反向修改局部1轴的方向；也可以使用指定> 框架> 局部轴修改局部2轴和局部3轴的方向，如下图所示：

如何在阶段施工工况考虑材料的收缩徐变

1. 定义材料的基于时间属性。

2. 在阶段定义区域，持续时间，天中，填写各施工阶段持续的时间；点击阶段操作，在添加时时间，天，填写构件在添加时的龄期。

3. 修改阶段施工工况的非线性参数，使得该工况包含时间相关材料属性。

ETABS2013中时程分析的模态叠加法和直接积分法对比

图1 位移结果

1、“Joint Displacements”、“Joint Drifts”、“Story Max/Avg Displacements”的计算

“Joint Displacements”就是结构在某种荷载工况下的节点位置与未承受此荷载时节点位置的差值。

“Joint Drifts”是计算楼层和相邻下一楼层中对应节点的水平位移差与层高的比值。

“Story Max/Avg Displacements”计算时，程序会判断计算楼层上的节点是否在相邻下一楼层中存在X、Y坐标相同的点，如果存在，程序则会统计这些点的水平位移的最大值和最小值分别做为“Max Displacements”和“Min Displacements”，同时将Max Displacements和Min Displacements的平均值做为“Avg Displacements”，最终程序提供输出的位移比“Story Max/Avg Displacements”即为“Max Displacements”与“Avg Displacements”的比值。

注意，程序输出“Story Max/Avg Displacements”的唯一前提是相邻楼层存在X、Y坐标相同的点。如果在某个点在相邻下一楼层中不存在与其X、Y坐标相同的点，则程序在计算“Story Max/Avg Displacements”时不包含这些点，即使结构中存在斜向构件，如斜柱（柱顶和柱底的X、Y坐标值不同），程序也是无法自动输出柱顶和柱底的位移比。

2、ETABS位移比输出案例及调整措施

案例（1）

问题描述：程序无位移比输出

存在问题：检查模型后发现，本结构的楼层标高为7.5米，而结构的最高标高为6.86米，即结构节

点均不在楼层平面上，故程序无法输出位移比。

解决办法：用户可根据程序输出的“Joint Displacements”自行统计；或者改变结构的楼层数据，将需要统计的节点处于楼层平面处，程序可自动统计位移比。

案例（2）

问题描述：如图所示的结构，在楼层中存在斜向支撑，程序给出的位移比是否正确？

问题解答：由于存在斜向构件，而程序自动统计的上下楼层中X、Y坐标相同点的位移值求解位移最大值，故程序自动输出的位移比值未考虑斜向构件。在此情况下，用户需自行统计本楼层的位移比。

墙肢内力vs楼层剪力

问题描述：

对于纯剪力墙结构，在ETABS中将全部剪力墙指定为同一墙肢标签，则得到的墙肢内力与楼层剪力相等；但如果指定为多个墙肢标签，则各个墙肢内力之和并不等于楼层剪力，为什么？另外，即使指定为同一标签，如果墙肢局部轴方向与全局方向不一致，为什么将墙肢内力由局部轴分解至全局轴后重新合成的内力与楼层剪力也不相等呢？

解答：

首先，该问题出现在反应谱工况的地震分析结果中，而不会出现在底部剪力法的地震分析结果中。所以，出现问题的本质原因是反应谱分析的振型组合！

对于反应谱分析，所有的输出结果都是振型组合值，具体分为两步：

1.在各个振型下分别计算相应的物理量（如墙肢内力、楼层剪力等）

2.对各个物理量进行CQC或SRSS振型组合后得到峰值响应

在这种情况下得到的不同物理量的值并不存在对应关系，因为这些物理量并非同时获取的，而只是通过数理统计方法进行组合。因此，对反应谱分析的结果进行多墙肢结果的合成以及墙肢内力的分解，事实上都是没有物理意义的，这也导致了与楼层剪力的差异。

在单个振型下的计算结果是满足内力合成与分解的，即多个墙肢的内力和等于楼层剪力、且局部轴方向的内力分解至全局轴后重新合成的内力也与楼层剪力相等。所以，对于底部剪力法的地震分析结果，不会出现本文提到的问题，因为底部剪力法可视为只有一阶振型而无需进行振型组合。

