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CSI ETABS NL v9.5.0 英文正式版(CSI高層建築結構分析與設計軟體)

破解說明:
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內容說明:
ETABS——國際領先的建築結構分析與設計軟體
ETABS是由CSI公司開發研製的房屋建築結構分析與設計軟體，ETABS已有近三十年的發展
歷史，是美國乃至全球公認的高層結構計算程式，在世界範圍內廣泛應用，是房屋建築
結構分析與設計軟體的業界標準。目前，ETABS已經發展成為一個建築結構分析與設計的
集成化環境：系統利用圖形化的用戶界面來建立一個建築結構的實體模型對像，通過先
進的有限元模型和自定義標準規範介面技術來進行結構分析與設計，實現了精確的計算
分析過程和用戶可自定義的（選擇不同國家和地區）設計規範來進行結構設計工作。
ETABS除一般高層結構計算功能外，還可計算鋼結構、鉤、頂、彈簧、結構阻尼運動、斜
板、變截面梁或腋梁等特殊構件和結構非線性計算（Pushover， Buckling，施工順序加
載等），甚至可以計算結構基礎隔震問題，功能非常強大。
ETABS已經貫入的規範包括：UBC94、UBC97、IBC2000、ACI、ASCE（美國規範系列），歐
洲規範以及其他國家和地區的規範。ETABS在全世界超過100個國家和地區銷售，超過10
萬的結構工程師在用它來做設計工作。
代表當今科技發展水平的集成建築設計系統ETABS，被美國鋼結構協會（AISC）授予
2002年現代鋼結構建築榮譽產品獎（HOT PRODUCTS HONOR AWARD）。在過去的二十五年
中，ETABS被公認為建築分析設計國際標準，為世界上主要的標誌性建築所採用，該軟體
也被數以千計的教育機構作為研究和教育工具。如今，新版的ETABS帶有完全集成的面向
對象的分析、設計、優化、製圖和加工數字環境將要在未來的二十五年中重新確立數字
技術及其生產力的標準，並且引領一個新的數字技術時代。直觀的、功能強大的、基於
數字技術的圖形用戶界面使得工程師能夠在幾個小時內進行完全的設計，組織平面和確
定用鋼量，不需要煩瑣的循環手工確定構件尺寸來滿足強度和位移要求。ETABS新的複雜
分析方法解決了結構工程師努力了幾十年的建築設計的許多難點，如計算樓板作為傳遞
剪力的隔板的剪應力和隔板Chord & Collector力，泊車結構、直線和曲線斜坡的建模，
節點板區變形效果建模，施工過程加載效應以及很多很多。2001年，由於GUI的潛力和
ETABS技術上的領先，AISC委託CSI建立一個特殊範本支援交錯桁架設計。AISC與CSI合作
開展了一系列國際研討會來探討交錯桁架結構體系的設計方法，ETABS已經實現了解決交
錯桁架設計中複雜問題的功能。
一、引言
由於工程結構的日益複雜性和電腦軟體技術的發展，現代結構工程的計算和設計很大程
度上要依靠相關軟體，可以這樣說結構分析與設計軟體是結構工程師的最重要的工具之
一。
當前國內的結構設計軟體以國產軟體為主，國外的更為先進的結構設計軟體由於不能完
全符合中國規範的相關規定，很大程度上是作為超高超限的高層建築結構的對比分析軟
體來使用。中國的結構規範同西方國家有較大差別，限於經濟水平的原因，我們不可能
完成大量的工程試驗數據，因此我國的規範內容規定得非常細，條文非常複雜，專業人
員要花大量的時間來學習新規範，要做到各種結構規範能夠融會貫通更是需要相當豐富
的專業知識和工程實踐經驗。
從2003年開始，我國的建築結構工程設計將全部採用新的國家規範，所有相關的建築結
構計算與設計軟體也必須滿足新規範的要求，不能滿足新規範的軟體將不能繼續使用。
在新規範中，有兩點與舊規範具有根本性的區別：1)結構的安全度在新規範裡有較大的
提高，相應的規範條文變動較大；2)提出了強制性條文的概念，即在結構工程設計中強
制性的、必須遵守的相關條文規定。
二、CSI與ETABS
美國Computer and Structures Inc. (CSI) 公司的主要創始人都是師從工程計算領域權
威Edward L. Wilson教授從加州大學Berkeley分校畢業的，Wilson教授現在也是CSI公司
的首席技術顧問。除了ETABS外，CSI還擁有SAP2000（通用有限元分析軟體）、SAFE（基
礎和樓板設計軟體）等業界公認的技術領先軟體產品。
ETABS是由CSI公司開發研製的房屋建築結構分析與設計軟體，ETABS已有近三十年的發展
歷史，是美國乃至全球公認的高層結構計算程式，在世界範圍內廣泛應用，是房屋建築
結構分析與設計軟體的業界標準。目前，ETABS已經發展成為一個建築結構分析與設計的
集成化環境：系統利用圖形化的用戶界面來建立一個建築結構的實體模型對像，通過先
進的有限元模型和自定義標準規範介面技術來進行結構分析與設計，實現了精確的計算
分析過程和用戶可自定義的（選擇不同國家和地區）設計規範來進行結構設計工作。
