SAP2000V14.1自動(dòng)風(fēng)荷載工況測(cè)試

1、SAP2000V14.1自動(dòng)風(fēng)荷載工況測(cè)試付康2014年7月最近在學(xué)習(xí)SAP2000發(fā)現(xiàn)SAP2000可以自動(dòng)計(jì)算結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載下的響應(yīng)，由于內(nèi)嵌 的規(guī)范是CHINESE2002想校核一下其與現(xiàn)行規(guī)范計(jì)算結(jié)果的差異。在網(wǎng)上GOOGLE相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)了曲哲的一篇文章 SAP2000中的自動(dòng)風(fēng)荷載工況測(cè)試，其詳細(xì)描述了 SAP2000自動(dòng)計(jì)算風(fēng)荷載的兩種方法，并對(duì)需要定義的參數(shù)含義做了解釋。在經(jīng)過自己設(shè) 計(jì)的算例測(cè)試后，發(fā)現(xiàn)文章中有幾處疏漏之處，特別是關(guān)于SAP2000風(fēng)振系數(shù)的討論。個(gè)人認(rèn)為SAP2000在自動(dòng)風(fēng)荷載工況中是可以考慮風(fēng)振系數(shù)的，以下是我的算例和結(jié)論。對(duì)象：10層鋼筋混凝土框架，長

2、*寬=20*10m，高10m。梁截面尺寸400*800mm，柱截面尺 寸1000*1000mm，模型圖如下。模態(tài):振型123運(yùn)動(dòng)方式Y(jié)平動(dòng)X平動(dòng)Z扭轉(zhuǎn)純框架周期（s）4.1703.6693.051剛性層周期（s）4.1703.6693.024虛面周期（s）4.1703.6693.051不同參數(shù)下的分析結(jié)果:加荷方式阻尼比第一周期來源Phi-Z來源SAP2000 基底剪力KN按規(guī)范手算KN虛面0模態(tài)分析模態(tài)分析1606.981556.00虛面0.05模態(tài)分析模態(tài)分析2254.442150.84虛面0.05模態(tài)分析Z/H比2254.44虛面0.05用戶指定：1模態(tài)分析2254.44虛面0.05用戶

3、指定：0.5模態(tài)分析 2188.76虛面0.05用戶指定：1.5模態(tài)分析2304.52虛面0.01模態(tài)分析模態(tài)分析2744.74虛面0.02模態(tài)分析模態(tài)分析2471.46虛面0.1模態(tài)分析模態(tài)分析2163.68剛性層0模態(tài)分析模態(tài)分析1604.981556.00剛性層0.01模態(tài)分析模態(tài)分析2756.14剛性層0.02模態(tài)分析模態(tài)分析2480.12剛性層0.05模態(tài)分析模態(tài)分析2260.942260.94剛性層0.1模態(tài)分析模態(tài)分析2169.28結(jié)論:1采用虛面方式計(jì)算風(fēng)荷載時(shí)，需要設(shè)置的參數(shù)如下圖。中國2002風(fēng)荷載模式欄：建筑寬度B默認(rèn)為結(jié)構(gòu)沿X方向的寬度（猜測(cè)，含義尚不明 確），用戶可修

4、改默認(rèn)值，若用戶修改的值小于或等于默認(rèn)值，程序計(jì)算的值均相同，若用 戶修改的值大于默認(rèn)值，程序計(jì)算的值明顯偏小， 根據(jù)后面的測(cè)試結(jié)果， 個(gè)人認(rèn)為在有合理的解釋前，不應(yīng)修改程序的默認(rèn)值。風(fēng)荷載系數(shù)欄按荷載規(guī)范取值，與結(jié)構(gòu)所處地區(qū)有關(guān)。PHI-Z的來源有模態(tài)分析和 Z/H比兩種，與荷載規(guī)范規(guī)定的相符，但兩種情況下程 序計(jì)算的結(jié)果是相同的。第一周期的來源有模態(tài)分析和用戶定義兩種，當(dāng)用戶定義的值為1時(shí)，與選擇模態(tài)分析計(jì)算的結(jié)果是相同的，當(dāng)用戶定義的值為其他值時(shí)，計(jì)算的結(jié)果與選擇模態(tài)分析計(jì)算的結(jié)果不同。猜測(cè)用戶定義值的含義應(yīng)該是初步確定的周期值與模態(tài)分析得到 的周期值的比例，即用戶定義的值為1時(shí)，用戶定