对于多墙肢结果的合成，可以从以下算例中加深理解。

?反应谱分析

?楼层剪力：在各个振型下分别计算相应的楼层剪力，然后进行CQC组合

?墙肢内力：在各个振型下分别计算各个墙肢单元的内力，然后进行CQC组合

?结果：剪力P1+剪力P2≠(＞)楼层剪力

底部剪力法

?楼层剪力：直接计算

?墙肢内力：直接计算

?结果：剪力P1+剪力P2=楼层剪力

分析结果如下，qqq为底部剪力法工况，RPx为反应谱工况，与前述结论是一致的。

连梁的定义

问题描述：

在连梁标签定义的对话框中的“多层”勾选框的作用是什么？什么情况下应该勾选呢？另外，同一楼层如果有多个连梁，可以定义为同一个标签吗？

解答：

ETABS中的墙肢标签和连梁标签主要用于：内力输出及构件设计。内力输出在本质上是程序内部自动进行截面切割后以标签形式输出显示。

连梁可以由面对象（壳单元）和线对象（框架单元）组合而成，为了输出内力和设计连梁，需要首先定义连梁标签，然后对选择的对象指定标签。

不同楼层可以使用相同的标签，在结果输出及构件设计时，程序会根据不同的楼层分别进行标识。通常，同一楼层中两个或更多对象被指定为一个标签时，则它们被视为同一个更大的对象，程序将对这个更大的对象进行内力输出和构件设计，通常这并不满足用户的要求！正确的做法是对同一楼层中的不同连梁分别指定不同的标签，单独进行内力输出和构件设计。

很多情况下，用户需要在墙体上通过开洞来创建窗口，并生成相应的连梁对象，具体操作包括两步：1、在墙对象上绘制开洞，如下图所示：

2、选择墙体和开洞后，进行操作：编辑→编辑壳→墙开洞，程序自动对墙体进行分割，生成可以定义连梁标签的对象，如下图所示：

需要注意的是，对于上图中的连梁，每个连梁是由两个楼层的部分墙体共同组成的。通常，程序只会将同层中的连梁自动生成一个标签，不会为相邻层的连梁指定为一个标签。不过，如果在定义连梁标签的对话框中勾选“多层”，则可以处理该情况下的多层连梁，程序将自动将相邻层相连的墙体定义1个连梁标签，用于内力输出和构件设计。如下图所示：

框架承担的最小地震剪力

问题描述：框架单元承担的最小地震剪力是结构总信息中非常重要的一项内容，程序统计框架单元承担的最小地震剪力判断是否满足要求，如不满足要求，则对框架地震剪力进行自动调整。ETABS2013统计框架承担的地震剪力时是否包含斜向构件？如不包含，用户在此处应怎样调整？

关键词：框架单元承担最小地震剪力、截面切割

解答：

1、设置结构总信息

在程序运行分析前，要首先设置“结构总信息”中的相关内容，尤其是“结构体系”，针对不同的结构体系，框架承担的最小地震剪力值是不同的。程序会根据结构总信息中用户所选的结构体系类型自行判断框架承担的最小地震剪力值并进行调整。

2、框架承担最小地震剪力调整系数的查看及修改

用户可以在覆盖项中的“框架承担最小地震剪力调整系数（SMF）”中查看到地震剪力的调整值，同时可以对此数值进行人为修改。注意，ETABS2013中，对SMF的大小并未做限制，在框架单元特别少的结构中，程序自动计算出来的SMF值可能会很大，如有需要，用户可自行修改。

3、程序统计框架承担地震剪力的假定

程序在统计框架承担最小地震剪力时只统计与Z轴平行构件承担的地震剪力。对于存在斜向构件的结构，在某些情况下，统计框架承担地震剪力时需要需要包含斜向构件，此时不能够直接使用程序自动进行的框架承担最小地震剪力调整，正确的做法是用户自行统计框架单元承担的地震剪力，判断是否满足规范的要求，如不满足，则可在覆盖项中对SMF进行修改。

4、用户自行统计框架承担地震剪力的方法

框架单元承担的地震剪力统计一般采用“截面切割”的方法进行。其具体的做法是，在程序分析完成的基础上，首先选中含有斜向构件楼层中的需要统计地震剪力的构件及构件底部节点并将其指定到一个分组中，然后在输出结果中查看截面切割的输出结果，得到构件所承担的地震剪力值。将截面切割得到的地震剪力值和规范规定的框架承担的最小地震剪力值做比较，如果不满足规范要求，则在覆盖项中修改SMF以放大框架单元承担的地震剪力以满足规范的要求。

案例：模型（图1）中Story56层周边柱子为斜柱，程序在自动计算框架承担最小地震剪力时未包含斜柱，故对本层柱子的SMF需要进行人为修改。其具体的调整方法如下。

图1 包含斜柱的结构

1)指定组

选中Story56中框架部分的斜向支撑、柱子及其底部的节点，并将选中部分指定到组C56中，如图2、图3所示。

图2 被选中的竖向构件及节点

图3 指定选中部分到组

2)定义截面切割

定义>截面切割>添加截面切割，弹出如图4所示对话框，在“截面切割组中”选中上一步定义的组“C56”。

图4 定义截面切割

3)查看截面切割结果

在“模型浏览器”中，选择表>分析>结果>截面切割结果，并双击“Section Cut Force-Analysis”，弹出截面切割的结果如图6所示。

从图6中可以查看到，截面切割中所包含构件承担的地震剪力为4928.94KN。

图5 模型浏览器中查看截面切割结果

图6 截面切割结果

4)查看楼层地震剪力

在“模型浏览器”中，双击表>分析>结果>结构结果>Story Force，弹出如图7所示的楼层力结果，根据结构的分段情况，选择适当楼层的地震剪力，在本例中选择Story 1的结果59222.42KN。

