3、 选中右边杆件→从Edit菜单中选Replicate出现复制菜单窗口→单击Radial→选中Parallel
to Y→在Angle里填入90度(另一个度)→然后删掉右边单元。
4、 选中左边单元的左端点→按鼠标右键出现点的信息→将X坐标改成-2。 二、从定义菜单Define中完成以下工作:
1. 定义材料:Define →Material→选钢STEEL→点击Modify/Show Material可查看有关钢的
弹性模量及泊松比,修改钢的弹性模量为E2.2510KN/M .
2. 定义截面。Define→Frame Sections→Add/Wide Flange下选择 Add Rectangular→Add New
Property→用默认名 在Material 域选Steel→在Dimensions域Depth 和 Width都改成。→点OK。
3. 定义计算荷载的工况,Define →Load Case→程序默认工况名为:DEAD,用其默认值→OK。 三、从赋值菜单Assign中完成以下工作:
1、 修改约束:选中点3 →Assign→Joint→Joint Restraints中只对Translation1打勾→OK。 2、 选中点1 →Assign→Joint→Joint Restraints→点击绞支座→OK。
3、 赋截面特征。选中工具栏中的all,杆件呈虚线状态→Assign→ Frame/Cable Section指定杆
件的材料几何特性→按OK
四、从分析菜单Analyze中完成以下工作
1、 设置结构分析类型:由Analyze→Set Analysis Options出现图窗口选择平面结构按→OK。 2、 运行程序:Analyze→Run Analysis→在弹出来的对话框中点MODAL→点 Run/Do Not Run Case
→Run Now。
五、显示分析结果:
工况一:运行结果如下图:
72
变形图 弯矩图 剪力图
工况二:需要作如下修改
1. 点击 define→Load cases 命令来显示Define Loads对话框。在此对话框内Self Weight
Multiplier内输入 0→点击Modify Load键→OK退出。
2. 选择节点4→点击Assign→Joint Loads→Forces出现Joint Forces 对话框,在此对话框在
loads域的Z 编辑格内输入-45→OK 。
3. 选择杆件3→点击 Assign→Frame Loads→Distributed显示Frame Distributed Loads对话
框→确认 Load Case Name为 DEAD→在 Uniform Loads域,输入 28→ok。 运行结果如下图:
变形图 弯矩图 剪力图
工况三:需要作如下修改
选择节点2→点击Assign→Joint Loads→Forces出现Joint Forces 对话框,在此对话框在loads域的Force Global Z编辑格内输入-78,Moment about Global Y编辑格内输入-75→OK。 运行结果如下图:
变形图 弯矩图 剪力图
工况四:需要作如下修改
选择杆件2→点击 Assign→Frame Loads→Distributed显示Frame Distributed Loads对话框→确认 Load Case Name为 DEAD→在 Uniform Loads域,输入 24→ok。 运行结果如下图:
变形图 弯矩图 剪力图
工况五:需要作如下修改
1. 点击Set display Options工具按钮显示Display Options For Active Window对话框→在
Frames/Cables域勾选Local Axes格→OK。
2. 选择杆件2→点击 Assign→Frame Loads→Distributed显示Frame Distributed Loads对话
框→确认 Load Case Name为 DEAD,在Load Type and Direction域,确认选择了 Force项,在Coord Sys 中选择local ,在Direction中选择2,在 Uniform Loads 域,输入 -30→OK。 3. 选择杆件1→点击 Assign→Frame Loads→Distributed显示Frame Distributed Loads对话框→确认 Load Case Name为 DEAD,在Load Type and Direction域,确认选择了 Force项,在Coord Sys 中选择Global ,在Direction中选择X,在 Uniform Loads 域,输入30→OK。
运行结果如下图:
变形图 弯矩图 剪力图
工况六:需要作如下修改
