01-SAP2000设计简易雨棚解析

SAP2000设计简易雨棚实例第一章设计概要用SAP2000设计雨篷主要分下面几个基本步骤：首先建模，建模可以用CAD导入和直接在SAP2000里面建模两种方法，建议在SAP2000里直接建模。然后定义结构属性,在主菜单定义菜单下可以执行下面这些设计雨篷时必须的定义命令。定义材料——定义框架截面——定义荷载工况——定义组合接着在指定菜单下指定节点约束——指定框架截面——指定再在分析菜单下执行运行分析命令。最后在设计菜单下执行钢框架设计，并检查设计信息。接下来我们将通过一个悬挑4m,总长为9m,分格为1.5m乘以2m的雨篷为实例对上述步骤进行详解。第二章雨篷荷载计算一、基本参数工程地址：广州地区计算高度：5.0m计算位置：入口雨篷点式玻璃雨蓬分格：BXH=1.500mX2.000mB：玻璃宽度H：玻璃长度设计地震烈度：7度地面粗糙度类别：C类二、荷载计算本工程按竖向荷载取值，计算雨棚构件自重荷载和可变荷载。1、雨棚构件重量荷载G：雨篷的平均自重：0.50KN/m2，K2、 活荷载作用S：活荷载标准值KS=0.5KN/m2K按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）4.3.1r：活荷载作用效应的分项系数，取r=1.4ss按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）第3.2.5S：活荷载设计值S=r•S=1.4X0.5=0.7KN/msK3、风荷载作用（负风压）B:阵风系数，取B=2.3gzgz按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）表7.5.1卩：风荷载体型系数，取卩=-2.0Sl S按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）第7.3.3条卩：风压高度变化系数，取卩=0.74ZZ按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.2.1Wo：作用在幕墙上的风荷载基本值0.6KN/m2按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）附表D.4（按100年一遇）。注明：基本风压值一般按50年一遇取值，具体参照招标技术文件。W：作用在幕墙上的风荷载标准值KW二B•卩•卩・W=2.3X（—2.0）X0.74X0.6=—2.042KN/m2Kgz Sl Z0（表示负风压）r：风荷载分项系数，取r=1.4WW按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）第3.2.5条W：作用在幕墙上的风荷载设计值W=r・W=1.4X（-2.042）=-2.859KN/m2WK4、风荷载作用（正风压）B:阵风系数，取B=2.3gzgz按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）表7.5.1卩：风荷载体型系数，取u=0.8SlS按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）第7.3.3条u:风压高度变化系数，取u=0.74ZZ按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.2.1W:作用在幕墙上的风荷载基本值0.6KN/m20按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）附表D.4（按100年一遇）W：作用在幕墙上的风荷载标准值KW二B•u•u•WKgz Sl Z0=2.3X0.8X0.74X0.6=0.817KN/m2〈1.0KN/m2取W=1.0KN/m2Kr：风荷载分项系数，取r=1.4WW按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）第3.2.5条W：作用在幕墙上的风荷载设计值W=r・W=1.4X1.0=1.4KN/m2WK三、荷载效应组合1、由负风荷载效应控制的组合（向上）:风荷载组合系数，取=1.0WW按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）第3.2.8条q:荷载组合标准值Kq=G+V・W=0.5+1.0X（-2.042）=-1.542KN/m2KGKWKr：重力荷载分项系数，取r=1.0GG按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）第3.2.5条q：荷载组合设计值q=r•G+V・W=1.0X0.5+1.0X（-2.859）=-2.259KN/m2GGKW2、由正风荷载效应控制的组合（向下）:活荷载组合系数，取V=1.0ss按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）第3.2.8条q:荷载组合标准值Kq=G+V•W+V•S=0.5+1.0X1.0+0.7X0.5=1.85KN/m2KGKWK sKr：重力荷载分项系数，取r=1.2GG按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）第3.2.5条q：荷载组合设计值q=r・G・W+t•SGGKW s=1.2X0.5+1.0X1.4+0.7X0.7=2.49KN/m2由以上计算知道，结构由正风荷载效应控制的组合作用下受力最为不利，所以需要计算结构在该组合的下强度和挠度。第三章、计算步骤详解：一、建模：我们主要介绍在SAP2000中直接建模。第一步：打开SAP2000（下面为了书写方便将SAP2000简写为SAP）执行help/changelanguagetoChinese命令实现SAP的汉化。在右下角单位框里面修改单位，我们一般习惯选Nmmc或KNmc.此实例选择Nmmc。操作见下面对话框：#釦卜He"CCaitwAii4£l>1IfLdAK...Q.oawri£：iLtaiian...氐3ont入亡fltb...逊皿5AJ20U0..Fil«菱卍IViewpGfiDLE 卫trid^wSrtv 盘电L$ct Assigp.jjady^cDi典铅，IicsigjiOptianReadyN.nxn.C^||第二步：点击文件/新模型，打开如下对话框:第三步：选择轴网，打开如下对话框:根据模型尺寸分别在轴网线数量X方向填7Y方向填3Z方向填2分别在轴网间距X方向填1500Y方向填2000Z方向填3000单击确定将出现如下在SAP主视口中将出现你想要的轴网。并关掉3-DVIEW视口。显示轴网如下：