ETABS除一般高層結構計算功能外，還可計算鋼結構、鉤、頂、彈簧、結構阻尼運動、斜
板、變截面梁或腋梁等特殊構件和結構非線性計算（Pushover， Buckling，施工順序加
載等），甚至可以計算結構基礎隔震問題，功能非常強大。
ETABS已經貫入的規範包括：UBC94、UBC97、IBC2000、ACI、ASCE（美國規範系列），歐
洲規範以及其他國家和地區的規範。ETABS在全世界超過100個國家和地區銷售，超過10
萬的結構工程師在用它來做設計工作。
代表當今科技發展水平的集成建築設計系統ETABS，被美國鋼結構協會（AISC）授予
2002年現代鋼結構建築榮譽產品獎（HOT PRODUCTS HONOR AWARD）。在過去的二十五年
中，ETABS被公認為建築分析設計國際標準，為世界上主要的標誌性建築所採用，該軟體
也被數以千計的教育機構作為研究和教育工具。如今，新版的ETABS帶有完全集成的面向
對象的分析、設計、優化、製圖和加工數字環境將要在未來的二十五年中重新確立數字
技術及其生產力的標準，並且引領一個新的數字技術時代。直觀的、功能強大的、基於
數字技術的圖形用戶界面使得工程師能夠在幾個小時內進行完全的設計，組織平面和確
定用鋼量，不需要煩瑣的循環手工確定構件尺寸來滿足強度和位移要求。ETABS新的複雜
分析方法解決了結構工程師努力了幾十年的建築設計的許多難點，如計算樓板作為傳遞
剪力的隔板的剪應力和隔板Chord & Collector力，泊車結構、直線和曲線斜坡的建模，
節點板區變形效果建模，施工過程加載效應以及很多很多。2001年，由於GUI的潛力和
ETABS技術上的領先，AISC委託CSI建立一個特殊範本支援交錯桁架設計。AISC與CSI合作
開展了一系列國際研討會來探討交錯桁架結構體系的設計方法，ETABS已經實現了解決交
錯桁架設計中複雜問題的功能。
由於以前ETABS沒有引入我國規範，不能在設計中直接應用，但ETABS已在我國局部地區
得到廣泛認可和使用，作為結構方案選型、設計校核常用軟體。隨著中國加入WTO，越來
越多的外國設計公司將進入中國市場，同時我們的設計單位也將逐步參與國際性的設計
競爭，所以瞭解和使用國外的設計規範對中國的設計人員來講也十分重要。
中國建築標準設計研究所同美國CSI公司展開全面合作，已將中國設計規範全面地貫入到
ETABS中，即將推出中文版的ETABS軟體，2003年我們還將陸續引入SAP2000、SAFE等軟體
並進行相應的規範貫入工作。此舉將為中國的工程設計人員提供優質服務，提高我國的
工程設計整體水平，同時也引入國外的設計規範供我國的設計和科研人員使用和參考研
究，在工程設計領域逐步與發達國家接軌，具有戰略性的意義。
三、ETABS主要功能介紹
1．ETABS特點概述
ETABS已經發展成為一個集成化的建築結構分析與設計軟體，她採用獨特的圖形操作界面
系統（GUI），利用面向對象的操作方法來建模，編輯方式與AUTOCAD類似，可以方便地
建立各種複雜的結構模型，同時輔以大量的工程範本，大大提高了用戶建模的效率，並
且可以導入導出包括AUTOCAD在內的常用格式的數據文件，極大地方便了用戶的使用。在
ETABS集成環境中，所有的工作都源自一個集成數據庫中進行操作。基本的概念是你只需
創建一個由樓層和垂直及水平的結構系統就可以進行分析和設計整個建築物。所需的功
能都集成到一個通用的分析和設計系統的用戶界面中，無需外部模組來維護且不需關心
模組之間的數據傳輸。當更新模型時，結構的一部分變化導致另一部分的影響都是同時
和自動的。ETABS允許基於對像模型的鋼結構和混凝土結構系統建模和設計，複雜樓板和
牆的自動有限單元網格劃分，在牆和樓板之間節點不匹配的網格進行自動位移插值，外
加Ritz法進行動力分析,包含膜的彈性效應在分析中很有效。
ETABS集成了荷載計算、靜動力分析、線性和非線性計算等所有計算分析為一體，容納了
最新的靜力、動力、線性和非線性分析技術，計算快捷，分析結果合理可靠，其權威性
和可靠性得到了國際上業界的一致肯定。
ETABS集成了大部分國家和地區的現有結構設計規範，她已經將美國、加拿大、歐洲規範
和中國規範納入其中，可以完成絕大部分國家和地區的結構工程設計工作。
在一個統一的集成環境中進行建模，修改，分析，設計優化，並查看結果
採用平面，立面和自定義視平面進行功能強大的3D建模
n 開始時有多種自動範本來適應不同類型的建築
n 面向對象的實體單元建模，允許採用較大的單元而不需要在每個節點都進行劃分
n 強大的類似CAD的編輯特點
n 任何時候均可以改變使用的單位制
n 完全集成的截面設計工具允許定義複雜的截面
n 具有最新的靜力、動力、線性和非線性分析技術
n 採用美國、加拿大、歐洲和中國規範進行完全交互式鋼及混凝土框架設計
n 採用美國、加拿大、歐洲和中國規範進行完全交互式組合梁設計
n 採用美國、加拿大、歐洲和中國規範進行完全交互式剪力牆設計
n 螢幕直接顯示分析與設計結果
n 動畫顯示變形、振型、應力輪廓、時間關係曲線等結果
n 導入、導出模型到通用文件格式
n 上下文相關的聯機幫助

