ETABS 中文版官方技术讲座(ETABS学习和使用者必备).pdf
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1、中国建筑标准设计研究院中国建筑标准设计研究院China Institute of Building Standard Design&Researchhttp:/ETABS ETABS 中文版技术讲座中文版技术讲座北 京 金 土 木 软 件 技 术 有 限 公 司北 京 金 土 木 软 件 技 术 有 限 公 司Beijing Civil King Software Technology Co.,Ltd.http:/刘春明、李永双刘春明、李永双主要内容主要内容 1 1.有限元有限元,SAPSAP、ETABSETABS来源来源,结构分析设计软件结构分析设计软件 2 2.基于对象的集成图形环境基于对
2、象的集成图形环境 3 3.分析功能分析功能 4 4.一体话的设计过程一体话的设计过程 5 5.中国规范设计中国规范设计 6 6.工程实例工程实例 7 7.SAPSAP20002000 简单介绍简单介绍有限元有限元有限元有限元 FiniteFinite ElementElement MethodMethod波音公司波音公司CloughClough、ToppTopp、MartinMartin、TurnerTurnerUCUC Berkeley,Berkeley,Wilson,Wilson,BatheBathe,两本著名的有限元书籍两本著名的有限元书籍英国英国,ZienKiewicz,ZienKie
3、wicz,等参元等参元非线性分析非线性分析The Finite Element Method In Plane Stress Analysis by Clough,presented at the 2nd ASCEConference on Electronic Computations in September of 1960.This was the first use of theFinite Element terminology in a published paper outside the Berkeley Campus and firstdemonstrated that th
4、e structural analysis method could be used to solve for the stresses anddisplacements in continuous structures。The Finite Element Method was an analysis tool that complemented all of these analytical andexperimental research activities.1963 Wilson、CloughSymbolic Matrix Interpretive System,SMIS.1969
5、WilsonGeneral purpose static and dynamic Structural Analysis Program,SAP.源代源代码码。19731973BatheBathe UpdatedUpdatedthethedynamicdynamicresponseresponseoptionsoptionsandanddevelopeddevelopedadditionaladditionaldocumentationdocumentation toto produceproduce SAPSAP IVIV.ABAQUS,ABAQUS,ANSYS,NASTRAN,ANSYS,
6、NASTRAN,ALGORALGOR通用有限元通用有限元PedroPedro MarcalMarcal,BrownBrown UniversityUniversity MarcMarcMartin,Martin,现属于现属于MSCMSC公司公司NASANASANASTRANNASTRAN,MSCMSCJohnJohn SwansonSwanson,WestinghouseWestinghouse ANSYSANSYSANSYSANSYSDavidDavid HibbittHibbitt ABAQUSABAQUS HKSHKSKlausKlaus-JurgenJurgen Bathe,Bathe
