0-幕墙sap2000入门SAP2000图形介面GUI用于建立模型分析设计及显示结构状

1、SAP2000 入门图形介面SAP2000 图形介面（ GUI）用于建立模型，分析，设计及显示结构状况。结构模型以如下的内容描述结构物材料性质或桁架杆件的FRAME 单元墙、楼板或其他薄板的S单元表示单元接合处的JOS支承JOS 的约束（RESTRS）及弹簧（SPRINGS）荷载含自重、温度、及其他经SAP2000 分析后，亦可显示荷载导致的位移、应力及反力图形介面提供多种有效工具去建立结构模型，甚至可利用内定基本模型及最佳设计去修正模型。坐标系统所有位置的定义皆使用单一整体坐标系。此为三次元，右手定则的直角坐标系。三轴为X、Y、Z。结构模型的各成份（JO，FRAME 单元，S单元等）皆依各自

2、的局部坐标系去定义性质，荷载及反应值。局部坐标的三轴为 1，2 及 3。于建立或显示结构模型时尚可另建主视窗坐标系统。含完整的图形介面。利用 Windows 的操作此视窗可移动，改变尺寸，最大最小化或关闭。主标题位于主视窗的顶部，显示程序名及模型名。功能列位于功能列的功能含SAP2000 所提供的大部分功能。主工具列提供快速操作功能，特别是有关显示的操作，大部分功能皆可由功能列上执行。浮动工具列提供变更模型的快速指令，所有功能皆包含于功能列上。浮动工具列可利用鼠标左键移动或变形。显示视窗显示视窗显示模型的几何形状，亦可包括单元性质，荷载，分析结果。并可同时显示四个视窗。各视窗有独自的视点，显示

3、类型，显示选项。例如未变形模型显示于 1 个视窗荷载另 1 个视窗，动能变形于第 3 视窗，设计应力比于第 4 视窗。也可以为四种不同类型的未变形模型或其他，一个平面，两向立面及一个。每次仅有一显示视窗“可动作（Active）”，浏览及显示操作仅于目前可动作视窗有效，可按一下标题列或视窗范围内使该视窗变为可活动。状态列显示目前的状态讯息，可显示或改变使用置，当显示变形或振态时的动能控制钮。浏览选项的选择方块及现在游标位可于各显示视窗设定浏览选项，此将影响结构物以何种形式显示于视窗上。此选项可由主工具列的 VIEW 指令执行。不同浏览选项可作用于不同显示视窗。2D 及 3D 影像2D 影像显示平

4、行于坐标平面：X-Y，X-Z 及Y-Z 的单一平面。仅位于该平面的杆件才看得见,可随时变更该平面的面外(out-of-plane)坐标。3D 影像从使用者选定的有利位置显示全模型。可视的特件不限于单一平面。视点方向由位于水平的角度及和水平面所成角度来定义。3D 影像可显示从至正投影的间。通常三向度面外模型者以影像显示较易辩识。若于 2D 影像选择复。显示，影像将变成 3D，直至关闭时才回亦可设定视角，其将定义有多接近结构物，角度愈大愈接近，但显示的结构物也更。移图，放大缩小，及最大最小范围可放大(zoom-in)影像检视更细节的处，或缩小(zoom-out)影像显示构物。的结放大缩小可依内定的

5、增量，也可利用鼠标的拖曳选定结构物的局部加以放大。移图允许于显示视窗内，以按着鼠标左键移动作结构物的动态性移动。可设定 X，Y，Z 的最大最小坐标。指定显示于视窗的结构物范围，移图，放大缩小仅对此范围的结构物有效。单元显示选项可设定不同的选项，此将影声出现于显示视窗的结点与单元。此选项仅对未变形的模型有效。针对不同的构才类型有不同的选项。选项包括是否要显现特定的单元类型及要显现单元的何种特性，如单元，性质，断面尺寸及局部坐标轴。重要的选项的一为退缩单元影像(Shrunken-element view)，此选项令单元从结点上退缩，可清楚了解单元的连接模型。其他选项可将网络线及整体坐标轴打开或关闭

6、。可自取名称影像显示变数，并可于任何显示视窗呼叫出加以运用。网络线网格为一组平行坐标轴线的“建造”线，形成“骨架”帮助结构模型的建立。可于各方向依不同的间距定义任何条网格线。开始新模型时必须定义等距的网格，的后可增加，移动或消去网格线。绘制(Drawing)操作时，内定为“跳”至网格变点，除非将此功能关闭，此功能使建立模型时能够较精确。移动网格线时可指定其上的结点是否随着移动。基本操作了解基本操作有助于 SAP2000 的使用。较详尽的解说可参照下章的演练或线上说明。文件(FILE)操作文件操作可由文件功能表中选出，主要使用于开始新模型(m)载入已存在的模型以便显示或修正作业中的模型输出及设计

