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插入点的原理
创建者:王希,编辑者:张志国,最近更新:2025/06/13 11:42:46

问题描述:

        如图1所示,两根简支梁在相同均布荷载作用下,其弯矩分布却不同。为什么会出现这种差异?右侧简支梁在支座处为何会出现负弯矩?


1 相同荷载作用下简支梁内力不同

解答:

        右侧简支梁支座处的负弯矩,是由框架对象的插入点刚度选项引起的。框架对象的插入点常用于模拟梁柱构件的偏心连接或偏心加载。

        如图2所示为框架对象指定插入点的对话框,包含三个部分:基点节点偏移刚度选项。其中:基点节点偏移决定插入点的位置;而插入点位置的改变是否会影响构件刚度,则由刚度选项控制


2 指定框架插入点

        在SAP2000中,框架对象的默认插入点为截面形心(#10),表示构件两端节点与截面形心重合,此时轴向荷载仅产生轴向力。如果改变插入点位置,并考虑改变框架刚度,节点与截面形心间的偏心距将使轴向力产生附加弯矩。程序默认会考虑改变框架刚度。

        如果不希望插入点改变刚度,可勾选“刚度选项”中的复选框。此时,插入点的作用仅限于在拉伸视图中形象直观地显示截面形状和构件位置,而不会影响结构的分析结果。如图3所示,展示了将插入点位置设置为“顶中”后的拉伸视图效果,并对比了考虑与不考虑刚度转换时的计算原理。


3 插入点刚度选项的计算原理

        如图4所示,依次为问题描述中两根简支梁的插入点设置。其中,左侧简支梁采用默认设置,右侧简支梁的插入点设置为“底中”,并且“转换刚度”选项为“是”,即考虑了因插入点位置改变所引起的刚度变化。


4 简支梁不同插入点的设置

        改变插入点不会影响构件轴线的几何位置,但力的传递位置会发生改变。程序内部在默认插入点和新插入点之间建立类似刚性杆的等效约束,如图5所示。在右侧简支梁中,支座提供的水平约束力通过刚性杆传递至截面形心,由此产生了支座处的负弯矩。


5 简支梁不同插入点的计算模型

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