01-SAP2000設(shè)計簡易雨棚解析

1、SAP2000設(shè)計簡易雨棚實例第一章 設(shè)計概要 用SAP2000設(shè)計雨篷主要分下面幾個基本步驟： 首先建模，建?？梢杂肅AD導(dǎo)入和直接在SAP2000里面建模兩種方法，建議在SAP2000里直接建模。然后定義結(jié)構(gòu)屬性,在主菜單定義菜單下可以執(zhí)行下面這些設(shè)計雨篷時必須的定義命令。定義材料定義框架截面定義荷載工況定義組合接著在指定菜單下指定節(jié)點約束指定框架截面指定荷載。再在分析菜單下執(zhí)行運行分析命令。最后在設(shè)計菜單下執(zhí)行鋼框架設(shè)計，并檢查設(shè)計信息。接下來我們將通過一個懸挑4m，總長為9m，分格為1.5m乘以2m的雨篷為實例對上述步驟進(jìn)行詳解。第二章 雨篷荷載計算一、基本參數(shù)工程地址：廣州地區(qū)計算高

2、度：5.0 m計算位置：入口雨篷點式玻璃雨蓬分格：B×H=1.500m×2.000mB：玻璃寬度H：玻璃長度設(shè)計地震烈度：7度地面粗糙度類別：C類二、荷載計算本工程按豎向荷載取值，計算雨棚構(gòu)件自重荷載和可變荷載。1、雨棚構(gòu)件重量荷載GK：雨篷的平均自重：0.50 KN/m2，2、 活荷載作用SK：活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 SK=0.5 KN/m2按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001（2006年版）4.3.1 rs：活荷載作用效應(yīng)的分項系數(shù)，取rs=1.4按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001（2006年版）第3.2.5條S：活荷載設(shè)計值 S=rs·SK=1.4

3、15;0.5=0.7 KN/m23、風(fēng)荷載作用（負(fù)風(fēng)壓）gz：陣風(fēng)系數(shù)，取gz=2.3按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001（2006年版）表7.5.1 Sl：風(fēng)荷載體型系數(shù)，取S=-2.0按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001（2006年版）第7.3.3條Z：風(fēng)壓高度變化系數(shù)，取Z=0.74按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001表7.2.1 W0：作用在幕墻上的風(fēng)荷載基本值 0.6 KN/m2按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001（2006年版）附表D.4（按100年一遇）。注明：基本風(fēng)壓值一般按50年一遇取值，具體參照招標(biāo)技術(shù)文件。WK：作用在幕墻上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 WK=g

4、z·Sl·Z·W0=2.3×（-2.0）×0.74×0.6=-2.042 KN/m2（表示負(fù)風(fēng)壓）rW：風(fēng)荷載分項系數(shù)，取rW=1.4按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001（2006年版）第3.2.5條W：作用在幕墻上的風(fēng)荷載設(shè)計值 W=rW·WK=1.4×（-2.042）=-2.859 KN/m24、風(fēng)荷載作用（正風(fēng)壓）gz：陣風(fēng)系數(shù)，取gz=2.3按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001（2006年版）表7.5.1 Sl：風(fēng)荷載體型系數(shù)，取S=0.8按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001（2006年版

5、）第7.3.3條Z：風(fēng)壓高度變化系數(shù)，取Z=0.74按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001表7.2.1 W0：作用在幕墻上的風(fēng)荷載基本值 0.6 KN/m2按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001（2006年版）附表D.4（按100年一遇）WK：作用在幕墻上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 WK=gz·Sl·Z·W0=2.3×0.8×0.74×0.6=0.817KN/m2<1.0KN/m2 取WK =1.0 KN/m2rW：風(fēng)荷載分項系數(shù)，取rW=1.4按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001（2006年版）第3.2.5條W：作用在幕墻上