7、,BerkeleyBerkeley-ADINAADINA功能强大功能强大、非线性非线性、动力动力,接触接触、电磁场电磁场、流体流体。图形环境与规范弱项图形环境与规范弱项!ETABS,ETABS,SAPSAP20002000有限元有限元 结构规范结构规范TBSATBSA、TATTAT、SATWESATWE、PMSAPPMSAP规范杆系规范杆系 墙元墙元、有限元有限元 弹性板弹性板、动力动力、非线性非线性(最近最近)SAPSAP8484有限元有限元-结构结构+部分规范部分规范StaadProStaadPro、MIDASMIDAS钢结构钢结构、桥梁桥梁3 3D D3 3S S、MSTMST、TUST
8、US钢结构钢结构。清华设计院清华设计院XsteelXsteel、StruCADStruCAD详图详图其它其它(广厦广厦、理正理正、探索者等探索者等)整体计算能力整体计算能力、工具工具主要结构分析设计软件主要结构分析设计软件CSICSI公司公司(ComputersComputers andand StructuresStructures)WilsonWilson、AshrafAshraf、IqbalIqbal、SyedSyed、MorrisMorrisSAPSAP20002000,ETABS,ETABS,SAFESAFE etcetc.For nearly 30 years,Computers
9、and Structures,Inc.(CSI),has beenthe leader in the development of innovative numerical methods andsoftwareforStructure&EarquakeEngineering.Today,withthousands of users in more than 100 countries,CSI continues itstradition of leadershop with the ongoing generation of Widonws-based structural software
10、.中国建筑标准设计院中国建筑标准设计院、北京金土木公司北京金土木公司标准图标准图(代表代表G G101101)、设计设计、钢高规钢高规。20022002年中国建筑标准设计研究所与年中国建筑标准设计研究所与CSICSI公司结为战略合作伙伴公司结为战略合作伙伴,共同开发共同开发CSICSI产品中文版本产品中文版本20032003年年1010月:月:ETABSETABS v v8 8 中文版中文版20042004年年1010月:月:SAPSAP20002000 v v9 9 中文版中文版CSICSI、北京金土木、北京金土木CSICSI产品产品(ComputersComputers andand St
11、ructuresStructures)AshrafAshraf HabibullahHabibullah在在1971975 5年建立了年建立了CSICSI公司公司。CSICSI在土木工程分析在土木工程分析与设计工具软件的开发领域中被认为是全球创新者与设计工具软件的开发领域中被认为是全球创新者,CSICSI授权给美授权给美国和一百多个国家的数以千计的结构工程公司使用国和一百多个国家的数以千计的结构工程公司使用CSICSI的产品的产品。CSICSI软件开发已有软件开发已有3030年的历史年的历史,研究开始于加州大学研究开始于加州大学BerkeleyBerkeley分校分校的的EdwardEdwar
12、d L L.WilsonWilson教授教授。19701970他们第一次发布了具有革命意义的他们第一次发布了具有革命意义的SAPSAP程序程序。WilsonWilson教授被国际工程界认为是计算机辅助结构分析领教授被国际工程界认为是计算机辅助结构分析领域中开拓性的研究者域中开拓性的研究者。CSICSI的每一个程序都为特定的结构形式量身定制的每一个程序都为特定的结构形式量身定制,这就使得工程界这就使得工程界能比使用普通程序更为有效来进行分析和设计工作能比使用普通程序更为有效来进行分析和设计工作。SAPSAP是用于土是用于土木工程的通用结构软件木工程的通用结构软件,例如:桥梁例如:桥梁、大坝大坝、
13、体育场馆体育场馆、输电塔输电塔、海洋平台海洋平台、工业结构和建筑;工业结构和建筑;ETABSETABS适用于多高层建筑结构的软件适用于多高层建筑结构的软件,例如:写字楼例如:写字楼、公寓和医院;而公寓和医院;而SAFESAFE则提供了对混凝土楼板和基础则提供了对混凝土楼板和基础进行分析与设计的高效而强大的程序进行分析与设计的高效而强大的程序。CSI CSI 产品产品全球超过全球超过100100个国家和地区销售个国家和地区销售CSICSI产品产品应用范围应用范围ETABS ETABS 获得获得20022002年年AISCAISC荣誉奖荣誉奖ETABSETABS是由是由CSICSI开发研制的房屋建
