1. 简介
楼盖舒适度分析程序（SAP2000版本）是一款与 SAP2000 无缝集成的结构振动舒适度分析工具。程序支持行走激励、有节奏运动和连廊天桥三类荷载类型的时程生成与舒适度评估。
通过本程序，工程师可以快速完成楼盖振动的分析与校核，确保结构满足中国规范的舒适度要求。
核心能力
多种荷载激励
支持行走激励、有节奏运动、连廊天桥三类舒适度荷载
SAP2000 集成
直接连接 SAP2000，自动获取模型数据和分析结果
TMD 减振设计
支持调谐质量阻尼器的创建与参数配置
规范校核
内置中国规范限值，自动进行舒适度评估
时程可视化
实时绘制荷载时程曲线，支持数据导出
2. 系统要求与安装
2.1 运行环境
| 项目 | 要求 |
|---|---|
| 操作系统 | Windows 10/11 64 位 |
| 运行时 | .NET 9.0 Desktop Runtime |
| SAP2000 | SAP2000 v19 或更高版本 |
| 依赖组件 | LiveCharts2, WPF-UI, SAP2000v1.dll |
2.2 启动程序
- 确保已安装 SAP2000 并拥有有效许可证
- 运行程序可执行文件
- 程序主窗口打开后，点击工具栏「连接到 SAP2000」按钮建立连接
3. 界面布局
程序主界面分为以下区域：
顶部菜单栏
包含文件（保存、导入、退出）和帮助（在线帮助、关于）菜单
工具栏
按功能分为四组：常规、定义、TMD设计、分析
左侧面板 — 荷载配置
选择荷载类型、配置参数、创建和管理荷载
中间面板 — 图表区
实时显示选中荷载的时程曲线
右侧面板 — SAP2000 结果
显示连接状态，管理荷载标签、TMD节点、结果标签
底部面板 — 日志区
显示操作日志和分析结果
4. 完整工作流程
以下是从连接到结果查看的完整分析流程：
4.1 连接到 SAP2000
- 确保 SAP2000 已打开且模型已加载
- 点击工具栏「连接到 SAP2000」按钮
- 连接成功后，右侧面板的连接状态将显示为绿色「Connected」
4.2 定义模态与质量
- 点击工具栏「定义模态和质量」按钮
- 在弹出的窗口中配置模态工况参数
- 设置质量源信息
- 确认后关闭窗口
4.3 配置材料系数
- 点击工具栏「材料系数」按钮
- 从 SAP2000 读取材料列表
- 选择要修改的材料并设置弹性模量放大系数
- 点击确认将修改应用到 SAP2000 模型
4.4 创建舒适度荷载
根据分析需求选择荷载类型，详见第 5 节。
4.5 发送模型到 SAP
- 在 SAP2000 中选择要施加荷载的点或区域
- 点击右侧面板「指定荷载标签」按钮获取标签
- 点击工具栏「发送模型到 SAP」按钮
- 程序将自动创建时程工况并分配荷载
4.6 执行分析计算
- 点击工具栏「开始模态分析」获取结构频率
- 点击工具栏「开始计算」执行时程分析
- 等待计算完成
4.7 获取并校核结果
- 点击右侧面板「指定结果标签」选择结果点
- 点击工具栏「获取结果」读取分析结果
- 点击「查看结果分析」或「结果校核」查看详细结果
5. 舒适度荷载配置
5.1 行走激励
适用于模拟人在楼盖上行走产生的振动激励。
参数说明
| 参数 | 说明 | 默认值 |
|---|---|---|
| 人体重量 (kN) | 单人体重 | 0.7 |
| 阻尼 | 结构阻尼比 | 0.05 |
| 时间步长 (s) | 荷载时程时间步长 | 0.005 |
| 荷载持续时间 (s) | 荷载时程总时长 | 15 |
操作步骤
- 在荷载配置面板选择「行走激励」类型
- 输入或确认结构基频（可从模态分析获取）
- 点击「获取频率」计算荷载频率
- 从下拉列表选择合适的荷载频率
- 配置人体重量、阻尼、时间步长等参数
- 点击「添加荷载」创建荷载
5.2 有节奏运动
适用于健身中心、舞蹈室等存在有节奏运动的场所。
节奏类型
- 有氧健身操
- 自由跳跃
- 跑步机运动
- 合唱/音乐伴奏
参数说明
| 参数 | 说明 | 默认值 |
|---|---|---|
| 节奏类型 | 选择活动类型 | 有氧健身操 |
| Qp (kN/m²) | 动力系数 | 0.2 |
| 阻尼 | 结构阻尼比 | 0.05 |
| 时间步长 (s) | 荷载时程时间步长 | 0.005 |
| 荷载持续时间 (s) | 荷载时程总时长 | 15 |
5.3 连廊与室内天桥
依据规范对连廊和室内天桥进行振动舒适度评估。
参数说明
