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第一部分 SAP2000基本概念3

第1章 SAP2000中文版概述3

1.1 集成化的环境5

1.2 强大的分析功能6

1.3 一体化的设计功能7

第2章 集成化用户界面及基本概念9

2.1 集成化用户界面组成9

2.2 菜单命令10

2.3 工具栏12

2.4 显示窗13

2.5 状态条13

2.6 鼠标的使用14

2.7 基本概念15

2.7.1 对象15

2.7.2 对象模型和分析模型16

2.8 基本过程17

2.9 例题17

第二部分 建模功能33

第3章 坐标系与轴网33

3.1 轴网33

3.1.1 新建轴网33

3.1.2 整体坐标系和附加坐标系36

3.1.3 一般轴网系统38

3.2 参考线41

第4章 单元库43

4.1 SAP2000中的自动边束缚功能43

4.2 SAP2000的单元特点及其分类44

4.3 线单元45

4.3.1 框架单元45

4.3.2 预应力筋／束单元48

4.4 面单元49

4.4.1 板壳对象49

4.4.2 分层壳51

4.4.3 平面单元52

4.4.4 轴对称实体单元54

4.5 体单元55

4.6 连接单元55

4.6.1 线性连接56

4.6.2 多段线弹性连接单元56

4.6.3 多段线性塑性连接单元56

4.6.4 黏滞阻尼单元59

4.6.5 缝单元59

4.6.6 钩单元60

4.6.7 Wen塑性单元60

4.6.8 橡胶隔振单元60

4.6.9 摩擦摆隔振单元61

4.6.10 拉／压限制隔振单元63

4.7 不同单元类型之间的连接63

第5章 材料与截面65

5.1 材料定义65

5.1.1 一般材料定义65

5.1.2 材料高级属性定义71

5.2 框架截面定义74

5.2.1 导入截面75

5.2.2 一般截面定义77

5.2.3 变截面定义82

5.2.4 自动截面选择列表定义84

5.2.5 截面设计器定义截面86

5.3 面截面定义96

5.3.1 壳截面定义98

5.3.2 平面截面定义102

5.3.3 轴对称实体单元定义103

5.4 实体单元截面定义105

第6章 对象绘制与修改107

6.1 捕捉功能107

6.2 点对象（节点）的绘制108

6.3 线对象的绘制109

6.3.1 绘制直线框架109

6.3.2 绘制曲线框架110

6.3.3 绘制钢束111

6.3.4 绘制索112

6.3.5 绘制次梁113

6.3.6 绘制支撑114

6.3.7 绘制线对象的辅助功能115

6.4 面对象的绘制119

6.4.1 绘制壳面119

6.4.2 绘制斜面121

6.5 实体单元的绘制124

6.6 重定形命令125

6.7 组的操作125

6.8 选择功能127

6.8.1 基本选择操作（点选、窗选、多边形、相交多边形相交线选择）127

6.8.2 按照性质选择127

6.8.3 按照编号选择128

6.8.4 表选择129

6.8.5 辅助选择功能130

6.9 对象信息查看130

6.9.1 点信息130

6.9.2 线信息132

6.9.3 面信息135

6.9.4 实体信息137

第7章 荷载模式和施加140

7.1 定义静力荷载模式140

7.2 自动地震荷载模式142

7.3 反应谱工况143

7.4 自动风荷载模式147

7.5 波浪荷载149

7.6 车道荷载151

7.7 节点样式153

7.8 集中荷载155

7.8.1 给点对象施加集中荷载155

7.8.2 给线对象施加集中荷载156

7.9 分布荷载157

7.9.1 线均布荷载157

7.9.2 面均布荷载159

7.9.3 面荷载均匀导荷到框架160

7.10 风荷载161

7.11 温度荷载162

7.12 地面位移荷载163

7.13 应变荷载164

7.14 表面压力荷载165

7.15 孔隙压力荷载166

7.16 预应力荷载167

7.17 荷载的显示168

第8章 特殊功能指定172

8.1 节点约束（restraint）172

8.2 节点束缚（constraint）174

8.3 节点区182

8.3.1 节点区的指定182

8.3.2 节点区输出约定185

8.3.3 节点区变形和内力输出185

8.4 插入点（线单元、面单元偏心）187

8.4.1 线单元插入点的指定187

8.4.2 面单元插入点的指定188

8.5 线对象端部偏移（刚域）190

8.5.1 端部偏移的作用190

8.5.2 线对象端部偏移的指定190

8.5.3 端部偏移的显示输出191

8.6 线对象端部释放192

8.7 对象的局部坐标轴194

8.7.1 默认局部坐标轴方向194

8.7.2 局部坐标轴的显示196

8.7.3 局部坐标轴的修改197

8.8 拉压比限定（单拉单压构件）206

8.9 单元剖分208

8.9.1 线对象自动框架细分208

8.9.2 面对象自动网格剖分209

8.9.3 实体对象自动网格剖分210

第9章 视图功能212

9.1 显示窗口的设定212

