[转帖]sap2000的非线性动力计算精华

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　　转贴sap精华:

　　局部坐标系

　　截面特性是参照单元的局部坐标系定义的。定义截面特性使用的局部坐标系定义如下：

　　*局部坐标1轴沿单元纵轴，垂直于单元截面并通过截面上两根中性轴的交点;

　　*局部坐标2、3轴平行于截面中性轴，通常2轴取截面的长边(高度)方向，3轴取截面的短边(宽度)方向，但并非强制要求如此。

　　sap2000中时程分析输出文本文件问题求教 [精华]

　　首先定义你要看的时程数据(比如节点号、相对或绝对加速度、方向，等等)，可以一张图画一个或几个，然后让SAP2k绘出。绘出的图形是一个新窗口，该窗口的File菜单里就可以指定将图形数据以文本形式写入你规定的文件中。

　　如何处理变截面问题?

　　首先按照普通的截面定义，定义两个高度不同的截面，可以是工字钢或其他

　　然后define-frame sections-add nonprismatic 弹出一个菜单

　　接着定义一下变截面的名称，start section and end section就用刚才定义的两个普通截面，分段比就是后面的 length 可以使绝对的也可以是相对的

　　整个过程就这样啦

　　变化率是指杆件分别沿它自己的2-2,3-3

　　轴的刚度的变化情况,可以是线性变化,二次曲线变化,三次曲线变化;而不是截面本身的变化,截面本身好象只是沿起始截面到末端截面线性变化

　　SAP2000怎么考虑P-△效应?

　　maximum iterations，循环考虑P-△效应的次数，我一般选3。机器速度快，模型不大也可选大点。

　　tolerance displacement ，定义P-△分析位移精度，

　　如果P-△导致的位移小于该值，则停止下次循环分析。即使分析尚未完成循环maximum iterations设定值。通常根据所选的长度单位定。单位为米时，0.0001肯定够了。

　　tolerance force ，分析力精度，

　　如果P-△导致的力小于该值，则停止下次循环分析。即使分析尚未完成循环maximum iterations设定值。通常根据所选的力的单位定。

　　sap2000考虑P-△效应主要是在三种情况下，一是大应力效应，二是大应变效应，考虑P-△效应时主要是对单元几何刚度方程进行修正，三是材料非线性。

　　关于SAP2000的非线性动力计算 [精华]

　　(1)我想用SAP2000中NLLINK中的DAMPER单元进行动力计算，其中DAMPER单元的力学模型为F=CV**α，α为速度指数，因此变成非线性动力问题。可是，当我采用α小于1.0的时候,感觉计算记过明显不对，请问计算过程中要怎么处理。

　　(2)采用上面的单元进行动力计算时，刚度怎么处理，当没有刚度时，

　　stiff输入0，还是无穷大，effect stiff(damping)的值怎么输。

　　天外流星：当没有刚度时，为粘滞阻尼器，

　　stiff输入无穷大，effect stiff(damping)的值输为0。

　　Concrete：1. α为与速度相关的指数，=1时为直线，>1时曲线上翘，<1时曲线下弯，减

　　震中使用<1的更为合理。

　　2. 刚度的输入：linear properties中：Effective Stiffness应输入0(粘滞阻尼器).Nonlinear Properties中，Stiffness中输入的应该是连接阻尼器的支撑刚度，不为0,但也不能非常大(否则迭代次数增加)，damping和damping Exponent按实际采用(是选择阻尼器的重要参数)

　　zzt21963：1)设置粘滞阻尼器后,应该选择非线形分析(在时程分析case中设置)

　　2)所设置的阻尼器的非线性参数在时程分析中有效,线形参数失效,只影响

　　结构的有效自振周期

　　3)sap采用的是maxwell的计算模型,具体可以参考介绍这方面的文章

　　4)通常的结构在地震作用下,楼层的相对速度较小,V的指数a一般应小于1

　　这样有利于发挥阻尼器的作用一般0.8左右,依据厂家提供的实验参数而定

　　5)a的取植过小会明显地影响计算速度,这是计算精度控制产生的

　　6)非线性参数中的刚度一般要取c的1000以上,一般不考虑阻尼器连接件刚度的变形.