1. 选择杆件2→点击 Assign→Frame Loads→Distributed显示Frame Distributed Loads对话框→
确认 Load Case Name为 DEAD,在Load Type and Direction域,确认选择了 Force项,在Coord Sys 中选择local ,在Direction中选择2,在 Trapezoidal Loads 域,输入 0、-6、、→OK。 2. 选择杆件1→点击 Assign→Frame Loads→Distributed显示Frame Distributed Loads对话框→
确认 Load Case Name为 DEAD,在Load Type and Direction域,确认选择了 Force项,在Coord
Sys 中选择Global ,在Direction中选择X,在 Trapezoidal Loads 域,输入15、、、6→OK。 运行结果如下图:
变形图 弯矩图 剪力图
工况七:需要作如下修改
选择杆件2→点击 Assign→Frame Loads→Point显示Frame Point Loads对话框→确认 Load Case Name为 DEAD,在Load Type and Direction域,确认选择了 Force项,在Coord Sys 中选择local ,在Direction中选择2,在Point loads域,选Absolute Distance From End-i ,在Distance 处第一个编辑框输入,在Load处第一个编辑框输入-68→OK。 运行结果如下图:
变形图 弯矩图 剪力图
以上工况得到节点3在Z方向的位移如下表所示: 工况名 1 2 计算参考点 Uz(节点,3)(m) Uz(节点,3)(m) 数值 3 4 5 6 7 Uz(节点,3)(m) Uz(节点,3)(m) Ux(节点,2)(m) Ux(节点,2)(m) Ux(节点,2)(m)
题目二:求下图刚域单元在荷载作用下的内力变形。
0.420.7250.720.42EI=6x106EA=7x1076KNEI=6x106EA=7x1083KNEI=6x106EA=7x10555EI=3x106EA=9x1060.700.800.700.800.604.304.0EI=3x106EA=9x1066.08
6.03.0EI=6x106EA=6x10EI=1.8x107EA=1x1060.4036KNE=×10KN/m。
工况1:不考虑刚域,考虑楼板变形。 工况2:不考虑刚域,不考虑楼板变形。 工况3:考虑刚域,考虑楼板变形。 工况4:考虑刚域,不考虑楼板变形。
操作步骤
工况1:
一、建立模型
1. 选择量纲为:KN,m,C
2. 点击 文件→新模型→在新模型对话框中点击 二维框架→在二维框架对话框中,楼层数 输入
3,楼层高度 输入→点击 确定?按钮.
3. 在3-D视窗的右上角点击 “X” 来关闭此视图。 4. 按题目要求修改节点坐标,完成建模。
5. 点击 设置显示选项工具 按钮→显示 激活活动窗口选项 对话框→在节点域、框/架/索域分别
勾选 标签 格,→点击 确定 键。得到的图形如下:
二、从定义菜单中完成下列工作:
1. 点击定义→框架截面→在 框架属性 对话框中点击显示 Add I/Wide FlangeC的下拉列表并选
择 Add General 项→点击 添加新属性→显示 属性数据 对话框。默认截面名称为FSEC1,在 横轴面积 输入,在围绕3轴的惯性矩 输入→点击属性数据和 General Section对话框的 确定 键退回显示框架属性 对话框→重复 添加新属性,添加截面FSEC2、FSEC3、FSEC4,横轴面积 依次为、、,围绕3轴的惯性矩 依次为、、,点击 确定?退出所有对话框。
2. 点击定义→荷载工况→把荷载名称为DEAD的 自重系数 改为0→点击 修改荷载→确定 退出。 三、从指定菜单中完成以下工作:
1. 选择杆件1、2、3和7、8、9,点击 指定→框架/索/筋→框架截面→在 框架属性 对话框点
击FSEC1来高亮显示它→点击 确定 键。依同样方法给杆件12、15指定截面FSEC2,给杆件11、10、14和13指定截面FSEC3,给杆件4、5、6指定截面FSEC4。 2. 选择节点4,点击 指定→节点荷载→力→在 节点荷载 对话框中 荷载 域X 编辑格内输入36
→ 确定 。依同样方法,选择节点3,力全局X 编辑格内输入76,选择节点2,力全局X 编辑格内输入83。
四、分析运行:
1. 设置结构类型。由分析→设置分析选项→选择平面结构→OK. 2. 运行程序。点击 运行分析 键?→显示 设置运行的分析选项 对话框→点击MODAL,并点击? 运
行/不运行工况→点击 现在运行 键 运行分析 3. 所得结果的图形及表格如下:
4.
