如何学习使用SAP2000进行结构分析

SAP2000是structure analysis program的英文首字母缩写，为了迎接21世纪新的挑战，更名为sap2000。Sap2000是由美国加利福尼亚大学伯克利分校的Wilson教授及其学生研制开发的一款通用有限元分析软件，自诞生以来就广受欢迎。Sap2000可以进行静力、动力、线性和非线性的有限元分析。进入中国市场以来，逐渐受到中国设计师们的关注。

但是学习使用sap不太容易，在中国已经习惯了PKPM的傻瓜式建模分析，过渡到使用sap2000需要一段路走，这里给大家分享一下自己初步使用sap2000的一些心得和体会。

Sap与pkpm的一个最重要的区别就是，pkpm的模型是基于“层”的概念建立起来的，sap是完全基于空间进行建模，没有了“层”的概念。

在PKPM中一般首先进行标准层的轴网绘制，在x、y向交叉的地方会自动形成节点，这些节点大部分都会直接用于后面的有限元分析，然后再按照楼层的高度进行楼层组装形成我们所需要的结构对象模型。

在sap2000中有多种的建模方式，也提供了基于轴网的方式，这里的轴网通过笛卡尔坐标系建立空间坐标，而坐标轴的交点仅仅用于空间模型的定位，与后面进行有限元分析的节点毫无关系，在最后分析结果的输出中，也不会有基于某个楼层的结果。

在sap2000中节点的形成在于绘制好结构模型后进行的框架单元剖分与面单元剖分，在绘制时，主梁和柱有交点的地方最好断开绘制，程序会自动形成节点，也方便后期的一些修改。

这是国内有限元软件软件与国际通用软件的一个重要区别。

使用PKPM时，如果需要进行模型修改，就要在PMCAD中修改，然后退出再次进入satwe一步步分析，最后再看一下结果，如果不合适还要重复之前的步骤，显得有点笨拙；而在sap中，从开始到结束都在一个界面中完成，若有修改，直接修改，然后点击运行分析即可，相当方便。

使用sap建模分析后，会感受到使用PKPM等国内软件没有的快感，比如说它竖直向上的小指针，刚开始会觉得不习惯，慢慢的发现它十分好玩，一旦开始绘制模型，它就十分灵敏，就像一块磁铁紧紧的吸附在轴网上、节点上和你想要的位置处；如果有节点不在绘制的轴网节点处，就需要借助软件提供的“带属性复制”和“复制”功能来实现。

下面介绍一下sap建模的一些思路。有人建议呢使用cad预先建模，然后分层导入到sap中，这样可以避免sap建模方面的一些缺陷，但是我觉得完全没有必要，如果构件过多分层过多，在cad中建模也过于麻烦，导入虽然简单却也要耗费时间，不如直接在sap中绘制来的便利，如果对sap的建模逐渐熟悉，速度只不过是习惯的问题。

由于sap开放了很多参数给工程师，如果结构原理不熟悉，上手sap不是很容易。

建模前，我们要熟悉结构所有构件的尺寸以及荷载状况，首先定义结构所用到的材料，庆幸的是，sap已经包含了中国规范，可以很方便的定义所需要的材料和尺寸，如果有特殊材料，只需要根据材料相关的特性自定义即可。

在定义尺寸的时候，要注意选择构件的有限单元。一般情况，梁柱使用框架单元建模，框架单元可以细分为柱和梁单元，面单元分为薄壳、厚壳、薄板、厚板和膜。然后再使用上节所说的小指针进行构件的绘制。

模型搭建好以后，定义荷载模式和荷载工况，这些在PKPM中是软件自动帮我们完成的，荷载模式包含了常用的恒荷载、活荷载、风荷载、地震作用、波浪荷载等等，然后荷载工况可以按照相应的国家规范默认添加，如果有规范中没有包含的荷载工况，则需要自己手动定义。

即使我们定义了很多的荷载工况，如果有工况不需要分析，则在最后的分析工况中将其勾掉。

sap的分析还可以细分为模态分析、反应谱分析、施工过程模拟、弹性时程分析和弹塑性时程分析以及现在比较火热的减隔震分析等等。

当然sap的后处理也是很强大，但有时候需要借助于Excel或者matlab的软件才能更好的呈现结果。

sap功能强大，是结构工程人进行结构分析的一把利器。

最后想说的是

PKPM可以帮我们完成工作，SAP却可以帮我们深入了解结构。