9.2 三维、二维视图定义及控制214

9.2.1 三维视图的定义及显示214

9.2.2 二维视图的定义及显示214

9.2.3 定义新视图215

9.2.4 显示定义的新视图217

9.3 视图显示控制217

9.3.1 显示内容控制217

9.3.2 显示范围控制225

9.3.3 视图缩放控制225

9.4 颜色显示控制226

9.4.1 显示颜色控制226

9.4.2 输出颜色控制227

9.5 生成AVI视频功能228

9.5.1 多步动画视频229

9.5.2 循环动画视频230

9.6 其他基本视图设置功能230

第10章 快速建模及导入导出235

10.1 模板建模功能235

10.1.1 新模型初始化模板235

10.1.2 用模板添加结构到现有模型255

10.2 AutoCAD导入导出255

10.2.1 导入AutoCAD.dxf文件256

10.2.2 导出AutoCAD.dxf文件257

10.3 模型组装及Access、Excel辅助功能258

10.3.1 模型组装258

10.3.2 Access、Excel辅助功能259

10.4 SAP2000交互式数据库编辑功能260

10.5 ＄2K文本文件及导入ETABS模型265

10.5.1 ＄2K、S2K文本文件265

10.5.2 导入ETABS模型266

10.6 与其他程序软件的数据接口267

10.6.1 由SAP2000导入其他软件的模型267

10.6.2 由SAP2000导出到其他软件268

第三部分 分析功能271

第11章 运行分析271

11.1 定义荷载工况271

11.2 荷载类型简介273

11.2.1 线性分析273

11.2.2 非线性分析273

11.3 几何非线性275

11.3.1 几何刚度276

11.3.2 重力P-△效应278

11.3.3 大位移278

11.3.4 初始静力非线性工况279

11.4 施加荷载279

11.5 工况组合280

11.6 分析顺序282

11.7 运行荷载工况282

11.7.1 设置分析选项283

11.7.2 运行分析284

11.8 其他286

11.8.1 实时更新（Model-Alive）286

11.8.2 修改未变形几何286

第12章 模态分析及反应谱分析289

12.1 模态分析290

12.1.1 模态分析的基本理论290

12.1.2 SAP2000模态分析中质量源定义292

12.1.3 特征向量法和Ritz向量法293

12.1.4 质量参与系数和荷载参与系数295

12.1.5 算例299

12.2 反应谱分析305

12.2.1 反应谱分析的基本理论与方法305

12.2.2 振型组合的基本理论与方法306

12.2.3 方向组合基本方法309

12.2.4 中国规范反应谱分析在SAP2000中的实现309

第13章 线性动力分析311

13.1 线性时程分析的基本理论311

13.1.1 时间积分方式312

13.1.2 阻尼参数设置314

13.2 时程曲线的输入316

13.2.1 地震时程曲线的选取316

13.2.2 任意动荷载时程曲线的输入317

13.3 线性时程荷载工况的定义318

13.3.1 时程类型318

13.3.2 时程运动类型319

13.3.3 初始条件319

13.3.4 荷载作用施加320

13.3.5 时间步数据321

13.3.6 阻尼参数321

13.4 线性时程分析结果的读取与输出325

13.4.1 时程轨迹的显示325

13.4.2 反应谱曲线的输出329

第14章 结果查看与输出333

14.1 分析结果图形显示333

14.1.1 显示变形形状333

14.1.2 显示力／应力335

14.2 分析、设计结果数据表格显示351

14.2.1 表格显示内容351

14.2.2 设置表格格式（＊.fmt）及过滤器的使用365

14.3 分析、设计结果数据文件输出368

14.3.1 打印表格输出368

14.3.2 导出数据文件370

14.3.3 定义命名集371

14.4 特殊输出374

14.4.1 截面切割与广义位移374

14.4.2 高级报告书写器383

第四部分 设计功能391

第15章 荷载组合391

15.1 默认荷载组合与荷载组合的定义391

15.2 用户自定义组合394

第16章 混凝土框架结构设计及壳设计396

16.1 混凝土框架结构设计的一般过程396

16.2 设计首选项及设计组合397

16.3 交互式设计399

16.4 中国规范相关信息402

16.4.1 刚度调整系数402

16.4.2 竖向荷载作用下梁弯矩调整403

16.4.3 结构周期比验算403

16.4.4 框架构件的抗震等级403

16.4.5 框架构件的内力调整403

16.5 设计结果输出404

16.5.1 图形输出404

16.5.2 各荷载组合工况设计结果及细节输出408

16.5.3 表格输出412

16.5.4 文本输出415

16.6 壳设计416

第17章 钢结构设计和优化过程418

17.1 钢结构设计过程418

17.2 自动选择截面列表的设置419

17.3 钢结构设计首选项421