14、筑结构分析和设计开发研制的房屋建筑结构分析和设计集成软件集成软件,获得了由声望极高的美国钢结构协会授获得了由声望极高的美国钢结构协会授予的予的“20022002现代钢结构荣誉奖现代钢结构荣誉奖”(HotHot ProductsProductsHonorHonor AwardAward)。2525年来年来,ETABSETABS已经被公认为建筑分析与设计领域的已经被公认为建筑分析与设计领域的国际标准国际标准,业界公认它为建筑结构设计软件发展的业界公认它为建筑结构设计软件发展的里程碑里程碑,全球主要标志性建筑的设计大都使用全球主要标志性建筑的设计大都使用ETABSETABS。获奖获奖20032003
15、年年1010月月1010日日ETABSETABS中文版通过建设部鉴定中文版通过建设部鉴定,率先成为新规率先成为新规范颁布实施后第一个通过建设部鉴定的建筑结构分析与设计范颁布实施后第一个通过建设部鉴定的建筑结构分析与设计软件软件。鉴定委员会一致认为:ETABS中文版软件达到了国内同类产品的领先水平,其中计算分析技术处于国际领先水平。该软件符合中国建筑结构设计新规范的要求,能够处理各种复杂的结构体系,可以更好地提升我国的建筑结构设计效率和水平,提高我国建筑设计行业整体的竞争力,具有很大的推广使用价值。鉴定鉴定WilsonWilson:StaticStatic&DynamicDynamic Anal
16、ysisAnalysis ofof StructuresStructuresCloughClough与与PenzienPenzien:DynamicsDynamics ofof StructuresStructuresSAPSAP、ETABSETABS中文手册中文手册北京金土木公司:北京金土木公司:ETABSETABS中文版使用指南中文版使用指南出版物出版物建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范(GB(GB50095009-20012001)建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范(GB(GB5001150011-20012001)混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范(GBGB5001050010-2002
17、2002)钢结构设计规范钢结构设计规范(GB(GB5001750017-20022002)高层建筑混凝土结构设计规程高层建筑混凝土结构设计规程(JGJJGJ3 3-20022002)高层民用建筑钢结构技术规程高层民用建筑钢结构技术规程(JGJ(JGJ9999-9898)ETABS中文版采用的主要中国规范中文版采用的主要中国规范荷载基本组合下的设计表达式荷载基本组合下的设计表达式(GBGB50095009-20012001,3 3.2 2.2 2)地震作用组合下的设计表达式地震作用组合下的设计表达式(GBGB50095009-20012001,5 5.4 4.2 2)与与 UBCUBC9797
18、不同不同RS 0RERS/极限状态设计表达式极限状态设计表达式一般性调整信息一般性调整信息结构地震作用调整结构地震作用调整构件内力调整构件内力调整1.调整信息调整信息框架梁刚度调整系数框架梁刚度调整系数楼面梁刚度增大系数可取楼面梁刚度增大系数可取1.32.01.32.0(JGJ 3JGJ 3-20022002第第5.2.25.2.2条)。条)。ETABSETABS中文版中用户可以在构件属性修改中中文版中用户可以在构件属性修改中进行这一系数设定和修改。进行这一系数设定和修改。连梁刚度调整连梁刚度调整此系数不宜小于此系数不宜小于0.50.5(JGJ 3JGJ 3-20022002第第5.2.15.
19、2.1条)。条)。ETABSETABS中文版中用户可以在构件属性修改中进行这一系中文版中用户可以在构件属性修改中进行这一系数设定和修改。数设定和修改。一般性调整信息一般性调整信息竖向荷载下梁弯矩调幅竖向荷载下梁弯矩调幅框架梁端负弯矩调整系数:装配式整体框架梁端负弯矩框架梁端负弯矩调整系数:装配式整体框架梁端负弯矩调幅系数可取为调幅系数可取为0 0.7 7 0 0.8 8,现浇框架梁端负弯矩调幅系数可现浇框架梁端负弯矩调幅系数可取为取为0 0.8 8 0 0.9 9(JGJJGJ 3 3-20022002第第5 5.2 2.3 3条条)。此系数由用户输入此系数由用户输入,其缺省值为其缺省值为0