7、结果新模型可由网格开始逐步建立或利用程序提供的预设模型。已存在的模型可为，利用 SAP2000 图形介面所建，跟据 SAP90 或 SAP2000 格式的分析文字文件，以及由 AutoCAD 或其它程序所产生的 DXF 文件（仅含几何图形）。模型可 为标准 SAP2000 资料库（database）文件（SDB 附加名），或其几何形状可为DXF 文件用于AutoCAD 或其它程序。输出内容含输入，分析及设计资料的可列印格式，可显示并可设定输出格式，影像输出于显示视窗，动能力时变形的绘制（Drawing）输出。用于增加新杆件（Object）至模型内修改杆件，杆件含 Frame 单元，S元及节点。

8、单须按位于浮动工具列上的个按钮的一，进入“绘制模型”后方可绘制。相同的六个绘制功能也可由DRAW 功能表选择。其操作如下：移动式变更有的杆件增加新节点以选定其端点增加新Frame 单元以选定其角隅位置增加新S单元以选定钢或空间增加新Frame 单元以选定网格空间增加新S单元新节点可自动产生于 Frame 单元的端部或 S或单元程序会自动删除。单元的角隅位置。重复的节点于“绘制模型”中，鼠标左键用于绘制或编辑杆件，鼠标右键用语質间杆件的性质。游标将“跳”到最近的节点及网格线交点（除非开闭此功能）。也可设定“跳”至Frame 单元及S单元的边。于 3D 影像中无法真正知道游标位置，例如网格线及既有

9、节点。2D 影像时因第三向（面外）已知，所以可知游标的位置。“绘制模型”与“选择模型”互有独占性，所以当程序处于“绘制模型”时无法作其它的操作。选择（SLECTING）用于选择那些杆件将作下一步动作。SAP2000 采用“对象-动作”的观念，首先作选择再对这些杆件作某些操作，因此要作另外的操作前必须再选对象， 例如编辑（ Editing ）， 设定（Assignment），列印及显示等操作。须按位于浮动工具列上的选择钮，进入“选择模型”从后可选择。选择 Slect或Display 功能列上任何动作时，都会使程序进入“选择模型”。许多不同类型的选择皆有效，含：选择独立杆件于杆件的周围 视窗 线与

10、杆件交叉指定特定的平面选择具相同性质的杆件尚有其他于“选择模型”中，鼠标左键用于选择杆件，鼠标右键用于质间杆件的性质。 “绘制模型”与“选择模型”互有独占性，所以当程序处于“选择模型”时无法作其它操作。编辑（Editing）编辑用于修改模型。大部分的编辑作用选定的一个或数个杆件。编辑指令可由 Edit 功能表中选出。含：剪下（Cutting）或（copying）选定杆件的几何资讯至 Windows 的剪贴簿。位于剪贴簿上的几何资讯可由其它程序编辑，如 Spreadsheets。从剪贴簿将杆件的几何资讯贴上模型。此资讯为先前剪下或 Spreadsheets 程序编辑过者。从预设模组加入模型。删除

11、杆件。移动节点，同时修正与其连结的杆件。以线性或圆弧性杆件。并可能经将Frame 及S其他构件细分。增加及贴上模型不需选择杆件，并可于 Draw 及 Select 模型先操作。其他操作须先选定杆件。设定（Assigning）将选取的一个或数个杆件设定性质及荷载。设定指令可由 Assing 功能表中选出。含：设定节点的约束（Restra坐标系及荷载。），强制（Constra），弹簧，质量，局部设定 Frame 单元的断面性质，局部坐标系，端部解除约束（Releases），端部刚域（Off-set），输出位置，及荷载。设定S单元的断面性质，局部坐标系，及荷载。设定节点的类型值以定义温度及压力荷载。

12、设定杆件的群组名以利于“选择”的操作。定义（Defining）建立杆件的性质，非属几何形状的模型，包含：材料性质Frame 及S静荷载情形的断面性质温度及压力荷载的节点类型杆件群组反映谱函数及分析压时函数及分析荷载组合定义这些性质时使用Define 功能表且不须预先选定杆件。前五个性质可设定至选取的杆件。也可于进入设定功能表作设定操作时再定义。最后三项目作用于整体模型，不须设定至任何杆件。分析（yzing）当建立一个完整的结构模型后。可使用上述的功能去分析该模型以得到位移应力及反力。分析前可先由分析时的有效分析模型参数yze 功能表设定分析选项，选项内容含：度P-Delta 分析参数写入输出文

