STAAD結構建模及分析

1、staad結構建模及分析結構類型選擇staad中常見的有space、plane、truss、floor等四種結構類型：space(空間結構)：荷載可作用在任一平面內的三維結構形式plane(平面結構)：所有的單元都作用在整體坐標系x-y平面內truss(桁架結構)：只含有二力桿單元，桿件只能承受軸向力而不能承受彎矩floor(平板結構)：是一種二維或三維結構，其上不能作用側向荷載(整體坐標x或z方向)或任何引起結構水平運動的荷載。單位系統(tǒng)staad包含了工程中所有常用的單位系統(tǒng)，在建模過程中可以按需要隨時改變單位系統(tǒng)，不同的單位制的長度單位和力的單位也可以混合使用。角度(或轉角)的輸入單位是度

2、，但在節(jié)點位移輸出時，轉角單位是以弧度為單位的。整體坐標系與局部坐標系在staad中，坐標軸的方向符合右手法則，但y軸方向默認為是豎直的方向，而x和z軸的方向為水平方向。staad采用整體坐標和局部坐標兩種坐標系統(tǒng)來定義結構的幾何形狀和荷載模式。整體坐標(global)系統(tǒng)是一任意的空間坐標系統(tǒng)，來定義結構的整體幾何形狀和荷載模式；局部坐標(local)系統(tǒng)只與每個構件或單元有關，其三個軸方向的定義與etabs(或sap2000)的定義方式相類似，用于構件內力的輸出或定義局部荷載方向。局部和整體坐標系統(tǒng)之間的關系可用beta角來表示，可按下面方式定義：當局部坐標x軸平行于整體坐標y軸時，如整體

3、結構中的柱，beta角這樣定義：局部坐標z軸繞局部坐標x軸旋轉到與整體坐標z軸的正方向相一致所轉過的角度。當局部坐標x軸與整體坐標y軸不平行時，beta角這樣定義：使局部坐標z平行于整體坐標x-z平面，并且將局部坐標y軸指向整體坐標y軸的正方向時，局部坐標系繞局部坐標x軸所旋轉的角度。建模步驟與方法staad建模是十分方便的，一般來說建立整個幾何模型包含如下兩個步驟：定義與描述節(jié)點(joints)或節(jié)點(nodes)的編號和坐標通過定義節(jié)點間的連接關系形成梁、柱、板和墻體單元在staad中，整個輸入數(shù)據(jù)可以通過圖形(gui)方式、cad導入、excel輸入或通過以英文單詞為命令的文本(命令流)

4、方式輸入。staad與etabs、sap2000最大的區(qū)別就是它可以采用命令流的方式來建立幾何模型，采用命令流建模簡捷、便于修改。一 圖形環(huán)境下建模計算1、建立節(jié)點：選擇geometry|beam(或plate、solid),在nodes列表中輸入節(jié)點的坐標，建立節(jié)點，隨著數(shù)據(jù)的輸入相應的節(jié)點將在屏幕窗口中顯示出來。右鍵單擊選中l(wèi)abels，在彈出的對話框中勾選nodes numbers (或beam numbers、plate numbers等)，即可在窗口中看到節(jié)點(梁或板)編號。如下圖所示2、建立梁/柱在staad中，梁單元和柱單元是不分的，統(tǒng)一用beam建模，這一點與etabs是有所區(qū)

5、別的。選擇geometry/ beam，使程序處于建立梁單元的狀態(tài)下，有2種建梁單元的方法：在structure beam 對話框中，分別輸入起點(node a)和終點(node b)的編號，程序就自動在兩點之間生成梁或柱，如下圖所示：在窗口左上側工具條的第一個或第二個添加直梁或曲梁按鈕，即可在節(jié)點之間手動建立梁或柱3、建立plate板單元plate單元一般用來模擬樓板，可以建立三角形或四邊形的單元。在建模時，單元編號按照順時針或逆時針的方向依次標定；單元的長寬比應接近1，不宜過大，一般不能大于4；單元相鄰邊的夾角不宜超過90度過多，在任何情況下不能大于180度。板單元也有2種建模方法：在st

6、ructure plates對話框中，依次輸入板單元的節(jié)點，即可在所輸入的節(jié)點中間生成所需要的板，如下圖所示：在窗口左上側工具條的第三或第四個添加三單元或四單元板的按鈕，即可在節(jié)點之間手動建立plate單元。4、建立surface單元surface單元一般用來模擬混凝土剪力墻，可以由程序自動劃分單元。在窗口左上側工具條的第五添加surface單元的按鈕，即可在節(jié)點之間手動建立surface單元。5、構件材料屬性的定義在staad中，可以定義多種不同性質的材料，方法如下：在窗口左側，點擊general/ material 使程序處在定義材料的狀態(tài)，點擊彈出的對話框中的create按鈕，就可以在彈

7、出的對話框中輸入材料名、彈性模量、泊松比、密度等等。6、構件截面特性的定義材料屬性定義結束后，即可定義構件截面的特性，方法如下：梁柱截面的定義：在窗口左側，點擊general/ property 按鈕，處于定義截面特性的狀態(tài)，在彈出的properties對話框中，選擇section/ define后，就可以在后面彈出的對話框中定義各種類型的截面形式，另外在定義截面大小的同時，注意選擇正確的材料性質。如下圖所示：板單元性質的定義：在上述properties對話框中，選擇thickness，便彈出plate/surface property對話框，方可定義其特性，操作如下圖示：在構件截面特性定義結