20、0.8585。框架梁跨中弯矩调整:梁跨中截面正弯矩设计值不应小框架梁跨中弯矩调整:梁跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的5050%(JGJJGJ 3 3-20022002第第5 5.2 2.3 3条条)。此规则程序自动判别此规则程序自动判别。一般性调整信息(续)一般性调整信息(续)最小地震剪力调整最小地震剪力调整框架承担最小地震剪力比框架承担最小地震剪力比薄弱层地震作用效应调整薄弱层地震作用效应调整结构地震作用调整结构地震作用调整抗震规范抗震规范5.2.55.2.5条规定,考虑到采用振型分解反应谱法条规定,考虑到
21、采用振型分解反应谱法进行抗震设计时,由于长周期段的地震影响系数下降的较进行抗震设计时,由于长周期段的地震影响系数下降的较快,所计算的结构效应可能太小。出于结构安全考虑,增快,所计算的结构效应可能太小。出于结构安全考虑,增加了对各楼层水平地震剪力最小值的要求,规定在抗震设加了对各楼层水平地震剪力最小值的要求,规定在抗震设计时,结构任一楼层水平地震的剪重比不应小于给定的最计时,结构任一楼层水平地震的剪重比不应小于给定的最小值。小值。中文中文ETABSETABS分析过程中,用户通过校核程序输出的剪力分析过程中,用户通过校核程序输出的剪力系数(由公式系数(由公式(5.2.5)(5.2.5)定义)来确定
22、是否满足规范的要求,定义)来确定是否满足规范的要求,如果不满足规范要求,用户可以更改地震作用放大系数重如果不满足规范要求,用户可以更改地震作用放大系数重新进行结构分析计算,直到满足要求为止。新进行结构分析计算,直到满足要求为止。最小地震剪力调整最小地震剪力调整抗震规范抗震规范6.2.136.2.13-1 1条规定,对于框架条规定,对于框架-剪力墙结构,剪力墙结构,由于框架柱刚度相对于剪力墙较小,因此可能导致框架部由于框架柱刚度相对于剪力墙较小,因此可能导致框架部分承担的剪力值过小。为了在地震中剪力墙失效后,框架分承担的剪力值过小。为了在地震中剪力墙失效后,框架部分能成为结构的第二道防线,规范规
23、定了框架结构承担部分能成为结构的第二道防线,规范规定了框架结构承担最小地震剪力比。最小地震剪力比。中文中文ETABSETABS遵循规范要求,在用户根据工程的实际情况遵循规范要求,在用户根据工程的实际情况,按规范的要求来对各楼层进行分段后,程序将自动对每,按规范的要求来对各楼层进行分段后,程序将自动对每一段结构进行框架结构承担最小地震剪力比较核,当结构一段结构进行框架结构承担最小地震剪力比较核,当结构不满足时,程序自动按规范对框架部分承担的剪力作出相不满足时,程序自动按规范对框架部分承担的剪力作出相应调整。应调整。框架承担最小地震剪力框架承担最小地震剪力抗震规范抗震规范3.4.3条规定,竖向不规
24、则的建筑结构,其薄弱条规定,竖向不规则的建筑结构,其薄弱层的地震剪力应乘以层的地震剪力应乘以1.15的增大系数。高规的增大系数。高规5.1.14条给出了条给出了薄弱层的定义。薄弱层的定义。中文中文ETABSETABS遵循规范的原则,并可以根据规范的方法自遵循规范的原则,并可以根据规范的方法自动识别薄弱层,除此以外,用户也可以指定薄弱层;程序将动识别薄弱层,除此以外,用户也可以指定薄弱层;程序将自动对薄弱层构件地震作用内力乘以自动对薄弱层构件地震作用内力乘以1.151.15的增大系数。的增大系数。薄弱层地震作用效应调整薄弱层地震作用效应调整遵循抗震规范构件内力调整的基本方法遵循抗震规范构件内力调
25、整的基本方法软件默认处理方式软件默认处理方式软件将按照程序默认或用户指定的结构构件类型和属性软件将按照程序默认或用户指定的结构构件类型和属性、遵循规范对该类型及属性构件的内力调整规定、根据用户、遵循规范对该类型及属性构件的内力调整规定、根据用户指定的抗震等级,自动生成其不同内力的调整系数,并对该指定的抗震等级,自动生成其不同内力的调整系数,并对该构件相关内力进行调整。构件相关内力进行调整。工程师与程序交互修正工程师与程序交互修正为了增强软件的交互性能,并提高工程师对结构相关参为了增强软件的交互性能,并提高工程师对结构相关参数调控能力,软件在对构件内力调整按规范自动处理的基础数调控能力,软件在对
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