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GIS7.0版新增功能


    SAP84图形交互系统GIS简介

在工程结构有限元分析的数据输入方法中，利用鼠标、键盘和菜单驱动的交互式图形输入方法，目前无疑是最简明、最有效的方法。工程师通过图形交互式地输入结构的几何和物理特征，再由软件自动完成量化处理，变换为分析计算程序所需要的数据，通过对输入信息的直观查询，以及交互式修改，可使数据输入中的错误大大减少。

SAP84多年来在用户中享有良好的信誉。GIS（Graphic Interactive System）系统就是根据SAP84程序功能多样、使用灵活、结构分析速度快、能够计算大规模复杂结构的特点而开发的一个前处理系统。它试图使用户以灵活的方式，以最少的时间输入具体工程问题的数据，实现了工程结构信息的交互式图形输入，为SAP84用户进行快捷、精确的结构分析提供了强有力的手段。

其主要特点有：

bullet系统要求：由于最新的GIS采用了OpenGL技术，它在Windows 2000、Windows XP以及更高版本的Windows操作系统下可以稳定的运行，但在部分Windows 98和Windows ME操作系统下可能无法正常运行（不能使用消隐功能）。
bullet 可以把梁柱指定为桩，并输入桩基承载力计算模块所需的各种数据，用户在利用GPILE进行桩基承载力计算时不再需要手工填写SAP84数据文件，所有的数据都可以在GIS中方便地输入；
bullet对平面结构模型，可以非常直观地输入各种简单的支座情况，如铰支、固支、滑支等，约束的显示也非常直观；
bullet可以解决平面应力、平面应变和轴对称问题，轴对称问题允许施加角速度和角加速度；
bullet对平面单元、板壳单元和三维元可以先定义边界，然后自动剖分形成单元，也可以采用手工生成方式单个地生成平面单元，或者自动和手动相结合；
bullet 自动剖分的边界输入非常方便和灵活，可以采用直线、矩形、圆弧、圆、椭圆、任意曲线形成边界，也可以直接把已有的梁柱单元转换成边界（这样可以保证自动剖分的单元与梁柱单元计算过程中的协调性）。对边界的操作非常方便，可以象AutoCAD一样对控制点进行拖动操作；
bullet对平面问题的所有自动剖分边界（包括曲线边界）都可以施加法向线荷载；
bullet 对平面单元和板壳单元的自动剖分边界（包括曲线边界）可以施加法向和切向约束，即可以沿着法向移动，而在切向不能移动，也可以沿着切向移动，而在法向不能移动；
bullet对自动剖分可以随意指定内部约束边界，即在自动剖分形成单元时，约束边界一定是某些单元的边界，这样可以处理多种材料的问题；
bullet可以随意指定剖分边界处单元的剖分尺寸，同时可以指定总体尺寸，这样可以把关键的部位剖分密一点，而不太关键的部位剖分疏一点；
bullet可以处理弹性支座和支座位移；
bullet可以处理两点之间相连的弹簧；
bullet可以处理单向受力杆件和弹簧；
bullet GIS系统可生成三维梁柱单元（即SAP84的三维框架单元）、墙单元、板壳单元和等参三维实体元（或带旋转自由度的三维实体非协调元）的数据，用户只需用鼠标和键盘输入几何信息，采用不同的生成方式，便可生成节点坐标和单元信息；
bullet梁柱单元能够输入各种类型的截面，包括十一类普通截面、五十多类钢截面和常见的变截面；
bullet GIS系统实现了结构的几何信息、材料信息、荷载(节点集中荷载、单元分布荷载、荷载组合)等信息的交互式输入。对于高层或分层建筑结构，可按分层结构模型输入，对非分层结构也能非常方便地输入；
bullet为了减少输入数据时发生的错误，GIS系统对用户输入的每种信息都允许用户查询、核对和修改。用户可以比较方便地查询几何信息、材料信息及荷载信息；
bulletGIS提供灵活的编辑功能，如删除、拷贝功能，使用户的工作量大为减少；
bullet 可方便地定义与划分刚性区域，并自动查找区域内的小封闭区域，然后把荷载施加到小封闭区域上，小封闭区域上的荷载在形成SAP84数据文件是会自动把荷载转换成梁和墙的线荷载；
bullet提供了导载区域与弹性楼板相结合，使楼板荷载能够象刚性区域内的荷载一样导到相应的梁和墙上；
bullet提供了灵活的轴网功能：轴网包括正交轴网、园极轴网和偏心园极轴网。轴网原点可以与坐标原点有一定的距离，轴线与坐标轴可以成一定的角度；
