sap 2000质量源疑问解答

sap2000 实用技巧

1.属性修正>设置修正：可分析属性或进行刚度修改，如不考虑轴向变形影响，即将横截面面积输入1000；不考虑剪切变形影响，将方向2,3抗剪面积输入为0；如不计单元的质量或重量，将乘子改为0等。

2.集中质量的输入：选中节点>>指定>>节点>>质量

荷载模式本身不能在结构上产生任何响应，只有在荷载工况中包含了荷载模式，才能得到荷载模式的作用结果。荷载工况定义了荷载模式的定义和施加。

3.质量源

对于结构动力分析来说，结构的质量和刚度是2个重要影响因素。刚度一般在确定了构件的几何尺寸和弹性模量之后就可以由软件自动计算，这个一般不会出现太大误差；结构的模态分析主要误差在于结构质量的统计上。

这里有3种质量定义，它们还牵涉到“荷载工况”（SAP2000说法，ETABS中叫“静荷载工况”）中DEAD工况的自重乘数取值（1或0），分别说明如下：

1. DEAD工况自重乘数取1

此时，软件将全部自重（根据材料定义中材料的容重计算得到）转换为DEAD工况的荷载，这部分对应的质量记为Mass1 。

1.1 质量源定义选择第一项：来自对象和附加质量

此种情况下，结构的荷载不会转换为结构的质量。在没有附加质量的情况下，结构的总质量就是 Mass1。但这一选项不能满足中国规范的要求，因为在中国规范中，结构动力分析和结构地震作用计算基于建筑的重力荷载代表值，它定义了求解地震作用时结构质量的计算方法。故一般不选择第一项。

1.2 质量源定义选择第二项：来自荷载

此种情况下，结构的荷载会转换为质量（重力荷载代表值除以重力加速度g）。在中国抗震规范中，自重等恒载G的组合系数为1.0，活荷载L的组合系数为0.5，即重力荷载代表值为 1.0G+0.5L ，其对应的质量记为Mass2。注意这里的恒载是自重与附加恒载之和，即楼板表面装饰的面荷载、梁上填充墙的线荷载，与结构自重恒载（梁、柱、楼板、剪力墙等构件自重），因为在“荷载工况”定义中DEAD工况的自重乘数取1已将构件自重算入，故Mass2包括了Mass1,或者说Mass2的一部分是Mass1，其余部分是附加恒载和0.5活载。

故结构的总质量为 Mass2 。

1.3 质量源定义选择第三项：来自对象、附加质量以及荷载

此种情况下，结构质量为按1.1和1.2方法计算的质量之和。显然，此时“质量乘数”里面不应包括DEAD项的质量乘数，只有LIVE项的质量乘数0.5。但是这样的话，附加恒载部分“丢失”了，因为自重恒载在 1.1中，而不写1.0*DEAD的话，附加恒载就没能计入。同理，写上1.0*DEAD的话，自重恒载就计入了2遍,也是错的，因此在DEAD工况自重乘数取1的情况下，第三项不可能会得到正确的质量。

2. DEAD工况自重乘数取0

此时，软件不计算结构自重产生的恒荷载；但是结构的自身质量仍然有！（只要构件材料的密度不为0）

2.1 质量源定义选择第一项：来自对象和附加质量

此时，在没有附加质量的情况下，结构质量为按结构的构件体积乘以构件材料的密度得到。

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2.2 质量源定义选择第二项：来自荷载

此时，选择1.0D+0.5L产生的质量缺少了结构自重；若想得到正确的质量，需将结构自重以外荷载的形式施加到结构上，梁、柱以线荷载形式，楼板以面荷载形式。但是这样做比较麻烦。

2.3 质量源定义选择第三项：来自对象、附加质量以及荷载

由1.3可知，“质量乘数”应采用1.0D+0.5L，此时得到的质量是正确的。因为，DEAD工况自重乘数取0之 后，自重恒载只计入了1遍。

综上所述，当DEAD自重乘数取1时，质量源定义选择第2项(来自荷载)：1.0D+0.5L ；当DEAD自重乘数取0时，质量源定义选择第3项：（来自对象、附加质量以及荷载）1.0D+0.5L 。