13、件的分析结果使用的RAM 容量执行分析可从yze 功能表选择Run，或按下主工具列的Run 钮。程序将模型存为 SAP2000 资料库文件后，再检核及分析此模型。检核及分析过，分析引擎产生的讯息显现于监看视窗上。当分析完成后，可使用倦轴再现分析讯息，或按下OK开闭监看视窗。分析进行中 SAP2000 的其他操作皆无效，且于屏幕上显现于监看视窗。此时可执行Windows 上的其他程序。若执行一个非常大的模型可能花费很多时间时可选择yze 功能表的Run Minimized（最小化）代替Run。显示（Displaying）用于检视模型及分析结果，图形显示，表格显示及函数图。大部分的显示类型皆可由D

14、isplay 功能表中选出。一部分也可由浮动工具列进入。图形显示每一个显示视窗皆可选定不同类型的图形显示。每一个视窗也可有独自的原点及显示选项。模型的有效显示含未变形的几何形状。荷载及使用于压力及温度的节点类型。分析结构的图形显示含静荷载变形，振能模型，Frame 单元内力与弯矩图 S单元内力，弯矩图与应力等高线图。变形可为动能。以鼠标右键按一下节点或单元将显示详细的分析结果。表格显示于特殊文字视窗上每一次可显示一节点或单元的详细分析结果。从 Display功能表或浮动工具列上选取 Output Tables 模型后，每次以鼠标右键按一下节点或单元时将显现结果。显现于文字视窗者皆可列印。另外，

15、于 File 功能表选取 PrTables 或 PrOutput Tables 后，将可列印或显示选定节点及单元的表列资讯，如未选择节点或单元将输出整体模型的表列资料。此时能即时未进入Output Tables 模型也可随时执行。函数图（Function Plots）函数图为一变数与另一变数关系图。包含反应谱曲线及应时轨迹，两者皆为应时分析的结果。函数图显示于特定的绘图视窗也可列印。显现反应谱曲线前，要先选定一个或数个有的节点。显现时轨迹前，要先选定一个或数个有设计（Designing）的节点或单元。依照不同设计规范的需求检核钢骨或混凝土构架的单元。设计须于结构分析后才可执行。钢骨构架单元可自

16、动由使用者设定的一组断面内找出最小重量断面，该结构将被重新分析再作设计检核。混凝土构架单元选择的规范自动计算出纵向主筋及剪力的断面积，不须再分析。可图形输出应力比及设计参数。以鼠标右键按一下单-Frame 单元表列设计资讯。另外，从 File 功能表选 Pr单元的表列设计资讯。复原（Undo）及重作（Redo）Design Table 时，可列印或显现选定SAP2000 记得所有绘制，编辑，及设定的操作。因此可将先前一系列动作复原，若复原的动作超过时可“重作”这些动作。由主工具列的编辑功能表进入“复原”及“重作”。锁住（Locking）及（Unlocking）执行分析，模型自动被锁住以防止任何

17、的改变影响分析结果及接著将得到的设计结果。也可随时自行锁住模型以防止模型的改变，或允许模型的改变。由主工具列进入锁住及。于分析后将模型时，回达到结果被删除的警告。假如不想另其发生，可于前另外为不同名的文件。接续的改变将作用于新模型。再显现（Refreshing）显示视窗执行某动作后，显示视窗必须重绘。为了节省时间并不自动执行。当想要使用中的显示视窗重绘及更新时按钮一下位于工具列的Refresh Windows 钮。操作演练模型概要用于演练的模型将作建立、分析、设计-检核，及修正的动作。模型为从样本模型中选定的两种截面尺寸，5 跨的桁架。承受静载及活载的集中荷载并分析比两种荷载类型。依AISC/

18、ASD89 执行设计应力检核，检视其应力比。改变几何形状及荷载，重复上述的动作。建立几何形状从File 功能表选择New M框。from Template显现出样本模型的2.于框内：按一下斜坡桁架样本，出现斜坡桁架框。于框内：跨度数改为 5核取约束方块核取网格方块接受桁架的内定高度及跨长按一下OK 钮屏幕上显现模型的 3-D 及 2-D 影象，右侧为位于Y=0 的X-Z 平面。左侧视窗显现 3-D定义结构截面。所有截面皆使用组合双角钢，将使用 SAP2000 提供的结构截面文件。该文件为 SECTION.PRO，文件位于与SAP2000 文件同一目录。1.从 Define 功能表选择 Fram