变形图 轴力图
剪力图 弯矩图
TABLE: Joint Displacement JoinOutputt Case Text Text 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 DEAD DEAD DEAD DEAD DEAD DEAD DEAD DEAD DEAD DEAD DEAD DEAD CaseType Text LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic U1 m 0 0 0 U2 m 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 U3 m 0 0 0 0 0 0 R1 Radians 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 R2 Radians
R3 Radians 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
工况2:
其它步骤同工况一一样,只是在第三步指定菜单中增加:
选择节点2、3、4、6、7、8、10、11、12,点击指定→节点→限制→在 指定/定义限制 对话框中 选择添加限制类型 下拉格内选择 Beam,点击 添加新限制,确定 确定退出。
所得结果的图形及表格如下:
变形图 轴力图
剪力图 弯矩图 TABLE: Joint Displacements JoinOutputt Case Text Text 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 DEAD DEAD DEAD DEAD DEAD DEAD DEAD DEAD DEAD DEAD DEAD CaseType Text LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic U1 m U2 m 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 U3 m 0 R1 Radians 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 R2 Radians R3 Radians 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12 DEAD LinStatic 0 0 0 工况3: 其它步骤同工况一一样,只是在第三步指定菜单中增加:
选择杆件10、11、12,点击 指定→框架/索/筋→端部(长度)偏移→在 框架端部长度偏移 中选择 自定义长度 ,在 I端 输入 ,在 J端 输入→点击 确定 键。依同样方法,杆件13、14、15 I端为,J端为;杆件1、4、7 I端为,J端为;杆件2、5、8 I端为,J端为;杆件3、6、9I端为,J端为。
所得结果的图形及表格如下:
变形图 轴力图
剪力图 弯矩图
TABLE: Joint Displacements JoinOutputt Case Text Text 1 2 3 4 5 6 7 8 9 DEAD DEAD DEAD DEAD DEAD DEAD DEAD DEAD DEAD CaseType Text LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic U1 m U2 m 0 0 0 0 0 0 0 0 0 U3 m R1 Radians 0 0 0 0 0 0 0 0 0 R2 Radians R3 Radians 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 11 12 DEAD DEAD DEAD LinStatic LinStatic LinStatic 0 0 0 0 0 0 0 0 0
工况4:
其它步骤同工况一一样,只是在第三步指定菜单中增加:
1. 选择节点2、3、4、6、7、8、10、11、12,点击指定→节点→限制→在 指定/定义限制 对
话框中 选择添加限制类型 下拉格内选择 Beam→点击 添加新限制→确定 确定退出。
2. 选择杆件10、11、12,点击 指定→框架/索/筋→端部(长度)偏移→在框架端部长度偏移
对话框选择 自定义长度 ,在 I端 输入 ,在 J端 输入→点击 确定 键。依同样方法,杆件13、14、15 I端为,J端为;杆件1、4、7 I端为,J端为;杆件2、5、8 I端为,J端为;杆件3、6、9I端为,J端为。 所得结果的图形及表格如下:
变形图 轴力图
剪力图 弯矩图
TABLE: Joint Displacements OutpuJoint CaseType tCase Text Text Text 1 2 3 DEAD LinStatic DEAD LinStatic DEAD LinStatic U1 m 0 U2 m 0 0 0 U3 m 0 R1 R2 R3 Radians Radians Radians 0 0 0 0 0 0 4 5 6 7 8 9 10 11 12 DEAD LinStatic DEAD LinStatic DEAD LinStatic DEAD LinStatic DEAD LinStatic DEAD LinStatic DEAD LinStatic DEAD LinStatic DEAD LinStatic 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 题目三:变截面梁的设计 计算如图所示的连续梁,截面有两种,成线性变化且梁为对称的。混凝土的容重为23KN/m。弹性模量E=×105Kg/cm,G=×E 231221 截面2截面1
一、建模:
(1) 选择量纲为KN,m,C
(2) 在file菜单中选择New Model,→点击Beam, →跨数输入4,跨长输入100。 (3) 选中左边端点点右键修改x坐标,改为-160,同理 ,最右边端点改为160。 二、从定义菜单define中完成下列工作:
