SAP2000V14.1自动风荷载工况测试

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1、SAP2000V14.1自动风荷载工况测试付康2014年7月最近在学习SAP2000，发现SAP2000可以自动计算结构在风荷载下的响应，由于内嵌的规范是CHINESE2002，想校核一下其与现行规范计算结果的差异。在网上GOOGLE相关资料，发现了曲哲的一篇文章《SAP2000中的自动风荷载工况测试》，其详细描述了SAP2000自动计算风荷载的两种方法，并对需要定义的参数含义做了解释。在经过自己设计的算例测试后，发现文章中有几处疏漏之处，特别是关于SAP2000风振系数的讨论。个人认为SAP2000在自动风荷载工况中是可以考虑风振系数的，

2、以下是我的算例和结论。对象：10层钢筋混凝土框架，长*宽=20*10m，高10m。梁截面尺寸400*800mm，柱截面尺寸1000*1000mm，模型图如下。模态：振型123运动方式Y平动X平动Z扭转纯框架周期（s）4.1703.6693.051刚性层周期（s）4.1703.6693.024虚面周期（s）4.1703.6693.051不同参数下的分析结果：加荷方式阻尼比第一周期来源Phi-Z来源SAP2000基按规范手算底剪力KNKN虚面0模态分析模态分析1606.981556.00虚面0.05模态分析模态分析2254.442150.84虚

3、面0.05模态分析Z/H比2254.44虚面0.05用户指定：1模态分析2254.44虚面0.05用户指定：0.5模态分析2188.76虚面0.05用户指定：1.5模态分析2304.52虚面0.01模态分析模态分析2744.74虚面0.02模态分析模态分析2471.46虚面0.1模态分析模态分析2163.68刚性层0模态分析模态分析1604.981556.00刚性层0.01模态分析模态分析2756.14刚性层0.02模态分析模态分析2480.12刚性层0.05模态分析模态分析2260.942260.94刚性层0.1模态分析模态分析2169.

4、28结论：1采用虚面方式计算风荷载时，需要设置的参数如下图。中国2002风荷载模式栏：建筑宽度B默认为结构沿X方向的宽度（猜测，含义尚不明确），用户可修改默认值，若用户修改的值小于或等于默认值，程序计算的值均相同，若用户修改的值大于默认值，程序计算的值明显偏小，根据后面的测试结果，个人认为在有合理的解释前，不应修改程序的默认值。风荷载系数栏按《荷载规范》取值，与结构所处地区有关。PHI-Z的来源有模态分析和Z/H比两种，与《荷载规范》规定的相符，但两种情况下程序计算的结果是相同的。第一周期的来源有模态分析和用户定义两种，当用户定义的值为1时

5、，与选择模态分析计算的结果是相同的，当用户定义的值为其他值时，计算的结果与选择模态分析计算的结果不同。猜测用户定义值的含义应该是初步确定的周期值与模态分析得到的周期值的比例，即用户定义的值为1时，用户定义的周期就是模态计算的周期。个人认为在SAP2000中进行分析时，模态分析是默认运行的，风荷载的参数就没有必要采取《荷载规范》中指定的经验值，而直接采用模态分析得到的值，所以在选择PHI-Z和第一周期的来源时，应选择模态分析。阻尼比用来计算风振系数BETA-Z，当设为0时，程序不考虑风振系数，BETA-Z的值为1.0，设为其他值时，程序考虑风

6、振系数。面风荷载体型系数栏：压力系数Cp是虚面方式计算风荷载的体型系数，根据《荷载规范》确定体型系数的值，正负值与面对象的局部坐标有关，若Cp为正值，则风荷载的作用方向与面对象的局部坐标3轴所指方向相同。“迎风面”与“其他”两种情况下程序计算的结果是相同的，程序默认为“迎风面”，无需改动。2采用刚性层方式计算风荷载时，需要设置的参数如下图。风向角度指的是风向与X轴的夹角，可考虑不同风向下结构的响应。体型系数与《荷载规范》定义的相同，按规范取值。其他参数与虚面加载时的参数含义相同，采用刚性层方式计算风荷载时，不用定义面风荷载体型系数栏。3基本

7、风压1.0KN/m2，地面粗糙度B类，体形系数1.0，阻尼比0.05，分析结构在X方向所受风荷载大小，并与按《荷载规范》计算得到的结果比较，各层风荷载合力由各层的剪力反推得来，结果如下图。刚性层方式计算风荷载时，SAP2000将集中力作用在楼层上，力的大小等于楼层处的风压标准值乘以各楼层的数值范围。对于中间层，范围为上下两层柱的中点之间；对于顶层，范围为顶层的半层层高；对于底层楼面，范围为整个底层和半个二层层高，所以底层的风荷载反而大于二层的风荷载。虚面方式计算风荷载时，每个壳单元上的风压是均匀分布的，压力分配给壳的四个点，所以在底层柱底也

8、会受到集中力的作用。由下图可以看出，虚面和刚性层方式计算风荷载得到的结果差异很小，仅在底层有较大差异，原因在上段已说明。按12规范计算的风荷载与SAP2000计算的结果相比，是偏