19、e Section显现出 Frame Sections框。2.于框内：按一下汇入(Import)向下方块。按一下 Import Double Angle(汇入双角钢)。接着显现截面性质文件框。于框内：选取SECTIONS.PRO 资料文件位置。按 OPEN（开启）按钮或连续按两下该文件名，以开启 SECTION.PRO 文件。出现下拉式 3.于双角铁方块，显示出资料文件内所有的双角钢截面。方块内：利用卷轴按钮选定此模型中使用的截面 2L5x5x3/4-3/8。连续按两下 2L5x5x3/4-3/8。出现 Double Angle Section出截面图形，截面尺寸及内定材料类型STEEL。框，

20、显示按 OK 钮。将关闭 Double Angle Section框。此时于 Frame Section框内，所选定截面的识别名(Label)将会加入位于 Frame Section 对话框内，所选定截面的识别名(Label)将会加入位于 Frame Sections 区域的内定截面名（FSEC1）的上。重复操作上述2和3 的动作选择另一双角钢截面 2L4x4x1/2-3/8。按OK 钮。设定单元截面此步骤中将上述的两截面定义至桁架的不同单元。双角钢截面 2L5x5x3/4-3/8设定至上弦及斜弦，2L4x4x1/2-3/8 则仅设定为下弦。1.面上以“选范围”方式选取桁架的上弦材，操作如下：

21、按一下位于浮动工具列上的 Po移动指标至欲选择单元的左上侧。按一下鼠标左键并保持着不放开。Tool 钮（箭头形）。按着鼠标左键移动至欲选择单元的右下。选定的范围出现“弹簧框线”。放开鼠标左键，选择了位于此范围内的所有单元。2.利用交叉线(ersection)选择斜向单元。按一下位于浮动工具列上的 Set向右斜线图像）。移动指标至欲选择单元的左侧。按一下鼠标左键并保持着不放开。ersecting Lilect Mode 钮（左按着鼠标左键移动至欲选择单元的右侧。交叉线以“弹簧线”显示。放开鼠标左键，选择了与弹簧线相交的所有单元。 桁架的上弦材及斜材皆已选定，选择的单元变为虚线。3.从 Assig

22、n 功能表选择 Frame，并从次功能表选 Section。将显示 FrameSections框。4.于框内：按一下识别名(Name)范围内的 2L5x5x3/4-3/8按OK 钮按一下位于浮动工具列上的 Po如 1.所示以范围选择下弦材。Tool 钮。7.重复 3.和 4.的动作将 2L4x4x1/2-3/8 设定于上述单元。屏幕显示出所有单元截面设定状况。注：可随时从 Options 功能表的 Preferen寸等。改变显示的特性如增大文字尺若要关闭截面识别名的显示时，按一下主工具列的 Se Frames 内Sections 的核取状况即可。定义荷载类型ements 钮，解除分析时考虑两种

23、荷载类型。第一荷载类型为静荷载包含结构体自重。程序的内定名LOAD1 作为此荷载类型。第二荷载类型为活荷载命名为LOAD2。1.从 Define 功能列选S框。ic Load Cases(静力荷载类型)，出现 Load Names显示出内定荷载 LOAD1，此类型为 Dead（静载）并包含 1 倍的自重。对第一荷载类型不须作任何修正，所以进行第二荷载类型的定义：2.于框内：将LOAD1 改为LOAD2。从下拉方块选择Live。将自重的倍数改为零。按一下 Add new Load（增设新荷载）钮。两荷载类型的名称及类型显示于荷载方块。按一下OK 钮。设定节点荷载静载及活载皆以节点荷载形式作用于桁

24、架的下弦材。静载及活载的大小各为-10kips 及-40kips。 1.如设定单元截面的操作相同，以“选范围”方式选定位于下弦的节点。2.从 Assign 功能表选择 JoSic Loads（节点静力荷载），再从次功能表选 For，出现 JoFor（节点力）框。3.于框内：接受内定荷载名为LOAD1。于 Force Global按OK 钮。Z(整体坐标 Z 的作用力)位置输入-10。接着输入活荷载4.按一下浮动工具列的 Restore Previous Slection(ps)钮，此将再选择出下弦的节点。5.从 Assign 功能表选择 JoSic Loads（节点静力荷载），再从次功能表选