6、的風(fēng)荷載設(shè)計值 W=rW·WK=1.4×1.0=1.4 KN/m2三、荷載效應(yīng)組合1、由負(fù)風(fēng)荷載效應(yīng)控制的組合（向上）W：風(fēng)荷載組合系數(shù)，取W=1.0按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001（2006年版）第3.2.8條qK：荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值qK=GGK+W·WK=0.5+1.0×(-2.042)=-1.542 KN/m2rG：重力荷載分項系數(shù)，取rG=1.0 按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001（2006年版）第3.2.5條q：荷載組合設(shè)計值q=rG·GGK+W·W=1.0×0.5+1.0×（-2.859）

7、=-2.259 KN/m22、由正風(fēng)荷載效應(yīng)控制的組合（向下）s：活荷載組合系數(shù)，取s=1.0按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001（2006年版）第3.2.8條qK：荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值qK=GGK +W·WK +s·SK =0.5+1.0×1.0+0.7×0.5=1.85 KN/m2rG：重力荷載分項系數(shù)，取rG=1.2按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001（2006年版）第3.2.5條q：荷載組合設(shè)計值q=rG·GGK+W·W+s·S=1.2×0.5+1.0×1.4+0.7×0.7=2.

8、49 KN/m2由以上計算知道，結(jié)構(gòu)由正風(fēng)荷載效應(yīng)控制的組合作用下受力最為不利，所以需要計算結(jié)構(gòu)在該組合的下強(qiáng)度和撓度。第三章、計算步驟詳解：一、建模：我們主要介紹在SAP2000中直接建模。第一步：打開SAP2000（下面為了書寫方便將SAP2000簡寫為SAP） 執(zhí)行help/change language to chinese命令實現(xiàn)SAP的漢化。 在右下角單位框里面修改單位，我們一般習(xí)慣選N mm c或KN m c.此實例選擇N mm c。操作見下面對話框：第二步：點擊文件/新模型，打開如下對話框：第三步：選擇軸網(wǎng)，打開如下對話框：根據(jù)模型尺寸分別在軸網(wǎng)線數(shù)量 X方向填7Y方向填3Z方

9、向填2分別在軸網(wǎng)間距 X方向填1500Y方向填2000Z方向填3000單擊確定將出現(xiàn)如下在SAP主視口中將出現(xiàn)你想要的軸網(wǎng)。并關(guān)掉3-D VIEW視口。顯示軸網(wǎng)如下：第四步：繪制框架：點擊右側(cè)工具條繪制框架/索單元或者快速繪制框架/索單元都可以實現(xiàn)繪制框架。在這直接用快速繪制框架，框選想要繪制框架的軸線即可，并按鍵盤ESC鍵退出繪制框架命令。繪制好的框架如下圖：第五步：合并框架雨篷設(shè)計時豎向懸挑梁是不宜分段的，所以在此我們將合并所有豎向框架。首先選擇所有豎向框架，然后執(zhí)行編輯/合并框架命令即可實現(xiàn)懸挑梁的合并。至此模型已經(jīng)繪制完成。點擊保存文件即可，當(dāng)對比較復(fù)雜的模型建模時在建模過程中都可以對

10、文件進(jìn)行保存，以免意外丟失。二、定義材料、框架截面、荷載工況及組合。1、定義材料:執(zhí)行定義/材料命令打開如下對話框，并選擇雨篷的材料STEEL（鋼材）：點擊修改顯示材料.鍵，打開如下對話框：并修改材料屬性數(shù)據(jù)，鋼材彈性模量 206000 泊松比 0.3修改設(shè)計屬性數(shù)據(jù)，F(xiàn)y填 235 Fu填 235（這兩個值為鋼材屈服強(qiáng)度值，不同型號鋼材屈服強(qiáng)度值不同，具體可參照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范3.4.1，根據(jù)自己選材填寫該數(shù)字，在此實例中選用Q235的熱軋型鋼，所以填235）.2、 定義框架截面執(zhí)行定義/框架截面命令打開如下對話框：在選擇要添加的屬性類型中有Import/Wide Flange和Add/Wid

