SAP軟件的基本計算——田國強(qiáng)(共7頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上技術(shù)總結(jié)SAP軟件的基本計算田國強(qiáng)地鐵車站及區(qū)間施工時，須先開挖出相應(yīng)的空間，然后在其中修筑襯砌。施工方法的選擇，應(yīng)以地質(zhì)、地形、埋深及周圍環(huán)境條件為主要依據(jù)。不同地區(qū)主要影響因素不同，比如北京主要受周圍環(huán)境影響，很多重要建筑、街道等是不允許征用的，必須采用暗挖法施工；然而在天津，地質(zhì)條件不好，水位過高則導(dǎo)致暗挖不好施工，車站都采用明挖法施工。車站暗挖施工時，主要有兩種方法：PBA法和CRD法；區(qū)間施工時籠統(tǒng)的分為：盾構(gòu)法和礦山法。其中礦山法又分為：臺階法、CD工法(跨度大)、CRD工法、聯(lián)拱隧道中洞法等，區(qū)間采用礦山法施工時最常用的是臺階法或CRD工法。在主體結(jié)構(gòu)的

2、設(shè)計中，最主要的一部分就是配筋，配筋的大小如何計算、控制，這就用到我們在地鐵的結(jié)構(gòu)設(shè)計中可以說最常用的軟件SAP2000。在上述工法的計算中，PBA工法模型可以包括明挖法及CRD法的部分特點，比如弧形結(jié)構(gòu)的加載，普通框架結(jié)構(gòu)剛域的添加或彎矩的折減等特點，故下面以PBA法為例，對sap2000的使用進(jìn)行了簡單的總結(jié)。1.建立模型簡單的模型可以直接在sap中進(jìn)行建模，比如連續(xù)梁；復(fù)雜的平面模型則要在CAD中進(jìn)行建模，保存為dxf文件，然后導(dǎo)入。采用CAD建模然后導(dǎo)入sap主要有以下幾步：第一步，選擇計算結(jié)構(gòu)斷面，將結(jié) 構(gòu)圖上尺寸標(biāo)注、說明等多余內(nèi)容刪掉，只留主要框架的結(jié)構(gòu)線，并確保結(jié)構(gòu)線在同一圖層

3、（不能在0圖層）。利用結(jié)構(gòu)線畫出各構(gòu)件的中線，將除中線外的線條全部刪除，并對各中線進(jìn)行剪切，確保無多余線頭，形成框架結(jié)構(gòu)。若有圓弧，必須將圓弧分段用直線表示出來，因為sap不認(rèn)圓弧。將所得框架結(jié)構(gòu)縮小1000倍（sap中單位1代表1米）。將框架結(jié)構(gòu)的最低中心點移至（0,0）點，確保各條線的y坐標(biāo)不小于0。將CAD文件保存成 .dxf 格式文件。第二步：打開sap2000軟件，點“文件”菜單下的 “新模型”，如圖所示，彈出“新模型對話框” ，單位選擇“KN，m，C”，模版選擇“空”。然后點“文件”“導(dǎo)入”“AutoCad .dxf文件”，選擇剛才建立的模型。然后根據(jù)彈出的對話框提示選擇全局方向為

4、“Y”，圖層選擇剛才建模時框架結(jié)構(gòu)所在圖層。通過幾個按鈕調(diào)整坐標(biāo)平面，使框架平鋪在窗口上。最初結(jié)構(gòu)圖及導(dǎo)入sap后圖形如下： 最原始結(jié)構(gòu)圖 導(dǎo)入sap后圖2定義構(gòu)件屬性第一步：定義材料屬性選擇菜單欄中“定義”“材料”即，彈出“定義材料”對話框，可以點擊“快速添加材料”，這樣之間可以選擇“C20、C30、C40”三種不同型號的混凝土，若混凝土不是這三種型號，比如C45，則需要點擊“添加新材料”，通過“材料屬性數(shù)據(jù)”對話框自行輸入材料屬性數(shù)據(jù)，自己定義材料的屬性。第二步：定義框架截面屬性選擇菜單欄中“定義”“截面屬性”“框架截面”，如下圖所示： ，彈出“框架屬性”對話框。點擊“添加新屬性”，在“添

5、加框架截面屬性”對話框里“框架截面屬性類型”一欄選擇混凝土，如圖。再點擊添加混凝土截面下的矩形截面，在彈出的“Rectangular Section”對話框中填好截面名稱（以便后續(xù)制定框架截面），選擇材料（此前定義的材料屬性），輸入對應(yīng)構(gòu)件的尺寸，寬度一般取1延米，高度則為各構(gòu)件的厚度、寬度。 注意：由于柱跟側(cè)墻、頂板、中板、底板不同，是不連續(xù)的，故需將柱轉(zhuǎn)化為等效的連續(xù)墻，利用等剛度代換，求出柱子的等效寬度，填入尺寸中高度一欄。第三步：指定框架截面選中某一條結(jié)構(gòu)線，比如中板，點菜單欄中“指定”“ 框架”“框架截面” ，彈出“框架屬性” 對話框，如下圖所示，選擇“ZB”（假設(shè)前面定義框架屬性時