(1)定义材料,define→ material ,选conc混凝土→点击modify/show material可修改混凝土
的弹性模量改为E=×10 pa,容重改为23KN/㎡→OK→OK。
8(2)点击菜单define→frame /Cable section→在出现对话框Frame properties中的Add i/Wide
Flange下选SD section→点Add new property →点section designer→在CSISD界面中把上面那两个截面画出来,定义为FSE!,FSE2。 (3)点击菜单define→frame /Cable section→在出现对话框Frame properties中的Add i/Wide
Flange下选Add Nonprismatic→点ADD New Property→采用默认名 VAR1,在Start Section下选择FSE1在End Section 下选FSE2,在Length下输入1,在Length type 中输入Absolute,在EI33Variation中选Parabolic, 在EI22Variation中选Parabolic。→Add→OK。继续定义VAR2,在Start Section下选择FSE2在End Section 下选FSE1,在Length下输入1→Add→OK。
三、从赋值菜单中Assign中完成以下工作
(1)给各杆赋予截面特性。选择要赋值的杆件→点Assign→frame /Cable/Tendon →frame
sections出现Frame Properties对话框,选要赋给杆件的截面→OK。
(2)选中工具栏中的(clr)清除选择。由Assign→clear Display of Assigns清除字符。 四、分析运行:
(1)设置结构类型。由Anlyze→Set Analysis Options出现图窗口,选择平面结构,OK. (2)运行程序。Analyze→Run Analysis→Run Now。 五、显示分析结果:
Display→Show Force/stress→Frames/Cables 分别显示弯矩和剪力如图:
弯矩图
剪力图
题目四:建筑结构分阶段施工的受力分析
计算图示框架在自重作用下分阶段的受力。高3m,每跨为6m。材料特性和杆件几何尺寸使用SAP2000的预定值。
zx 框架结构的计算简图 一、建模: (1)选择量纲为KN,m,C (2)在File→New Model,点2D Frames (3)将Number Stories的2改成3,点OK。关闭3D-View。 (4)将第一层的中柱去掉,用鼠标选中该柱选→按Delete键。 二、定义分组组名: (1)用鼠标选中第一层的两根柱和两根横梁(呈虚线状态)。 (2)选Assign菜单 →Assign to group 出现group菜单→ 选中Add New Group按 钮→默认原组名Group1→OK→ OK。
(3)重复(2)默认原组名Group2→OK→ OK。 (4)重复(2)默认原组名Group3→OK→ OK。 三、定义荷载工况名
从Define菜单中选中→Load case (出现荷载定义菜单,此时荷载名和荷载类型均为静力荷载即“Dead”) →OK。 四、定义分析工况名
(1) 从Define 菜单中选中→Analysis Case(出现分析工况菜单选项) →删除模态分析工况,
即选中“MODAL”后,→按键“Delete Case”。
(2) 点Add New Case 按钮,进入线性静力分析工况数据名单即“Analysis Case Date-Liner
Static”,在Analysis Type下选中Nonlinear Staged Construction项
(3) 在Stage Definition作用栏中按按Add,共按三次,然后选择第一个,在Data For Stage
在Operation下拉菜单中选Add Structure在Group下拉菜单中选Group 1,点Add。在Operation下拉菜单中选Load Added in group, 在Group下拉菜单中选Group 1,点Add。
(4) 重复操作(3)将Group2 Group3也定义好。
(5) 在“Other Parameters”下Result Save行点Modify /show→选“Start and End Of each
stage”
五、运行程序。
选Analyze菜单点Analyze-Run Analysis. 六、显示计算结果
从Display 菜单中→Show Force /Stress→Frame/Cable在Case/Comb Name中选中“Acase 1” →在Multivalued Options中选Step并调到3→选中“Moment3-3”选中“Show Values On Diagram” →OK。
计算结果如下图所示:
(2)与一次加载进行对比
操作:从Display 菜单中→Show Force /Stress→Frame/Cable在Case/Comb Name中选中“Acase 1” →OK。
结果如下图所示:
题目五:应力混凝土
混凝土:E=4400 ksi, 泊松比= fc=6 ksi 索扭矩=200 kips
求 解:确定承担 DL+LL+PRESTRESS 荷载组合的抗弯楼板。对比剖分为4块与剖分为20块的计算结果。
一、 建模模型:
1、 设置计算量纲为Kip,ft,F。
2、 点击文件菜单→新模型,出现新模型对话框→点击梁,在梁对话框中:将跨数改为1,将跨度改为
30→点击?确定 键→叉掉三维显示窗口。 二、从定义菜单中完成以下工作:
(1) 定义材料:定义→ 材料,选混凝土CONC→点击MOdify/Show Material可查看有 关混凝
土的弹性模量及泊松比,修改重量密度为→点确定。 (2) 点击 在状态栏的下拉列,来设置量纲为Kip,in,f.