| 参数 | 说明 | 默认值 |
|---|---|---|
| 连廊频率等级 | 根据规范选择等级 | — |
| 荷载 P (kN) | 激励荷载值 | 0.28 |
| 阻尼 | 结构阻尼比 | 0.05 |
| 面积 (m²) | 楼板面积，可从 SAP 读取 | 100 |
| 角度 (deg) | 荷载作用角度 | 0 |
| 时间步长 (s) | 荷载时程时间步长 | 0.005 |
6. TMD 调谐质量阻尼器
6.1 创建 TMD
- 点击工具栏「创建 TMD」按钮
- 在弹出的参数对话框中配置 TMD 参数：
- TMD 名称
- 质量 (kg)
- 刚度 (kN/m)
- 阻尼比
- 确认后 TMD 实体创建完成
6.2 配置 TMD 节点
- 在 SAP2000 中选择 TMD 布置位置的关键节点
- 点击右侧面板「从 SAP 获取 TMD 节点」按钮
- 或手动输入节点标签
6.3 发送到 SAP
- 确保已创建 TMD 并配置节点
- 点击工具栏「发送 TMD 到 SAP」按钮
- 程序自动在指定节点创建 TMD 链接
7. 结果查看与校核
7.1 查看结果分析
点击「查看结果分析」按钮，打开结果查看窗口，可查看：
- 各工况下的加速度响应时程
- 峰值加速度统计
- 结果数据表格
7.2 结果校核（行走激励）
点击「结果校核（行走激励）」按钮，程序将根据中国规范进行：
- 峰值加速度计算
- 舒适度限值对比
- 校核结论输出
7.3 结果校核（有节奏运动）
点击「结果校核（有节奏运动）」按钮，程序将：
- 根据选择的节奏类型加载相应限值
- 计算最大加速度响应
- 与规范限值对比并输出结论
7.4 导出时程数据
在荷载列表中选择要导出的荷载，点击「导出所选时程」按钮，可将荷载时程数据导出为 CSV 文件。
8. 标签管理
8.1 荷载标签
荷载标签用于指定时程荷载施加的位置（点或区域）。
- 在 SAP2000 中选择要施加荷载的点或区域
- 点击右侧面板「指定荷载标签」按钮
- 标签将自动添加到列表中
- 也可手动输入标签并点击「添加」
8.2 结果标签
结果标签用于指定要读取结果的关键点。
- 在 SAP2000 中选择要查看结果的节点
- 点击右侧面板「指定结果标签」按钮
- 标签将自动添加到列表中
8.3 TMD 节点
TMD 节点用于指定调谐质量阻尼器的布置位置。
- 在 SAP2000 中选择关键节点
- 点击「从 SAP 获取 TMD 节点」按钮
- 或手动输入节点标签
9. 文件操作
9.1 保存工作
- 点击菜单「文件 → 保存」或按
Ctrl+S - 选择保存位置和文件名（JSON 格式）
- 点击确认保存当前所有配置
9.2 导入数据
点击菜单「文件 → 导入」，支持以下格式：
- JSON 文件 (.json)
- XML 文件 (.xml) — 暂未支持
- CSV 文件 (.csv) — 暂未支持
9.3 导出荷载时程
- 在荷载列表中选择一个已创建的荷载
- 点击「导出所选时程」按钮
- 选择保存位置，程序将导出 CSV 格式的时程数据
10. 常见问题
Q: 无法连接到 SAP2000？
+请确保 SAP2000 已启动且模型已加载。如果仍然无法连接，请尝试：
- 关闭程序后重新打开
- 确认 SAP2000 版本为 v19 或更高
- 检查 SAP2000 许可证是否有效
Q: 模态分析失败？
+检查以下几点：
- 模型是否定义了质量源
- 模态工况参数是否正确
- 模型是否有足够的约束
Q: 时间步长有何要求？
+时间步长需要满足采样定理：deltaT < 1 / (72 × 荷载频率)
程序会自动检查并提示调整。
Q: TMD 创建后需要注意什么？
+创建 TMD 后，程序会提示检查恒载荷载模式的自重乘数是否设置为 0，以确保质量参与正确。
Q: 如何进行舒适度校核？
+完成时程分析并获取结果后，点击工具栏中的「结果校核（行走激励）」或「结果校核（有节奏运动）」按钮，程序将自动根据规范限值进行校核。
11. 快捷键参考
| 操作 | 快捷键 |
|---|---|
| 保存工作 | Ctrl+S |
| 删除选中标签 | Delete |
12. 参考规范
程序内置以下中国规范的舒适度相关条款：
- GB 50010 — 《混凝土结构设计规范》
- JGJ 3 — 《高层建筑混凝土结构技术规程》
- JGJ/T 441 — 《建筑楼盖结构振动舒适度技术标准》
- JGJ 99 — 《高层民用建筑钢结构技术规程》