17.4 钢结构设计条件设定423

17.4.1 设定设计组423

17.4.2 选择设计组合424

17.4.3 查看／修改钢构件的覆盖项425

17.4.4 设定自动优化目标428

17.5 钢结构自动优化设计及交互式设计430

17.5.1 自动优化设计430

17.5.2 交互式钢框架设计431

17.6 设计结果显示输出432

17.6.1 设计结果屏幕图形显示输出432

17.6.2 设计结果屏幕表格显示输出433

17.6.3 设计结果的其他输出方式436

第五部分 高级分析功能445

第18章 屈曲分析445

18.1 概述445

18.2 线性屈曲445

18.2.1 技术背景445

18.2.2 定义屈曲分析工况446

18.2.3 屈曲分析结果显示447

18.2.4 例题448

18.3 非线性屈曲451

18.3.1 技术背景451

18.3.2 三铰拱非线性屈曲分析算例451

第19章 Pushover分析及阶段施工分析456

19.1 Pushover分析456

19.1.1 Pushover与FEMA 356及ATC-40概述457

19.1.2 UBC规范反应谱与中国规范反应谱参数转换465

19.1.3 Pushover分析方法的一般过程465

19.1.4 框架非线性铰的定义466

19.1.5 默认的、自定义和生成的铰470

19.1.6 非线性铰的指定476

19.1.7 分层壳的定义480

19.1.8 Pushover工况的定义483

19.1.9 结果查看488

19.1.10 Pushover分析时注意事项496

19.2 阶段施工分析498

19.2.1 阶段施工分析工况定义499

19.2.2 阶段施工分析结果查看501

19.3 例题502

19.3.1 Pushover分析例题502

19.3.2 阶段施工分析例题505

第20章 非线性动力分析509

20.1 非线性时程荷载工况的定义及相关概念509

20.1.1 时程函数的定义510

20.1.2 时程工况的定义510

20.1.3 积分方式和阻尼设置511

20.1.4 SAP2000非线性类型511

20.2 快速非线性分析（FNA）方法512

20.2.1 基本平衡方程512

20.2.2 非线性模态方程的形成513

20.2.3 非线性模态方程的求解514

20.2.4 FNA法小结及应用515

20.3 结构动力弹塑性分析516

20.3.1 动力弹塑性分析的应用范围516

20.3.2 动力弹塑性分析基本过程517

20.3.3 动力弹塑性分析需要说明的几个问题517

20.3.4 动力弹塑性分析算例518

20.4 结构耗能减震装置的模拟522

20.4.1 阻尼单元和隔振单元522

20.4.2 非线性连接单元需要明确的几个概念524

20.4.3 阻尼单元的相关参数527

20.4.4 隔振单元的相关参数528

20.4.5 阻尼隔振单元应用算例533

20.5 撞击、爆炸问题的模拟537

20.5.1 撞击、爆炸荷载函数形成537

20.5.2 撞击、爆炸荷载的施加538

20.5.3 时程工况的定义及积分方式的选择538

20.5.4 冲击问题应用算例539

第21章 频域分析543

21.1 稳态分析543

21.1.1 建立模型544

21.1.2 定义稳态函数544

21.1.3 定义稳态分析工况545

21.1.4 分析结果查看548

21.2 功率谱密度分析551

21.2.1 建立模型551

21.2.2 定义功率谱密度函数552

21.2.3 定义功率谱密度荷载工况552

21.2.4 分析结果查看553

第22章 CSiBridge介绍556

22.1 桥梁BAG模板556

22.2 CSiBridge建模流程558

22.2.1 桥梁向导559

22.2.2 布局559

22.2.3 组件560

22.2.4 荷载565

22.2.5 桥梁567

22.2.6 分析569

22.2.7 显示结果571

22.3 自动抗震设计573

22.3.1 建立桥梁模型573

22.3.2 评估地震危险和抗震设计需求573

22.3.3 自动荷载工况577

22.3.4 荷载分析并评估截面开裂属性577

22.3.5 指定反应谱和需求位移577

22.3.6 确定并指定塑性铰580

22.3.7 能力位移分析581

22.3.8 后处理步骤582

22.4 实例：三跨预应力混凝土变截面连续梁桥分析583

22.4.1 基本资料583

22.4.2 建立模型584

22.4.3 全桥分析587

22.4.4 施工阶段分析589

第六部分 工程应用593

第23章 SAP2000 API593

23.1 SAP2000 API的功能范围593

23.2 SAP2000 API入门594

23.2.1 在Excel中使用SAP2000 API594

23.2.2 在MATLAB中调用SAP2000597

23.2.3 使用Visual C＃开发598

23.2.4 内部调用（插件开发）602

23.3 小结608

第24章 索结构及玻璃幕墙应用609

24.1 原理概述609

