●结构模型

以如下的内容描述结构物

·材料性质

·梁、柱或桁架杆件的FRAME单元

·墙、楼板或其他薄板的SHELL单元

·表示单元接合处的JOINTS

·支承JOINTS的约束（RESTRINTS）及弹簧（SPRINGS）

·荷载含自重、温度、地震及其他

·经SAP2000分析后，亦可显示荷载导致的位移、应力及反力

图形介面提供多种有效工具去建立结构模型，甚至可利用内定基本模型及最佳设计去修正模型。

●坐标系统

所有位置的定义皆使用单一整体坐标系。此为三次元，右手定则的直角坐标系。三轴为X、Y、Z。

结构模型的各成份（JOINT，FRAME单元，SHELL单元等）皆依各自的局部坐标系去定义性质，荷载及反应值。局部坐标的三轴为1，2及3。

于建立或显示结构模型时尚可另建补助坐标系统。

●主视窗

含完整的图形介面。利用Windows的操作此视窗可移动，改变尺寸，最大最小化或关闭。主标题位于主视窗的顶部，显示程序名及模型名。

●功能列

位于功能列的功能含SAP2000所提供的大部分功能。

●主工具列

提供快速操作功能，特别是有关显示的操作，大部分功能皆可由功能列上执行。

●浮动工具列

提供变更模型的快速指令，所有功能皆包含于功能列上。

浮动工具列可利用鼠标左键移动或变形。

●显示视窗

显示视窗显示模型的几何形状，亦可包括单元性质，荷载，分析结果。并可同时显示四个视窗。

各视窗有独自的视点，显示类型，显示选项。例如未变形模型显示于1个视窗荷载另1个视窗，动能变形于第3视窗，设计应力比于第4视窗。也可以为四种不同类型的未变形模型或其他，一个平面，两向立面及一个透视。

每次仅有一显示视窗“可动作（Active）”，浏览及显示操作仅于目前可动作视窗有效，可按一下标题列或视窗范围内使该视窗变为可活动。

●状态列

显示目前的状态讯息，可显示或改变使用单位的选择清单方块及现在游标位置，当显示变形或振态时的动能控制钮。

●浏览选项

可于各显示视窗设定浏览选项，此将影响结构物以何种形式显示于视窗上。此选项可由主工具列的VIEW指令执行。不同浏览选项可作用于不同显示视窗。

●2D及3D影像

2D影像显示平行于坐标平面：X-Y，X-Z及Y-Z的单一平面。仅位于该平面的杆件才看得见,可随时变更该平面的面外(out-of-plane)坐标。

3D影像从使用者选定的有利位置显示全模型。可视的特件不限于单一平面。视点方向由位于水平的角度及和水平面所成角度来定义。

●透视

3D影像可显示从透视至正投影的间。通常三向度面外模型者以透视影像显示较易辩识。若于2D影像选择透视显示，影像将变成3D，直至关闭透视时才回复。

亦可设定视角，其将定义有多接近结构物，角度愈大愈接近，但显示的结构物也更扭曲。

●移图，放大缩小，及最大最小范围

可放大(zoom-in)影像检视更细节的处，或缩小(zoom-out)影像显示更多的结构物。

放大缩小可依内定的增量，也可利用鼠标的拖曳选定结构物的局部加以放大。移图允许于显示视窗内，以按着鼠标左键移动作结构物的动态性移动。

可设定X，Y，Z的最大最小坐标。指定显示于视窗的结构物范围，移图，放大缩小仅对此范围的结构物有效。

●单元显示选项

可设定不同的选项，此将影声出现于显示视窗的结点与单元。此选项仅对未变形的模型有效。针对不同的构才类型有不同的选项。

选项包括是否要显现特定的单元类型及要显现单元的何种特性，如单元编号，性质编号，断面尺寸及局部坐标轴。

重要的选项的一为退缩单元影像(Shrunken-element view)，此选项令单元从结点上退缩，可清楚了解单元的连接模型。

●其他选项

可将网络线及整体坐标轴打开或关闭。可自取名称储存影像显示变数，并可于任何显示视窗呼叫出加以运用。

●网络线

网格为一组平行坐标轴线的“建造”线，形成“骨架”帮助结构模型的建立。可于各方向依不同的间距定义任何条网格线。开始新模型时必须定义等距的网格，的后可增加，移动或消去网格线。

绘制(Drawing)操作时，内定为“跳”至网格变点，除非将此功能关闭，此功能使建立模型时能够较精确。移动网格线时可指定其上的结点是否随着移动。

●基本操作

了解基本操作有助于SAP2000的使用。较详尽的解说可参照下章的演练或线上说明。

●文件(FILE)操作

文件操作可由文件功能表中选出，主要使用于

·开始新模型(model)

