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同一模型中不同质量源的地震分析
创建者:魏旭豪,编辑者:魏旭豪,最近更新:2014/11/25 18:13:26

问题描述:

在工业类建筑中通常会存在多种类型的设备,这些设备在不同状况(设备空载、设备满载等)下对结构产生的响应也是不同的。结构设计过程中,如何在同一模型中考虑设备不同荷载状况下的地震响应呢

解答:

地震荷载的计算和重力荷载代表值是紧密相关的,而重力荷载代表值在SAP2000中以质量源来表示。SAP2000 V16及以上版本可以在同一个模型中指定多个质量源,分别代表结构在不同状况下的重力荷载代表值,用以求解不同的地震荷载。

1、多质量源定义

多质量源的定义如下图所示,可根据结构的不同受力状况指定多个不同的质量源,且可以在此对话框中设置默认的质量源。在默认的情况下,模型中的所有工况将使用此默认质量源做为工况求解的质量。

多质量源定义

2、非线性直接积分法多质量源地震求解

在使用非线性直接积分法求解地震作用时,程序允许用户指定计算中所使用的质量源。如下图所示,在同一个模型中,只要设置不同的地震工况,分别指定不同的质量源,即可求解不同质量源的地震荷载。

非线性直接积分法工况定义对话框

3、底部剪力法多质量源地震求解

当采用底部剪力法求解设备不同负荷下的地震作用时,也需要使用不同的质量源。例如,工业容器具在空载时,需要使用空载时的质量源求解地震响应;而容器具在满载时,需要使用满载的质量源求解地震响应。在定义荷载工况对话框中,可查看到工况求解使用的质量源如下图所示,为MSSSRC1,此值为质量源定义中的默认质量源,且在此对话框中质量源选项是不能更改的。


底部剪力法荷载工况定义对话框

为方便控制底部剪力法工况中所使用的质量源,除了修改默认质量源的办法外,还可在求解地震工况前设置一个空静力非线性工况,在此非线性工况中将质量源修改为地震求解中需要对应的质量源,而在施加的荷载栏中不添加任何的荷载。再修改底部剪力法工况定义,将“使用的刚度”修改为“前置非线性工况的终点刚度”,此时,底部剪力法所使用的质量源自动变为前置非线性工况的质量源。

前置非线性工况

修改底部剪力法使用的刚度

利用此方法,可以在同一个模型中设置多个质量源不同的底部剪力法工况,且可以在一次求解中同时进行计算,方便后续设计。

4、振型分解反应谱法多质量源地震求解

模态分析是反应谱方法计算的基础,为求解不同质量源对应的地震,需计算不同质量源对应的模态。与底部剪力法类似,先设置空静力非线性工况选择适当的质量源。在模态工况定义对话框中,将“使用的刚度”修改为“前置非线性工况的终点刚度”,同时,质量源会自动修改为与前置非线性工况的质量源一致。

模态工况定义

在反应谱工况定义对话框中,在“模态荷载工况”栏中,选择相应质量源对应的模态工况。同时,质量源会自动调整为与所使用的模态工况相一致。

反应谱工况定义对话框

5、模态叠加时程法多质量源地震求解

      模态叠加法时程法与反应谱方法一样,其分析都是基于模态分析的结果进行的,如在分析中要使用不同的质量源,可采用与第4条相同的方法。


附:在其他的线性工况中,如需要使用不同的质量源,也可以用此方法修改工况求解中使用的质量源。

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