sap2000交互式数据输入与api在高架车站设计中的应用实例

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1、Sap2000交互式数据输入、API和ExcelVBA在高架车站结构设计中的应用实例北京市建筑设计研究院戴夫聪摘要：Sap2000是美国CSI公司开发的通用有限元结构分析程序，广泛应用于结构设计领域。Sap2000提供的交互式数据输入功能，使得用户可以利用通用办公软件excel的对结构模型进行快速修改；Sap2000V11版开放的API接口功能，结合ExcelVBA，使得用户在Sap2000基础上的二次开发变得极为简单。本文结合正在进行的地铁高架车站设计，介绍基于Sap2000和Excel为提高设计效率的工程应用。关键词：Sap2000APIExcleVBA结构设计正文：一、设计背景

2、地铁高架车站的结构设计与通常的民用建筑结构设计有所差别。概括起来主要有三个方面的不同：(1)就高架车站结构形式来说，根据直接承受列车相关荷载的结构构件与车站主体结构的关系，现存在“建、桥分离”、“建、桥合一”两大类。其中，“建、桥合一”又分为“站－桥组合”、“站－桥合一”两种，表1给出以上三种结构形式的简图。近几年站桥合一的形式多有采用。(2)从适用国家规范角度讲，现有《地铁设计规范》GB50157-2003，其中对高架车站设计方面的要求（第九章），建议参照铁路结构设计规范系列以及民用结构设计规范系列。表2给出高架车站主体结构设计中主要参照的规范列表。(3)从结构荷载作用类型上，高架

3、车站结构除承受结构自重、附加恒载，楼面活载，风、雪荷载，地震荷载之外，还必须考虑轨道、列车带来的一系列荷载：二期恒载，列车动、静活荷载，轨道伸缩力，车前挠曲力，列车摇摆力，断轨力等；对于“站、桥合一”的车站结构，由于轨道梁和结构框架是一个整体，故而车站结构设计将同时涉及铁路工程设计规范和民用规范。对于直接承受列车荷载的结构构件，需以铁路桥规作为主要检算规范，其它非直接承受列车荷载的构件，通常按铁路桥规与民用规范双控。铁路工程的工况数量比民用工程略多一些。表3为地铁规范9.2.1节列出的荷载分类。车站结构设计通常需要考虑的工况及组合方式见表4，从表中可以看出如果严格按照铁路规范进行设计

4、，首先，将面临大量工况组合，共分为四类：①主力组合（15种）；②主力＋附加力组合（222种）；③主力＋特殊力组合（54种）；④主力加地震力（5种）；表5给出工况组合清单。其次，对于每一类工况组合，在按容许应力法进行构件截面检算时有不同的材料容许应力值相对应，由于砼与钢筋的安全系数不同，无法将此系数提取出来计入组合值系数。因此，需要对每一类构件按照以上四种组合类型分别进行设计，取其配筋包络值作为最终的设计结果。表1高架车站结构形式分类示意名横剖面示意图特点称“建●轨道梁与车站结构分开设置，受力明确，结构、分析计算清晰，车站主体振动很小。桥分◎立柱数目较多，给车站建筑布置带来不便。离”●

5、柱网布置整齐，建筑平面布置合理，建筑立面造型丰富。●轨道梁通过橡胶支座支承在车站结构横梁上，“列车运行产生的震动对车站环境影响较小。站◎车站结构主体设计应满足两套规范的要求。－桥◎车站、区间需统筹建设工期，若考虑架桥机过组站，车站主体构件需适当加强。合”◎车站纵、横向构件叠合，建筑高度增加、体量较大。◎车站和区间桥梁的过渡或增加柱子或桥墩、或加大相应构件尺寸，建筑立面需处理。“站●轨道梁与主体整浇，可有效降低建筑高度。－桥◎列车相关荷载直接作用在主体结构上，列车振合动对环境和结构影响需要处理。一”表2高架车站主体结构设计主要参照规范表专用规范铁路结构工程设计规范民用建筑结构设计规范《

6、地铁设计规范》《铁路工程结构可靠度设计统一标准》《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50157-2003GB50216-94GB50068-2001《城市轨道交通设计规范》《铁路桥涵设计基本规范》《建筑结构荷载规范》DGJ08-109-2004TB10002.1-2005GB50009-2001《铁路桥梁钢结构设计规范》《钢结构设计规范》TB10002.2-2005GB50017-2003《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝《混凝土结构设计规范》土结构设计规范》TB10002.3-2005GB50010-2002《铁路工程抗震设计规范》《建筑工程抗震设防分类标准》GB50111－2006G

7、B50223-2008《建筑抗震设计规范》GB50011-2001，2008年版表3高架结构荷载分类表荷载分类荷载名称结构自重附属设备和附属建筑自重预加应力恒载混凝土收缩及徐变影响基础变位的影响土压力主力静水压力及浮力列车竖向静活载列车竖向动力作用列车离心力活载无缝线路纵向水平力列车活载产生的土压力人群荷载列车制动力或牵引力列车横向摇摆力附加力风力温度影响力流水压力无缝线路段轨力船只或汽车的撞击力特殊荷载地震力施工临时荷载注：1如杆件的主要用途为承受某种附