图7 楼层力结果

5)判断

由第3、第4步计算的结果可得，将与规范中不同结构体系的框架承担最小地震剪力系数相比较，判断是否满足规范的要求。

本例中，结构体系为“框架—核心筒”，规范要求框架承担的最小地震剪力系数为，查看计算结果可得框架承担的地震剪力最大值为，由此可知，则在此楼层，框架承担的最小地震剪力不满足要求。

6)调整

以其中一根柱子“D3684”为例，对其进行调整，选中柱子“D3684”，点击设计>钢框架设计>查看/修改覆盖项，在弹出的如图8所示的对话框中，修改覆盖项的第7项“框剪结构剪力调整系数（SMF）”为2.41即可。

图8 修改框剪结构剪力调整系数

注意：目前在CSI系列软件中，程序未自动给出SMF的上限值，在框架数量较少的结构中，程序自动计算出来的SMF值可能会很大，在此种情况下，用户可自行修改SMF即可。在后续的程序版本中可能会考虑设置SMF的上限值。

ETABS全面考虑P-Delta效应

问题描述：结构分析设计中经常需要考虑P-Delta效应，ETABS中是否可以全面考虑P-Delta效应？是如何考虑的？在设置P-Delta分析中需要注意哪些问题？

解答：

1、P-Delta效应的二阶方法

P-Delta的二阶方法即在结构分析阶段考虑P-Δ贡献，原理就是计入了竖向荷载下的几何刚度；在构件设计阶段考虑P-δ贡献，即对于混凝土偏压构件，根据混凝土规范来放大设计弯矩值。

2、ETABS对P-Delta效应的全面考虑

ETABS2013可以全面考虑结构的P-Delta效应，其具体的考虑通过三个方面体现，1)给出结构的刚重比；2)在分析阶段考虑P?Δ贡献；3)在构件设计阶段考虑P-δ贡献。

3、刚重比

ETABS根据结构总信息中设置的结构体系进行刚重比的计算，其计算结果可以通过表格的方式查看。用户可根据计算得到的结果判定是否考虑P-Delta效应。

框架结构剪重比输出

框剪结构剪重比输出

由于规范计算刚重比计算的方法有一定的近似性，我们推荐使用线性屈曲分析计算结构的整体稳定性及对结构是否要考虑P-Δ效应进行评估。详细内容可参考文献[1]。

4、P-Δ分析选项

ETABS提供P-Δ分析选项，实质就是考虑竖向荷载下结构的几何刚度，其对话框如下所示。一般情况下采用基于荷载的迭代方法，可逐个构件的考虑P-Δ效应，高效地捕捉局部屈曲。

P-Δ分析选项对话框

迭代的荷载工况由用户根据工程实际自行填写，用户的输入工况会影响结构的P-Δ效应。荷载工况通常和结构设计荷载组合相关，如结构设计中考虑下表所示的荷载组合，则我们可以保守的指定P-Δ效应荷载组合为1.2DL+1.4LL。

5、P-δ效应的实现

ETABS 2013根据混凝土规范6.2.4条的规定来考虑P-δ贡献，其具体的数值可以在设计细节中查看到，如下图所示。

ETABS还可以将构件进行细分，在分析过程中考虑P-δ贡献，构件细分，比如将柱子都细分为两个以上的对象，可以捕捉到柱子的P-δ贡献。由于在设计过程中已经考虑P-δ贡献，一般情况下不需要使用构件细分来考虑。

参考文献

[1] 李楚舒,李立.结构设计中如何全面考虑P-Δ效应[J],建筑结构,2014,44(5):78-82.

ETABS模型检查常见警告及处理

问题描述：

模型分析之前，一般要运行模型检查命令，来检查模型中是否存在对象重叠、相交或单元剖分、荷载传递等潜在问题。如果模型存在上述问题，程序会给出相应警告（见下图）。

在运行分析时，有时程序也会给出一些警告（详见案例3）。

在这些警告的含义是什么？如何根据这些警告来修改模型？

解答：

1. 总体来说，模型检查给出的针对对象几何信息的警告大致可分为四类：1）***&B***太近；2）***&F***太近;3）F***&F***太近；3）F***&B***太近；其中B代表梁；F代表楼板；***代表标签号，仅有*代表节点。

有时程序会给出类似如下的警告：Check meshing At F1 area F208(1.59% Increment)，意思为：剖分检查发现F1层F208号楼板出现1.59%的重叠。

2. 运行分析过程中给出的警告大致有以下几类：

1）节点精度丢失。

2）约束精度丢失。

3. 模型检警告的其他含义见下图：

4. 不同的模型、不同的警告信息，需要采取的调整策略也会有所不同。下面通过三个案例，说明一下调整模型过程中的常用的方法和命令。

案例1：运行模型检查后，程序给出如下图所示的警告