结构分析通用程序SAP84简介

SAP84的硬件环境是PC机，软件环境是Windows 98、ME、2000和XP，建议内存为128M以上。

SAP84的解题容量几乎是无限的，它目前的限制在于Windows系统单个文件的最大 尺寸是2G。建议硬盘为10G以上。

SAP84版本6.5采用了效率极高的细胞存储稀疏算法并带有双向循环展开技术的静动力求解器，达到了国际先进水平。

SAP84具有分块子空间迭代法、分块Ritz向量WYD法和分块Lanczos法求解特征值和特征向量。SAP84允许用振型迭加法或逐步积分法来求解任意瞬态载荷下结构的动力响应。可以在多点以不同的载荷曲线如地震和风对结构进行激发。SAP84可按反应谱理论求地震响应，并可与静力、瞬态响应一起组合。反应谱曲线包括工民建规范、水工规范和输入用户指定的谱曲线。在动力分析中可以把流体动压力对结构的影响作为附加质量来处理。SAP84可以根据随机振动理论进行频域上的动力分析和可靠度分析。

SAP84的单元库包括：三维框架单元、三维桁架单元、变断面直梁单元、平面曲梁单元、平面单元(平面应力、平面应变、空间膜、轴对称体和可受扭矩的轴对称体)、三维实体单元(4~21节点包括三棱柱和任意四面体的协调元、8节点非协调元、16节点非协调元以及带有旋转自由度的8节点48个自由度的非协调元)、4节点24个自由度的板壳单元和以其为基础的带有细化功能的空间墙单元、管道单元和伪单元(可处理任意自由度之间线性约束的罚单元、读入刚度单元和可指定沿非坐标轴方向位移的单元)。SAP84带有旋转自由度的空间墙单元可以协调地与三维框架单元连接，以准确的模型精确地计算任意框剪结构而没有力学上的不协调。SAP84版本5.1及以上版本的罚单元可以处理节点位移之间的任意线性约束，这使得每个节点具有不同自由度个数的不同类型单元能顺利连接，它可用于处理高层建筑中的转换层。当采用SAP84中带有旋转自由度的8节点48个自由度的非协调元来处理高层建筑中的转换层时，可以不用罚单元，这样不仅节省了约束的处理，而且改善了方程的病态。SAP84版本可以在一个大型复杂结构中使用多种单元并且完全协调。

SAP84的所有单元均可以利用静力和动力子结构的功能来进行静力分析和动力分析。其中动力子结构的算法是准确的，即计算的是整体结构的特征值和特征向量。这一功能目前在国际上是独一无二的。

SAP84可以对框架和桁架单元考虑P－△效应从而把几何刚度的非线性影响包括在内。SAP84也可以对以框架、桁架、板壳等单元组成的结构进行稳定性分析，计算局部和总体失稳的临界载荷和屈曲模态。

SAP84的三维框架单元(梁、柱以及斜柱)可以按2001年颁布的“混凝土结构设计规范”和“建筑结构抗震设计规范”进行混凝土配筋。

SAP84的图形交互系统可以绘结构图、变形图、振型图和动力响应图。具有缩放、按观察点变换视角、旋转和消隐的功能。结构的变形图和特征向量可以用动画方式显示。它 提供了各种强大的图形输出功能，包括点阵格式图形、矢量格式图形、DXF格式的图形和gif格式的动画。可以画 各种一维单元的内力图，可以采用彩色等值云图的方式表示多种结果，如位移、应力、内力等。对三维实体单元可绘任意剖面上的等应力云图， 还可以通过积分方式把应力结果转换成工程界能够接受的内力结果。

SAP84实现了真32位的运算，因此它的寻址范围大大增加，可使用的内存容量提高了一个数量级，分块解法的每一块的尺寸可以达到上万个自由度，I/O空前减少，因此在程序解题的规模和速度上实现了大幅度的跃进。SAP84求解器的计算效率在国内一直处于领先的地位。

SAP84的图形交互系统GIS可以通过交互式图形方式生成SAP84的数据文件。它包括三维框架、板壳和三维墙的几何生成以及材料、载荷的指定，它的工作平台可以是平面、空间立面或三维空间。它可以对楼板作刚性平面假定或部分楼板作刚性平面假定；允许不同塔楼的不同层采用各自独立的刚性楼板或弹性楼板的假定，使得能够准确地处理具有大开洞的楼板、多塔楼等复杂结构。它也可以自动生成厚板转换层的三维实体单元网格以及与框架、剪力墙之间的罚单元数据，使得厚板转换层能与框架剪力墙完全变形协调。 它提供了多种方式处理简单和任意复杂形状结构的风荷载问题，强大的空间导载区域可以方便地把面荷载（可以不是平面情况）转换成线荷载。通过自动迭代计算处理单向受力的杆件和弹簧，可以比较好地解决了一般的拉索结构和受土壤作用的地下结构。通过一个对话框就能很好地处理单桩和群桩问题。它可以方便地导入实验产生的空间分布的风压数据，并把压力数据转换成计算所需的节点集中力（可以是静止的，也可以是随时间变化的）。它有平移拷贝、层间拷贝、旋转拷贝和镜面反射拷贝等 常规功能，使用极为方便。许多超大型结构的数据准备工作在一两天内即可全部完成。

SAP84可与钢结构强度和稳定性校核以及断面性质自动查询模块SS88配接。它可以对我国规范中列出的钢材特性和数万种断面形状自动输入材料和截面性质，在使用SAP84进行分析后，利用SS88进行强度和稳定性校核。

SAP84版本开发了AutoCAD2000平台上的三维实体网格自动生成模块AutoMESH 3D。当使用SAP84对三维实体进行分析时，它实现了（四面体单元）网格的自动生成、载荷、约束和材料信息的交互式图形输入。AutoMESH 3D的网格自动剖分功能，从理论到实际性能都居国际先进水平。有了这个工具，用户只需用AutoCAD构造物体的几何模型，然后再设定网格的全局尺寸及局部加密尺寸，程序将迅速生成高质量的四面体网格。对于需要加密的区域，程序将自动进行网格加密和疏密过渡。AutoMESH 3D可自动生成SAP84数据。

在SAP84版本5.1之后，我们与美国Akron大学岩土力学专家梁应科教授(Robert Liang)合作开发了单桩和群桩分析的模块GPILE。该模块一方面把桩用SAP84的框架单元来模拟，另一方面把土用非线性弹簧来模拟。对于土对桩的横向压力将按照随位移而改变的P-Y曲线进行迭代。每求解一次位移，要修改一次压力，然后修改数据再求解位移，直到收敛为止。数据的修改和迭代过程的运行由程序自动完成。对于桩的承台可以用SAP84的板壳单元来计算，对于承台以上的任意结构则可采用SAP84的其它单元来模拟，进行整体计算。对于桩的位移和内力，同样可以用SAP84的后处理程序来显示。程序还考虑了群桩的影响。