25、For，出现 JoFor（节点力）框。6.于框内：改变荷载名为LOAD2。于 Force Global Z(整体坐标 Z 的作用力)位置输入-40。按OK 钮。所有荷载已作用至模型内，此模型建立完成。分析此模型接着分析此模型。1.从2.于此将模型yze 功能表选择 Run。出现 Save M框内：File（文件）的框。成一个文件。此处设为TRUSS2D.SDB。注：即使不输附加名.SDB，程序也会自动产生。按OK 钮打开上视窗，显示分析时的各步骤讯息，分析完毕时屏幕成状态。利用上视窗的卷轴可再现分析分析时的讯息，并可检核是否有错误或警告讯息。（此次应该没有）按OK 钮，关闭视窗。显示变形分析完

26、成后，SAP2000 LOAD1 的变形。自动于可动作视窗上，显示该模型承受内定荷载类型现在将荷载类型LOAD2 的变形显示于左侧视窗上。 1.按一下左视窗的任何地方，使其变成可动作视窗。2.按一下位于主功能列的 2D X-Z View 钮，得到模型的立面图像。3.按一下位于浮动工具列的 Display Sic Deformed Shap 钮。此时显示出Deformed Sh（变形）框。4.于此从下拉框内：Load 区选择LOAD2 荷载类型。按OK 钮。注：也可从 File 功能表上选 PrOutput Tables去显示表列的结果。可发现两种变形图即使荷载不同，但看起来相似。这是因为 SA

27、P2000 为了易于显示，而自动调整变形比例。可利用位于屏幕下方的 Start Animation 钮，让变形成为动态。动态的速度可由位于此钮右侧的水平卷轴控制。接着选择一个节点，去检视其变形值。5.以鼠标右键按一下选择的节点。将打开一个浮动视窗，显示出选取节点的正向及旋转变形值。此时选取的节点于屏幕上闪亮着。显示单元力以绘出荷载类型LOAD1 的轴力图形为例。1.移开浮动工具列，出整个桁架图。2.按一下浮动工具列上的 Display Member Force Diagram(显示单元力图)，出现 Display Member Force Diagram框。3.于此框内：于 Component

28、 区选 Axial Force。按OK 钮。显示出整体桁架的轴力图。此时可每次选取一个单元检视其内力。 4.用鼠标右键按欲检视的单元。将打开一个浮动视窗，显示出沿单元长度方向的轴力变化。于浮动视窗内，可移动游标去看轴力的数值及其对应的距离。按视窗外侧则关闭视窗。注：也可以相同方式，选择显示其他单元力或应力成份。注：从 File 功能表选 PrOutput Tables 去显示表列的结果。设计应力检核使用AISC/ASD89 规范去检视单元应力比。1.从 Design 功能表选 Start Design/Check彩色的应力比。of Structure。每一单元显示出2.以鼠标右键按任何单元。打

29、开一个浮动视窗，显示沿单元长度方向各位置的设计检核结果。按OK 钮关闭视窗。应力比内定为设计组合 DCMB1，其为一倍数的静载加上活载。SAP2000 允许改变设计规范，材料性质等再重作设计检核。修正结构假如要修正桁架使其于下弦材再多承受 100kips 的垂直荷载时，可以在中央加上一重直单元并将水平单元分成两段。当然如上述，模型为了防止改变而影响分析设计结果将会被锁住。所以首先要将模型，再作必要的改变，重新分析，最后再检核设计。1.按一下主功能列的 Lock/Unlock M钮，将程序。2.出现（将程序解。会删除所有分析结果）的警告讯息。按一下 OK，表示了为了说明，将采用两种不同方法去绘制

30、新 Frame 单元。例中的任一方法皆可用于增设新单元。3.按一下浮动工具列上的 Quick Draw Frame Element 钮，或从 Draw 功能表上选取。每当按一下钢格线则绘制一单元。4.按一下位于模组，介于上下弦间的垂直网格线，得到垂直单元。桁架似乎已经完成，但是新单元并未确实与下弦的水平材连接。从 Shrunker-Element View（退缩单元图）很容易看出。5.按一下主工具列的 Element Shrink Toggle。 6.为了看得更清楚：从 View 功能表上选 Show Grid 去关闭网格。从 View 功能表上选 Show Axes 去整体轴线。按一下主工具

31、列的 Refresh Windows（再现视窗）钮。按一下主工具列的 Rubber Band Zoom（范围放大）钮。于可动作视窗，按一下靠近结构充满显示视窗。部份并作拖曳，被选取范围将放大至可看见下弦的单元应分为两段。处理方法的一为利用 Edit 功能表的Divido Frames 选项。此处采用删除旧单元绘制两新单元的方法。7.删除旧单元：按一下浮动工具列上的 Po按一下欲删除的单元。er Tool 开始选杆件。按一下Delete 键或从Edit 功能表选取Delte。 8.绘制两新单元：按一下浮动工具列上的 Draw Frame Element 钮，或从 Draw 功能表上选取。注：可从