8、束后，就可以把所定義的構件賦予結構中相應的構件，具體操作如下：在properties 對話框中選中所定義的梁柱截面特性，然后再圖形窗口中選中所要賦予的單元，在properties對話框中鉤選assign to select beam,然后點擊assign按鈕。plate/surface 單元的賦值與梁柱的相似，具體操作如下圖所示：7、支座的定義在窗口左側，點擊general/support 按鈕，彈出supports對話框，在此supports對話框中點擊create按鈕，彈出create supports對話框，定義所需的支座類型，具體操作如下圖所示：支座形式定義結束后，在supports

9、對話框中選中所定義的支座，然后再圖形窗口中選中所要定義的支座的節(jié)點，在supports對話框中鉤選assign to select nodes,然后點擊assign按鈕,如下圖所示：8、荷載定義點擊general/load 按鈕，彈出set active primary load case對話框，在此對話框中可輸入基本荷載工況的序號、基本荷載的類型以及對該基本工況的描述，具體操作如下：接下來，可以定義每個基本工況下各種力的大小，在選擇工況中選擇所要定義的工況，在loads對話框中，可以定義該工況下節(jié)點、梁柱和板上的力，以及自重、風、地震反應譜和時程等等，具體操作如下：該工況下各個力的大小定義結

10、束后，可以施加到相應的構件上，在loads對話框中，選擇各種荷載，然后在圖形窗口中選擇相應的構件，勾選loads對話框中的assign to select nodes(/member/plates),然后再點擊assign，具體操作如下圖。與上述方法相類似，再定義完第一種工況后，便可以采用相同的方法繼續(xù)定義其他工況。9、各工況組合定義在各個基本工況定義結束后，便可以定義各種組合工況了。在loads對話框中，選擇combine按鈕，彈出define combinations對話框，選擇new按鈕，便可以輸入對該組合工況的描述，然后在define combinations對話框中的primary

11、loads case factor中輸入組合工況中各個基本工況的組合系數(shù)，具體操作如下圖。10、設計參數(shù)定義在模型建立結束以及荷載輸入完畢后，接下來應定義結構的設計參數(shù)。在窗口左側，點擊design后，可以選擇定義鋼結構、混凝土結構、木結構等不同結構形式設計參數(shù)，對不同的結構形式，應選擇不同的設計規(guī)范，然后再點擊define parameters，在彈出的define parameters對話框中輸入各種設計參數(shù)，最后再把定義好的設計參數(shù)賦值給相應的構件進行設計。具體操作如下圖示：11、結果后處理可以分為對3種構件的后處理：節(jié)點(位移、支座反力)、梁柱(力和應力)、板節(jié)點位移、支座反力、梁柱的

12、力和應力以及板的應力既可以用圖形進行直觀的表示，也可以生成表格的形式，如下圖所示所有的計算分析結果都可以由程序自動生成output文件，選擇所要輸出的計算分析結果，以word文檔的形式打印出來，具體操作可以見下圖：二、通過cad圖形導入由于staad里面只存在坐標的關系，沒有層的概念，對于整個的一個結構來說，可以導入一個三維的整體模型；如果要通過cad來建模分層導入，必須首先用staad打開一個文件，導入一層的幾何信息，然后再開啟一個staad程序，導入另外一層的幾何信息，在當前的文件下從菜單的選擇中選擇全部幾何對象，從編輯菜單選擇復制，回到第一個文件下，從編輯菜單中選擇粘貼，在從第二個結構復

13、制到第一個結構之前，你需要指定在xyz方向上移動的距離。重復幾次就可以把整個模型分層導入。需要指出的是，通過這種方式導入的，只是結構的幾何信息，還需要對各個構件材料屬性、構件截面特性再進行定義賦值。三、命令流方式建模分析通過命令流的方式來建立幾何模型，該方法建模簡捷、便于修改，和圖形界面環(huán)境下建模相配合對于大型復雜結構比較方便的。并且在圖形界面環(huán)境下的任何操作，程序都會自動生成相應的命令，下面就對幾種常用的命令加以介紹，具體的可以參看技術參考手冊。1、生成節(jié)點命令joint coordinates【節(jié)點坐標】命令節(jié)點編號 節(jié)點x坐標 節(jié)點y坐標 節(jié)點z坐標i1 x1 y1 z1,(i2 x2

14、y2 z2,)repeat n, xik yik zik (n為重復次數(shù),xik、yik、zik分別為第k個重復節(jié)點的坐標增量)repeat all n, xik yik zik (同上)2、生成梁柱命令member incidences【構件關聯(lián)】命令梁(柱)編號 起始節(jié)點編號 終止節(jié)點編號i1 i2 i3repeat n, mj,jj (n為重復次數(shù), mj構件編號增量，jj節(jié)點編號增量)repeat all n, mj,jj (n為重復次數(shù), mj構件編號增量，jj節(jié)點編號增量)element incidences【板/殼關聯(lián)】命令板(殼)編號 節(jié)點編號i1 i2 ，i3，i4,i5repeat n, ej,jj (n為重復次數(shù), ej單元編號增量，jj節(jié)點編號增量)repeat all n, ej,jj (n為重復次數(shù), ej單元編號增量，jj節(jié)點編號增量)3、板單元命令element incidences solid【塊體單元關聯(lián)】命令單元編號 聯(lián)結塊體單元的節(jié)點編號i1 i2 ，i3，i4，i5，i6 ，i7，i8，i9repeat n, ej,jj (n為重復次數(shù), ej單元編號增量，jj節(jié)點編號增量)repeat all