　　7)阻尼器的布置形式很重要,不同的层设置不同的阻尼器效果往往差别很大,也是今后的研究重点方向

　　sap2000中pushover作何翻译?

　　concrete ：PUSHOVER为静力弹塑性分析

　　DAMPER为阻尼器

　　HOOK为钩-只能传递拉力

　　GAP为间隙-只能传递压力

　　求教sap2k中的diaphragm问题? [精华]

　　给砼楼板施加diaphragm constraint(楼层约束)，是模拟砼刚性楼板，以阻止楼层内节点之间的平面内相对位移;constraint axial指楼层约束垂直于哪个轴，所以例题中水平楼板选z轴。

　　楼层约束(diaphragm Constraint)促成楼层所有内部约束结点作为一个平面刚性板共同运动，有效地将所有内部约束结点通过平面哪link刚性连接在一起，但不影响板平面外的变形。

　　diaphragn constraint可用于两种情况：

　　1. 模拟建筑结构中的平面哪刚度很大的砼楼板;

　　2. 模拟桥上部结构板。

　　此外，在建筑结构中，采用 Diaphragm Constraint 能消除楼板平面内刚度很大时、用膜(membrane)单元模拟楼板产生的数值精度问题。在建筑侧向(水平)动力分析中Diaphragm Constraint 也很有用，因为可以明显降低求解特征值问题的方程个数。

　　用diaphragm约束可模拟楼板平面内刚度无限大假设

　　diaphragm约束假设约束平面内各受约束节点位移相等

　　sap2000非线性的功能

　　1. 在非线性时程分析中，好像只能考虑NLLINK的非线性，其余单元都只是线性。

　　2. 在pushover中定义的塑性铰也不能用于非线性时程分析，pushover本身不是时程分析。

　　zzt21963：应该说sap2000的非线性表现在所用的非线性元件上,一个计算模型所有的杆件都处于弹性时,这是线性分析,但是当结构的某部分处于非弹性阶段时,就需要考虑才有非线性元件,这时的分析才是非线性分析.一般在设计隔震建筑和消能建筑结构时,隔震元件和消能元件就为非线性元件,所进行的时程分析为非线性时程分析.

　　用sap2K计算楼板竖向振动时遇到的问题。

　　法师：我认为sap软件里板的支座(包括板与梁之间及板板之间的连接)是铰接时会出现如hy...兄所说的情况。即：

　　1、在首帖中，每个梁格内有一块板，第一振型为梁的振型，因为板与梁铰接(可能不是四边铰接，而只是四个角点与梁铰接，这个是我在试图通过板将面荷载导为梁线荷载时发现的，此时梁上出现的不是线荷载，只在板角处有集中荷载，也没有弯矩<对梁来说是扭矩>，经与OK兄确认，sap2000目前好象是不能导荷载的)，所以，板的刚度不起作用。有板无板的周期是一样的。

　　2、如果将板细分，小板之间为铰接而不是如真实情况一样是刚接，此时第一振型不再是梁的振动而是板的振动了，所以周期会大很多

　　懒骨头：我认为,那是板刚度比梁小很多引起, 不是铰接. 因为梁的高 H 远比板厚 h 大,每块板近似四周固定,相互独立的小板了. 板的刚度小,自然是自己震动了. 就象跳水运动的跳台与跳板的关系,我们只见跳板振动, 跳台不动.

　　sap2000除非梁定义release,否则不会有铰接的. 如果板采用 平面应力+板弯曲 或 纯板弯曲 的模型的话, 梁与板是固接的.

　　可以试算井字梁,看看中间的板振型. 板的网格要足够密(尤其是靠近梁处的板),看看振型. 铰接应该是有绕梁轴线方向转角的.

　　tortional constant 是什么意思?

　　tortional constant 应是扭转常数，物理意义应该跟剪力流有关，不应该是材料力

　　学里的扭转惯性矩。只有圆截面时tortional constant 值=扭转惯性矩的值。

　　shear area 为剪切面积。对于要考虑剪切变形影响的梁单元才输入，例如深梁等。

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　　SAP2000中单拉单元的讨论

　　sap2000中有hook单元

　　所谓单拉单元，实际上就是索单元，sap2000中可以采用frame/cable单元，实际结构在sap2000中进行单元模拟时需要注意三点

　　1，设定单拉单元以后，结构最好采用非线性求解。

　　2，必须设定单元的压力失效模式。

　　3，将frame/cable单元的两端节点的转动约束完全释放掉，可以通过热了release来实现。

　　应力刚化效应是指构件的面外刚度随面内应力影响而变化的一种物理特性。

　　SAP2000和ETABS中对楼板的处理方法 [精华]