32、两者或任一视窗上绘制。按一下置。三个节点的最左侧节点，第一单元的始点将跳至正确的节点位当移动鼠标时，弹簧线显示出第一单元将被如何绘制。按一下成绘制。当移动鼠标时可看到，下一单元以上一单元的结束端部为起点。节点完连续按两下三个节点的最右侧节点，去完成第二单元。连续按两下结束（弹簧线），直至下一次再按一下时。9.按一下 Poer Tool 以结束绘制模型。最后的阶段如建立原模型所述。选取新Frame 单元并设定Frame 截面。选取下弦的新节点并设定-100Kips 的节点荷载于荷载类型LOAD2。分析此结构。显示单元力。检核设计。此时或许考虑变更超出应力单元的截面性质，首先须再将模型单元，设计F

33、rame 截面，再执行另一次的分析及设计检核。，选 Frame坐标系统每一结构物可使用多种不同的坐标系去描述点的位置及荷载，位移，内力，应力方向。了解这些不同座标系方能正确定义模型及解释结果。前言坐标系统用于叙述结构模型不同部份的位置及定义荷载，位移，内力及应力方向。模型内所有坐标系统的定义皆使用单一整体 X-Y-Z 坐标系统。模型的各部分（节点，单元，或约束）则有其自身的局部 1-2-3 坐标系。另外，也可自定任意的坐标系去定义位置及方向。所有坐标系为 3-D，右手则的直角坐标系。 SAP2000 假定Z 轴为垂直轴，+Z 为向上。此朝上方向用来帮助定义局部坐标系，虽然局部坐标系本身并无朝上

34、的方向。整体坐标系整体坐标系为 3D，右手则的直角坐标系。有 3 轴各定为 X-Y 及 Z，其相互垂直并满足右手则。整体坐标系位置及原点为任意的。于整体坐标系的位置可以变数 x,y,z 表示。位于整体坐标的向量可用两点的位置，一对角度，或以坐标方向来表示。坐标方向利用+X，+Y 及+Z 的值。例如+X 定义一向量平行并沿正X 轴方向。此符号为必须的。模型的其他坐标系的定义皆依赖整体坐标系。向上及水平方向SAP2000假定 Z 为垂直轴，且+Z 向上。节点，单元及地表加速度荷载的局部坐标系统的定义皆依照向上方向，自重作用朝下即-Z 方向。X-Y 平面为水平。主要的水平方向为+X 于水平方向的角度

35、系从正X 轴量侧起。从上往下看X-Y 平面时，正方向为逆时针方向。局部坐标系结构模型的第一部分（节点，单元或约束）皆使用其局部坐标去定义性质，荷载及反应。局部坐标系轴以 1，2，3 表示。通常局部坐标系从节点到节点，单元到单元及约束到约束皆可不相同。局部坐标系无朝上方向，但是节点及单元局部坐标系的定义依照整体向上+Z方向。节点局部 1-2-3 坐标系通常与整体X-Y-Z 坐标相同。关于 Frame 及S单元，单元的局部 1 轴定义个别单元的几何尺寸，可利用单一转角定义其余两轴。刚隔板约束的局部坐标系，通常自动由几何形状或约束的质量分布而决定。程序也提供选项，可定义刚隔板约束的平面，其余两轴自动

36、定义。Frame 单元Frame 单元用于模拟位于平面或 3-D 结构的前言及桁架行为。Frame 单元使用于一般性 3-D双向剪力变形的效应。可用此单元模拟的结构物含：三维构架三维桁架平面构架平面格子梁平面桁架公式，包含双轴弯矩，扭转，轴向变形及Frame 单元模拟成一直线连结两节点。每一单元有自身的坐标系，用以定义截面性质，荷载以及输出。每一Frame 单元可考虑自重，复数集中荷载及分布荷载。可考虑接头处的刚性域，也可依不同固定条件去模拟端部的固定度。每一单元的内力输出点为两端点处，及使用者定义沿单元长度方向的等距输出位置。节点接合Frame 单元以一直线连接两节点 i 及j 来模拟。此两

37、节点不可位于空间上的相同位置。单元的两点节依序下义为I和J。度Frame 单元的两端节点通常各有 6 个度。但如单元不提供挠曲劲度或节点未作用弯矩时，则 3 个旋转动。这有可能为如下的任何一种情形：度变为不活端部的刚域为 0，且几何截面性质 j,i33 及 i22 皆为 0（a 非为 0,as2 及 as3 为任意）或端部的刚域为 0，端部的弯曲转角 R2 及 R3 皆解除，扭转角 R1 也两端皆解除。当上述条件用于两端时，单元即具桁架行为。局部坐标系每一 Frame 单元有其自身的单元局部坐标系去定义截面性质，荷载及输出。此局部系统的轴以 1，2 及 3 表示。第一轴指向单元的长度方向，其余