·载入已存在的模型以便显示或修正

·储存作业中的模型

·输出解析及设计结果

新模型可由网格开始逐步建立或利用程序提供的预设模型。

已存在的模型可为，利用SAP2000图形介面所建，跟据SAP90或SAP2000格式的分析文字文件，以及由AutoCAD或其它程序所产生的DXF文件（仅含几何图形）。

模型可储存为标准SAP2000资料库（database）文件（SDB附加名），或其几何形状可储存为DXF文件用于AutoCAD或其它程序。

输出内容含输入，分析及设计资料的可列印格式，可显示并可设定输出格式，影像输出于显示视窗，动能力时变形的Video输出。

●绘制（Drawing）

用于增加新杆件（Object）至模型内修改杆件，杆件含Frame单元，Shell单元及节点。

须按位于浮动工具列上的个按钮的一，进入“绘制模型”后方可绘制。相同的六个绘制功能也可由DRAW功能表选择。其操作如下：

·移动式变更有的杆件

·增加新节点

·以选定其端点增加新Frame单元

·以选定其角隅位置增加新Shell单元

·以选定钢或空间增加新Frame单元

·以选定网格空间增加新Shell单元

新节点可自动产生于Frame单元的端部或Shell单元的角隅位置。重复的节点或单元程序会自动删除。

于“绘制模型”中，鼠标左键用于绘制或编辑杆件，鼠标右键用语質间杆件的性质。

游标将“跳”到最近的节点及网格线交点（除非开闭此功能）。也可设定“跳”至Frame单元及Shell单元的边。

于3D影像中无法真正知道游标位置，例如网格线及既有节点。2D影像时因第三向（面外）已知，所以可知游标的位置。

“绘制模型”与“选择模型”互有独占性，所以当程序处于“绘制模型”时无法作其它的操作。

●选择（SLECTING）

用于选择那些杆件将作下一步动作。

SAP2000采用“对象-动作”的观念，首先作选择再对这些杆件作某些操作，因此要作另外的操作前必须再选对象，例如编辑（Editing），设定（Assignment），列印及显示等操作。

