论SAP2000程序中提供了强大的分析功能

SAP2000 程序中提供了强大的分析功能，不仅囊括了土木工程领域几乎所有的分析类型：静力分析、动力分析、模态分析、反响谱分析等，最近还开展了在机械行业常用的频域分析，如稳态分析及PSD 分析。工程师需要做的是将实际结构简化为合理的计算模型。对于非线性分析，选择不同的求解器、控制方法或者分析参数，计算结果会明显不同，因此工程师需要对非线性分析过程有一定的了解，并应具备一定的数值计算知识。下面主要剖析土木工程行业常用的分析工况，并针对工程师遇到的常见问题做必要的解释说明。1 线性分析与非线性分析 在 SAP2000 中，静力分析与时程分析工况均可根据需要设定为线性或者是非线性分析。两者的区别见表 1。线性分析与非线性分析的区别 表 1 非线性可能有以下几种情况：1〕P-Δ〔大应力〕效应：当结构中有较大应力〔或内力〕时，即使变形很小，以初始的和变形后的几何形态写的平衡方程的差异可能很大；2〕大变形效应：当结构经历大变形时，变形前后的平衡方程差异很大，即使应力较小时也是如此；3〕材料非线性：材料的应力-应变关系不是完全的线性，或者是塑性材料；4〕人为指定：如指定了拉压限制，结构中包含粘滞阻尼单元或者其他非线性单元等情况。 在定义分析工况时，假如要考虑第 1，2 种非线性，可在工况定义时设定。材料非线性在目前 SAP2000 版本中主要表达为各种形式的塑性铰，如轴力铰、剪力铰、PMM 铰等。铰的力学属性为刚塑性，出现铰意味着框架进入塑性阶段。带有铰的框架对象的弹性属性来自于框架单元本身的弹性。SAP2000 更高版本将会融入Perform 系列程序，届时用户可以更加灵活地定义材料非线性。2 Pushover 分析 Pushover 分析是一种静力非线性分析，用户定义侧向荷载来模拟地震水平作用，且通过不断增大侧向作用，追踪荷载-位移曲线，将这条曲线〔能力曲线〕与弹塑性反响谱曲线相结合，进行图解，得到一种对结构抗震性能的快速评估的方法，称为 Pushover 方法。可以将 Pushover 分析分成两个阶段：1〕以位移作为根本量，不断增大侧向作用，得到结构的抗侧能力；2〕将多自由度体系转换为单自由度体系，与反响谱曲线相结合，确定结构在预定地震水平下的反响。一般来讲，第一阶段工程师需要根据实际情况选择侧向加载模式、确定在一个加载模式中荷载的比例关系、选择是否考虑重力带来的P-Δ 效应等。比方地震分析中，假设重力造成的 P-Δ 效应显著，那么进行 Pushover 分析之前先要...