圖1 ETABS與SAP2000、SAFE和AUTOCAD以及其他應用程式之間的數據交換

2．ETABS的單元庫
ETABS的單元庫十分豐富，幾乎囊括了所有建築結構分析能夠用到的單元，包括框架單元
（樑柱單元）、殼體單元（牆板單元）、彈簧單元、連接單元和塑性鉸單元等。

圖2 利用完全集成化的截面設計工具可以定義複雜的截面形式

1）3D梁、柱、支撐（框架）單元（Frame Element）
l 多段非異性單元長度劃分
l 任何方向的集中荷載,均布荷載,梯形荷載
l 溫度荷載
l 端部偏移量自動估算
l 彎矩剪力釋放
l 內置鋼構件截面
l 節點偏移、參考點和截面鏡像(joint offsets， cardinal point and mirroring
of section)
l 折減梁截面「狗骨」模型選項(option for reduced beam section 「dog-bone」
modeling)
2）3D殼體單元（Shell Element）
l 一般四邊形和三角形單元
l 各項同性材料特性
l 每結點6個自由度
l 殼、板、膜作用
l 厚殼選項
l 重力、均布壓力、風壓係數以及溫度加載

圖3 多段非稜柱形單元長度劃分

3）彈簧單元（Spring Element）
l 連接地（支座）的彈簧
l 耦合6×6用戶定義彈簧剛度選項（基礎建模）
4）連接單元（Link Element）
l 任何兩點或點到地（支座）之間的連接
l 多線性彈性（Multilinear Elastic）
l 與速度項相應的非線性粘滯阻尼
l 縫（只在壓時）和鉤（只在拉時）
l 單軸塑性（6個自由度）
l 雙軸塑性效應的基礎隔離體
l 摩擦和/或鐘擺效應的基礎隔離體