(3) 定义→ 材料,选混凝土CONC→点击MOdify/Show Material。在弹性模量编辑格内输入
4400,在泊松比编辑格内输入在S指定混凝土受压强度编辑格内输入6, 在抗弯钢筋屈服强度输入60,在抗剪钢筋屈服强度输入60。
(4) 点击定义菜单→框架截面命令来显示框架属性 对话框→点击显示 Add I/Wide Flanget
下拉列,然后点击 Add Rectangular →点击添加新属性→在材料下拉菜单中选 CONC,在高度编辑格内输入30,在宽度编辑格内输入18→点确定。
(5) 在定义菜单→荷载工况来显示定义荷载对话框。在此对话框:在荷载名编辑格内输入
LIVE,从类型下拉菜单选LIVE,点击添加新荷载,在荷载名编辑格内输入PRESTRES,从类型下拉菜单选OTHER,点击添加新荷载,点确定。 (6) 点击定义菜单→组合命令来显示定义反应组合对话框在此对话框:在工况名下拉列选
DEAD点击添加按钮,此外,在工况名下拉格选LIVE,PRESTRES点击添加。然后点确定,来关闭所有的对话框。
三、在绘制菜单中完成以下工作
(1) 点击 绘制菜单→框架/索/筋 命令,显示 对象属性对话框→点击 线对象类型 下拉列表并
选择 筋 选项→点击梁一端的点,然后在梁的另一端点击以绘制该筋。当松开鼠标时,将显示 线对象筋数据2。
(2) 点击 抛物线计算器 按钮→显示 定义限定线对象抛物线筋布局2 对话框→点击左下角的
快速开始下拉列表中选择1→点击 快速开始 按钮以更新 筋布置数据 表格。将在数据中增加一行数据→在第一行数据的 坐标2 单元格中输入 8→确认在第二行数据的 坐标2 单元格中的数据为-12→在第三行数据的 坐标2 单元格中输入 3→点击 刷新 按钮,将数据表和图形显示区域的数据更新→确认勾选了 对该筋使用计算结果 复选栏→点击 完成 按钮→回到 线对象筋数据2 对话框。
(3) 在该对话框的筋荷载区域点击 添加 按钮,显示 筋荷载 对话框→从荷载工况名下拉列表
中选择 PRESTRES 荷载工况→在 从这个位置增加 区域 选择 两端同时地→在力编辑栏中输入 200→确认所有的摩擦和锚固损失及其他损失参数为零。→点击 筋荷载 对话框和线对象2筋数据对话框 点击 确定 按钮,关闭这些对话框。
四、在指定菜单下完成下列工作:
(1) 通过点击选择线(框架)对象→点击 指定菜单→框架/索/筋→框架截面 命令,显示 框架
属性 对话框→在属性列表中点击 CONBEAM ,高亮显示它→点击 确定 按钮。
(2) 在状态栏上点击下拉栏,将单位改为Kip,ft,F
(3) 选择线(框架)对象→指定菜单→框架荷载→分布 显示 框架分别荷载 对话框→确认 荷
载工况名为 DEAD→在 荷载类型 和 方向 域,确认选择了 力 项,和Gravity 方向→在 均布荷载 域,输入 →点击 确定 键。
(4) 选择线(框架)对象→指定菜单→框架荷载→分布 显示 框架分布荷载 对话框→选择 荷
载工况名为 LIVE→在 荷载类型 和 方向 域,确认选择了 力 项,和Gravity 方向→在 均布荷载 域,输入 ,点击 确定 键。
(5) 选择线(框架)对象→指定菜单→框架/索→输出站显示 指定输出站间距 对话框→在 最
小测站数 编辑格内输入 4→点击 确定 键。
(6) 点击 显示未变形形状 按钮 移除对框架输出站指定的显示 五、运行分析:
(1) 点击 分析菜单→设置分析选项显示分析选项 对话框→点击 平面框架XZ平面 按钮→点
击 确定 按钮。
(2) 点击运行分析键显示 设置要运行的分析工况 对话框→在 工况名 列的高亮显示(选择)
MODAL, 点击运行/不运行工况 键→点击现在运行键 运行分析。
六、显示分析结果
(1) 点击显示菜单→力/应力>框架/索显示 对象内力图 对话框→从 工况/组合名 下拉格选择
COMB1→在 分量 域选择弯矩3-3 选项→不勾选 填充图形 格→勾选在图形上显示数值 格→点击?确定 键来显示弯矩图。
(2) 点击显示菜单→力/应力>框架/索显示 对象内力图 对话框→在 分量 域选择弯矩2-2选
项→点击?确定 键来显示剪力图。
显示4个输出站分析结构如下图所示:
变形图
弯矩图
剪力图
20个输出站操作步骤如下:
1. 点击? 锁定/解锁模型键→当被问是否删除时,点击确定 键。
2. 选择线(框架)单元→点击 指定菜单→框架/索→输出站命令来显示 指定输出站间距 对话框
→在 最小测站数 编辑个内输入 20→点击 确定 。 3. 点击显示未变形形状键来去除显示的框架站指定。
4. 运行分析→现在运行。
显示20出站分析结构如下图所示
弯矩图
剪力图
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