特征向量法和Ritz向量法的对比：Ritz向量法更适用于大型复杂结构系统，Ritz向量法所有求得的特征向量都是与荷载有关的，它避免了不参与动态响应的、对于结构没有帮助的振型的计算。

对于特征向量法分析，必须制定振型数目的阶段位置，这样会带来高阶振型的截断误差，这对于高阶振型敏感的结构的计算结果精度有很大影响。

振型组合的基本理论与方法：

CQC（完全平方根组合）以随机振动理论为基础，考虑了振型阻尼引起的邻近振兴间的静态耦合效应。如果结构扭转效应比较明显，且振型间存在较强的欧联，推荐使用CQC组合方法。

SRSS法：不考虑各振型间的耦合效应，而实际结构模态都是相关联的，不可避免的存在耦合效应，对于多数频率几乎相同的三维结构，不适合使用。

绝对值法：假设所有振型的最大模态值都发生在相同时间点上，通过求的绝对值和的方法对振兴进行组振型。用于计算结构中的位移或内力峰值的最保守方法。

时程分析与反应谱分析：

时程分析相对于反应谱分析的一项弱点就是反应谱分析涵盖了一个地区地震作用的整体统计影响，而时程分析只能够反应一次地震作用的影响，而且即使是相同的场地类型和设计地震分组的地震波也可能给结构带来不同的响应结果。实验结果表明，选用不少于两条的实际记录和一条人工模拟的加速度时程曲线，计算的平均地震效应值不小于大样本容值的保证率在85%以上，而且一般不会偏差太多。

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给线对象施加集中荷载：虽然可以在线对象上绘制一个点，字再通过点指定点荷载，但是要保证点一定在线对象上。由于每增加一个点对象，再转化成分析模型时要增加6个自由度，因此建议使用【指定>>框架/线荷载>>点>>】命令对线对象施加点荷载。

面荷载均匀导荷到框架，【选择面单元>>指定>>面荷载>>均匀导荷到框架（壳）】。该命令自动化将均匀面荷载转化为等效线荷载作用面周边的框架单元，

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该命令对于虚面同样有效。（如果不导，面荷载能传递到框架吗）

SAP2000自动计算风荷载：在定义荷载时，如果选择【风力作用面来自于面对象】，还需要指定风作用面的风压系数。对于复杂的建筑在不同的迎风面上指定不同的风压系数，需要在模型中定义风荷载模式并绘制承担风荷载的剪力墙或近乎无质量的面。

具有地下室的结构在建模中作节点约束指定时：SAP2000中，约束是节点的属性，不是结构楼层的属性，程序不能对某一楼层进行嵌固指定。当有地下室时，需要在首层结构与土连接的位置通过节点指定约束。当指定固定约束时，采用的时土的侧向刚度无限大的假设，但实际土的侧向位移并非无限大，建议采用节点弹簧和面弹簧模拟土和结构间的作用，通过调整弹簧刚度确定土的弹性状况。注意，这时指定的弹簧只应指定到地下室部分与土直接接触的结构节点和挡土墙面上。

模态分析与质量参与系数：UX、UY、UZ为对应方向的质量参与系数，RX、RY、RZ为绕整体坐标系XYZ方向的振型质量参与系数（类似RY与UX对应，RZ为结构的扭转自由度质量参与系数）。

若UX或UY与RZ的质量参与系数非常接近，假若这发生在前三个振型之后则可以不管，这是由于结构体系本身的复杂性决定高阶振型可能出现对等的平扭耦联效应，并且高阶振型对于结构效应求解处于较次要地位。

假若发生在前三个振型，则应从概念设计方面找原因，并尽量避免这一情况。可以通过结构质量、刚度平面分布或抗扭刚度方面调整。

UZ方向的质量参与系数是判断结构竖向振型的主要依据，对于一般结构体系，不需要考虑UZ方向的振型。只有大跨度、长悬臂的结构或结构体型非常复杂的结构才需要考虑竖向振型。

SumUZ、SumRZ质量参与系数累计越小越好。

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