第四步：绘制框架：点击右侧工具条绘制框架/索单元或者快速绘制框架/索单元都可以实现绘制框架。在这直接用快速绘制框架，框选想要绘制框架的轴线即可,并按键盘ESC键退出绘制框架命令。绘制好的框架如下图：

第五步：合并框架雨篷设计时竖向悬挑梁是不宜分段的，所以在此我们将合并所有竖向框架。首先选择所有竖向框架，然后执行编辑/合并框架命令即可实现悬挑梁的合并。至此模型已经绘制完成。点击保存文件即可，当对比较复杂

的模型建模时在建模过程中都可以对文件进行保存，以免意外丢失。二、定义材料、框架截面、荷载工况及组合。1、定义材料:执行定义/材料命令打开如下对话框，并选择雨篷的材料STEEL（钢材）:执行定义/材料命令打开如下对话框，并选择雨篷的材料STEEL（钢材）:点击修改显示材料…..键，打开如下对话框:并修改材料属性数据，钢材弹性模量 206000泊松比0.3修改设计属性数据，Fy填235Fu填235（这两个值为钢材屈服强度值，不同型号钢材屈服强度值不同，具体可参照《钢结构设计规范》3.4.1，根据自己选材填写该数字，在此实例中选用Q235的热轧型钢，所以填235）.2、 定义框架截面执行定义/框架截面命令走文@〕桥梁⑥绘国⑥选挥⑤指克E3I-TFlaiieeZ=30筋截面㊈…索議面(C)...堂面截面(X)...实体属性⑤…述连接/■支座厘性心..频率相关连播雇性◎…初1性◎…•?质量源(X)...坐标丟统/轴网迢)..騎?节点限制(£)...节点样式①...all1-^n爼世)..截両切割(£)...广义位移(I)...旨荷爺工呪电〕…桥梁荷载(r)PSnn<函数(U)穿分析工呪辺…卑-组合迎…添加默认设计組合⑹打开如下对话框:在选择要添加的属性类型中有Import/WideFlange和Add/WideFlange两个选项，其中Import....对应导入某某截面,Add.....对应添加某某截面。中间有我们常用的工字钢一WideFlange，角钢一Angle，方通一Box/Tube,圆管一Pipe。我们可以通过点击选项右侧倒三角下拉显示各种截面。在此实例中我们添加的截面均为方通。通过显示Add/WideFlange的下拉选择AddBox/Tube点击添加新属性显示如下对话框：修改截面名称为300-200-10，并正确的填写截面具体尺寸。穂面名Si |300-200-10点击确定即可，接着重复上面的操作定义方通120-60-5，最后点击确定，截面定义完毕。3、定义荷载工况：具体荷载值计算在很多计算书中都有，可以参考计算书中的方法计算，在此不详细叙述。一般雨篷荷载定义的方法有很多种，可以在荷载工况中定义各种荷载的标准值，然后在组合里通过组合系数组合得到设计值进行强度设计和挠度检查，也可以直接先算出雨篷的设计值和标准值，直接定义荷载工况，最后只需和钢骨架自重进行组合即可得到最后的设计值和标准值。在此实例中我们用后面这种比较简单的方法。由第一章可知雨篷承受向下的荷载设计值为2.49KN/m2，标准值为1.85KN/m2,可将雨篷面荷载转化为线荷载，加在悬挑梁上进行设计。线荷载设计值为2.49X1.5=3.735KN/m线荷载标准值为1.85X1.5=2.775KN/m（在此我们主要是讲解用SAP计算雨篷的过程，具体荷载取值我们一定要参照相应的荷载规范进行取值和计算）执行定义/荷载工况命令SAT2000-:文件®褊龜⑥视團②定史®桥架⑥绘團®选择⑤扌Ikx初料⑪… b鯉文件®褊龜⑥视團②定史®桥架⑥绘團®选择⑤扌Ikx初料⑪… b鯉显示如下对话框:-点击:修改荷载修改侧向鬲载…I删除荷载自重 自动荷载名称 类型乘数 测向荷载聊肖修改荷载修改侧向鬲载…I删除荷载自重 自动荷载名称 类型乘数 测向荷载聊肖将设计值取名为Q，类型均可定义为LIVE，自重乘数定义为0,点击添加新荷载即可添加荷载工况。将标准值取名为QK,类型均可定义为LIVE，自重乘数定义为0,点击添加新荷载即可添加荷载工况。其中DEAD为钢骨架自重，类型为DEAD，自重乘数定义为1表示软件将自动计算自重，定义为0软件将不计算自重。一般都是需要计算自重的填1.点击确定，荷载工况定义完毕。4、定义组合：执行定义/组合命令：打开如下对话框:打开如下对话框:点击添加新组合，打开如下对话框:DEAD为软件自重计算是钢骨架自重，一般自重分项系数为1.2,但当DEAD与向上的荷载组合，对结构有利，根据荷载规范分项系数取1在实例中比例系数需填1・2,点击添加。在工况名称中点击倒三角符号下拉，选择设计值Q,由于Q已经是设计值不需再乘其他系数，比例系数填1即可，点击添加就行。最后点击确定，COMB1定义完毕。同样的方法定义标准值组合COMB2,定义COMB2时DEAD与QK组合,比例系数均填1。组合定义完毕.三、指定框架截面和荷载:1、指定节点约束：选择悬臂梁后端节点，执行指定/节点/约束命令。I03AF2OOO-门咼|，I国囂炉妙Q|胚文件①镰辑⑥机田叨走文功桥架谢绘田⑥选择⑤指足⑥^HJf®显示卍设计⑥谨顼⑪帘勛⑥节点①门咼|，I国囂炉妙Q|胚文件①镰辑⑥机田叨走文功桥架谢绘田⑥选择⑤指足⑥^HJf®显示卍设计⑥谨顼⑪帘勛⑥节点①約束d)...0_限制心…站簧①…局制轴（!〕...节点荷载⑷ 卜睡节点底叽庭架f索丿筋花载© "er£e …而荷哉@〕笑任荷弐&蛙住.『克座荒战X）R1架懾嵋Z：由①'汇迖⑤匡接仗座（L：洁除捋定显示（£）拷贝撐定盘）节点样式圮）岛推定到担渥1显示如下对话框:对话框中有快速指定约束，能指定常用的固接，绞接，滑动支座等。全局方向约束中有对任意空间刚体的六个自由度的约束。此实