38、的 2 轴位于与单元垂直的平面。充分了解单元局部1-2-3 坐标系的定义及与整体X-Y-Z 坐标系的关系是非常重要的。两者皆为右手坐标系，依所定义的局部系统可简化资料输入及结果的输出。长向轴 1局部轴 1内定方向为单元的长方向为从I 端至J 端。局部 2，3 轴的内定方向依局部 1 轴及整体Z 轴的关系而定：局部 1-2 平面为垂直，即平行Z 轴。局部 2 轴向上（+Z），除非单元为垂直。此种状况时局部 2 轴平行整体+X 方向。局部 3 轴为水平，即位于X-Y 平面。局部 1 轴与Z 轴的交角10-3 时，该单元考虑为垂直。部 1 轴位于水平面时，局部 2 轴与垂直轴具相同角度。即水平单元局

39、部 2轴垂直向上。坐标角度Frame 单元坐标 ang 用于定义单元方向，当其与内定方向不同时，此角度为局部 2，3 轴从内定方值代表逆时针方向。正 1 轴的旋转。部 1 轴朝向你时，旋转角度的正垂直单元时 ang 为局部 2 轴与水平+X 轴的夹角，否则 ang 为局部 2 轴和包含局部 1 轴的垂直平面所成的角度。截面性质Frame Section 为一组材料及几何性质，用于描述一个或数值 Frame 单元的截面。截面的定义独立于Frame 单元外，并设定至单元。局部坐标系截面性质依Frame 单元的局部坐标系定义：第 1 方向沿单元的轴，其与截面垂直且通过截面两中性轴的交点处。第 2 及

40、 3 方向平行截面的中性轴。通常第 2 方向沿截面主方向（深度），第 3 方向沿次轴（宽度），但这并非必要。材料性质截面的材料性质以参照预先定义的材料来设定。截面所使用的材料性质有：弹性模数,el,用于轴向劲度及挠曲劲度。剪力模数，gl2，用于扭转劲度及正向剪力劲度，可从 el 及柏松比 U12 计算。质量密度（每质量密度（每体积），m，用于计算单元质量。体积），w，用于计算自重。设计类型指针，ides，他（不设计）作设计。几何性质及截面劲度使用该截面的单元被当成钢骨，混凝土，或其Figure 2Shear Area Formulae作用 6 种几何性质再加上材料性质以形成截面劲度，这些为：S

41、ectionDescriptionEffective Shear AreaRectangular SectionShear ForParallel to the b or d directions5/6 bdWide Flange SectionShear Forparallel to flange5/3 tf bfWide Flange SectionShear forparallel to webThin walledCircular Tube Section Shear Forfrom any directionrtSolid Circular Section Shear Forfrom

42、 any direction0.9rt2Thin WalledRectangular Tube Section Shear For parallel to d-direction2tdGeneral SectionShear Forparallel to Y-directionIx=moment of inertia of SectionaboutX-X横截面积，a.截面的轴向劲度以a.el 计算。惯性矩 i33,沿第 3 轴用于 1-2 平面的挠曲，惯性矩 i22 沿第 3 轴，用于 1-3 平面的挠曲，截面应对的挠曲劲度为i33el 及i22el。扭转常数,j,截面的扭转劲度为jgl2。注

43、：扭转常数与极惯性矩不同，除非是图形截面。 剪截面积 as2 及 as3。对应于 1-2 及 1-3 平面的正向剪力，截面的正向剪力劲度为 as2gl2 及As3gl2。标准截面的剪截面积的计算公式如图 2。设计 a,j,i33 或 i22 为 0 时，将使对应的截面劲度为 0。例如：桁架单元可模拟为j=i33=i22=0，而位于 1-2 平面的FRAME 单元可模拟成j=i22=0。设定 as21 及 as3 为 0 时将使对应的正向剪力变形为 0。事实上零剪截面积被解释成具无限大劲度，如果对应的挠曲劲度为 0 时正向剪力劲度将被忽视。状形类型对每一截面，6 种几何性质（a,j,i33,i2