须按位于浮动工具列上的选择钮，进入“选择模型”从后可选择。选择Slect或Display功能列上任何动作时，都会使程序进入“选择模型”。

许多不同类型的选择皆有效，含：

·选择独立杆件

·于杆件的周围 视窗

· 线与杆件交叉

·指定特定的平面

·选择具相同性质的杆件

·尚有其他

于“选择模型”中，鼠标左键用于选择杆件，鼠标右键用于质间杆件的性质。“绘制模型”与“选择模型”互有独占性，所以当程序处于“选择模型”时无法作其它操作。

●编辑（Editing）

编辑用于修改模型。大部分的编辑作用选定的一个或数个杆件。编辑指令可由Edit功能表中选出。含：

·剪下（Cutting）或复制（copying）选定杆件的几何资讯至Windows的剪贴簿。位于剪贴簿上的几何资讯可由其它程序编辑，如Spreadsheets。

·从剪贴簿将杆件的几何资讯贴上模型。此资讯为先前剪下或复制并可能经Spreadsheets程序编辑过者。

·从预设模组加入模型。

·删除杆件。

·移动节点，同时修正与其连结的杆件。

·以线性或圆弧性复制杆件。

·将Frame及Shell构件细分。

·其他

增加及贴上模型不需选择杆件，并可于Draw及Select模型先操作。其他操作须先选定杆件。

●设定（Assigning）

将选取的一个或数个杆件设定性质及荷载。设定指令可由Assing功能表中选出。含：

·设定节点的约束（Restraint），强制（Constraint），弹簧，质量，局部坐标系及荷载。

·设定Frame单元的断面性质，局部坐标系，端部解除约束（Releases），端部刚域（Off-set），输出位置，及荷载。

·设定Shell单元的断面性质，局部坐标系，及荷载。

·设定节点的类型值以定义温度及压力荷载。

·设定杆件的群组名以利于“选择”的操作。

●定义（Defining）

建立杆件的性质，非属几何形状的模型，包含：

·材料性质

·Frame及Shell的断面性质

·静荷载情形

·温度及压力荷载的节点类型

·杆件群组

·反映谱函数及分析

·压时函数及分析

·荷载组合

定义这些性质时使用Define功能表且不须预先选定杆件。

前五个性质可设定至选取的杆件。也可于进入设定功能表作设定操作时再定义。

最后三项目作用于整体模型，不须设定至任何杆件。

●分析（Analyzing）

当建立一个完整的结构模型后。可使用上述的功能去分析该模型以得到位移应力及反力。

分析前可先由Analyze功能表设定分析选项，选项内容含：

·分析时的有效自由度

·分析模型参数

·P-Delta分析参数

·写入输出文件的分析结果

·使用的RAM容量

执行分析可从Analyze功能表选择Run，或按下主工具列的Run钮。

程序将模型存为SAP2000资料库文件后，再检核及分析此模型。检核及分析过程中，分析引擎产生的讯息显现于监看视窗上。当分析完成后，可使用倦轴再现分析讯息，或按下OK钮则开闭监看视窗。

分析进行中SAP2000的其他操作皆无效，且于屏幕上显现于监看视窗。此时可执行Windows上的其他程序。若执行一个非常大的模型可能花费很多时间时可选择Analyze功能表的Run Minimized（最小化）代替Run。

●显示（Displaying）

用于检视模型及分析结果，图形显示，表格显示及函数图。大部分的显示类型皆可由Display功能表中选出。一部分也可由浮动工具列进入。

●图形显示

每一个显示视窗皆可选定不同类型的图形显示。每一个视窗也可有独自的原点及显示选项。

模型的有效显示含未变形的几何形状。荷载及使用于压力及温度的节点类型。分析结构的图形显示含静荷载变形，振能模型，Frame单元内力与弯矩图Shell单元内力，弯矩图与应力等高线图。变形及振能可为动能。

以鼠标右键按一下节点或单元将显示详细的分析结果。

●表格显示

于特殊文字视窗上每一次可显示一节点或单元的详细分析结果。从Display功能表或浮动工具列上选取Output Tables模型后，每次以鼠标右键按一下节点或单元时将显现结果。显现于文字视窗者皆可列印。

另外，于File功能表选取Print Tables或Print Output Tables后，将可列印或显示选定节点及单元的表列资讯，如未选择节点或单元将输出整体模型的表列资料。此时能即时未进入Output Tables模型也可随时执行。

●函数图（Function Plots）

函数图为一变数与另一变数关系图。包含反应谱曲线及应时轨迹，两者皆为应时分析的结果。函数图显示于特定的绘图视窗也可列印。

显现反应谱曲线前，要先选定一个或数个有兴趣的节点。显现时轨迹前，要先选定一个或数个有兴趣的节点或单元。

●设计（Designing）

依照不同设计规范的需求检核钢骨或混凝土构架的单元。设计须于结构分析后才可执行。

钢骨构架单元可自动由使用者设定的一组断面内找出最小重量断面，该结构将被重新分析再作设计检核。

混凝土构架单元选择的规范自动计算出纵向主筋及剪力的断面积，不须再分析。

可图形输出应力比及设计参数。以鼠标右键按一下单-Frame单元可得表列设计资讯。另外，从File功能表选Print Design Table时，可列印或显现选定单元的表列设计资讯。

●复原（Undo）及重作（Redo）

SAP2000记得所有绘制，编辑，及设定的操作。因此可将先前一系列动作复原，若复原的动作超过时可“重作”这些动作。由主工具列的编辑功能表进入“复原”及“重作”。

●锁住（Locking）及解锁（Unlocking）

执行分析，模型自动被锁住以防止任何的改变影响分析结果及接著将得到的设计结果。也可随时自行锁住模型以防止模型的改变，或解锁允许模型的改变。由主工具列进入锁住及解锁。