11、e Flange兩個選項，其中Import.對應(yīng)導(dǎo)入某某截面，Add.對應(yīng)添加某某截面。中間有我們常用的工字鋼Wide Flange，角鋼Angle，方通Box/Tube，圓管Pipe。我們可以通過點擊選項右側(cè)倒三角下拉顯示各種截面。在此實例中我們添加的截面均為方通。通過顯示Add/Wide Flange的下拉選擇Add Box /Tube點擊添加新屬性顯示如下對話框：修改截面名稱為300-200-10，并正確的填寫截面具體尺寸。點擊確定即可，接著重復(fù)上面的操作定義方通120-60-5，最后點擊確定，截面定義完畢。3、 定義荷載工況：具體荷載值計算在很多計算書中都有，可以參考計算書中的方法計算

12、，在此不詳細(xì)敘述。一般雨篷荷載定義的方法有很多種，可以在荷載工況中定義各種荷載的標(biāo)準(zhǔn)值，然后在組合里通過組合系數(shù)組合得到設(shè)計值進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計和撓度檢查，也可以直接先算出雨篷的設(shè)計值和標(biāo)準(zhǔn)值，直接定義荷載工況，最后只需和鋼骨架自重進(jìn)行組合即可得到最后的設(shè)計值和標(biāo)準(zhǔn)值。在此實例中我們用后面這種比較簡單的方法。由第一章可知雨篷承受向下的荷載設(shè)計值為2.49，標(biāo)準(zhǔn)值為1.85，可將雨篷面荷載轉(zhuǎn)化為線荷載，加在懸挑梁上進(jìn)行設(shè)計。線荷載設(shè)計值為2.49×1.5=3.735 線荷載標(biāo)準(zhǔn)值為1.85×1.5=2.775（在此我們主要是講解用SAP計算雨篷的過程，具體荷載取值我們一定要參照相應(yīng)

13、的荷載規(guī)范進(jìn)行取值和計算）執(zhí)行定義/荷載工況命令顯示如下對話框：將設(shè)計值取名為Q ,類型均可定義為LIVE，自重乘數(shù)定義為0，點擊添加新荷載即可添加荷載工況。將標(biāo)準(zhǔn)值取名為QK,類型均可定義為LIVE，自重乘數(shù)定義為0，點擊添加新荷載即可添加荷載工況。其中DEAD為鋼骨架自重，類型為DEAD,自重乘數(shù)定義為1表示軟件將自動計算自重，定義為0軟件將不計算自重。一般都是需要計算自重的填1.點擊確定，荷載工況定義完畢。4、 定義組合:執(zhí)行定義/組合命令:打開如下對話框：點擊添加新組合，打開如下對話框：DEAD為軟件自重計算是鋼骨架自重，一般自重分項系數(shù)為1.2，但當(dāng)DEAD與向上的荷載組合，對結(jié)構(gòu)有

14、利，根據(jù)荷載規(guī)范分項系數(shù)取1，在實例中比例系數(shù)需填1.2，點擊添加。在工況名稱中點擊倒三角符號下拉，選擇設(shè)計值Q，由于Q已經(jīng)是設(shè)計值不需再乘其他系數(shù)，比例系數(shù)填1即可，點擊添加就行。最后點擊確定，COMB1定義完畢。同樣的方法定義標(biāo)準(zhǔn)值組合COMB2,定義COMB2時DEAD與QK組合,比例系數(shù)均填1。組合定義完畢.三、指定框架截面和荷載：1、指定節(jié)點約束：選擇懸臂梁后端節(jié)點，執(zhí)行指定/節(jié)點/約束命令。顯示如下對話框：對話框中有快速指定約束，能指定常用的固接，絞接，滑動支座等。全局方向約束中有對任意空間剛體的六個自由度的約束。此實例為端部固接，固所有自由度全約束，全部勾選即可。點擊確定，節(jié)點約

15、束指定完畢。2、指定框架截面：實例中豎向懸挑梁截面為300-200-10方通，橫向次梁截面為120-60-5方通。選擇所以豎向懸挑梁，執(zhí)行指定/（框架/索/筋）/框架截面命令顯示如下對話框：選擇懸挑梁框架截面300-200-10，單擊確定即可。同樣的操作，選擇橫向次梁并指定框架截面120-60-5.框架截面指定完畢。3、 指定荷載：選擇所有的豎向懸挑梁，執(zhí)行指定框架/索筋荷載/分布在荷載中有點，分布，溫度等，我們一般能用到的點荷載，和分布（線荷載），溫度在模擬拉索中會用到。實例中為分布荷載，顯示如下窗口：在荷載工況名稱中選擇Q，荷載類型為力，方向為GLOBAL坐標(biāo)系Gravity方向，均布荷載