　　首先应明确一个概念：SAP2000和ETABS是性质很不同的两个软件，因此在许多问题上两者的处理方法都不一样，对于楼板的处理也是一样。

　　一、先说在ETABS中对楼板的处理方法

　　在ETABS中共有四种area/shell单元：deck、plank、slab和wall，前三种均可用于模拟楼板，其中deck用于模拟压型钢板+砼面层，plank用于模拟单向板，仅含membrane性质的slab可用于模拟双向板。下面分别就这三种单元详细解释：

　　1、deck可以用于模拟压型钢板+后浇混凝土面层楼板，此单元仅有membrane性质且单向传力，在建模时的箭头方向即板的传力方向，如果要改变楼板传力方向的话可以采用改变单元局部坐标轴的方法，其local coordinate system的1轴方向就是楼板传力方向(也即屏幕显示的箭头方向)。由于ETABS隐含对仅有membrane性质的板自动进行单元细分，此种板不必进行人工细分即可得到正确的传力。

　　2、plank用于模拟单向板，此单元仅有membrane性质且单向传力，与deck类似在建模时的箭头方向即板的传力方向，修改其传力方向的方法也与deck类似。同样由于ETABS隐含对仅有membrane性质的板自动进行单元细分，此种板也不必进行人工细分。

　　3、slab的用途比较广泛，但用于模拟楼板时可以设定仅有membrane性质的section，这种单元双向传力，其荷载传递是按照板的塑性铰线进行划分的，最适宜于模拟双向板。ETABS对于这种楼板可以自动细分单元，因此不必进行人工细分。

　　4、plate或shell类型的slab，ETABS对于这类板不能进行自动细分，为获得正确的楼板荷载传递，可选定要细分的板，选择命令Assign>shell/area>Area object mesh options，在Area object Auto Mesh Options窗口中选择Auto Mesh Object into Structural Elements > Further Subdivide Auto Mesh with Maximum Element Size of，填入单元最大尺寸(一般可接受默认值)。 这类单元一般包括板柱(墙)结构中的楼板、剪力墙(wall)和车道板(ramp)。

　　需要说明的是：

　　1、无论slab/wall/ramp是否需要进行手工细分，与其相连接的frame单元都不必进行手工细分，ETABS会自动做这件事。

　　2、对于以上1-3类板，其荷载传递不是真正通过有限元分析实现，而是根据理论结果直接将板上荷载导到周边梁或柱上去的。这一点可以在查看周边梁弯矩时右击梁查看其上的分布荷载来确认(其分布荷载是均布的)，而第4类板/墙是真正通过有限元分析进行荷载传递的，查看其梁上荷载应该是多个集中荷载。

　　3、对于1-3类板最好不要对其进行手工细分，否则有可能造成荷载丢失。

　　4、对于第3 类板，ETABS会自动根据其周边和四角的支承情况判断其塑性铰线，可以处理三边支承一边自由、两边和对角点支承等等比较复杂的情况。

　　5、为何ETABS仅针对仅含membrane性质的板进行自动处理?当抗侧力结构之间有梁连接时，在结构竖向荷载分析中一般不考虑楼板的平面外刚度，而在水平荷载分析时一般仅将楼板简化为刚性楼板或作为水平深梁考虑(估计就是PKPM中所提到的弹性楼板，仅用到其面内刚度来进行水平荷载分配)，这种性质的板最适宜用仅含membrane性质的板来模拟。在ETABS中，如果要考虑刚性楼板，则可指定rigid disphragm给相应板，此时风、地震之类的自动水平荷载可以直接指定到刚心而不必进行特殊处理;如不考虑刚性楼板，则风荷载可以通过指定剪力墙和虚墙的wind pressure coefficient来进行计算(高度则根据单元的Z坐标自动计算)，而地震荷载可以通过反应谱分析求得。