6、中板計為ZB），點“確定”即完成了中板的定義，依次定義好其余構(gòu)件的截面屬性。定義完成后，可以點“設(shè)置顯示選項”按鈕，即右圖中打勾的綠色按鈕，在里面“常規(guī)”選項下勾上“拉伸顯示”，然后通過調(diào)整窗口的視角，可以看到如右圖所示的拉伸以后的框架，可以看截面寬度和高度定義的是否正確，若不正確及時進(jìn)行調(diào)整。3.定義荷載工況和荷載組合第一步：點擊菜單欄中“定義”“荷載模式”，在 “荷載名稱”下輸入荷載名稱，類型里面，土壓、水壓、人防等均為恒載即選“DEAD”,超載則屬于活載需選“LIVE”，自重系數(shù)填0，填好一類荷載后點擊右面的“添加新的荷載模式”，依次將本結(jié)構(gòu)模型中存在的荷載全部添加完畢，如下圖。第二步：

7、點擊菜單欄中“定義”“荷載組合”，在“定義荷載組合”對話框中點擊“添加新組合”，彈出“荷載組合數(shù)據(jù)”對話框，輸入荷載組合的名稱，一般為三類“基本組合、標(biāo)準(zhǔn)組合、偶然組合”，根據(jù)荷載組合表，不同的荷載組合下不同荷載對應(yīng)的比例系數(shù)不同，比如基本組合下，土壓、水壓、自重比例系數(shù)為1.35，超載為1.4；標(biāo)準(zhǔn)組合下所有荷載比例系數(shù)均為1。注意：基本組合下，比例系數(shù)一般都乘以結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.1，故實際輸入值應(yīng)分別為1.485和1.54。以下分別為三種組合下應(yīng)輸入的不同荷載的比例系數(shù)圖。 4.加載荷載的施加時主要有三類：均布荷載、梯形荷載、拱部的“弧形荷載”。第一：均布荷載的施加選中需要加載的構(gòu)件，點菜

8、單欄中“指定”“框架荷載”“分布”，彈出“框架分布荷載” 對話框，選好“荷載模式名稱”“坐標(biāo)系”“方向”，填好“均布荷載”下的荷載值點確定即可。第二：梯形荷載的施加同上，彈出“框架分布荷載”對話框，“均布荷載”處的荷載值填0，在“梯形荷載”處，“距離”一欄依次輸入“0,1”，如梯形荷載分兩段，則在“距離”一欄依次輸入“0，xx，1”其中“xx”為01之間的小數(shù)，代表梯形荷載變值處距構(gòu)件端頭處的比值。在對應(yīng)距離下輸入荷載值，點擊“確定”即可。第三：拱部弧形荷載的施加弧形荷載的施加需要借助sap的交互式數(shù)據(jù)庫功能，與excel表格交互使用。首先，也是選中需要加載的構(gòu)件（比如拱部），隨意施加一個均布

9、荷載。然后繼續(xù)選中需要加載的構(gòu)件，按“Ctrl+C”復(fù)制選中構(gòu)件的節(jié)點信息，打開已有的“sap2000分段梯形荷載”表格，在相應(yīng)位置“Ctrl+V”，這樣，需加載的構(gòu)件的節(jié)點信息就復(fù)制到excel表格中來了。其次，利用已編制的“sap2000分段梯形荷載”表格，選中最高點的Z值，即最大Z值，填到拱頂坐標(biāo)一欄，依次輸入拱頂荷載、浮重度（水容重）、方向、側(cè)向系數(shù)等，注意方向1為正，-1為負(fù)。利用excel表格的功能，選中第一欄，向下拉，使所有行均用已編公式進(jìn)行計算。選中前面TYPE類為LINE的黃色部分，即各條線段的長度、A點荷載、B點荷載，復(fù)制（Ctrl+C）。最后，回到sap中，點“編輯”“交

10、互式數(shù)據(jù)庫編輯”，彈出“選擇表進(jìn)行交互式編輯”對話框，如圖所示。選中“框架指點”下的“框架荷載指定”。然后點擊右上角“選擇荷載模式”按鈕，選擇要加載的荷載，點確定。彈出“交互式數(shù)據(jù)庫編輯”對話框，點擊“到Excel”，彈出excel表，在最后三列第一行處右擊粘貼，即將前面在“sap2000分段梯形荷載”表格中得到的值到這個表格。接著點擊“從Excel”“應(yīng)用到模型”，荷載則被施加到構(gòu)件上。如果發(fā)現(xiàn)所加荷載與實際的方向相反，則需再次打開交互式數(shù)據(jù)庫模式，在荷載前加負(fù)號即可。5.框架劃分如果模型施加約束時需要加點彈簧，則必須在施加彈簧前對框架進(jìn)行劃分。若施加線彈簧則不需要加約束前劃分，但由于計算之