例为端部固接，固所有自由度全约束，全部勾选即可。点击确定，节点约束指定完毕。2、指定框架截面:实例中竖向悬挑梁截面为300-200-10方通，横向次梁截面为

120-60-5方通。选择所以竖向悬挑梁，执行指定/（框架/索/筋）/框架截面命令显示如下对话框:选择悬挑梁框架截面300-200-10，单击确定即可。同样的操作,选择横向次梁并指定框架截面120-60-5.框架截面指定完毕。3、 指定荷载：

选择所有的竖向悬挑梁，执行指定框架/索筋荷载/分布在荷载中有点，分布，温度等，我们一般能用到的点荷载，和分布（线荷载），温度在模拟拉索中会用到。实例中为分布荷载，显示如下窗口:在荷载工况名称中选择Q,荷载类型为力，方向为GLOBAL坐标系Gravity方向，均布荷载填计算出来的设计值3.735KN/m，单击确定设计值Q定义完毕。同样的操作定义荷载标准值QK为2.775KN/m。DEAD是软件自动计算的不需要添加，至此荷载指定完毕。四、分析运行:执行分析/运行分析命令定咒00常架时绘圉⑻选择①揺定⑴5J5fQ()显示的设计却选项如娥阴)11*刁窗卜3-d设昼片折选顶煤〕■「1I•氐二隹口旳另祈工况&•显示如下对话框:|」EHDLneisrStaticNotHuiHuriMDDALMod=JNttRuiDoNetRun|」EHDLneisrStaticNotHuiHuriMDDALMod=JNttRuiDoNetRunLinearSialicNrtRijtRunQKLhearStabcNttRuiHun工况名称r运行时杲小化品示分祈工..岂击:取谓般结构分析不需进行Modal分析，选中工况名称Modal，点击运行/不运行按钮关闭Modal分析，点击现在运行按钮SAP将进行分析运算并弹出如下对话框，检查分析运行信息，没有警告提示则运行结果可用，有时会出现警告提示，则需要检查模型是否稳定，定义是否完全到位，直至没有错误提示为止。

最后点击确定完成分析运行。五、钢框架设计:1、选择设计规范：执行选项/首选项/钢框架设计命令

显示如下对话框:

在DesignCode一栏中选择规范Chinese2002，在PatternLiveLodeFactor一栏中填0,点击确定，规范选择完毕。1、选择设计组合:执行设计/钢框架设计/选择设计组合命令将显示如下对话框:

将原有的设计组合DSTL1,DSTL2,DSTL3移除，并将荷载设计值组合COMB1添加到设计组合，点击确定，设计组合选择完毕。2、强度设计:执行钢框架设计/2、强度设计:执行钢框架设计/开始结构设计和检查命令开始结构设计，并出现如下显示:ESsmunn-实供立件娠拒叫起圍立件娠拒叫起圍I©定貰皿卿R®毘團即5ME①定⑹分折回丘示⑺邊讨⑹Jtt顶⑹牯肋⑹□序|GI誉—aP凿►总厠囂总Q23料3<1和吨児弓&沧■**|貽回「花▼]]工甲£3T|,]]n?TH'FrameIDD已创口门Code4FrameIDD已创口门Code4Chinese2002AnalysisSectionDesignSection300-200-10300-200-10所有的杆件显示应力比率小于0.95，可用。设计完成之后就可以选择想查看的杆件显示细节查看，具体操作

为，先用鼠标左键点中杆件，然后将鼠标停留在杆件上不动，点击鼠标右键将显示如下对话框:SteelStressCbeckInfornation(Chinese2002)CLU-ffiOSTATIONJ M0MEMTINTEFACTI0NCHECK //-MAJ-SHR—-HIM-SHF：-/IDLOCRATIO= AXL+B-MAJ+B-HIMRiTIORATIOCOMBI78.740.054(T)=0.000+0.054+0.0000.0140.008COMBI98.430.084(T)=0.000+0.084+0.0000.0180.010CUFffil118.11ri-120i：T：i=0・I：II：II：I+□■丄20+LI-LIOLILi-0210.012COMBI137.800.163(T)=0.000+0.163+0.0000.0250.013nzor-ffii157.480.-213(T)二卫■卫卫0+0.213+0-000_一卫.028__0.015lTModify/ShowOverwrites覆盖项IModify/ShowOverwrites覆盖项IDisplayCompleteDetails

TabularDataI摘要I细节…I包络ICurrentSt^lesheet:ProgramDefaultOK|CancelTableFormatFileOK|CancelTableFormatFile点击细节按钮将出现杆件设计的整个设计过程的细节，如下:EuleF屈曲承载力和相关的弯矩另氮数Mue系数系娄L攵Lkamb」daEulerN系数弯矢1.01.000091.B8.50600325.6704.5103135.06639.969U71.0001.000其它弯矩系数主抗弯1.05QG日6nma.850Beta_n0.850Deta_t0.7001Eta.000phib次抗弯应力比力丿1.2000.砧00.6500.7091.000—扌至实阿制霍2.3)应力tti?可0.900应力9.600比舍3£1.183系数0.0000.0001lil-326e.06.009066.69.09903131.16.183300.21.009010.00.8303剪力设tt—控制截（主4.1-2,次*1-1-2)UT应力亡许Fu比率卫3力豆前力4.1040.0000.90.90606118.1308.130S.00.02815：O对我们来说一般只关心需求/能力总比率（红色框出部位），一般不大于0.95为安全的，当大于0.95时SAP会显示提示。3、 挠度显示：执行显示/显示变形形状命令显示娈形形状（1）逼分析⑧Shi£t+F1L显示表格（L）Shi£t+F12设计电）选项©〕帮助电）D\unmy1DummyZ显示⑥O显示未变电球伏追）显示蓿载指是X）...显示苴它指定£…显示车道…一丹画魂勤痢麵M显示力/■应力⑷显示拆架力/应力@〕...f/显示虚功图⑦…显示影咆线f面©...启显示反应请曲鏡蜃）….厲显示绘團函數（1）...色显示静力Pushover曲线（jC）将显示如下对话框:在工况/组合名下拉中选择挠度控制荷载组合COMB2,单击确定将显示COMB2组合下的变形情况，如下图:将鼠标移动到端部节点上查看最大挠度值，也可以通过显示表格来获得最大挠度值。本例中悬挑梁最大挠度值4.8011mm<2X4000/250=32mm，满足幕墙规范要求，结构可用。如果设计之后杆件强度或结构挠度不满足，或者感觉杆件余量太大，可以先解锁，点击丄僵I按钮解锁，再通过在定义框架截面中修改截面参数，再运行，再设计，直至最优化为止。章拉杆雨篷计算拉杆雨篷的时候，其他定义与计算普通雨篷一样。只是需要添加拉杆，并对拉杆进行释放。下面将在原来的雨篷基础上绘制一个拉杆雨篷，操作如下：1、复制点（具体雨篷根据需要绘制，此处仅举例说明绘制方法）选择需复制的点执行编辑/带属性复制命令显示如下对话框:点击确定，点复制完成。同样的操作复制拉杆与主体连接处的点（dZ=3000）。绘制后图形如下