5、義的周期就是模態(tài)計(jì)算的周期。個(gè)人認(rèn)為 在SAP2000中進(jìn)行分析時(shí)，模態(tài)分析是默認(rèn)運(yùn)行的，風(fēng)荷載的參數(shù)就沒有必要采取荷載規(guī)范中指定的經(jīng)驗(yàn)值，而直接采用模態(tài)分析得到的值，所以在選擇PHI-Z和第一周期的來源時(shí)，應(yīng)選擇模態(tài)分析。 阻尼比用來計(jì)算風(fēng)振系數(shù)BETA-Z當(dāng)設(shè)為0時(shí)，程序不考慮風(fēng)振系數(shù)，BETA-Z的值為1.0,設(shè)為其他值時(shí)，程序考慮風(fēng)振系數(shù)。面風(fēng)荷載體型系數(shù)欄：壓力系數(shù)Cp是虛面方式計(jì)算風(fēng)荷載的體型系數(shù)，根據(jù)荷載規(guī)范確定體型系數(shù)的值，正負(fù)值與面對(duì)象的局部坐標(biāo)有關(guān)，若Cp為正值，則風(fēng)荷載的作用方向與面對(duì)象的局部坐標(biāo)3軸所指方向相同?！坝L(fēng)面”與“其他”兩種情況下程序計(jì)算的結(jié)果是相同的，程序

6、默認(rèn)為“迎風(fēng)面”，無需改動(dòng)。2采用剛性層方式計(jì)算風(fēng)荷載時(shí)，需要設(shè)置的參數(shù)如下圖。己力療円昭呂西打*廠起甌尺f>liflmIT圮礎(chǔ)廠 戸ZAtaa-ii*arUmnn 1 upvTb曲Bl詼miE州h肯11bJ廣用F? 廠loB- r wrjSflnr J|窗和WKIS Ir 旳E. I葉I風(fēng)向角度指的是風(fēng)向與 X軸的夾角，可考慮不同風(fēng)向下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。 體型系數(shù)與荷載 規(guī)范定義的相同，按規(guī)范取值。其他參數(shù)與虛面加載時(shí)的參數(shù)含義相同，采用剛性層方式計(jì)算風(fēng)荷載時(shí)，不用定義面風(fēng)荷載體型系數(shù)欄。3基本風(fēng)壓1.0KN/m2，地面粗糙度B類，體形系數(shù)1.0，阻尼比0.05，分析結(jié)構(gòu)在X方向所 受風(fēng)荷載

7、大小，并與按 荷載規(guī)范計(jì)算得到的結(jié)果比較，各層風(fēng)荷載合力由各層的剪力反推得來，結(jié)果如下圖。剛性層方式計(jì)算風(fēng)荷載時(shí)，SAP2000將集中力作用在樓層上，力的大小等于樓層處的風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值乘以各樓層的數(shù)值范圍。對(duì)于中間層，范圍為上下兩層柱的中點(diǎn)之間；對(duì)于頂層，范圍為頂層的半層層高； 對(duì)于底層樓面，范圍為整個(gè)底層和半個(gè)二層層高， 所以底層的風(fēng)荷載反而大于二層的風(fēng)荷載。虛面方式計(jì)算風(fēng)荷載時(shí)，每個(gè)殼單元上的風(fēng)壓是均勻分布的，壓力分配給殼的四個(gè)點(diǎn)，所以在底層柱底也會(huì)受到集中力的作用。由下圖可以看出，虛面和剛性層方式計(jì)算風(fēng)荷載得到的結(jié)果差異很小，僅在底層有較大差異，原因在上段已說明。按12規(guī)范計(jì)算的風(fēng)荷載與 S

8、AP2000計(jì)算的結(jié)果相比，是偏小的， 但差異不大。按 06計(jì)算的風(fēng)荷載與 SAP2000計(jì)算的結(jié)果相比，是偏大的，在靠近頂層處差 異明顯。對(duì)于此結(jié)構(gòu)，用SAP2000自動(dòng)風(fēng)荷載工況計(jì)算結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載響應(yīng)是可行的，與現(xiàn)行結(jié)構(gòu)差異不大，但是對(duì)于其他復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，還需按規(guī)范計(jì)算結(jié)構(gòu)所受的風(fēng)荷載，并施加到結(jié)構(gòu)上，分析結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，并與SAP2000自動(dòng)風(fēng)荷載工況計(jì)算結(jié)果對(duì)比，以規(guī)范所得風(fēng)荷載下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)為準(zhǔn)。阻尼比0.05098765432 1 o號(hào)層樓100150200250300350400風(fēng)荷載合力KN50-剛性層虛面12規(guī)范06規(guī)范4計(jì)算此算例的 SAP2000版本是V14.1,內(nèi)嵌的規(guī)范為 CHINESE2002應(yīng)該是舊版的規(guī)范?，F(xiàn)SAP2000的V15.1已內(nèi)嵌新規(guī)范 CHINESE2010 V16.1聽說還在測(cè)試中。在安裝了V15.1后，也進(jìn)行了自動(dòng)風(fēng)荷載工況的測(cè)試，發(fā)現(xiàn) V15.1 與 V14.1 計(jì)算的結(jié)果幾乎完全相同， 推斷 新版本的SAP2000自動(dòng)風(fēng)荷載工況計(jì)算方式并沒有更新，不能盲目的使用SAP2000內(nèi)嵌的新規(guī)范進(jìn)行計(jì)算。個(gè)人認(rèn)為SAP2000的分析功能強(qiáng)大，但與