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Sap2000进阶介绍 坐标系统 坐标系统用于叙述结构模型不同部份的位置及定义荷载，位移，内力及应力方向。 模型内所有坐标系统的定义皆使用单一整体X-Y-Z坐标系统。模型的各部分（节点，单元，或约束）则有其自身的局部1-2-3坐标系。另外，也可自定任意的坐标系去定义位置及方向。所有坐标系为3-D，右手则的直角坐标系。 SAP2000假定Z轴为垂直轴，+Z为向上。此朝上方向用来帮助定义局部坐标系，虽然局部坐标系本身并无朝上的方向 整体坐标系 整体坐标系为3D，右手则的直角坐标系。有3轴各定为X-Y及Z，其相互垂直并满足右手则。整体坐标系位置及原点为任意的。 于整体坐标系的位置可以变数x,y,z表示。位于整体坐标的向量可用两点的位置，一对角度，或以坐标方向来表示。坐标方向利用+X，+Y及+Z的值。例如+X定义一向量平行并沿正X轴方向。此符号为必须的。 模型的其他坐标系的定义皆依赖整体坐标系。 局部坐标系 结构模型的第一部分（节点，单元或约束）皆使用其局部坐标去定义性质，荷载及反应。局部坐标系轴以1，2，3表示。通常局部坐标系从节点到节点，单元到单元及约束到约束皆可不相同。 局部坐标系无朝上方向，但是节点及单元局部坐标系的定义依照整体向上+Z方向。 节点局部1-2-3坐标系通常与整体X-Y-Z坐标相同。 关于Frame及Shell单元，单元的局部1轴定义个别单元的几何尺寸，可利用单一转角定义其余两轴。 刚隔板约束的局部坐标系，通常自动由几何形状或约束的质量分布而决定。程序也提供选项，可定义刚隔板约束的平面，其余两轴自动定义。 Frame单元 Frame单元使用于一般性3-D梁-柱公式，包含双轴弯矩，扭转，轴向变形及双向剪力变形的效应。 可用此单元模拟的结构物含： ·三维构架 ·三维桁架 ·平面构架 ·平面格子梁 ·平面桁架 Frame单元模拟成一直线连结两节点。每一单元有自身的坐标系，用以定义截面性质，荷载以及输出。 每一Frame单元可考虑自重，复数集中荷载及分布荷载。 可考虑梁柱接头处的刚性域，也可依不同固定条件去模拟端部的固定度。 每一单元的内力输出点为两端点处，及使用者定义沿单元长度方向的等距输出位置。 自由度 Frame单元的两端节点通常各有6个自由度。 但如单元不提供挠曲劲度或节点未作用弯矩时，则3个旋转自由度变为不活动。这有可能为如下的任何一种情形： ·端部的刚域为0，且几何截面性质j,i33及i22皆为0（a非为0,as2及as3为任意）或 ·端部的刚域为0，端部的弯曲转角R2及R3皆解除，扭转角R1也两端皆解除。当上述条件用于两端时，单元即具桁架行为。 材料性质 截面的材料性质以参照预先定义的材料来设定。截面所使用的材料性质有： ·弹性模数,el,用于轴向劲度及挠曲劲度。 ·剪力模数，gl2，用于扭转劲度及正向剪力劲度，可从el及柏松比U12计算。 ·质量密度（每单位体积），m，用于计算单元质量。 ·质量密度（每单位体积），w，用于计算自重。 ·设计类型指针，ides，指出使用该截面的单元被当成钢骨，混凝土，或其他（不设计）作设计。 几何性质及截面劲度 作用6种几何性质再加上材料性质以形成截面劲度，这些为： ·横截面积，a.截面的轴向劲度以a.el计算。 ·惯性矩i33,沿第3轴用于1-2平面的挠曲，惯性矩i22沿第3轴，用于1-3平面的挠曲，截面应对的挠曲劲度为i33·el及i22·el。 ·扭转常数,j,截面的扭转劲度为j·gl2。 注：扭转常数与极惯性矩不同，除非是图形截面。 · 剪截面积as2及as3。对应于1-2及1-3平面的正向剪力，截面的正向剪力劲度为as2·gl2及As3·gl2。标准截面的剪截面积的计算公式如图2。 设计a,j,i33或i22为0时，将使对应的截面劲度为0。例如：桁架单元可模拟为j=i33=i22=0，而位于1-2平面的FRAME单元可模拟成j=i22=0。 设定as21及as3为0时将使对应的正向剪力变形为0。事实上零剪截面积被解释成具无限大劲度，如果对应的挠曲劲度为0时正向剪力劲度将被忽视。 自动计算截面性质 能从设定的尺寸自动计算出6种几何截面性质的简单形状况图3。每一形状所须尺寸显示于图上。 请注意尺寸t3为截面第2方向的深度，并为提供i33的主要尺寸。 可自动计算截面性质的形状类型如下： ·Sh=R:矩形截面 ·Sh=P:管状截面，或为圆柱实体当tw=0（或未定义） ·Sh=B:箱形截面 ·Sh=I:工形截面 ·Sh=C:沟形截面 ·Sh=T:T—截面 ·Sh=L:角钢截面 截面性质资料库文件 几何截面性质可由一个或多个截面性质资料库文件取得。SAP2000提供3个资料库文件。 ·AISC.PRO：美国钢铁工业协会（AISC）形状 ·CISC.PRO：加