于分析后将模型解锁时，回达到解析结果被删除的警告。假如不想另其发生，可于解锁前另外储存为不同名的文件。接续的改变将作用于新模型。

●再显现（Refreshing）显示视窗

执行某动作后，显示视窗必须重绘。为了节省时间并不自动执行。当想要使用中的显示视窗重绘及更新时按钮一下位于工具列的Refresh Windows钮。

●操作演练

●模型概要

用于演练的模型将作建立、分析、设计-检核，及修正的动作。

模型为从样本模型中选定的两种截面尺寸，5跨的桁架。

承受静载及活载的集中荷载并分析比两种荷载类型。

依AISC/ASD89执行设计应力检核，检视其应力比。

改变几何形状及荷载，重复上述的动作。

●建立几何形状

1.从File功能表选择New Model from Template﹍显现出样本模型的对话框。

2.于对话框内：

·按一下斜坡桁架样本，出现斜坡桁架对话框。

·于对话框内：

跨度数改为5

核取约束方块

核取网格方块

接受桁架的内定高度及跨长

按一下OK钮

屏幕上显现模型的3-D及2-D影象，右侧为位于Y=0的X-Z平面。

左侧视窗显现3-D透视。

●定义结构截面

所有截面皆使用组合双角钢，将使用SAP2000提供的结构截面文件。该文件为SECTION.PRO，文件位于与SAP2000文件同一目录。

1.从Define功能表选择Frame Section……显现出Frame Sections对话框。

2.于对话框内：

·按一下汇入(Import)向下方块。

·按一下Import Double Angle(汇入双角钢)。接着显现截面性质文件对话框。

·于对话框内：

选取SECTIONS.PRO资料文件位置。

按OPEN（开启）按钮或连续按两下该文件名，以开启SECTION.PRO文件。

出现下拉式清单方块，显示出资料文件内所有的双角钢截面。

3.于双角铁清单方块内：

·利用卷轴按钮选定此模型中使用的截面2L5x5x3/4-3/8。

·连续按两下2L5x5x3/4-3/8。出现Double Angle Section对话框，显示出截面图形，截面尺寸及内定材料类型STEEL。

·按OK钮。将关闭Double Angle Section对话框。此时于Frame Section对话框内，所选定截面的识别名(Label)将会加入位于Frame Section对话框内，所选定截面的识别名(Label)将会加入位于Frame Sections区域的内定截面名（FSEC1）的上。

4.重复操作上述2和3的动作选择另一双角钢截面2L4x4x1/2-3/8。

5.按OK钮。

●设定单元截面

此步骤中将上述的两截面定义至桁架的不同单元。双角钢截面2L5x5x3/4-3/8设定至上弦及斜弦，2L4x4x1/2-3/8则仅设定为下弦。

1.于立面上以“选范围”方式选取桁架的上弦材，操作如下：

·按一下位于浮动工具列上的Point Tool钮（箭头形）。

·移动指标至欲选择单元的左上侧。

·按一下鼠标左键并保持着不放开。

·按着鼠标左键移动至欲选择单元的右下。选定的范围出现“弹簧框线”。

·放开鼠标左键，选择了位于此范围内的所有单元。

2.利用交叉线(Intersection)选择斜向单元。

·按一下位于浮动工具列上的Set Intersecting Line Select Mode钮（左向右斜线图像）。

·移动指标至欲选择单元的左侧。

·按一下鼠标左键并保持着不放开。

·按着鼠标左键移动至欲选择单元的右侧。交叉线以“弹簧线”显示。

·放开鼠标左键，选择了与弹簧线相交的所有单元。

桁架的上弦材及斜材皆已选定，选择的单元变为虚线。

3.从Assign功能表选择Frame，并从次功能表选Section…。将显示Frame Sections对话框。

4.于对话框内：

·按一下识别名(Name)范围内的2L5x5x3/4-3/8

·按OK钮

5.按一下位于浮动工具列上的Point Tool钮。

6.如1.所示以范围选择下弦材。

7.重复3.和4.的动作将2L4x4x1/2-3/8设定于上述单元。

屏幕显示出所有单元截面设定状况。



注：可随时从Options功能表的Preferences…改变显示的特性如增大文字尺寸等。

若要关闭截面识别名的显示时，按一下主工具列的Set Elements钮，解除Frames内Sections的核取状况即可。

●定义荷载类型

分析时考虑两种荷载类型。第一荷载类型为静荷载包含结构体自重。程序的内定名LOAD1作为此荷载类型。第二荷载类型为活荷载命名为LOAD2。

1.从Define功能列选Static Load Cases…(静力荷载类型)，出现Load Names对话框。

显示出内定荷载LOAD1，此类型为Dead（静载）并包含1倍的自重。对第一荷载类型不须作任何修正，所以进行第二荷载类型的定义：

2.于对话框内：

·将LOAD1改为LOAD2。

·从下拉清单方块选择Live。

·将自重的倍数改为零。

·按一下Add new Load（增设新荷载）钮。两荷载类型的名称及类型显示于荷载清单方块。

·按一下OK钮。

●设定节点荷载

静载及活载皆以节点荷载形式作用于桁架的下弦材。静载及活载的大小各为-10kips及-40kips。

1.如设定单元截面的操作相同，以“选范围”方式选定位于下弦的节点。

2.从Assign功能表选择Joint Static Loads（节点静力荷载），再从次功能表选Forces…，出现Joint Forces（节点力）对话框。

3.于对话框内：

·接受内定荷载名为LOAD1。

·于Force Global Z(整体坐标Z的作用力)位置输入-10。

·按OK钮。