24.1.1 预应力拉索体系与特点609

24.1.2 索的模拟610

24.1.3 预拉力施加610

24.1.4 非线性分析610

24.1.5 荷载和作用611

24.1.6 主要控制指标和因素611

24.2 单拉索点支式幕墙611

24.2.1 模型描述、建模基本过程611

24.2.2 结果查看613

24.3 鱼腹式点支幕墙614

24.3.1 模型描述、建模基本过程614

24.3.2 结果查看617

第25章 预应力钢结构应用620

25.1 结构受力原理概述620

25.2 建模分析622

25.2.1 工程概况622

25.2.2 计算模型622

25.3 结果分析629

第26章 高层不规则钢结构分析631

26.1 概述631

26.2 高层复杂结构分析的基本内容631

26.2.1 模态分析631

26.2.2 竖向荷载632

26.2.3 风荷载633

26.2.4 地震作用633

26.2.5 温度应力633

26.2.6 侧向位移限值634

26.2.7 结构稳定634

26.3 复杂高层钢结构有限元分析的关键问题634

26.3.1 建立合理的计算模型634

26.3.2 结构荷载工况中需注意的问题636

26.4 工程实例637

26.4.1 结构模型概况637

26.4.2 荷载模式的设置及说明639

26.4.3 荷载工况的设置及说明640

26.4.4 结构分析计算结果643

26.4.5 小结652

26.5 本章小结652

第27章 复杂高层混合结构653

27.1 转换层结构653

27.2 连体结构654

27.3 体型收进结构655

27.4 悬挑结构656

27.5 钢—混凝土混合结构657

27.5.1 阻尼问题657

27.5.2 25％剪力调整问题659

27.5.3 组合构件的输入问题659

27.6 复杂高层结构算例分析659

27.6.1 工程概况659

27.6.2 悬挑及体型收进部分的设计660

27.6.3 连体部分的设计661

27.6.4 计算分析结果的讨论663

第28章 体育场馆668

28.1 体育馆结构分析若干问题讨论668

28.1.1 计算模型的建立668

28.1.2 结构模型的分析671

28.1.3 构件设计673

28.2 体育场馆模型示例674

28.2.1 工程概况674

28.2.2 创建计算模型674

28.2.3 定义分析工况675

28.2.4 查看分析结果676

28.2.5 构件设计与加固679

第29章 工业建筑680

29.1 概念阐述680

29.1.1 厂房类结构680

29.1.2 筒仓类结构681

29.1.3 高炉类结构681

29.1.4 水池类结构681

29.1.5 石油化工类结构682

29.1.6 核工业类结构682

29.1.7 复杂几何相交类结构682

29.2 工业结构分析中几个关键问题的实现684

29.2.1 吊车荷载的施加684

29.2.2 筒仓及高炉类结构建模技巧687

29.2.3 水池类结构中压力荷载及土体约束作用的定义688

29.2.4 石化类结构建模技巧和细部处理692

29.2.5 工业设备上常见荷载的施加694

29.2.6 系统总体分析及结果评价695

29.3 工业结构算例分析696

29.3.1 筒仓类结构算例696

29.3.2 石化类结构算例704

第30章 斜拉桥的分析应用709

30.1 斜拉桥主要组成部分在SAP2000中的模拟709

30.1.1 主梁模型709

30.1.2 拉索的模拟712

30.1.3 边界条件的模拟712

30.1.4 关于地基与结构的相互作用713

30.1.5 拉索等部件在SAP2000中的处理方法714

30.2 斜拉桥分析中的计算问题714

30.3 斜拉桥合理索力的确定方法715

30.4 斜拉桥的模态分析718

第31章 混凝土重力坝721

31.1 概述721

31.1.1 重力坝的工作原理721

31.1.2 重力坝的荷载721

31.2 SAP2000相关技术的应用722

31.2.1 平面单元722

31.2.2 实体单元723

31.2.3 节点样式723

31.2.4 反应谱分析724

31.3 算例分析724

31.3.1 问题描述724

31.3.2 建模及求解分析724

31.3.3 计算结果分析729

附录A SAP2000 V14安装指南732

A.1 SAP2000安装732

A.1.1 系统要求732

A.1.2 安装前注意事项732

A.1.3 程序安装733

A.2 License的工作方式738

A.2.1 License类型738

A.2.2 License使用738

A.2.3 License合法性判别738

A.3 常见问题处理740

A.3.1 License Not Found740

A.3.2 不显示中文界面741

附录B SAP2000 V15新特性简介742

B.1 荷载优化743

B.1.1 界面介绍743

B.1.2 应用示例745

B.2 框架截面应力输出747

B.2.1 界面介绍748

B.2.2 结果显示749

参考文献752