11、前，必須對框架劃分，否則計算的結(jié)果不過準(zhǔn)確、理想。因此，為了不至于遺忘、混淆，在施加約束前對框架進(jìn)行剖分。第一：選中所有框架，點菜單欄中“編輯”“編輯線”“分割框架” ，在彈出的“分割選擇框架”對話框中，選中如右圖下面的選項，讓框架各線在相交處打斷。若需要施加點彈簧，則選中一條已被打斷的斷線，根據(jù)其長度和需要分為幾份（一般1米一份），再選擇到右圖的對話框，選第一個選項，可以根據(jù)需要將框架分為想要的份數(shù)。先打斷是為了保證在交點有彈簧，不然計算結(jié)果不對稱，不符合實際。第二，選中所有框架，點菜單欄中“指定”“框架”“自動框架劃分”， 按右圖所示，點中需要的，其中最大段長度一般填1即可，若結(jié)構(gòu)比較小，

12、可以適當(dāng)調(diào)小，視具體情況而定。完成后點“確定”即可完成框架的剖分。6.施加約束Sap中施加的“約束”一般指彈簧，在特殊情況，比如連續(xù)梁這種簡單的構(gòu)件，約束即我們通常講的約束（固接，跤接等）。彈簧的施加有兩種，點彈簧和線彈簧。首先，施加點彈簧時需選中所要施加的點，然后點菜單欄中“指定”“節(jié)點”“點彈簧”， 選擇坐標(biāo)系，填入水平或垂直機(jī)床系數(shù)，點擊確定。由于點彈簧施加的坐標(biāo)系一般為GLOBAL，所以方向不同，水平和豎直的構(gòu)件上的點需要分開，多次施加。同一點若第二次施加點彈簧時，需要點“節(jié)點彈簧”對話框下面的“添加到現(xiàn)有彈簧”，然后確定，否則會被替代。其次，施加線彈簧時選中所要施加的線，然后點菜單欄

13、中“指定”“框架”“線彈簧”， 在 “沿框架對象指定彈簧”對話框中，如右圖所示填入彈簧的機(jī)床系數(shù)，注意：在彈簧支座一欄，必須選擇只受壓。方向可以用局部坐標(biāo)系，也可以用整體坐標(biāo)系，根據(jù)個人習(xí)慣和具體情況來定。一般用局部坐標(biāo)系比較簡單。7.添加剛域剛域是指有剛度而無質(zhì)量的區(qū)域，即剛度無限大質(zhì)量卻為零的區(qū)域。選擇好需加剛域的構(gòu)件，點擊菜單欄中“指定”“ 框架”“ 端部（長度）偏移”，便會彈出 “框架端部長度偏移”對話框，在剛域系數(shù)內(nèi)輸入1，在I,J端輸入對應(yīng)的長度。對于框架結(jié)構(gòu)，需要添加剛域的部位是墻與板，板與梁等的角部。雖然平面模型中未能建立梁的模型，但添加剛域時一定要考慮。例如頂板和頂縱梁的相交

14、部位，就可看做一個剛域，理由是這部分彎矩其實是由梁來抵抗的，而我們所建立的模型是為了計算頂板彎矩，對于縱梁的計算將單獨建模。另外，加剛域是為了后續(xù)的配筋好配，一般在各角部的彎矩過大，配筋比較難配過去時才加剛域，或者直接按構(gòu)架的厚度的影響對彎矩值進(jìn)行折減，這樣都能起到減小彎矩的作用。若不加剛域角部的彎矩就不大，配筋很容易過，則為了安全不需加剛域。8.運行分析點菜單欄中“分析”“設(shè)置分析選項”， 在“分析選項”對話框中，點“平面框架”，點“確定”。然后點“分析”“運行分析”或者點解鎖后面的快捷鍵按鈕，或者直接按F5，設(shè)置需要運行的工況，點開始運行，然后選擇sap文件保存的位置即可。9.結(jié)果的輸出運

15、行完成后，點擊“幫助”右下方的“顯示力/應(yīng)力”后的小箭頭，再點“框架/鎖/鋼束”，彈出“框架構(gòu)件受力圖”對話框，選擇需要查看的組合的彎矩或者軸力，點確定即可查看。自此，sap計算的部分就完成了，但后面還需要根據(jù)sap計算的結(jié)果計算配筋，出計算書等。以上就是結(jié)構(gòu)計算中常用軟件sap2000的大致計算過程、步驟，下面重點強(qiáng)調(diào)一下我認(rèn)為在sap計算中必須要注意及容易出錯的問題。9.1 CAD建模時，必須保證所有結(jié)構(gòu)線在同一圖層（非0圖層），或者干脆只有一個非0圖層，必須是非0層。9.2 CAD建模時，必須把圓弧用直線段表示出來，sap不認(rèn)圓弧。9.3 CAD建模時，必須把框架最低點移至（0,0）點，同時如果可能應(yīng)保證結(jié)構(gòu)關(guān)于Y軸對稱。9.4 sap中新建一個模型時，必須記