bullet热键功能：GIS为一些常用的操作提供了热键功能，使交互输入更方便；
bullet一些常用功能可嵌套在其它功能中使用。例如，在生成梁柱或者选择梁柱的过程中可以移动图形、改变工作层、切换工作平台等；
bullet 三维空间图形的直接输入及三维图形的旋转变换：梁柱、墙、板壳单元均可在三维空间中直接输入，这对于在平面内不能方便输入的单元，如斜梁、斜柱、斜板等，在三维空间中输入则很方便，对于空间的三维图形，GIS提供放大、缩小、旋转、平移等图形操作功能，用户可方便地看到图形中的任何一部分；
bullet 梁、柱的分开输入及局部坐标系的简化：对于高层建筑中的梁和柱在GIS中可统称为梁柱（在SAP84单元库中称框架）单元，但在输入时，柱可以单独输入，对于梁柱可以不输入局部坐标系，GIS可缺省地给出局部坐标系的方向。当然如果缺省的局部坐标系不符合要求，用户可以定义自己的局部坐标系；
bullet GIS中提供了固有频率分析、时程分析、施工模拟和地震反应谱分析等数据的输入，自动形成数据文件中的RITZ、DYNAMIC、STEP、SPEC等数据段；
bullet 楼板的弹性假定和刚性假定可以同时存在：GIS允许每一楼层中可以有部分为刚性楼板假定，部分为弹性楼板假定，当然不同楼层同样也可以采用不同的假定。在GIS中可以用板壳单元来模拟弹性楼板的刚度，采用导载区域把楼板荷载分配到四周的梁和墙上；用户可以用刚性区域来实现刚性楼板假定，结构的不同部位（如多塔结构中不同的塔）可以分别各自作楼板刚性假定（通过定义不同的刚性区域实现），这就使用户以最准确的模型来描述多塔结构的变形。当然，楼板大开洞的问题也就迎刃而解；
bullet 用三维实体元来模拟厚板转换层：通常厚板转换层应该用采用三维实体元来模拟，而不应该采用板壳单元来模拟。在GIS中缺省采用等参三维实体元模拟厚板转换层，这种单元的各个节点是三个自由度，三个自由度的节点与六个自由度的节点（其它单元的节点自由度均为六个）如果需要协调工作，必须做强制性约束，即所谓的罚关系，但是人工填写这部分数据是极其困难的，GIS自动完成了转换层(三维实体元)与墙、梁柱单元之间的自动过渡，从而使用户可以轻松的完成这项复杂的的工作。用户也可以采用带旋转自由度的三维实体非协调元来模拟厚板转换层（进入“参数”→“选项设置”对话框，选中“三维元采用带转角自由度类型”即可），这种单元的每个节点为六个自由度，它可以与其它结构单元协调工作，另外这种单元只有8个节点，其自由度比二次的等参三维实体元要少，但精度差不多；
bullet可导入AutoMesh3D剖分的任意几何形状的块体，然后再进行后期处理；
bullet 柱子允许有一定的转角：在越来越多的建筑结构中柱子的断面中心轴与总体坐标系的X、Y轴成一定角度，即柱子的局部坐标系与GIS缺省定义的局部坐标系有一定的转角，GIS可以方便地用一个转角来描述而实现数据的输入，局部坐标系也会做相应的调整；
bullet具有全面的数据查看和数据检查功能；
bullet 梁、墙单元生成时，遇节点自动截断功能：如果在一排的柱子之间应生成若干根梁或墙，在输入时只要在首尾两根柱子上形成一根“长”的梁或墙，程序会自动截断此“长”梁或墙成若干段短梁或墙，使每两根相邻的柱子之间有一段梁或墙。用户可以进入“参数”→“选项设置”对话框，取消选项“自动拆分单元”而关闭此功能；
bullet可读入三维坐标形式的DXF格式文件；
bullet 对分层结构，GIS可以自动导风载的功能：如果用GIS建立结构模型时，输入了层数和层高，即作为分层结构输入，并且选中了“参数”—>“风载参数”对话框中的“计算1方向风载”或者“计算2方向风载”，然后指定两个方向的迎风面和背风面的单元（梁和墙），同时指定该处的体型系数以及风载作用面跨越的层数（即向下延伸的层数）。GIS在生成SAP84数据文件时，将按照高层建筑规范，将迎风面和背风面的风荷载分配到相关的节点上。如果用户同时取消了“参数”—>“风载参数”对话框中的“计算1方向风载”和“计算2方向风载”，GIS在生成SAP84数据文件时将不再导风荷载。对于不规则结构，可以利用GIS中提供的“板壳上的风载体型系数”功能指定任意位置上的板壳单元处的体型系数，然后再把它乘以规范中要求的各种系数；
bullet不管是按分层或非分层模型输入，GIS都提供了三种工作平台：平面、立面和立体工作平台，充分利用这三种工作平台可以构筑非常复杂的三维模型；