16、填計算出來的設(shè)計值3.735 ，單擊確定設(shè)計值Q定義完畢。同樣的操作定義荷載標(biāo)準(zhǔn)值QK為2.775。DEAD是軟件自動計算的不需要添加，至此荷載指定完畢。 四、分析運行：執(zhí)行分析/運行分析命令顯示如下對話框：一般結(jié)構(gòu)分析不需進(jìn)行Modal分析，選中工況名稱Modal，點擊運行/不運行按鈕關(guān)閉Modal分析，點擊現(xiàn)在運行按鈕SAP將進(jìn)行分析運算并彈出如下對話框，檢查分析運行信息，沒有警告提示則運行結(jié)果可用，有時會出現(xiàn)警告提示，則需要檢查模型是否穩(wěn)定，定義是否完全到位，直至沒有錯誤提示為止。最后點擊確定完成分析運行。五、鋼框架設(shè)計:1、選擇設(shè)計規(guī)范:執(zhí)行選項/首選項/鋼框架設(shè)計命令顯示如下對話框：

17、在Design Code一欄中選擇規(guī)范Chinese2002，在Pattern Live Lode Factor 一欄中填0，點擊確定，規(guī)范選擇完畢。1、 選擇設(shè)計組合：執(zhí)行設(shè)計/鋼框架設(shè)計/選擇設(shè)計組合命令將顯示如下對話框：將原有的設(shè)計組合DSTL1,DSTL2,DSTL3移除，并將荷載設(shè)計值組合COMB1添加到設(shè)計組合，點擊確定，設(shè)計組合選擇完畢。2、 強(qiáng)度設(shè)計：執(zhí)行鋼框架設(shè)計/開始結(jié)構(gòu)設(shè)計和檢查命令開始結(jié)構(gòu)設(shè)計,并出現(xiàn)如下顯示：所有的桿件顯示應(yīng)力比率小于0.95，可用。設(shè)計完成之后就可以選擇想查看的桿件顯示細(xì)節(jié)查看，具體操作為，先用鼠標(biāo)左鍵點中桿件，然后將鼠標(biāo)停留在桿件上不動，點擊鼠標(biāo)右

18、鍵將顯示如下對話框：點擊細(xì)節(jié)按鈕將出現(xiàn)桿件設(shè)計的整個設(shè)計過程的細(xì)節(jié)，如下：對我們來說一般只關(guān)心需求/能力總比率（紅色框出部位），一般不大于0.95為安全的，當(dāng)大于0.95時SAP會顯示提示。3、 撓度顯示：執(zhí)行顯示/顯示變形形狀命令將顯示如下對話框：在工況/組合名下拉中選擇撓度控制荷載組合COMB2，單擊確定將顯示COMB2組合下的變形情況，如下圖：將鼠標(biāo)移動到端部節(jié)點上查看最大撓度值，也可以通過顯示表格來獲得最大撓度值。本例中懸挑梁最大撓度值 4.8011mm<2X4000/250=32mm，滿足幕墻規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)可用。如果設(shè)計之后桿件強(qiáng)度或結(jié)構(gòu)撓度不滿足，或者感覺桿件余量太大，可以先解鎖，點擊按鈕解鎖，再通過在定義框架截面中修改截面參數(shù)，再運行，再設(shè)計，直至最優(yōu)化為止。第四章 拉桿雨篷計算拉桿雨篷的時候，其他定義與計算普通雨篷一樣。只是需要添加拉桿，并對拉桿進(jìn)行釋放。下面將在原來的雨篷基礎(chǔ)上繪制一個拉桿雨篷，操作如下：1、復(fù)制點（具體雨篷根據(jù)需要繪制，此處僅舉例說明繪制方法） 選擇需復(fù)制的點執(zhí)行編輯/帶屬性復(fù)制命令顯示如下對話框：點擊確定，點復(fù)制