　　6、如果在整体分析中必须考虑楼板的平面外(竖向)刚度(如板柱或板墙结构中的楼板)，可采用shell类型(同时具备membrane和plate性质)的板，根据以上第4类单元的要求进行计算。

　　二、SAP2000中楼板的处理方法

　　SAP2000定位于一个比较通用的复杂结构分析软件，不象ETABS对于建筑结构进行了专门设计，因此不论对任何类型的shell都没有进行特别处理，只能通过手工细分单元来实现力的传递。但与ETABS一致的是不需要对周边的梁进行手工细分，但剪力墙(wall)要和楼板一同手工进行细分才能保证与楼板位移协调。

　　有谁对sap2000中的pushover有研究。 [精华]

　　jason2180：1，多次求解，每次均修正构件刚度。

　　2，可以加到你期望的荷载水平，或可以推到你期望的位移值。

　　3，非线性构件目前主要用于frame，剪力墙还有些困难。

　　4，M2/M3 实则上取决于你的构件材质，截面配置。混凝土构件与钢构件的荷载-变形曲线不同。 有空可以看看FEMA273,274.

　　5, 更广义的非线性不限于M2/M3, 还有剪力变形，P-M2-M3 相关变形等。

　　6，PUSH-OVER 还可以考虑FRAME的几何非线性。

　　Pipisasa：1、分析中综合考虑了几何非线性和材料非线性，材料非线性是通过定义多条不同轴力下非线性单元截面的弯矩曲率曲线，以及轴力应变曲线和扭矩转角曲线，几何非线性是通过定义单元的类型来考虑的。

　　2、分析时不一定出现PUSHOVER，有可能是失稳先于PUSHOVER。

　　Pipisasa：正如我上面提到的，通过定义不同轴力下的多条弯矩曲率曲线即可，使用这种多条曲线定义的非线性材料的单元，其刚度矩阵的形成不是根据普通单元的E，G，Ixx，Iyy，J，A来计算，而是根据弯矩——曲率、轴力——应变、扭矩——转角曲线来计算。

　　如某时刻在拉伸轴力2000kN作用下开裂后截面刚度的计算，是根据2000kN轴力下的的弯矩曲率曲线计算，该曲线已经包含了开裂后截面刚度的影响，你的关键问题应该是如何获得这些曲线。这些曲线的计算是通过别的途径计算的，稍后我会谈到这个问题。

　　PUSHOVER计算的真实意义在于为地震响应分析提供判据，其本身对结构而言并没有多大的意义。————j.彭津

　　Kelb：众位师兄,拉索(拉杆)等柔性或半刚性结构的计算分析一般须考虑结构的几何非线性问题,能否采用sap2k中的pushover进行?具体怎样操作?

　　iflyto2002：pushover 处理方法：当框架结构中某一杆件进入负刚度后，该杆件将把它原来所承受的荷载卸给其他杆件。在负刚度状态下，能量原理已不再适用，单元刚度矩阵不能再采用正刚度状态下的单元刚度矩阵的求法，只能通过给定杆端单位位移，经试算，求出杆端力的方法得到。当杆件进入负刚度后，在不加荷载的情况下，杆件就会产生变形，并卸载。计算出杆件产生卸载后的杆端内力，将其与前面计算所得到的杆端内力相减，差值作为外力，反方向加到杆端结点并入下一步计算

　　Push-over具体的实施方法虽各有不同，但其基本步骤均大致相同：

　　(1)建立合理的结构计算模型，包括几何尺寸、物理参数以及各杆杆端弯矩与杆端转角( )之间的关系曲线。

　　(2)在结构上施加合理的水平荷载模式。

　　(3)选择计算控制方法：一是倒塌控制，直至结构产生足够的塑性铰并形成机构，才停止分析;二是位移控制。

　　(4)进行推倒分析。对于开裂或屈服的杆件，对其刚度进行修改后，再增加一级荷载，使得下一个或下一批杆件开裂或屈服;不断重复这一过程，直到结构达到目标位移或结构发生破坏。

　　(5)最为关键的一步就是根据计算结果对计算模型进行抗震能力的评估。

　　必须注意的是对于非对称框架，应在结构的正、反两个方向分别进行Push-over分析，并取两者中较为薄弱者作为设计依据

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谢谢分享了.