圖4 靜力和動力非線性分析中的框架塑性鉸單元

5）靜力和動力非線性分析中的框架塑性鉸單元（Frame Plastic Hinge Element）
l 軸向，彎曲，剪切，扭轉鉸
l 軸向雙軸彎矩相互作用
l 包括軟化的多線性效應（Multilinear behavior including softening）
3．ETABS的分析功能
ETABS分析計算功能十分強大，這是國際上業界的公認事實，可以這樣講，ETABS是高層
建築分析計算的尺規性程式。她囊括幾乎所有結構工程領域內的最新結構分析功能，二
十多年的發展，使得ETABS積累了豐富的結構計算分析經驗，從靜力動力計算，到線性非
線性分析，從P-Delta效應到施工順序加載，從結構阻尼器到基礎隔震，都能運用自如，
為工程師提供經過大量的結構工程檢驗最可靠的分析計算結果。
ETABS包含了強大的塑性分析功能，既能滿足結構彈性分析的功能，也能滿足塑性分析的
需求，如材料非線性、大變形、FNA（Fast Nonlinear Analysis）方法等選項。在
Pushover分析中包含FEMA 273、ATC-40規範、塑性單元進行非線性分析。更高級的計算
方法包括非線性阻尼、推倒分析、基礎隔震、施工分階段加載、結構撞擊和抬舉、側向
位移和垂直動力的能量算法、容許垂直樓板震動問題等。
n 靜力線性分析
n 靜力非線性分析
n 力或位移控制
n 施工過程（施工階段加載）
n 可以實現對包括有效阻尼的推倒（Pushover）過程分析的特殊情況，容許反應譜（
Capacity Spectrum）和需求譜（Demand Spectrum）對比
n 非線性框架，索和連接單元
n P-Delta效應分析
n 大變形分析
n 振型分析
n 加速子結構迭代算法的特徵值分析
n 優化振型迭代Ritz分析
n 包括P-Delta，大位移和施工加載等效應
n 動力反應譜分析
n 用SRSS，CQC，GMC(Gupta) 方法進行振型組合
n 用SRSS或絕對值相加方法乘因子進行方向組合
n 動力線性和非線性時程分析
n Wilson FNA方法
n 地動加速度激勵（Ground acceleration excitation）
n 多基激勵（Multiple base excitation）
n 加載函數
n 瞬變或穩定狀態（Transient or steady state）
n 非線性連接單元
n 圖形和表格顯示節點和單元時程記錄
n 函數對時間或函數對函數顯示
n 加速度任意份量合成以生成反應譜曲線
n 自動施工順序加載
n 任意形狀立面的風荷載加載
n 用試算表輸入風洞試驗的橫向荷載
4．ETABS的設計功能
ETABS採用完全交互式圖形方式進行結構設計，可以同時設計鋼筋混凝土結構、鋼結構和
混合結構，運用多種國際結構設計規範，使得ETABS的結構設計功能更加強大和有效，同
時可以進行多個國家和地區的設計規範設計結果的對比
針對結構設計中煩瑣的反覆修改截面、計算、驗算過程，ETABS採用結構優化設計理論可
以對結構進行優化設計，針對實際結構只需確定預選截面組和迭代規則，就可以進行自
動計算選擇截面、校核、修改的優化設計。同時，ETABS內置了Section Designer截面設
計工具，可以對任意截面確定截面特性。
n 鋼框架設計
n 混凝土框架設計
n 組合梁設計
n 剪力牆設計
n 延性和非延性設計
n 設計包絡圖的構件歸並
n 鋼框架單元位移自動優化
n 混凝土柱的兩軸荷載—彎矩相互作用圖
n 強柱弱梁優化設計
n 鋼和混凝土設計時應力比閾值自動控制
n 增強的垂直荷載從樓層到主梁和牆的傳遞
n 半剛度樓面模型增強的自動網格劃分
n 對樓面和牆的不匹配單元自動進行網格匹配
n 針對目標週期進行框架單元尺寸優化
n 針對均勻分佈鋼筋的剪力牆簡化設計
n 在剪切設計中考慮扭轉效應自動細分3D剪力牆
n 合併牆板成為3D截面的牆單元以消除交迭
n 容許樓面單元參與剪力牆的連梁定義
n 用戶輸入應力應變曲線以建立彎矩曲線
n 基於恆活荷載比（DL/LL Ratios）的活荷載折減一般曲線
n 同SAFE完全相同的幾何、加載和分析介面
? 鋼框架設計支援以下設計規範
□ AISC ASD 89
□ AISC LRFD 93
□ BS 5950-90
□ BS 5950-2000
□ CISC 95
□ Eurocode 3-1993
□ UBC 97 ASD
□ UBC 97 LRFD
□ 中國相關規範

? 混凝土框架設計支援以下設計規範:
□ ACI 319-99
□ BS 8110 89
□ BS 8110 97
□ CSA-A23.93-94
□ Eurocode 2-1992
□ Indian IS 456-2000
□ Maxian RCDF 2001
□ NZS 3101-95
□ UBC 97
□ 中國相關規範
? 組合梁設計支援以下設計規範
□ AISC ASD 89
□ AISC LRFD 93
□ BS 5950-90
□ CISC 95
□ 中國相關規範
? 剪力牆設計支援以下設計規範
□ ACI 318-99
□ BS 8110 89
□ BS 8110 97
□ CSA-A23.3-94
□ UBC 97
□ 中國相關規範

For nearly 30 years, ETABS has been recognized as the industry
standard for Building Analysis and Design Software. Today, continuing
in the same tradition, ETABS has evolved into a completely Integrated
Building Analysis and Design Environment. The System built around a
physical object based graphical user interface, powered by targeted
new special purpose algorithms for analysis and design, with
interfaces for drafting and manufacturing, is redefining standards of
integration, productivity and technical innovation.
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