44、2,as2 及 as3）可直接设定，从定义的截面尺寸计算，或从指定的性质资料库 Sh 来决定：。这皆由使用者指定的形状类型，如Sh=G(一般截面)，此 6 种几何性质必须直接设定。如 Sh=R,P,B,I,C,T 或 L 时，此 6 种几何性质可从定义的截面尺寸自动计算。（参照以下“自动计算截面性质”）如 Sh 为任何其他值（即 W2794 或 2L431/4），此 6 种几何性质将从指定的性质资料库中取得。请参照以下的“截面性质资料库”。自动计算截面性质能从设定的尺寸自动计算出 6 种几何截面性质的简单形状况图 3。每一形状所须尺寸显示于图上。请注意尺寸t3 为截面第 2 方向的深度，并为提

45、供i33 的主要尺寸。可自动计算截面性质的形状类型如下：Sh=R:矩形截面Sh=P:管状截面，或为圆柱实体当tw=0（或未定义）Sh=B:箱形截面Sh=I:工形截面Sh=C:沟形截面Sh=T:T截面Sh=L:角钢截面截面性质资料库文件几何截面性质可由一个或多个截面性质资料库文件取得。SAP2000 提供 3 个资料库文件。AISC.PRO：CISC.PRO：钢铁工业 钢铁工业（AISC）形状（CISC）形状文件SECTIONS.PRO:AISC.PRO 的增设的性质资料库文件可利用PROPER 程序去产生，此由CSI 公司提供。几何性质依建立资料库时指定的长度。这些可依SAP2000 所使用的

46、而自动转换。于资料库文件的各形状类别可参照一个或两个不同的识别名(labels)。例如于 AISC.PRO 文件的 W36300 形状类别可参照识别名“W36300”或“W920446”。CISC.PRO 文件内的形状类别则仅有单一识别名。Figure 3 Automatic Section Property Calculation资料库文件内有效的形状类别识别名于相关的识别名文件其附加名为“.LBL”。例如资料库文件名 AISC.PRO 的识别名则于“AISC.LBL”。识别名对应于于资料库文件的单一形状类别。定义 Frame 单元截面时可选择使用一资料库文件。此资料库文件当定义截面时随时可

47、变更。假如没定义资料库文件则使用内定的 SECTIONS.PRO 文件。可将任何性质资料文件到 SECTIONS.PRO 所有截面性质资料库文件，包括SECTIONS.PRO，必须置于资料文件所在目录或 SAP2000 程序文件所在的目录。假如指定的资料库文件两目录皆有时，程序将使用位于资料文件目录者。刚性域FRAME 单元被模拟成连结于点（节点）的线性单元。但是事实上结构单元具有截面尺寸。当两单元，例如，相交于一节点时横截面会有的部份。许多结构物其单元的尺寸很大，以致于相当大的量。的长度对连接单元的总长而言具有对第一单元可使用两变数ioff 及joff 去定义对应I及J 端的两刚性域。刚性域

48、 ioff 为该单元与另一连接单元于 I 端的长度。其为该单元从节点到支承面的距离，相同的定义 j 节点有 joff 的刚域。参照图 4。刚域可由 SAP2000 图形自重计算，依与该单元交于共通节点各单元的最大截面尺寸计算。Figure 4 Frame Element End Offsets净长净长以Lc 表示，其定义为两刚域间（支承面）的长度，如： Lc=L-(ioff+joff)其中L 为总长，如图 4。假如刚域的设定使净长小于总长的 1%时，程序将显示警告并依比例折减刚域使净长达到总长的 1%。通常刚域和总长的比应比此值小许多。对内力输出的影响所有内力及弯矩皆以支承面，及位于单元净长的

49、等距离处为输出点，刚域内包括节点处皆为内力的输出。对端部约束解除的影响端部约束解除假定位于支承面上，即单元净长的端部。假如单元两端的两挠曲平面皆设定弯矩及剪力的约束解除则刚域假定对挠曲及剪力于该平面该端部为刚性。端部约束解除通常 Frame 单元两端的 3 正向及 3 旋转度皆假定与各该节点连结，因此透过这些而与其他单元连结。但是当知道某一单元力或弯矩为零时可解除（不连续）该单元的一个或多个度。此解除的定义依单元的局部坐标系，并不影响其他与该节点连接的单元。例如图 5 斜杆与 I 端为弯矩接合，J 端为铰接。其他两单元于 J 端为连续。因此为了模拟铰接状况斜杆位于 J 端的旋转 R3 必须解除，此为假定位于斜杆的铰接处其弯矩为零。不安定的端部约束解除Frame 单元端部约束解除的组合必须使该单元能保持安定，此为假定作用于单元的所有荷载必须传 安定，并且不被允许。两端解除U1两端解除U2两端解除U3两端解除R1至其他结构，以下所述的解